Practicas de Electronica Malvino (libre)

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SEGURIDAD

Los técnicos en electrónica trabajan con electricidad, disposi tivos electrónicos, motores y otra maquinaria rotato ria. Con frecuenci a necesitan usar herramient as manual es y mecán icas para construir prototipos de nuevos dispositivos o rea lizar experimentos. También emplean instrumentos de prueba para medir las características eléctricas de las componentes, dispositivos y sistemas electrónicos. De ahí que están involucrados en una docena de tareas diferentes. Estas tareas son interesant es y represe nta n un reto , pero involu cran cierto riesgo si los técn icos no tienen c uidado en sus háb itos de trabajo. Es, por lo tant o, esencial que los estudiantes técnicos aprendan los princ ipios de seguridad al iniciar sus carreras y los pongan en prác tica. El trabaj n seguro requiere un enfoque cuidadoso y consc iente para cada una de las tareas. Antes de emprender un trabajo, los técnicos deben en tender qué hacer y cómo hacerlo. Deben planear el trabajo, disponiendo sobre el banco de tra bajo. de mane ra ordenada., herramientas. equi po e ins tru mentos. Todos los objetos extra ños se de ben quitar del banco de trab ajo y los cables se deben suj etar en forma seg ura . C uando se trabaj a en o cerca de maqu inaria rotato ria, la ropa holgad a se debe sujet ar de algún modo y manten er aseguradas las corbatas. Los voltajes de alimentación (potencia) se deben aislar de la tierra mediante un transformador de aislami ento. Los voltajes de la línea de alimentación pueden causar la muerte de manera que no se debe hacer contacto con las manos o el cuerpo. Los cables y cordones de alimentación se de ben verificar antes de usarse . Si el ais la miento de los cordones de alimentación está a punto de romperse o está roto, no se deben usar. PARA EL EST UDIANTE: evite el contacto directo con cualquier fuente de voltaje . M ida los volt ajes con una ma no en la bolsa del pan talón . Use zapatos de goma o hule o permanezca sobre un tape te de hu le c uando trabaje en el banco de experimentos. Asegúrese de que sus manos están secas y q ue no está parado sobre un piso húmedo cuando haga pruebas y mediciones en un circuito

r

xii

SEG URIDAD

energizado. Desenergice antes de conectar instrumentos de prueba en un circuito energizado. Verifique que los cordones de alimentación de las herramientas de potencia y el equipo no aislado tengan clavijas de seguridad (clavijas de tres terminales polarizadas). No menosprecie la seguridad de estas clavijas usando adaptadores no aterrizados. No sustituya los dispositivos de segu-

Algunas sugerencias de primeros auxilios se plantean aquí como una guía sencilla. Mantenga acos tada a la persona accidentada hasta que llegue la ayuda médica, y procure abrigarla para mantener su temperatura corporal, y así evitar un shock. No intente darle agua u otros líquidos si la persona está inconsciente y asegúrese de que nada pueda causar heridas adicionales.

ridad, como fusibles o interruptores termomagnéticos de seguridad, mediante el puenteo de los mismos o el uso de fusibles de mayor capacidad que la que especifica el fabrí cante. El propósito de los dispositivos de seguridad es proteger a usted y al equipo. Maneje las herramientas en forma apropiada y con cuidado. No permita juegos o bromas en el laboratorio. Cuando se usan herramientas de potencia, asegure su trabajo en un tornillo de banco o con pinzas de sujeción. Use guantes y anteojos cuando se requieran. Tenga un buen comportamiento y sentido común, y su vida en el laboratorio estará asegurada.

Primeros auxilios

.

En caso de accidente, suspenda de inmed iato el suministro de energía. Reporte el accidente a su instructor. Podría ser necesario que usted tenga que proporcionar cuidados de emergencia antes de que el médico llegue. de manera que deberá conocer los principios de primeros auxilios, que puede aprender tomando un curso en la Cruz Roja.

Respiración artificial

..

Los choques eléctricos severos pueden causar que una persona deje de resp irar. Es té preparado para iniciar respiración artificial tan pronto la persona deje de respirar. Las dos recomendaciones técnicas son: 1. 2.

Respiración boca a boca, considerada más efectiva. Método de Schaeffer.

Estas técnicas se describen en los libros de primeros auxilios; usted debe dominar una u otra de modo que si surge la necesidad sea capaz de salvar la vida de alguien mediante respiración artificial. Estas instrucciones de seguridad no deberán alarmarlo; por el contrario, su propósito es que sea consciente de los riesgos que corre un técnico en electrónica, pues riesgos hay en todos los trabajos. Por lo tanto, debe usar el sentido común y el buen juicio, así como mantener la seguridad en sus hábitos de trabajo, como en cualquier otro trabajo.

SIMBOLOGíA MEDIANTE LETRAS

Como se observa en e l prefacio de los autores, el énfa sis primordial de este manual está en dispositivos semico nductores (estado só lido) y circuitos. Sin embargo. también se tratan los tubos al vacío y sus circuitos asociado s. lo que hace conveniente el uso de símbolos mediante letras que en el texto tienen el mismo significado para ambo s circuitos: de estado sólido y de tubos al vacío. De acue rdo con el IEEE (Ins titu te of Electrical and Electroni cs Engineers), la simbología med iante letras para dispositivos semico nductores (Estándar IEEE #255) se usaron co n modific aciones par a los tubos al vacío. El siguiente resumen de símbolos para cantidades eléctricas intenta aclarar su uso en el texto.

Simbología de cantidades .••.•.•... .... •.... ......•.•.••••.•.. L

2.

Los valores instantáneo s de co rriente, voltaje y potencia-que varían con el tiempo , se represen tan median te letras minúsculas del propio símbo lo. Ejemplos: í . v. p . Máxim o (pico), promedio (corrie nte direc ta) y el valo r med io c uadré tíco (rms) de co rrie nte, voltaje y potencia se representan con letras may úsculas del símbolo apropiado. Ejemplos: l. V. P.

xlv

SIMBOL OG iA

Sub índices para símbolos de cantidades

Ejemp los:

.

Los valores de corriente directa y valores instantáneo s totales se indican mediante subíndices con letras mayúsculas. Ejemplos: ic. le. Vu. VES' Pe. Pe2. Los valores de la componente de alterna se indican con subíndices con letras minúsculas. Ejemplos: i e• 1" V~b' V~b ' Pe. Pe' 3. Símbolos que se usan como subíndices: E, e terminal del emisor B , b terminal de la base e, e terminal del colector A, a termi nal del ánodo K, k ter minal del cátodo G, g terminal de la rej illa P, P terminal de la placa M, m valor máximo M ín. mín valor mínimo 1.

i,

4.

5.

corriente de emisor en corriente directa (no es la componente de alterna) valor rms de la componente de alterna de la corriente de emisor valor instantáneo de la componente de alterna de la corriente de emisor • Los voltajes de alime ntación se pueden indicar repitiendo el subíndice de la terminal. Ejemplos: V u • V ec • Vss. V pP' VOGLa única excepción es el uso ocasional de V + para el voltaje de alimentación de la placa de un tubo. Observe que V + reemplaza u B + que es más usual. El primer sub índice designa la terminal en la que se mide el voltaje o la corriente con respecto a la terminal de referencia, la cual se designa mediante el segundo subíndice .

EXPERIMENTO

~

CARACTERíSTICAS DEL DIODO DE UNiÓN

INFORMACiÓN BÁSICA

Semiconducto res

OBJETIVOS

.

Los semicondu ctores son sólidos cu ya resis tividad está entre la de los conductores eléctricos y la de los aislantes e léctr icos . Los transistores, los diodos de unión, los diodos Zener, los diodos de túnel. los circu itos integrados y los rectificadores metálicos so n ejemplos de semico nductores. Éstos se em plean en co mputadoras . rece ptores de radio. apara tos de televisión. videograbadoras y otros aparatos electrónicos. Mediante dispo sitivos semico nductores se llevan a cabo d iversas funciones de control. Pueden utilizarse como rectificadores. amplificadores , detectores, osciladore s y elementos de conmutación. Algunas características propias de los semico nductores que los co nvien en en uno de los miemb ros favoritos de la familia electró nica son las siguientes. 1. Los semiconductores son sólidos. Por ello. es muy poco probable que vibren. 2. Los semiconductores consumen poca energía e irradian poco ca lor. No requieren tiempo de calentamiento y empiezan a funcionar en cuanto se les suministra energ ía. 3. Los semiconductores son fuertes y se pueden con figurar para que permanezca n herméticos ante las condicione s de l medio e xterno. J unto con su tamaño reducido (figura 1- 1), estas características permiten que gra ndes circ uitos oc upe n un espacio minimo.

Medir los efectos d e las pol arizaciones directa e

inversa en la corriente de un diodo de unión .

Determinar de m anera experimental las carao -

terísticas de voltaje y corriente de un diodo d e unión y graficar1as.

Hacer pruebas a un diodo d e unión con un óhmetro.

2

EX PER I MENT O

1

p

-0 00 - 0--0_ lo -0 00 -0 0I G

Figura 1-1. Un tran sistor.

-

Materiales semiconductores e Impurezas

v~

E l silicio y, en menor grado, el germa nio, son los materiales con los que actu alm ent e se constr uyen los dispositivos semico nductores. Predomina el silicio, por ser menos sensible al calor. Antes de fabri car con ellos materiales sem iconductores efici entes , el german io y e l silicio deben someterse a un proceso de alta puri ficación. En su estado original . la conductividad de estos semiconductores es muy baja; es decir. su resistividad es elevada. Para aumentar la conductividad del germanio y del silicio se añaden cantidades minúsculas de ciertas " impurezas" . La adición de diversas cantidades y variedades de impurezas . o contaminación. modifica la estructura del enlace elec tró nico de los áto mos de estos elementos. y les proporcionan portadores de corrie nte que aum entan su conductividad. Impurezas tales como el arsénico y el antimonio aumentan la conductividad del si licio al incre mentar la cantidad de porta dores (electro nes libres) de carga negativos (N). Debido a lo anteri or, el silicio conta minado con arsén ico o con antimo nio se conoce como tipo N . El silicio tipo N contiene algunas cargas positivas (huecos). pero son la minoría y se les conoce como po rtadores minorita rios. Se puede considerar que el flujo de corriente en el silicio tipo N se porta por los electrones libres, que son lo s portadores may orita rios. Imp urezas tales como el ind io y el galio elevan la conductividad del silicio medi ante el incremento de l núm ero de portadores de carga positivos (P. hueco s). El silicio co ntaminado con ind io o con galio se co noce como tipo P. E l silicio tipo P co ntiene algunos e lectrones libres. pero se trata de portadores min oritarios. Se puede considerar que el flu jo de la co rriente en el silicio tipo P se lleva a cabo mediante huecos. que son portadores'mayorírarios. Los huecos sie nten atracción por los electro nes libre s. Cuando se Uegan a " encontrar" un electrón libre y un hue co. el primero "ll ena" el hueco y neutraliza su carga. Se dice que el electrón lib re se ha co mbinado con el hueco. Durante este proceso. tan to e l hueco co mo e l electró n libre se p ierden como portadores de co rrien te. Mientras suce de lo anterio r, tamb ién se están formando nuevos portadores de corriente en otras part es de l semiconductor. El movi mi ento de los porta dores de corriente se puede contro lar aplicando un vo ltaje de una batería externa, VM '

' ,11- 0--Figura 1-2. Movim iento de electrone s libres y huecos en un mal eo rial tipo P.

en el semiconductor (fi gura 1· 2). La terminal po sitiv a de VM repele a los huecos del silicio tipo P que se desplazan hacia la terminal negativa. Los electrones libres entran al silicio procedentes de la terminal negativa de VM Yse desplazan hacia los huecos. Se llev an a cabo combinaciones de electrones libres y huecos. Al tie mpo qu e se fonnan estas combinaciones. se liberan más electrones y huecos móviles en el silic io. a partir de un par electrón-hueco. Los electrones liberados se desplaza n hacia la terminal positiva de la batería y los huecos ha cia la termi nal negativa de la batería. Continúan las recombinaciones y liberaciones; de est a manera se mantiene un flujo de co rriente constante en el circuita externo .

Funcionamiento de un diodo de unión semiconducto r Cu an do se une n silicios tipo P Y tipo N como se muestra en la fig ura 1-3. se forma un d iod o de un ión . Es te d ispositivo de dos elem entos tiene una caracte rístic a única: la ca pacid ad para permitir el paso de la corriente sólo en una dirección. Al conectar la terminal negativa de la batería al silic io tipo N Yla terminal positiva al silicio tipo P el resultado es un flujo de corri ente que se co noce co mo polarización dírecta. Los electrones y los huecos se desplazan. al ser Tepe-

P

Figura 1· 3. Diodo de unión.

N

CARACT ER l sT 1CAS

P

, e

h

DIODO

DI'

u xr o a

3

N

- -

I I I

DE I.

I

e

Ie I

t

60

- 11 ' + Rgura 1-4. Efecto de la polarización inversa en un diOdO de unión .

MATER~Al TIPO N CÁTODO

8

20 MATE RiAl TIPO P

o ÁNODO

o Figura ' ·5. Símbolo del circuito Que repre senta un diodo semcon-

o.a

0.4 06 V IV í

0.8

1.0

docloW

+

'' ,

"3.3 ku

() M "

20

V"

+ 0 _1

12

V AS

12

V AS -

.

0. 1

" s

+

"

, TABLA 2-4 Características del diseño de un regulador de voltaje

Figura 2-5. Circu ito del regulador de voltaje del ex perimento.

V"

11,

l;~. mA

/1,

V' "J

10 e ) Dibuje la gráfi ca de la resistencia del d iodo e n función del vo ltaje , ta nto para la configuración

20

de polarización inversa como la de po la riza ción d irecta.

30

Puntos ad ic ionales (opcional) El diodo Ze ner co mo regulador de voltaje 10

11 .

12.

.

.

Arme el ci rcuito de la figura 2-5. E l interrupt or S está abierto. La salida de la fuente de alimentaci ón Fu es igua l a O V M es el miliampcrímctro calibrado para el intervalo de 100 mA. Cierre S. A umen te poco a poco el vo ltaje de alime ntación F u bast a que la corriente I z del diodo dé una lectura de 20 m A. Mida el voltaje de al imen tac i ón V,¡ ..\ y e! voltaje VIS en la carga . Anote los result ados en la tabla 2-3. Mida la corriente tota l/r" Anote los resultados en la tabla 2-3. Calcule el intervalo de variación de VA l! en el cual V AS es constante dentro de ::!::: 0. 1 V de su valor en el paso ll. M ida la variación de I z e I r dentro de este intervalo ; anote los resu ltado s en la tabla 2-3.

13.

14 .

15.

Diseñe un circuito regu lador con una fuen te de voltaje co nsta nte . v,\,\. y un diodo Zcncr cuyas características volt aje-cor rie nte haya de terminado de manera experimen ta l. Se necesi ta que el regulador mantenga un voltaj e ? e salida cons tante. V,ol' den tro de 0.2 V del valor promedio V".I' y para corrientes de carga en un interva lo de 10 a 30 m A. Dibu je un ci rcu ito que muestre los valor es de todos los componentes y voltaj es. Explique cómo obtuvo estos valore s. Pruebe el circui to y anote las medicio nes e n la ta bla 2-4. Como carg a var iable utilice una caja de d iez res iste nci as. Co n un tr azad o r de curvas o bse rve las característ icas de vo ltaje -corriente del diodo Zc ncr. Fot ografíe o di buje la cu rva en el m ismo papel c uadriculado del paso 9 .

.

16

EXPERIMENT O

2

PREGUNTAS Compare la polarizaci ón de un diodo de unión (experimento 1) con la de un diodo Zener en una aplicación normal. 2. Compare la característica de voltaje-corriente de la gráfica del diodo Zener del paso 9a) de este experimento con la de la figura 2-2. Expliq ue las diferencias. 3. ¿Qué parte de las características de un diodo Zener es la más útil en las aplicaciones de regulación de voleaje? ¿Por qué? lo

L

~

...

4. a ) ¿Cuál es la importanci a de la gráfica del paso 9b)? b) ¿Cómo se utiliza la gráfica del paso 9b) en el diseño de un regulador que emplea un diodo Zener de 10 V? 5. Con base en la tabla 2-3 explique cómo funciona este circuito regulador. 6. ¿El circuito regulador de la figura 2-5 permite compensar los cambios en el voltaje de entrada, V"'" así como los de la corriente de carga, /L? Explique.

_

EX PERIM EN T O

f3)

LOCALIZACiÓN DE FALLAS EN UN REGULADOR ZENER

INFORMACiÓN BÁSICA • o • • •• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • • • • • •• • • • •• • • • •• • • • •• • • • • • • • •• •• • • • • • •• •

Existen métodos para ayudar altécnico a de tectar problemas e n un circuito electrónico que siguen uno de dos procesos b ásicos. Los dos procedi mientos requieren co noc imientos previos de qué se espera de un circuito. Sólo conociendo los parámetros del funcionamiento cor recto de un circuito se puede determinar si hay un problema y. de ser as í, en qué cons iste. Un procedim iento para localizar fallas. con oc ido como seguimiento de u /jales, cons iste en inyectar una seña l () voltaje en la entrada y med ir las señatcs. voltajes o cor rien tes de l c ircuito de la entrada la salida, hasta encontrar un valor incorrecto. El problema se reduce a una co mpo nente o pa rte situadas entre el último valor co rrecto y e l valor incorrecto. Otro procedimiento tamb ién consiste en aplicar una señalo voltaje de entrada; sin em bargo. en este caso las medic iones se realizan desde la salida. y se retrocede hada la entrada hasta encontrar el primer valo r co rrecto . El problema se loca liza ent re la última lectura incorrecta y e l primer valor correcto.

a

Circuito regulador Zener

.

La figura )- 1 muestra un circuito co n diodo Zener que se utiliza para mostrar los dos métodos de localización de fallas. Este circu ito co nsiste en un vclteje fuen te de entrada VAA conectado entre una línea de referencia común o tierra GlIJO, y un diodo rectificado r de silicio. O,. El resistor Rs es un re-

18

E X PE R¡ M EN T O

J

Figura 3-1. Circuito del diodo Ze ner.

sistor limitador en serie que absorbe la diferencia de voltaje entre el ánodo de Oj , y el voltaje generado en la combi nación en paralelo del d iodo Zcncr O 2 y la resistencia de carga R L . El diodo Zcncr regula el voltaje de R L e n 10 v. Con una fuente de voltaje de 25 V. la diferencia de 15 V que hay entre VAA y V,al se aplica en D I y R s. Los puntos de voltaje A, By e se miden en los pun tos señalados en e! c ircuito respec to aGND.

Condiciones inicia les

Para establecer si hay algún problema en este circui to es necesario conocer los valores correctos de voltaje y corriente del circuito. Una vez dete rminados, se pueden comparar con lecturas futuras y detectar diferencias para resolver prob lemas en el circuito. Los valores iniciales de s, Y de R L son am bos 10 kí1, Y VAA se establece en 25 V. VA> el voltaje que está en el voltaje fuente vale 25 V, como era de esperarse. También. como se esperaba, el voltaje que se mide en el punto e (Ve' voltaje a través de R¡J es 10 V, dado que D 2 tiene que mantener el voltaje de la carga en ese valor. Obse rve que los dos voltajes medidos cn los puntos A y e ocasionan que la polar izac ión de D I sea directa puesto que el voltaje VA es más positivo que Vc. Para ca lcular el voltaje de Vn util ice la segu nda aproximaci ón de un diodo (0.7 V)

tao En este aná lisis, R s es igual a 100 kí1 Y RL a 1 in. La primera vez que se activa el circuito el voltaje en Vsal mide menos que medio vott. lo cual indica que hay un problema e n el circui to. Si se usa el método de seguimiento de señales, primero se mide el voltaje VA . Se Ice 25 V, que es correcto. A continuación se lee el voltaje en Vil' cuyo valor es de 24 .3 V, también correc to. Po r último, se mide V e- cuyo valor es de 0.24 V. La última lectura cuyo valor fue correcto es en VB y e l primer valor incorrecto es el de V c. Esto indica que es muy probable que el problema esté entre V B y V c. Note que la dificultad también podría originarse por efecto del circuito de earga (R L en este caso). Una vez aislada el área del circuito en donde se localiza el problema, deben realizarse otras pruebas para determinar cuál es el problema real. Con la fuente de alimentación apagada, se conecta un óhmetro para medir R s Ydeterminar si su valor es incorrec to (lo que ocurre en este ejemplo) . R s se cambia a 10 kí1 Y se vuelve a probar el circuito verificando V"'I. Esta vez, la lectura de V'. I es 2.2 V. En las medic iones anteriores se determinó que los valores de VA y Vn eran correc tos antes de camb iar Rs. Es recomendable volver a verificar que la última lectura que se sabe que es correcta, todavía lo sea. Esto con firmará que el reemplazo de R s se hizo bien y que no creó un nuevo problema. VB de nuevo 24.3 V. Dado que Rs es la única componente que hay entre Vil y Ve> el problema debe localizarse en las componentes conectadas en el pun to C. Para revisar rápido D2 , se quita RL y se deja D 2 conectado sólo al punto C. Como D 2 es un diodo Zener de 10 V, si todo está bien, [a salida deberá aume ntar de inmediato a 10 V. De no ser así, la lectura será un valor diferente. La medic ión de Vsal después de quitar R L produce 10 V, lo que indica que D 2 está bien. Al medir R L con un óhmetr o se ve que R L vale 1 k!l en vez de 10 kí1. Al cambiar R L por 10 kfl por fin se ob tiene el valor correcto de Vsal. Al invertir el proceso anter ior, es decir, empezar por Vc y to mar lecturas en orden inverso, se llega a la misma área del circui to que tenía -iroble mas. El tipo de procedimiento utilizado dependerá e ::: la com plejidad de l circu ito. De cualquier ma nera, hab rá un flujo de señal en el circui to, que puede seguirse desd e la ent rada o la salida para lomar las mediciones en dirección al ext remo opuesto.

VA - 0.7 V = VR

25 - 0.7 = 24.3 V Para resumir, lo- punto s de los vo ltajes críticos de! circuito son: VA = 25 V, v, = 24.3 V Y V, = 10 V

R ESUMEN

1. Análisis de los proble mas ,le un circ uit o

Para ejemplificar la aplic ación del método de seguimiento de señales a fi n de loca liza r fallas de este circuito, suponga que los valores de R s Y R L se elig iero n ce manera incorrcc-

2.

Es necesario conocer el desempeño de un circuito para determ inar si su func ionami ento es correcto. El seguimiento de señales es un procedimiento para localizar fallas y consiste en aplicar una señal de entrada adecuada y probar d iversos pun tos de un circuito hasta deter minar en dónde está el prob lema.

LO C A LI Z A CiÓN

3.

4.

Las áreas en do nde puede haber problema se red uce n a la porción e ntre la última med ición correc ta y la primera incorrecta. o a un circ uito o compo nente conectado co n el pu nto donde: se o btuvo la pri mera med ición incorrecta. Una vez loca lizada e l área del problema. se requ ieren más pruebas hasta descubrir el problema real . o la co mponente defectuosa.

AUTO EVALUACiÓN

........ ... .... .. ... .. .. .. .. .... ... Evalúe su aprendizaje respond iendo a las sigui en tes preguntas. l.

2.

3. 4.

¿C uál de las componentes de la figura 3-1 tiene mayor probabilidad de estar si el valor del voltaje VB es O V Y el de VA es 25 V? El voltaje Vsol es de un poco más de 12 V. El voltaje de VB es correc to y el vo ltaje de Vccs 12.2 V. ¿En qué consis te el prob lema? El valor de VA' Va Y Ve es de 24 V cada uno . Tanto Rs como RL miden 10 kW. ¿C uál es el prob lema ? El valor de VA es 25 V, VlI vale 15 V Y Ve vale 0.7 V. ¿Qué está mal e n es te c ircuito?

DE

FALLAS

EN

UN

REG UL ADO R

Z EN ER

19

20

E X P E R I ME NTO

3

PROCEDIMIENTO

............................................................................................................................. Efectos de los c ambios en la resi stencia de carga •.••.••.•••••... •.•.••••.•... ..•.•.•.•••.... ..

MAT ERIA L N EC ESARIO Puente de alimentación; fuente de cd regulada y variable Equipo: multím etro dig ital. Resistores : dos cajas de d iez resís tores. Sem iconductores: un diodo rectificador de silicio lN34A; un d iodo Zener de 10 V. 1 W. IN3020. Diversos: un interru ptor de un po lo y un ti ro.

•

4.

5.

Parámetros del circ uito •••••.. ....... .. •.... .. .. Arme el circuit o mostrado en la figura 3-2. El valor de Rs Y de R(. es de IO k O . Ponga la fuent e de voltaje VAA a 25 V. Calcule los valores e sperados para el voltaje e n los p untos A. B Y C. Anote los resu ltados de est os cálc ulos en la tabla 3- 1. en la hoja de datos que e stá al final de este e xperimento. Mida y anote los voltajes VA' VB y Ve en la tab la 3- 1. Expliq ue la razó n de las d iscre pancias entre lo qu e calculó en el paso 2 y las med icione s ob ten idas e n el paso 3.

1.

2.

3.

6.

Los d iodos Zener está n d ise ñado s pa ra" mantener un voltaje independientemente de los cambios en las co ndiciones de la carga que se conecta en paralelo con ellos. Dism inuya el valor de RL hasta que el voltaje V...... sea igu al a 9.5 V (5% del valor del voltaje nomina l de D 2) . Anote el valor de Re. en la tab la 3-2. ¿Qué sucedería co n V..I si RL se abriera? Desco necte uno de los extremos de Re. • mida VA' VB y Ve y anote los valores . Explique los resultados de est e paso. Con base e n éstos. ¿có mo podría delectar el problema de l cir cu ito abierto ? ¿Cómo detectaría la presencia de un cort o circuito en la sa lida con base en los resultados de l pa so S? El vo ltaje Ve debe ser Odebido a l co rto circuito ( Ve Y GND tiene n el mismo potencial). Vuelva a conectar RLy haga en él un co rto c ircuito. M ida la corriente en el corto circu ito. Anote el valor e n la tabla 3-2. Mida la corriente en D 2 y ano te el valor. Utilice la ley de Ohm para ex plicar las dos lecturas de corriente obtenidas en este paso .

Efec tos de los pro blemas en D1 Y Rs ············································ D, A

l N34 A

8

n R,

/ v.... -=-

[

D,

'"-

/

10 V. l W

Figura 3-2. Circuito del expe rimento con el diodo z ener.

TABLA 3-1. Pa rámetros del circuito Puso

VA,

2

2.5

PRECAUCIÓN: C uando trabaje esta secció n, cerciórese de que el vo ltaje en VAA (25 V ) no se apli que directamente a D2 • ¿Qué pasaría co n D 2 si se hiciera caso om iso de esta adverte nc ia y todo el valor de VAA se ap licara a D 2?

e

VA

V,

R,

7. Eli mine el co rto c ircuito que hay e n RL. Inviert a la posición de D I en e l c ircu ito. Mid a el valo r de VA' VB y Ve Y a nó te los e n la tabla 3-2 . Expliq ue có mo se utilizan e sta s lecturas para dec id ir si el pro blema e stá en D J • 8. lla ga co rto ci rc uito só lo en DI ' Mida VA' VB y Ve y an óte lo s e n la tabla 3-2. Exp liq ue có mo se utiliza n est a s lecturas para sa be r si D I e sté en corto c irc uit o . 9. El imi ne el c o rto circuito e invierta la pos ic ión de DI para que e l ci rc uito vue lva a su co nd ición o rig ina!. 10. Aumente el valor de Rs hasta que el va haje del punto e d isminuya a 9.5 V (de nue vo 5% del voltaje regulado nomi nal). Anote el valor de la resiste ncia Rs en la tabla 3-2.

L

oe

A L I Z A

e

JÓN

TABLA 3·2. Resultados de las características del problema

Paso 4

v" Problema RL cambia

V

25

Vo V,

V

R" kD

9.5

5 RL se abre 6

RL encortocircuito

7 8 10

R"

kll

1,

1m

10

X

X

10

X

X

10

DI invertido

10

10

X

X

DJ en corto circuito

10

10

X

X

X

X

Rs aumenta

VAA aumenta

25

O

95

25

10

FA L L A S

E N

RE G Ú L A D

U N

oR

Z EN ER

21

Efectos de las variaciones en la fuente de alimentación

O

12 Rs disminuye 14 VAA disminuye 15

25

DE

10

5

9.5

10

10

X

X

10.5

10

10

X

X

13.

14.

15.

16.

11. Si R s se abre, no llega co rriente a R L ni a D 2 y el voltaje V,al es igual a O. ¿Qué sucede si se cortocircuita R s? No haga corto circuito con R s: [recuerde la nota de PRECA UCIÓN! Conforme R s disminuye, D 2 intentará mantener el voltaje Vsa l igual a 10 V. ¿Qué ocurre con e! valor de la corr iente que circ ula en RE.. y D 2 al diminu ir el valor de R s? 12. Reduzca el valor de e, a 5 kn . Mida el valor de VA' VB y Ve- y la co rriente que pasa por RL (lE.. ) y D2 (1m) y anótelos en la tabla 3-2.

.

Otro problem a posible de este circuito es la variación de los valores de la fuente de alimen tación que se detectan midiendo el voltaje en el punto A. Algunos problemas son obvios, y otros no. La interrupci ón total del suministro de la fuen te produce O Ven los tres puntos de voltaje. Suponga que Rses igual a 10 kfl. Disminu ya VAA hasta que el voltaje de V'a1 sea 9.5 V. Anote e! valor de VA en la tabla 3-2. Med iante la ley de Ohm explique por qué el voltaje de VAA produjo 9.5 V en V,al' Aumen te poco a poco V AA has ta que el voltaje Vsa l sea igual a 10.5 V. Mida el valor de VA y anótelo en la tabla 3-2. Red uzca de inmed iato VAA a 25 V después de esta lectura. ¿Qué ocurriría con D 2 si se aumentara aún más el valor de! voltaje de la fuente ? Regrese e l circuito a su condi ción original. Pida a ayuda para introduc ir a propósit o un problema en el circuito. Mida los tres voltajes de A, B y C. Anóte los en la tabla 3-3. Compare esto s valores co n los que anotó en las tablas 3- 1 y 3·2. A partir de estos valores , determine cuál es la falla en su circuito. Explique s~ evaluación y corr ija el circuito .

TABLA 3-3. Prob lema del circuito

Paso 16

................... ,

-

v,

v,

.

PRE G U N TA S

En el circuito de prueba, ¿cómo se detec ta un problema relacionado con un circu ito abierto? 2. Use la ley de Ohm para explicar las dos lecturas de corriente del paso 6. ¿Cómo creó el corto estas dos corrientes? 1.

3.

¿Qué ocurre con el valor de la corriente que pasa por RL y por D z durante la prueba al disminuir el valor de R s? 4. ¿Qué suced erá co n el tiempo al diodo Zenerde! circuito de prueba si VAA aumenta demas iado? ¿Cuál de las especificaciones del Zener es la que se rebasa?

EXPER IMENTO

DISPOSITIVOS OPTOELECTRÓNICOS

INFORMACiÓN BÁSICA

El sentido de la vista es e l que más utilizamos. Por ello, cuando se mencionan dispos itivos capaces de transformar la luz en electricidad, nuestra imaginación remonta e l vuelo. La optoelectrónica es una tecno logía que combina la óptica y la e lectrónica. A este interesante campo pertenecen los diodos emisores de luz (LEO, light emitting diode ), las pantallas o displays de LED y los optoacopl adores .

LED El diodo emisor de luz (LEO) es una fuente luminosa de estado sólido. Los LED han reemplazado a los focos en d iversas aplicaciones de bido a las siguientes ventajas: 1. Consumen poco voltaje 2. Su vida útil es muy larga (más de 20 años) 3. Su tiempo de con mutació n es muy breve (nanoseg undos, os)

En los d iodos rectifica dores de polarización directa, los electrones libres y los huecos se recombinan en la unión. Cuando un electrón libre cae en un hueco. desc iende de un nive l de energía mayor a uno menor. Conforme esto sucede. el e lectró n radia energía en form a de calor y luz. Como el silicio es opaco (no es transparente) , no existe la pos ibilidad de que la luz irradie al exterior.

24

E X P E R I ME NTO

':

-

A

'/- - /. ,/- /e

•

G

100 n ÁNODO

~

VI' Ir/,/¡ ,VI , /¡,VI' , Ir! A

O

"/

'"

CÁTODO

=

~I

.

FIgura 4-3. al Ir'k:icüdor de s iete segmentos; b) diagrama esque-

Figu ra 4.1 . LED polarizado directamente.

matico.

Co nfigu r acion es d e LED

El caso del LED es diferente. En primer lugar, al fabricarlo se utilizan materiales semitranspare ntes en vez de silicio y en un LED con polarizac ión directa. se irradia ca lor y luz cuando los e lectrones libres y los huecos se recombi nan en la unión . Como el material es semitransparente. parte de la luz se irradia al medio externo. El símbolo esquem ático de un LED se muestra en la figura 4- 1. Mediante ele mentos tales co mo el galio . el arsénico y el fósforo. se producen LED que radian luz roja. verde. amarilla. ámbar o infrarroja (invisible) . Los LED que prod ucen radiación visible se utilizan en pantallas de instrume ntos, calculadoras y relojes digitales. El LED infrarrojo se utiliza en siste mas co ntra robo y en otras áreas que requieren radiación invisi ble. La caída de voltaje característica de los LED es de 1.5 a 2.5 V para corrien tes entre 10 y 40 mA . La caída de voltaje exacta depe nderá del colo r, tolerancia y otros factores . Para realizar un análisis y diseño preliminares recu rriremos a la segunda aproximació n de un diodo con una tensión mínima de activacíen de 2 V. El valor de la especificac ión del voltaje inverso es baja; por eje mplo. e l TIL22 l (un LED rojo que se utilizará en este expe rimento) tiene un valor de voltaje inverso máximo de 3 V. Es dec ir. si por accide nte se aplica un voltaje Inverso mayor a 3 V se podrran destruir o degradar las caracterfsticas del LED. Una manera de proteger un LED es co nectar en paralelo un diodo rectific ador. como e l de la figura 4-2. El voltaje de barrera del diodo rect ificador de 0.7 V evita que el voltaje inverso del LED rebase este valor. '5 V 00 l!

Figura 4· 2. Protección de un LED contra polarizac ión inversa.

Una co nfiguración de LED es un grupo de LED que despliega números, letras y otros símbolos; la más co mún es la pantalla de siete s egmentos de la figura 4- 3a). La pantalla tiene siete LED rec tangulares (de la A a la G) y cada uno de se llama segme llto porqu e forma parte del carácter presentado en la pantalla. La figura 4· 3b) muestra el diagrama esquem énco. donde un voltaje positivo alimenta todos los ánodos. Al aterrizar con una resistencia limitador a de corr iente uno o varios cátodos se puede n formar dígitos de O a 9. as í com o la mayoría de las letras del alfabeto y algunos signos de puntuación. Por ejemp lo, si se aterrizan los cátodos de A, B Y e, aparece un 7 en la figura 4-3a). O bien, si se aterriza n los c átod os de A, B, e. D y G, se obt iene un 3. Tamb ién hay arreglos de sie te segmentos que tiene n co nfiguración de cátodo común . en la cual se utilizan voltaje s de ánodo para act ivar los segmen tos.

Fotodiodos

.

La corriente de un diodo co n polarización inversa es peq ue~ ña deb ido a sus portadores minoritarios. La ca ntidad de éstos dependerá de la tempe ratura y de la luz que incida en la unión. Cuando la base de un diodo es opaca, la luz externa no llega a la unión; por lo tanto, no se detecta ningún efecto fo toeléctrico (transformac ión de la luz en electric idad). En cam bio. si la base del diodo es de vidrio. la luz que e ntra modifica la cantidad de corriente inversa . Los foradioelos so n ó ptimos por su sensibilidad a la luz. En estos diodos. una ventana de vid rio permite que la luz pase a través de la base y llegue a la unión. La luz incidente produce e lectrones libres y huecos; es decir. la luz aumenta la ca ntidad de portadores minoritarios. Cuan to más intensa sea la luz. mayor será la ca ntidad de portadores minoritarios produc idos. En la figura 4-4 se muestra e l símbolo esquemático de un fotod iodo; las flechas que en tran represe ntan la luz que incide. Observe también que la polarizació n del fotodiodo es inversa. De esta ma nera, si la intensidad luminos a au-

D IS P O SI TI V O S O PTOE L E C T R Ó N I C O S

25

RES U MEN

1.

Figura ~. Fotodiodo con polarización inversa.

2.

menta, la corriente inversa se increm ent a. Ésta es peque ña. en general. unas decen as de microampcrs. El fotodiod o es un ejemplo de f otodelt!cror, d ispositivo capaz de convertir la luz que incide en electri cidad. (O tros fotoderectores so n las fotorresistencias, los fotutransistores y los fcto-Darlingto ns.)

3.

4.

5.

6.

Optoacopladores .... .•...... ... ... .. ...... ... ..... Un oproacoplador combina, en una misma base, un LE O y un fotodetector. La figura 4-5 mues tra un acoplador form ado por un LEO y un fotodiodo: el primero está a la izqu ierda y el segundo. a la derecha. El voltaje que ali menta al LED fuerza la circulación de la corr ie nte a través del LEO. La luz que éste em ite incide en el fotod iodo y cre a una corriente inversa que pasa por el resistor R z• El va haje del fotodiodo es

7.

En un LEO los electrones libres y los huecos se teco mbina n en la unión . para producir calor y luz. Como se utilizan materiale s semitra nspare ntes, parte de la luz irrad ia al e xteri or. Con e l uso de diversos materiales. un fabricante puede producir LEO que emiten luz roja. verde . ama rilla e infrarroja. El voltaje típ ico en un LEO es de 1.5 a 2.5 V. co n corrientes de 10 a 40 roA. Las ventajas de lo s LED son bajo voltaje. larga du ració n y rápida co nmutación entre el encendido y el apagado . La co nfiguración más co mún de lEO es el ind icador de siete segmentos. pues perm ite desplegar núme ros de O a 9. así co mo algun as letr as del alfabeto. Un fotodiod o se o ptimiza por su sensibilidad a la luz. E n este tipo de diodo . la luz pasa por la unión y donde produce e lectrones lib res y huecos. Cuanto ma yor sea la intens idad luminosa, ma yor será la corriente inversa. Un o ptoacoplado r co nj unta en una misma base. un lEO y un fctode tector. En un acoplador de LED o fotodiodo. la luz del LEO controla la corriente inversa de l fotod iodo . Po r ello, los circuitos de en trada y de salida están aislados eléctricamente.

(4. 1)

Este voltaj e de salida depende rá de la magn itud de la corriente inversa. S i se modifica el voltaje que alimenta al LEO, varían la intensidad luminosa , la corri ent e del foto dio do y, en consec uencia. VSal' S i la corriente del LE O tie ne una variación de ca , V.. I tendrá la misma variación de ca. La principal ventaja del op toacoplador es el ais lamiento eléctrico entre el ci rcuito del LE O Yel circuito del fotodiodo ; es común que la resistencia en tre el circuito de entrada y el de salida sea mayor a los 10 10 n. Por ello , el optoacoplado r también se conoce como "optoaislador"; el único conta cto entre los circu itos de en trada y de salida es el haz lumi noso .

AUTO EVALUACiÓN ................................... Respo nda las sigu ien tes preguntas para evaluar su apren d izaje.

l.

3. 4.

R,

-

•

-=- Vu

5. 6.

En un LEO polarizado d irectamente, se irradia luz cuan_ do los electrones libres y los huecos se en la unión. Es cara cterístico q ue la caída de voltaje de los LED sea _ de 1.5 a 2.5 V para una corr iente de 10.1 mA. La config uració n más co mú n del LEO es e l indicador de -,--_ -,--_ . E l fotod iodo se o ptimiza por su se nsibilidad a ::. Oebe po larizarse ~ Un op toacop lador conjunta un y un fotodetector. La princ ipal ve ntaja del optoacoplador es su _ __ _ eléctrico .

•.•••• ••.•.•••.•........•.•.•.•...........•.••••.•........... Figura 4-5. Circuito cceeecceoce,

26

EXPER IM E NTO

"

PROCEDIMIENTO ............................................................................................................................. TABLA 4-1. Datos del LEO

MATERI AL NECESARIO

1, mA

Do s fuen tes de alim entaci ón: una de 15 V Yotra ajustable. de 1 a 15 V por lo me nos. Equipo: multí metr o d igital, m ultímetro . Resistorcs: dos de 270 íl a 1 W. Diodo : lN914 (o un diodo de pequeña señal equ ivalente). LED roj o : TI L22 1 (airas opciones: L itro nix RL-2000. o cualquier otro LED rojo capaz de so portar hasta 40 rttA]. LED verde: TlL222 (o tras opc iones: cualquie r LED ver de capaz de so portar hasta 50 mAl . Pan talla de siete segmentos: TI L3 12 (o su equivalente

10

V.-ojo V

V_

.

V

20

30 40

más cerca no ) .

Op toacop lador : 4N2 6 (o su equivalente más ce rcano).

Datos para un LEO verde ...... .. ... ...... ...•.• 5.

Datos para el LEO roj o .... .. .. .... .. .... •.. .. .. . Ó.

En el ci rc uito de la figura 4 -6 , ca m bie el LEO rojo por el verde . Rep ita los pasos 3 y 4 par a el LE O verde.

1. Rev ise el LED roj o. Observe que un lado de la base

2.

3. 4.

tiene un ex tremo plano. Aqu í se encue ntra el cátodo . (En mu chos LE O la co nexión dcl cátodo cs ligeramen te más cor ta que la del ánodo. Ésta es otra manera de identific ar al cá todo.) Arme e l ci rc uito de la figu ra 4-6 utilizando un LEO rojo. El m ultímetro se conec ta como amperí metro para medir la co rriente del LEO. E l voltímetro mide el voltaje del L EO . E l IN914 protege al LEO co ntra la aplicación accidental de un volt aj e invers o. Ajuste el voltaje de la fuen te, Vs' de manera q ue haya 10 mA en el LEO. A no te la lectura de l vo ltaje de l LED en la tabla 4 - 1. Ajuste el vo ltaje de la fuente hasta obtener las corrie ntes restantes de la tabla 4- 1. Anote cada voltaje de los LE O.

Uso de una pa nta lla de siete segmentos .. ... .. .•.••••..... ..•• •.•..•..•.•• 7. La figur a 4- 7a ) mu estra las co nexio nes de la pantall a

8.

9. 10. ,-~VV\~-:-lA }--...--..------, 270 n

•

v,

-;;. l N91 4

Figura 4-6 . Circuito para los datos de un LEO.

L

T1L221

v

•

11.

de siete segmentos que se utiliza en este experime nto (vista superior). Cu e nta con pu nto deci mal a la izqu ierd a (L DP, left decimal poim ) y punt o decimal a la derecha (RDP. riglu decimal point). Arme e l ci rcuito de la figura 4-7b) . La figura 4--7c) mue stra el d iagra ma esq ue mático de T1L3 12 . (Si emplea un com ponente distinto. su instru ctor le proporcionará un d iagrama con los números de conexión correc ros.) Aterr ice las co nexiones 1, 10 y-13. S i el ci rcui to trabaj a correctamente, aparecerá el d ígito 7. Desconecte la tierra de las conexio nes l . 10 Y 13. Observe las figuras 4- 7a ) y e). ¡,Q ué conexio nes hay que ate rrizar para que aparezca un O'! Aterrice estas conex iones y si el ci rcuito funci ona correcta men te. ano te los números en la tabla 4-2. Repita e l paso 10 para los dígitos que fal tan , de 1 a 9, y par a los puntos decimales.

DIS POSI TIV OS

"ra

A

2

O P T O E LECT RÓN I CO S

27

270n

3

5V

"

10

•

O

7

=

8 ~,

~,

3

LO'

f. A

O

• , " Figura 4-7. a) Terminales del TIL31 2; b) circuito deI 1ll312;

f. C

O

to

8

f. E 7

F

2

,,'

f. G

"

RO' O

el diagrama esquemá tico.

TABLA 4-2. Indicador de siete segmentos

Pantalla

Terminales aterrizada s

270 n

270n

O

v,

I

4N26

l N9 14

2

2

l.'

J 4

5

5

27 0 n

6 8V

lN 9 14

7 2

8

,

'O)

9

Figu ra 4-8. s) Circuito de un op toaco plador; b) crcuno con fuente senoidaL

LO P RDP

Gráfica de la transferencia de un

opto acoplado r

.

13.

Repita el paso 12 para los vol tajes de la fue nte de ali -

Arme e l c ircu ito de la fig ura 4- Sa). Aj us te la fuent e de vol taje a 2 V. Mi da y anote el vo ltaje de sa lida (la bIa 4 -4 ).

14.

Trace la gráfica de transfe re ncia. VuI _ e n funció n de Vs, del optoacoplador con los dato s de la tabla 4-3 en

mentaciún indicados en la tabla 4-3. 12.

la gráfica 4-1.

28

EXPERIMENT O

4

TABLA 4-3. Optoacopíador

Vs. V

V~

..

V

2

ra

4

6 g

io

e

a

"

6

10

, a o

12 14

V' aI(V}

Gráfic a 4-1. Optoacoplado r.

PREGUNTAS 1. ¿Cuál es la caída de voltaje en el LED rojo cuando la corriente es de 30 mA ? 2. Comente cualquier cambio en la brillantez del LED conforme varía la corriente que pasa por él. 3. Suponga que invierte el voltaje de la fuente de la figura 4-6. Si Vs = -1 5 V, ¿aproximadamente qué voltaje está presente en el LED? Exp lique de qué manera protege el diodo de silicio al LED. 4. ¿Cuá l es la caída de voltaje en el LED verde cuando la corriente es 30 mA ? Compárela con el voltaje del LED rojo para la misma corriente. 5. Suponga que en la figura 4-7b) se trata de desplegar un 8. Si la caída de voltaje entre la term inal 3 y la tierra es de 1.6 V, ¿cuánta corriente hay en el resistor de 270 il?

6.

Si en todos los LED de la pregunta 5 circula la misma comente, ¿cuánta corriente utiliza un solo LEO ? 7. ¿Qué letras de la palabra ''CATNAP'' no aparece n correctam ente? S uponga que tanto las letras mayúsculas como las minúsculas son aceptables 8. El indicador de siete seg mentos despliega el 1 con más brillo que el 8. Explique la razón. 9. ¿Cómo se puede rediseñar el circuito de manera que el 1 Y el 8 tengan el mismo brillo? lO. ¿Por qué se utiliza el lN9 14 en la figu ra 4-8a)? 11. ¿Cuán to varía el voltaje de salida en la figura 4-8a) cuando la fuente de alimentación cambia de 4 a 6 V? 12. Suponga que la fuente senoidal de la figura 4-gb) tiene un valor pico a pico de 4 V. Describa el voltaje de salida, VuI .

E X PE R IME NT O

~

L1MITADOR DE DIODO Y FIJADOR DE NIVEL DE DIODO

INFORMAC iÓ N BÁSICA

OBJETIVOS

En el campo de la elec trónica es frecue nte la necesidad de cuadrar los extremos de una señal de ca o de lim itar un voltaje e n ca dentro de c iertos niveles predeterminados . El dispositivo electrón ico utilizado para esto se conoce co mo "Iimi tador". Co n su ayuda se puede transformar una onda sencid al en una o nda rectangular; tamb ié n se puede limitar el scmicic lo nega· uve o positivo de un voltaje en ca . o ambos. y tambié n se pueden realizar otras útiles func iones de co nformac ión de onda.

Determinar la (elación entre una entrada tipo onda senoidal y la sali-

Limit adores de d iodos en se rie

.

El comportamiento unid ireccio nal de la corriente de algunos d iodos semi conductores permite que los diodos e n serie sirvan co mo limitudorc s. Considere cl circuito de la figura S- la ). Con un generador de ca se alimenta un voltaje senoid al, 1'"",. a un d iodo conectado e n serie con un resis tor R. En la figura 5· l b ). el voltaje de e ntrada, l'c"" Y el vo ltaje de salida. 1',,11_ se muestran co n la fase de tiempo adecuada. Durante el se mícíc lo positiv o, el cátodo d el d iodo es positivo en relació n con su ánodo ; es dec ir. el diod o está polarizado inversamen te. Por III tanto. no hay tlujo de corriente en el ci rcuito y la. salida v.... en R es Q. Durante el se miciclo negati vo. el diodo eSlá polarizado d irectamente y funciona co mo un interruptor cerrado que permite el paso de la co rriente e n R. El voltaje e n R es igua l a l semiciclo negativo. menos la caída de voltaje directo del d iodo.

da en forma de onda de. los limitadores de"diodo conectados en serie y . en paralelo . Observar el efecto en la onda de salida de los Iimitadores de diodo con polarización d irecta e inversa . Observar el efecto en la onda de salida de los fi-

jadores de nivel por diodo negativo y positivo.

30

E XPER IMENTO

5

D,

+

A

'" R

,

D

V.,I

D,

'.,

+

-r.

R

,,,

o

,,,

(>R R

>

'C2

D

B

,.,

•

,.,

'"

Figura 5-1. Diodo semiconductor utilizado para limitar e: semiciclo positivo de una se ñal de ca.

Este sencillo circuito constituye un limirador en serie positivo; es "posi tivo" debido a que el semiciclo positivo está limitado o fue eliminado de la sa lida. Se llama "limitadar en ser ie" porque la salida obtenida en el resistor de carga R está cn serie con el diodo. La figura 5-2a) muest ra que el diodo conectado en serie también se puede usar como lirnitador negativo si se invierte la polaridad del diodo e n el circuito. La s ondas de la figura 5-2b) muestran que durante el semiciclc positivo el diodo tiene polar ización directa, y perm ite que la corr iente fluya en R. El voltaje prese nte en R es positivo, y sig ue a los semiciclos de entr ada. De nuevo hay una caída de voltaj e en el diodo . D urante el semiciclo negativo el diodo tiene polarización negat iva. No hay corr iente. Por lo tanto, tampoco hay voltaje en R. Es decir, el diodo conectado en serie de la figura 5-2 es un \imitado r negativo.

V"I

,.: ~

+T\

v•• 1

'"

Figura 5-3. Diodo co nectado en parale lo que se usa para limitar el semiciclo neqativo.

Dur ante el semiciclo positivo, la polarización del diodo D I es inversa y tiene una elevada resistenc ia inversa, RR. R

YRRforman un divisor de voltaje. Si R es mucho menor que RR' prácticamente todo el semic iclo positivo aparece como voltaje de salida, v'al. en el diodo (figura 5-3b). Durante el sem iciclo negativo, D I está polarizado directamente. El diodo se comporta como un interruptor cerrado. Es deci r, el diodo conductor se comporta de manera ideal como si fue ra un cort o circuito. Por 10 tanto, en el diodo no aparece ningún voltaj e, como en la figura 5-3b). Puesto que el scmicicln negativo fue eliminado (limitado) de la salida, la figura 5-3a) es un ejemp lo de un limitador negativo. Invirtiendo la polaridad del diodo, el limitador de diodo en paralelo de la figura 5-4 sirve para eliminar el semic iclo positivo.

Limitadores en paralelo polarizados: limitación parcial

Lim itadores de d iodos en paral elo

.

El circuito de la figura 5-3a) es un ejemplo de un limitador de diodo conectado en paralel o. Se llama limitador en paralelo dado que la salida está en paralelo con el diodo .

D,

El circui to de la figur a 5-5 logra un límite parcial de los semiciclos nega tivo y posit ivo respecti vos de una onda senoídal de entrada. El diodo D¡ de la figura 5-5 está polarizado inversamente con la batería V A..\.' la cual mantiene el voltaje del ánodo

A

.,

R

+

'. , D

+ R

'V

v•• 1

+TS

'.~

D,

'.,

V••I - - - -,

-

-

,

B

,.,

'"

Figura 5·2. Diodo conectado en serie que se usa para limitar el semiciclo negativo de una señal de ca.

,.,

'"

Figura 5-4. Diodo conectado en paralelo q ue se usa para limitar el semic iclo positivo .

L1M[TAOO R

DE

D[O OO

Y F[JAOO R

DE

N 1Y E L

DE

OIO DO

31

negativo que el ánod o. el diodo conduce . y limita la parte del semícíclo negat ivo qu e se encuentra entre - v,u. Y el pico de - v",.

" 0,

Limlt adores de doble d iodo pelartzadcs

1.1

En la figura 5-60) se muestran dos limitadores de"diodo polarizados conectados (en paralelo) de man era que el circuito se comporta co mo !im itador parcial, tanto del semiciclo positivo como del negativo . El d iodo DI co nduce cuando el va haje v_ alcanza un valor negativo mayor que VKK I • y limita el scmi cicl o negativo al va lor de V KKI' El diodo O 2 conduce cuando vetll alcanza un valor positi vo mayor que VM 2' con lo cual limita e l semiciclo posi tivo al valor VM2 ' Puede observarse en la ond a de la figu ra 5·6b ) quc el circuito de la figura 5-00) co nvirtió una onda senoida l en una onda que se aproxima bastante a una onda cuadrada; es decir . sc cuad raron los extremos de la onda senoidal.

lb '

R gura 5·5 . Diodo en para lelo polariZado q ue limita parcia lmen te el

semiciclo negatiYO.

VAA nega tivo respecto a su cátodo . Dur ante el semiciclo positivo del voltaje de entrada , v..... el cátodo de D I se mantiene positivo. El d iodo actúa co mo interrup tor abierto y el semicíclo positivo aparece en la salida (fig ura 5-5b). Durante el semicic lo negativo el cátodo se vuelv e negativo ; si n embargo. e l diodo no conduce sino hasta que v...¡ es más negativo que el va haje de polarización. V,u, el cual mantiene negativo el va haje de l ánodo, VAA- Por lo tanto . la parte del semiciclo negativo que es menos negativa que VM aparece a la salida. C ua ndo el sc miciclo negativo de Ven' alca nza el nivel donde es más negativo que VAA • el cátodo se vuel ve más

Fijador de nivel mediante diodo

0,

'

..

Fij ador de nivel postuvo

E l efecto de un fijador de nivel positivo en una for ma de o nda de c a O V co mo su eje se p uede observar LJl la fig ura 5-7. E l fija dor de t.ivcl ag regó + 5 V de cd a la onda de 10 V pp (pico e pico). E l re sult ad o es qu e la forma de o nda de e ntrada . que varió e ntre + 5 y - 5 V. apare ce a la sao lida del circ uito co mo una señal q ue va ría crurc O )" t-IO V. y su eje esuí en + 5 V de cd La onda de salida se co mporta co mo si se hub ier :.: conectad o un a ba tería de +5 Ven

lb )

") Figur a 5-6. Lim itador de ccore diOdO polarizado .

e

+'tV\; 0 - - - -

_~

Figur a 5-7. Diagrama del

.

Ellimitado r de d iod o o recortador (como se le co noce tamb ién) mod ifica la onda de entrada limitando o " recor tando" pa rle de la onda. Otros c ircuitos de diodo. co nocid os como Iimítadores (o restauradores d e cd) no mod ifican la forma de la o nda de e ntrada. sino q ue le añaden un nivel de cd . Existen fija dores de nivel positi vos . negativos y po larizados .

" 0,

-

ENTRADA

+

""\.. .

circuito de un fijador de nivel posmvo .

R

o

32

E X P E R I M ENTO

5

+ +

1: 6J\¡___

- 15

e +

"\",

o

R

SAUDA

ENTRADA

Fig ura 5-8. El fijador de nivel negativo añade un eje --ed a la onda.

D

R

ENTRADA

+

SAU DA

Figura 5-9. Fijador de nivel

con JXllartzación negativa.

serie con la entrada. El ci rcuito funciona como sigue: durante el semícícto negativo de la onda senoidal de entrada de 10 V pp. el cátodo del diodo D tiene un valor negativo respecto de su ánodo; por 10 tanto. D conduce y carga a e a través de la resistencia de valor bajo del diodo con polarización directa. El capacitar e se carga hasta el valor pico del semiciclo negativo. 5 V. con la polaridad mostrada en la figura 5~7. Durante el semiciclo positi vo D está en corte puesto que su cátodo es positivo respecto al ánodo. Cuando se corta D, el capacitor e trata de descargarse a través de R. Sin embargo, si la constante de tiem po Re es grande en comparación con el periodo de la onda senoidal. el capacitor perderá muy poca carga y mantendrá los 5 V. En consecuencia, cuando llega el semiciclo negativo del segundo ciclo. el voltaje positivo de C cancela el voltaje negativo de entrada y el diodo D no conduce. NOTA: se considera que una constanJe de tiempo, RC. es grande cuando es igualo mayor que diez veces el periodo. l . de la onda de entrada. Es decir

Re

2:

lOt

(5. 1)

y t= -

1

F

:: : --V-V ~

- 17 V

-=- 3 V

(5. 2)

donde t está en segundos (s) y F es la frecuencia de la onda senoidal medida en hertz (Hz). Un ejemplo numérico servirá para ilustrar esta afirmación. Si la frecuencia de la onda de entrada es 1000 Hz. entonces t =

I~

=

1 X 10- 3 segundos (s)

(5.3)

Po r lo tanto, el producto RC debe ser ig ual o mayor que 10 X 1O ~3 s. La explicación anterior del circuito debe modificarse para reflejar el hecho de que en e se pierde un pequeño porcentaje de carga durante el semicíclo positivo. En consecuencia, el voltaje neto de e no es + 5 V. sino un poco menor. Esta pérdida se compensa. dura nte los picos del semiciclo negativo. cuando el cátodo de D es suficientemente negativo para activar el diodo D . y recargar e hasta su nivel de + 5 V

Fijador de nível negativo Un fijador de nivel negat ivo suma un nivel de cd negativo a una señal de ca. Esto se logra al invertir la polaridad del diodo, como en el circuito de la figura 5-8. En este circuito. e se carga durante el sermcíclo positivo de la señal de entrada. Si la señal de entrada varia entre + 15 y - 15V, el efecto neto es cargar C hasta - 15 V. La onda de salida ahora varía entre O y - 30 V; un multfmetro calibrado en volts de cd indicará que en la salida hay - 15 V.

L1 MI T A OO R DE

F"~ador

de nivel polarizado

D I ODO

12.

La figura 5-9 muestra un fijador de nivel negativo polarizado. En esre caso, una bateria de 3 V pola riza e l cátodo a + 3 V. Como D no puede co nducir hasta q ue su ánodo sea positivo en relación con el cátodo, el diodo debe esperar hasta

que el semicíclo posi tivo de la en trada aument e a más de +3 V en el ánodo . Entonces el diod o co nduce entre los niveles de + 3 V y + 10 V de la señal de en trada de la fig ura 5-9. En consecuencia. el capac itor e se carga hasta - 7 V. Después de esta ca rga inicia l, e l co mportamiento del circuito es similar al de la figura 5-8. El nivel de la onda de salida se fija abajo de +3 V (figura 5-9) y varía entre + 3 y - 17 V. Es posible hacer otras co nfiguraciones de fijadores de nivel. por ejemplo. los fijadores con polarización positi va. Su funcionamiento se analiza en la misma forma que la del fijador de nivel de la figura 5-9.

RESU MEN

1. 2.

3. 4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

Un limitadcr de diodo en serie es un circuito en e l cual la salida está co nectada en serie con el diodo. Un lirnitador de diodo en paralelo es aqué l en el cua l la salida está co nectada en paralelo co n el diodo. Un limitador positivo elimina o limita el semiciclo po sitivo de una onda de salida. Cuando se lim ita o se elimina el sermctclo negativo de una onda de salida, el circuito que lo logra se llama li· mirador negati vo. La limitación co n diodos es posi ble de bido a la baja resistencia directa y -la elevada res istencia inversa de un diodo. El limitador positivo en para lelo presenta una resiste ncia infinita d urante el semiciclo negativo de una onda. Un limitador de diodo polarizado es aquél en el cual se co necta una fuente de polarización externa, al ánodo o al cátodo de l Iimitador de diodo, co mo se muestra en la figura 5-5. El circu ito de la figura 5-5 es un limitador en paralelo con polari zación nega tiva, que limita parte del semiciclc negati vo. En esa parte . que es más negativa que - VAA' el voltaje polarizado queda excluido de la salida. El circuito de la figura 5-5 funciona de la misma manera que el !imitador en paralelo , exce pto que la acció n limitadora se retrasa hasta que se alcanza el voltaje de polarización. El fijador de nivel de diodo no modifica la forma de la seña l de e ntrada, sólo añade un nivel de cd a una o nda de ca. Un fijador de nivel posit ivo añade un nivel de voltaje positivo a la se ñal; un fijador negati vo añade un nivel de voltaje negativo.

y

f iJ A DO R

DE NI V E L

DE

DIO DO

33

La polaridad del diodo determina si el circuit o es un fij ador de nivel positivo (figura 5-7) o un fijado r de nivel negativo (figura 5-8).

AUTO EVALUACiÓN ................................... Responda a las siguientes preg untas para e valuar su aprendizaje. l.

La entr ada se noidal del circuito de la figura 5- 1 tiene un valor pico positivo de + 9 V y un valor pico nega-

tivo de - 9 V. La onda de salida. Vsal' se _ a V [aproxi madamente), 2. El voltaje pico a pico de la onda se noidal de la figura 5-3 es de 20 V. Es decir, los límites pico positivo y negativ o respectivos son de + 10 y - JO V. El voltaj e de salida varía entr e y V (aprox imadamente). Esta salida está en fase en el tiempo con el sem iciclo de la onda de entrada. 3. En la figura 5-4. la o nda de sa lida esté en _ co n el diodo Dl4. En la figura 5·2, el d iodo O 2 actúa como un interruptor durante el semtcíclo negativ o. 5. En la figur a 5· 3 e l diodo D I actúa como un interruptor durante el semiciclo negativo. 6. La o nda se noidal de entrada del c ircuito de la figura 5-5 varía entre los valores pico + 15 y - 15. Y si VAA = 7 V. v.. l variará en tre los límites de _ y

V

En el circui to de la figura 5-6 el voltaje de entrada varía e ntre + 9 y - 9 V pp. La sa lida varía entre +6 y - 5 V. Sí se co nsidera que tanto D I co mo D 2 son interruptores ideales (resistenc ia cero al co nducir), ento ncesVKK I = V yV",u = V. 8. En el circuito de la figura 5-7. la onda varía entre + 12 y - 12 V. El nivel de cd de la salida medirá V. La ond a de sa lida variar á entre : -,----_-, y V 9. La frecuencia de la onda de e ntrada de la figura 5-8 es de 60 Hz. Para que el circu ito actúe co mo un fijador _ __ _ _ el valor de Re 2: s. 7.

34

E X PE R I ME N T O

5

PROCEDIMIENTO

M ATERIAL N ECESARIO Fuen te de alimentación : fuente de cd variabl e y regulada; fuente senoidal de 18 V pp derivada y aislada de la línea. Equipo: osciloscopi o, EVM . Resistores: 120 000 n a 112 W. Se miconductores: dos 1N5625 . Otros: dos interruptores de un polo un tiro; un pote nciómetro de 2500 n a 2 W; las componen tes necesarias para el paso 16 de los puntos adicionales.

y

-:

1\

\ X

N

V

V;

V

""

.

1. Si la calibración del oscilosco pio que va a emplear es vertical, establezca los controles del oscilosco pio para la ganancia vertical en una sens ibilidad de 5 V por cada división grande. 2. Arme el circuito de la figura 5- la ). DI es un diodo 1N5625. R = 120 000 H . El voltaje de entrada, lien aislado de la línea, es de 18 V pp Y60 Hz. Conecte la entrada vertical del oscilosco pio en Vent Y utilice este voltaje para la activación o sincroniz ación ex terna del osc iloscopio, como en la figura 5-10, o utilice la activación/ sincronización por línea (sincroniz ación ). 3. A! USk los contro les de Tiempo/div. (barrido) y activación (sincronizació n) para dos o tres ciclos. Centre éstos respecto a los ejes x y y, como en la figura 5-11. El ciclo indicado por M N (figura 5- 11 y la tabla 5-1) actúa como onda de entrada de referencia, ven" d urante las mediciones de fase.

"'"

lA

A M

X'

\ Limitador en serie

,

Y' Figura 5-11. Onda senoidal centrad a en los ejes x y y.

!,

NOTA : Si cue nta co n un osci loscopio de doble trazo, podrá realizar las mediciones de fase directamente. Utilice vent para la activación ex te rna, como en el paso 2. Aplique lien" la señal de referencia, a la entrada del canal vertical 1 y v,al' la señal de salida , al canal vertical 2. Ajuste el control Tiempo/divo a dos o tres ondas, co mo hizo antes.

TABLA 5-1. Limitado r en se rie

V Paso

Onda

pp

+9V

o

~ AmADEDO18Vp DC UNeA p

3

O

SINe R

EXT.

¡'V

9 +9 4

TIERRA

9 +9 5

Fig ura 5-10. Conexión del osci loscop io para observar el funcionamiento del c ircuito.

O

O

9

~- ------------------------------------~ . . .

M

V

;aI no tiene una amplitud pico de 9 V, co mo en el caso de un rectificador de media o nda q ue utiliza la misma fuen te de aliment ación , si· no menor qu e 4 V. La raz ón es que el voltaje po siti vo pica de A respecto de e es 4 V. no 9 V Yparte de los 4 '!- V se pierde al pasar por R. Si bien el rectificador de onda co mpleta de la figura 6-5 llena los espacios vacíos de la co nd ucc ió n, produce menos

t

t

La figura 6-5 no es un circu ito rectifi cador de fuente de alimentac ión de onda completa deb ido a que usa dos resistores R de deri vación en la parte cen tral. La ca ída de voltaje a través de R, c uando su d iodo respec tivo co nd uce. se resta de l voltaje VwJ y red uce el voltaje de salida. Los transf ormadores de potencia contienen un devanado prim ario y uno o var ios devanados sec unda rios aislado s. El dev anado primario se alimenta en la línea directa ; es decir, funcion a con la alime ntación de líne a de 120 V Y60 Hz. Los de vanados secundarios son devanados para amplificación. o bien para reducc ión de voltaje. La figura 6--7 es un diagrama del tran sformador TI que se utilizará en este experimento. Contiene un devanado primario de 120 V Yuno secundario con deri vación central de 26 V. El de vanado secundar io tiene calibrac ión de 1 A. Ésta es la corr iente máxim a q ue se puede obtener del secun dario. Se verá que la cone xión de la derivación central del secundario elimina la necesidad de los dos resístores de derivac ió n central R de la figura 6-5, y con esto se logra un circuito rectificado r de alimentac ió n práctico . El circuito de la figura 6-8 muestra có mo está co nec tado TI en un circuito rectificado r de onda completa. Los ánodos de los diodos rectificadores D I y D 2 se alimentan con los voltajes sec unda rios respec tivos AC y BC La polaridad de los voltajes siempre es opuesta . Dado qu e e es la derivac ión cen tral, ambos á nodos de l diodo recibe n 13 V rms. El resistor de ca rga, R L• se co necta de la unió n de los cátodos DI y D 2• punto D . a la derivación ce ntral del dev anado secundar io. pun to C. El vo ltaje de salida aparece en R L. Cuando se aplica voltaje al devanad o pr imario de TI' y los interruptores 52 y SJ es tán cerrados. D I y D 2 funcio nan co mo rectificadores de o nda co mpleta. Cada uno de estos d iodos " ven" só lo la mitad de l vo ltaje prese nte en el sec undario; estos diodos co nducen de manera altern a. C uando e l interruptor S2 está cerr ado y el SJ abierto. D I funcio na com o rectificado r de media o nda. Cuando S3está cerrado y S2 abierto. O 2 funciona como rectificad or de media onda . Desd e luego, los interruptores S2 y SJ se incluyen en este circu ito experime ntal co n objeto de mostrar la rectificació n de media o nda y de o nda completa. El circuito de un rectifi cador indus trial no cue nta co n estos interr uptores La fuente de ali mentación co n transformador tiene una ventaja en re lació n co n un c ircuito sin transformador. El voltaje de sa lida. V..I' de una fue nte alime ntada co n transformador está ais lado de la línea ya lJue no e xiste co nexión d irecta entre e l dev anado prima rio (línea) y el sec undario.

RECT IFI C A C IÓN

DE

M E D IA ONDA

s, A

120V/60Hz

e 8

Y D E O ND A COMP L E TA

41

D,

-

s,

D

¡ D,

+

- 'FIgura 6-8. Rectificador de voltaje experimental, de onda completa, alimentadocon transformador.

RESUM EN

1.

2.

3. 4.

5.

6.

7.

8.

Las compañías de suministro eléctrico distribuye n energía eléctrica de ca porque este método de distri bución es más eficiente y económico que la distribu ció n de cd. Como el funcionamiento de los dispositivos electrónicos requiere voltaje y corriente en cd, es necesario convertir la ca en cd mediante un procedim iento llamado rectifi cación . Los rectificadores de silicio se utilizan en electrónica más que cualquier otro rectificador de estado sólido. Los rectificadores de alimentación de silicio se usan más por el voltaje inverso pico (PIV), los voltajes directo e inverso pico que pueden soportar, la corriente directa promedio y la corriente directa recurrent e pico que producen a una temperatura dada, [as temperaturas de operación y de almacenamiento, y la entrada de voltaje senoidal máxima (rms) que puede n tolerar. Existe una gran variedad de rectificadores de alimentación de silicio. que c umplen con deman das de corrie nte de carga entre 200 mA y 1000 A. Un solo diodo rect ificador, conectado como se muestra en la figura 6-3 , funciona como rectificador de media onda, en cuyo caso sólo uno de los semiciclos de la onda de ca se aplica a la carga. Cuando se utilizan dos diodos rectificadores, como en la figura 6-8. se obtiene una rectificación de onda completa. En este caso, los dos semiciclos de la onda senoidal de entrada se procesa n de manera alterna mediante los diodos D I y D 2· La salida rectificada que produce un rectificador de media onda cons iste en impulsos de corriente unid irecciona les (figura 6-4). La salida rectificada de un rectificador de onda completa también consiste en impulsos de cor riente unidireccionales (figura 6-6), pero

en este caso se obtienen dos impulsos por cada onda senoidal de entrada. Los rectificadores transforman la onda de ca e n cd pulsante. 9. Cuando conduce, un rectificad or no se comporta como interruptor perfecto; tiene cierta resistencia interna (RF ) . Debido a esta resistencia se produce una pérdida de voltaje (caída) en cada diodo. 10. En general, los circuitos rectificadores de alimentación de onda completa utilizan transfonnadores de alimentación con devanados secundarios con derivación central. El hecho de que el de vanado secundario deltransformador que alimenta los rectificadores (figura 6-8) sea un devanado para amplificació n. o para reducción de voltaje, depende de lo que requiera el dispositivo electrónico para el que se usa la fuente de alimentación. 11. Cuando se usan transformadores para circuito s rectificadores de alimentación, la resistencia del devanado secundario es baja a fin de reducir las pérdidas de potencia en la salida.

AUTO EVALUACiÓN ................................... Responda a las siguientes preguntas para evaluar su aprendizaje. l.

Debido a que la energ ía eléctrica de cd se utiliza principalmente e n elec trónica. las empresas que suministran la energía eléctrica distribuyen energía de d . _ _ _ _ _ _ (verdadero ojalso). 2. es el procedimiento mediante el cual la ca se convierte en cd. 3. Un rectificador de media onda, como el de la figura 6-3. recibe una entrada de 60 V pp. La onda de salida en

42

EXPERIM ENTO

6

R/. , punto D respecto al punto e, es: . (positiva o negat ivaí. a) b) En fase con el semiciclo (positivo. negativo) del voltaje de entrada. e) Alrededo r de V pp. 4. Para invertir la polaridad de la onda de sa lida en un rectificador de media onda es necesario invertir el e- - - :-- del circuito. 5. En el rectificador de onda com pleta de la figura 6-8, el diodo DI conduce cua ndo se corta y vi· cevcrsa (suponga que tanto 52como 53están cerrados). 6. Si la frecue ncia de la fuente de la que el transformada r TI en la figura 6-8 recibe su alimentación es 60 Hz, la frecuencia de la onda de salida es _ Hz. (52 y 53 están cerr ados).

,-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

7.

En [a figura 6-8 el interruptor 52está abierto y 53está cerrado. El circuito funciona como un rectificador

8.

Para las mismas condic iones que en la pregunta 7. se produce un pulso de salida por cada semiciclo de onda senoidal de entrada. (verdadero o fa lso). 9. En la figura 6-8, cuan do los interruptores 52y S3 están abiertos. no hay sa lida en R/.. (verdadero ola/so). 10. Las relaciones de fase entre las ondas de entrada y de salida de la figura 6-8 se pueden observar mediante sincronización • o activación del osci loscopio o mediante sincronizaci ón o activación del osci loscopio.

-

-

-

-

-

-

- --

R E CT IFI CACI ÓN

oe

M ED I A

O ND A

y

D E

ON DA

C O M PL E TA

43

PROCEDIMIENTO •••........ .......••• ••• .. ....... .......... .......... ..... .. ......... ......••••• ••• ••.... .. .. ..••••••• ••...... ..... ..•.... ... MATERI AL NECES AR IO Equipo : osciloscopi o; EVM (vo ltímetro electró nico). Resistores : 10 000 n a -t W. Diodos de estad o sóli do : dos l N5625 . Otros: tres interruptores de un polo un tiro; transformador de 117 V en devanado prima rio y 26 V en de vanad o secundario co n deri vac ión ce ntral de I A (Triad F40X . o equivalente); ca ble co nector co n fusible.

1. Arme el circu ito de la figura 6-8 y establezca el osciloscopio en la función sy nc de líne a o activación. Ames

2.

3.

4.

5.

de continua r con el experimento. p ida al instructor que revise el circuito. Conecte la punta de entrad a vert ical del osciloscopio al ánodo de D ¡. la pu nta de tierra en el punto e. Cierre el interrup tor SJ ' E nciend a. Cierre el interruptor S2' pero mantenga S) abierto, Ajuste los co ntroles de la escala vertical. la ga nancia horizo ntal. el barrido y de sin cro nía/act ivació n para observar la onda de referenc ia V AC ' La onda que apa rece debe ser id éntica a la on da de referencia de la tabla 6-1. Mida con el osciloscopio el voltaje pico a pico de V ACo Anote los resultad os correspondientes en la tabla 6- 1. Con un EVM mida e l voltaje en cd , si lo hay. entre los puntos AC. Ano te los resultados e n la tabla 6- 1. Abra S2' Conecte la punta de entra da vert ica l del osciloscopio con el ánodo de O 2, Cierre S3' En la tabla 6- 1. dibuje VlI C' en la forma de onda obse rvada, con la fa-

6.

7.

8.

9.

se de tiempo adecuada e n relación con la onda de referencia . Mida y ano te el valor del voltaje pico a pico yel volt aje en cd, de haberlo. en Se. Ab ra S3' Conecte la punta de entr ada vertical del osciloscopio al pu nto D (a tra vés de RJ . Cierre S2' Dibuje la on da \'$.01 que observe en Rv con la fase que le corresponda en relación co n la ond a de referenc ia. Mida el voltaje pico a pico y el voltaje en cd, si lo hay. en RL . Ano te los resultados obtenidos e n la tabla 6- 1. Abra 52' Cierre S3' Dibuje la o nda de salida \ '>a/ observada e n RL• co mo en el punt o anteri or. Mida la amplitud pico a pico de la o nda y el voltaje cd . de haberlo. en R L • Ano te los resu ltados e n la tab la 6- 1. Cierre S2' Ahora todos los Inte rruptores est án cerra dos. Dibuje la o nda de salida 1" .1' Mida la amplitud pico a pico de la onda y el voltaje en cd, si lo hay, en R L. Anote los res ultados en la tabla 6- L

Punto adicion al ·········· 10.

····· ·· ·

.

Exp lique co n dctalle un procedimiento experimental que utilizar ía par a calcular la resi stencia directa de los rectificadores de l circu ito de la figura 6-8. Ap lique el proced imie nto anterior. Mida (o calcule) la resistenc ia de D I y D 2. Anote los resultados en la tabla 6-1

.

............PREGUNTAS 1. En el paso 2. ¿qué tipo de rect ificación se ob tiene? 2. ¿En qué difiere n el resultado del paso 8 y el del paso 5? ¿Por qué se prod uce esta d ifere ncia? 3. ¿Qué tipo de rectificació n se ob tie ne en e l paso 9 ? 4. Co mpare en relació n con la frec uencia de ent rada la frecuencia del volt aje de salida de : a ) un rectificador de media onda . b ) un rect ificador de onda completa . (Tome co mo re ferenc ia las o ndas dc la tabla 6-1.) 5. A partir de Jos datos obtenido s. ¿.qué con clu ye acerca de la relación entre e l voltaje e n cd en R,_ y el voltaje de entrada pico e n a ) un rec tific ador de media o nda ;

b ) un rec tificador de ond a co mpleta? Si es po sible. dé

6.

7.

una expresión matemá tica para esta relació n. Según sus dat os explique el func ionamiento de un a ) rectificador de med ia ond a ; b) un rectificador de onda comp leta . Explique de q ué manera puede aprovecharse el proce dimiento de este e xperimento para loc alizar fallas en un rec tificador de onda co mpleta. ¿Qué tipo s de problcmas po ne en ev ide ncia la ape rtura y el cierre de S I y S2?

44

E X PE RI M E N T O

6

TABLA 6-1.

Forma de onda

vem (AaC)

1.....-

N

V

fll~ RO

C ON

, . A N " O . "' A O O R

~9

PROCEDIMIENTO

............ .. ..... ..... ................ .........................•••..................... .......... ... ..... .................. U TEII IA L NEC ESARIO

S.

• Fuetne do ahmc:nlO>cióo: J-a 120 V rm>. ro HZ• Equil">: ""'iloscopio; EV~I n VO:l.l. R....... ~ rco n, 2700 n a ; W; 250 n a 2 W. • CapanlOrCc~ado pti n 0 !'>O

v... v

F~

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0r O)ll.'I) '''.' "1 01' p n' Lu;low "1 '1' op"."-hl' " ·' ''Jlo,,"' olo "P ·0"1'.1 ~r , 0Jl" I."" I".' " ' 1 ~P U ~" ' lJ o," 'p "' ! ·",1, 0, "u~ld o", np u L. () ["~ ,';nuJ mu o p~r~II ().' un 10UO, "'l0P , ,1 ' " , l J " ~\ lI O u ' S -",i.l"·' "1 uoo ",U .lLun~ d ·'; I' ~P ' '"'' "P ~r"'10" 1' 1 ' ) " \' ~p ~I'O) I'" I ~ "n o IJ"U~'" " nzu "' I JObw ()~.'nw ~Jl I '-l "' + ,\ '''~,"qH10 u 'S ' !) " l' 01' ~ r~ II' ''' I ~ "n D J< '"O~ ' , " . ~) " 0 ' ' .' ." b , d o, unJ .( + ,1 ) 0P'l'" op p.' ,,~~ f", I"" 1:1 " J ' 1"'" -"I'"n.' " " P"" ","P l' U~ "" "O (>" d TI (>",J ~[~' In,' I.' P P" ' LLOI " 1 " 1" ,,;1, .>",. " " " /","'."",,,1» ,0 ' ) n, ~ " d 1" V " ,unJ I.' P " P · 'p.lLU P' uo .' 1'" ' 1" " n ·t ' L oJn a'J 01 ~p ou n .'JD 10 ·'·" '-" '!o ''''> .i 1'.' o', "r"' I"-\

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Local izac ión de fa llas e n u na fu ent e de alimen tación

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,"""" u "" .,''''' lo ocl "~l.>jO de nn>. " "'. t>m· ""'" 'u f""''''''''''a. lOo... fJ: ..) en el de yanar!o pri _10 Ybl en el de _UDlbn;•. FJ YOll.>je en ea medOdo COI d 1""""'"" debe"'" ipol al "'~t>je de .. l¡' nc:L FJ YOl'~JC en ,,~ en d =unrbr", el' ~ f vü...-CSf'C' e,r'e~l... l"-~ el f.bnc:ante.. f.. El '~~L:J.JC en ..-.1 " 1" enl,""" de un fil,n, lil"-' 11"en """ (ue n'e de .f"""n"",i{,n ...", rectificad com _ plet. ",,'a,i i~u.l o fo m ilorl de f ""f '~JC p,ü,. p;ü l en el "'''.-und.," , J cf lr,1"'(' >f",,,J" f , 7. P.,.." h 'ofi"u' ("rra, cn " na ("e nl" J " ah men'aó ún" vece, es n..,,,e,,,,' ;" med ir fm , ...IOOJ'" en , d de c" 'mda y ",fido del fif'm , el ",ftaje de ,iw en "'" punl'" on , ,"r~''':' d "~'"Je dr~' del l,.""I,~~ , l. r""'s'en.", f'~'" la afime ...""iÚll desÜn.... J

7. F.n La roE"'" &-1. """ lu'MP.l>octta. .1 v ,,¡""""ia 1',1', (.s.:..:onc.."tado La

La ""

de La "'.

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1pnmanode T, un Y\Ilt.lJCde"" de """,. Suponp """ .1 medoc"" o un

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.bieno. 00

9.

de """".lÓno ...n

Se Iu OCICClado que la f.ll,.n un, rUCD1e oc ,limen· 'a,:~ín ..,U en uD. .... Ieclu, ••uhzada .n uno dc ello' 100 n , d." Jo l 200 JI, 2 7(J(J II a , IV, d,,, J cl:'511 ,,:'W e'p"ei'''", >, J o, J e J()(J ;eI' " 50 V; d", dc 25 ¡LF " 50 V R eo el ; nf" , · me e, lá nJ " , de 1, ,,.- ,,1; , ,, ;(,0 de falb ' (fi:' "r, 8 _ ~) . rorm " 'I U" 'C ' ' ' '' ''' lO " " ~I,,, In , p m~c d ;", icrot ", de 10•.-,, 1;zo,' iú n do fa ll" ,. tin a "c z e" "on tr"d " el pro blcm, . " o " ij, lo ,

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TABLA 8-2. Fuco'c de a1 imonto",,",

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Vefiflc:a' cpt la ccooocci60 en el caso de !XI rectificador en puente

es ccosecuenca de la conducci6n alternada. deOOS~OO­

recteocs en serie.

.,.....,.-...¡"

'1,,,.

«...

ClbseMry mecIr es toro mas de onda de erurada y da salida,

">J• . " .:'1» m!*N' a b ,>no.i.:I do: " ~~JC p ",;'i I",>JocldJ JU.3n1e el

"""'.."'• • I R,. nur....., ,,1 ",m"' , ""1"'''''' ( , ~ l. D, Y D, ' '''' """ p>bt, en in''''.... ) ,., .l."""-.. ..,.~~ n S, O, ~ (J , , C>1U"icnn en el ,i".... ik~ n, y O, ~u:ri:In "" ID" un n.... " f,,·...J,... &.. 1JIC'd , ~ ,>no.i.:I l..:J. firU'3 ".~.) m 'lU1, ,';i'"J" Ycl ,';i1",I" ,1,- ll , e, ''''j''''''''' re'I"''''' " '"

Medir jos efectos de lSl dfcUto filtro en el VlJlta. je de cd de sakja Y el

de

reo.

62

1 ·. \ I ' L " ' ''''~ T ü·)

l.a mism> c on fi~ura c i ú n de fillr'" ' c puede utili,", on c l reC[i fiead ,,, en pllen te. lo mi smo q ue e n c ualq uicr o !ro eir_ c Ulio ' ec l,¡;c,J o r, E n e l c"o dd rcct ificador e n pue nte la c ' [l"c ifie ac' i(,n de ""It aje de los ca pacito ro, de l fillr de he ser f"" lo me nos el doN,' d~ 1 valor del ",c' itic ador de "00.1 complcla w" el mismo Lr,rlStú rmad, ,,.

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RES U ME N

,i , ~K! " . P()r In (o"t". lo, rCC1 d'":ad,,,e s V, y V . tie nc n ¡" ,Iarizac iú n c n d irec," . cn ' " ni" q uc D, y D, licn e " p" lori"ooi"'o c n in w " " . En c Ola s Lond ic ic )Ilc , . D, y D, c oOOucen y [l"rm"en e l paso de CTT1cnic I~ " 111.' La p" la ridad e n R ,. e , la mi, ma q uc c n la fig ura 9-2d ), ,\ , í. D , eo ncc lJ do " " se rie «In D, rect ifioa d ura ntc e l ' c m;":iclo p" si' ;"" de la cn1Tada. en Unto q ue DI e'on cc "" I" IO n ,erie «In D. re ctit,c, dur ante el ",mic id o n c ~a (j v o. L nto n eos, u n rect ificad,)f en puc nte e, un rectificado r de onda c·om pleta. La dcri,'ac i(m ce n"al (CT) dd ,ec' u"d 'lr io no csta """",,,"da e n un recti fic ador e n puente. E n un r",,·t iI, c ador de c ircu ito co nve ncion at 01 el' si rve co mo reto" ") co mún , y el vol l, je de lo, d i,K!o, e , lo mita d del v" llaje del Ira n.' formador. Por lo ta nlo. si ' e ulili, a e l m ismo Ir.1nsfnr madnr, el "o ltaje de sali da d e u n = ' if,c ador de o nd a completa c on · venc iona l es ' ó lo la mi,,,d dd de un c irc uito e n puc nle

El rc e" ifL",,,lo , c n P" " " Cde ond a ,0mpICI" ( fi~u ra 9-1) utiliza cu> Lro d;"K!os rcc tif,c ador ", . Do é sto, . lo, poro, "p u" ' los (D , y D , o D, }' D, l co ncctado, c n serie c on la ", rg, e oOO uce n do mO" "ro a lternada , La sa lida de l re c·tifl c·ador e n pue nte e s una cd puls., nte (figur a '.J- IbJ, idé n'ica , la , a lida del rec tificador de onda co mp leta de do' d lO0 ' c ircuito, . la am pl itud del "o ltaje dd rcctil,e ad'}f c n p uc ntc es el do blc de la am plilud del r"" titlLador de ond, cu mple!' w,," e nc io""!. El rect ificador en puenle c ml,lea " n CT " e'u nd " io . 1'" ," a lisa r lo , a lida p rod uc ida por u n rec li fica dor Cn pue nte 'c uli liea u o fiUf() ¡ipo 7f, L(), c opa c ito re' " de l>e o calcula r de ma oer" q ue res ist a" In, vo ltaje s ma yo res qu e ' op roduce n en el rec ti fic ador e " p ue r" e,

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AUTOEVALUACIÓN ........................... ........ e

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Res f" ", da a la, d i" Je,

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F i ~ u r . 9· 2. E!cc1O de [Xl roctifieador on puon'e la . b ) on e l , emici· C'Tl "L",\ " "R

CED I M IEN T O ..PRO ,' ,

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MATER IAL NEC ESA RI O ,

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R....1Ifo,..n el li< ml'" .',... la ,-.Ia"¡,,. ...... """ ,d•..-,

Func::ionamienlO del rectificador en puente

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h,k. do l"-'" "" F , el h. k. do: '..-.r.o m (; I ~ .. i""-..-rupo.,,-..,. dol S, , 1 S. Slg -n . t>oo:n.... mw la ,n.1.Il""""''''''' R, lo"",·. "" b"" """"'~ ..1"'" l.Il.n.1.I d.o 'd Ih ¡"'JC lo t ,... R,

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E MISOR

-, " , 'a

(S).Tvania Eloctric PffF

1-

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1'" r.;PN, los eleclrones s()n los pon adllres de corr iente mayori tarIos Pa" el '"nsi""r pr.;p cstos fIO"adorcs so n los hucco"

EMISOR

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COLECTOR

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Figura 10-7 . SllnWO esqucmaUco do al un ' ro""j ,,,,, PNP y 01 un

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10-5. f lujo da 00" 1",,',, dé el""',,,,,,,,,, por el ci,e uiro c>:tor· '" do ...., tro","Slor PNP. f ~LJra

La fig ura 10-5 c, un d ia~ram . simplificado en el quc , c mueslra la direcció n del flujo dc la corr;cnle de elec trones en el circuilO eximIO de un lraH,;, tor PNP. !'óote que una corriente de d_cuo"€< la que fluye en el c;rc u;lo e,krno y un flujo de hueco< d entro del cT ist,1 tipo P, La corrienle de , ignad.1 oomolulO es Uflli comenlc de fuga muy pequeña, y pur d momcn lo no se a n ~¡;z",á, L, corr ieme 4ue fluyc por el circuilO del cm i,o r e" la co rr;e nte 'l otal" y es igual a la ,ulna de las corri ente , de ba, e y colecu>,La flf u," 10-6 es un d iagrama simp lificado que muc"ra l. dir=ión del !lujo dc la corr ienle de eleclrones en el circu;to externo de un lran,i"lor NPN. Al co mpa rarlo con la fIgura W-S se ob serva que la direcció n del l1ujo de la corr ie nte , enel eircu ilo exlerno del lran, i; lo r NPN "" opu e" a a la del tipll PNP.

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E>l, corrienlc de fuga (1"0) del:>e a ponadores minur il'rios en el co lector y la ba,", El ,'alor de Ir.ocS"ien el io' . , valo de unos m ieco., mpers ü,A), para el germanio y de un"" I\aooamp"'''' (nA) . cn el ea,,, de l sil icio y Jumenla de valor al aumeo' ar la temperatura, Un iml" " ' ante factor q ue afecla la operación del lran,,; ,_ lor e" l. tcmperatura de funciona"lie "'o. U na lempe ralura m'yor da una corrienlc may"r; a su vcz. e>lo pr"d uce más calor y má, eorrienle . Si esta re acción en cadena . co n"cida COmo ell1baimOJ ielttn. 1\(1 se interrum pe, puede dar COmo resu llado la dc,",ucci(m co mpk'a dcl lran,iSlor deb ido al eoI"r o'Ce,i,'o. El ,"'e..alo norma l de ' empcrm" ocn lC cn d;'p,,,í ' iv,, s de c ub icado

""0'-

Se c ,' itar;;n mucha, a ve r;a; e " lo, circu ilo; de e"ado s (~ Iido si ,'¡'sc," "n 1,,-, ' ;l~u i e n tc ' Ijoea miont,,, ,,1 l'" '''i''' con el lo"

In",rrió" d e lfCTflOC,a do el· Ior. Sto debo: u"liur el mismo lIpodo d ...ipaIl•• caciófl del e .~". e"mu sc mue5lra en la figu r:> 1().8.

Em pleo d e ¡:e.... .-adon:-< d e

fia emn fu.....e d e ".,.. en cimli•.,. q l ie n Una ..Iod. « proJucid1 por un gcncrado.. de >chal podria de"'",i, "n u"""i1Juya. Debe 1CI't' nai f'eCfIle q"" In< ~oltí""'ltOS elert,ónic"OO CE....M ¡ ""'''en ron ti""' funció.. p;u-a rr>IIi"" de dos duJo.., el d.. Hlo em,....--Nsc 'J el doodo """""""-.......,. En 11 tnlI)IÍ' de l....p1icac""'CO. d diodo c:misor·bo.· >e . ""'" poIari....."x,., en d"""", ~ el dioodocokctur-bI.. ,...... polarización ...... ill-..a El c:mi>ol le",ilel o.,. 11 r.."." de 105 porta. dores de""'"""'"' dotoum del "".,........ El cokctur rcabe (,co;oIecta.) II .....l"" pone de 105 fMJ"Udurc> de corriente. Lo ......., c. El f1uju de ........... e dell'ro del >e realiza n'k:d,m,e los- ponacléll portador.. "''''M tlaTi", . La ,ed""id. e"...ienle de los portad,,,.,,, ",Ú"";I..,;". en l. unión 1"""

72

E X PE R ,,, eN TO

13

Los IronsiSIOre, 'on ,ensih les , 1ca lo r. La s tem rcra' ura, a 1" q ue pueden orcr. Te"ón espec ificad.., por el fabricanlc. l da to, en la ta bla 10- 1, M,d a los "alores de V"., Va Y V",. Y anótelo s e n la tabla 10- 1. Ind iquc la pol arid ad ,

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74

E X P " R l M E ~ T O

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Configur e R, paTa el va l", de re , i" en, ia mínima Ca mhie los inlc"" lo, de l medi d,,, sOl; ún '" requiera. Oh, e,,'c y mida 1,.. 1, . V"o. Ves Y V",. Ano te lo, re,ultadu, en la ~\bb 10· 1. Ind iqu, la polaridad del vo llaje. ,>\ br.1 S,. ,\ hra e l c ircu ilo cm i,,,,-ba,,, a briendo el intc_ TTup'or S,. Cierre .\'L' O~'Ln'c y m ida y Reg¡," e 1"" dalús e n la tab la 10- 1. AOTa S,

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76

E XPE R J " " ~T ü"

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t';OTA: la figura 1]·] mueslra un 'ransi" or ~P ~ cO[Jed ado en 1,,-, lre' configUTacione', Para concel"r un lran"'lor Pt.l' bre, ,e d,"' iw, roll c" , ,,ele, i" i,," , e'l'" c ifi,," , p" ra ' .I'OI",,, ddi" id" 1"" el J FDFC {Joi ",. f.'In ' ,.""ic J)c,'i,,~ t''',~ i'' (,CI · i.,.g

Determinar con experimentos y graficar; la fam ilia de curvas caractensñcas de l colector (VCE cont ra lel para la configuración CE.

de la ha' erb y de l oled iL h ;"w nida.' . E n c " e ó rcui io la ,'"rrie nte de w se se e " ahic_ ,. e n un valor cspcc' ir,c'ado a l "j u,"" N L' El p" ",edi mie nto es el siguren lC; R L'" aj u"a ha sta el va lor dc refe renc ia de 1,. '" decir. e l v~l", para el que se deo"" IraZ-'Ir lo cu rva. (' ea túd ic" " " porc c'c u O" g'e ajlL' t"n Lk m.mcra aLkx'u:1d" b!e g ,. fi,,"dor de e u,,'a, c< un" un idad de l tod o a mó · n om~ (f,g ",," 12 -2 ) q ue e n su a , pec"'" fis,e o '" a>emej" a un oleneia lola l del circuito 4ue .feu a la corri e nte del circu ilu. Por lo taOl. al mochficar ;nte"'alo s, es neces ario rcaju"" lo, contmles del cireuilo afecl . do pa ra co mpensar lo, ca mb i" , cn la re, i,tencia dd med idor. Otro factor quc sc d ebe co nsidc rar es la ;nte racción del colcelor y d~ la bas e, Es necesar;o aj u,lar o1[a ve, el con_ trol de la corr ie nte de la ba ,e,i varia d ""I 'í mc'n> del 1s de l. pr uet>a da Ve< ra spocto da le

(con1;gam·

CÓff de CE )' rorr"nte de ba se ba¡a

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FIguta 11-6. ~dad de d,y.......,. de la cuadricula. que hay _re e y D Y mulllplóqlOda pur el r...,..,.. de calibnción que cmpI« (2 mAl. fJ """,'ud "'" el ,·.Ior de :!.Ir- (Ejemplo; ,.; eD "" 2! d,,'t.iorIc>. cnlOfl:!.le · 2; X 2 rnA - 5 mAl· el Con la ronf,tu'...·ión " .. n.1 del ~,.f,c..d"..de ClIf...... La d,fCmcd,,, del ,~~""I'" Y k... da, de La ,.. 1>1. 12-1 cak:ulc el .alo. de 11 en' ..., l. - 20 ¡LA ,.J,() ¡LA. , i Vn- - 20 V Mu.:,."c ~ ...." k.. cílc uk",. Cakulc 1.0 dJ.ir-05ft del coIcctn.- del 2.' 0'/0-1 me. d.-c b ....,... 12-1 palrC uno, o"onto de e'tado a",. A I~ ,,,)( ,, p..obaJOTCSde m''' ''c' i1 i,,, ic'n'o ;"d "y,," una flll,,-,i' ., " P"-'" o no p"",", 0 '''" ,,, rnhi,' n e,"e lll,,,' co n I\l~ d io, P" ' " id" " ,ific" r 1,,, ekn"-'nlo, del lr.u, i' IO', , i ," ' o, '" dc ,wIll",c n. El pro~ldo .. de la Il gu· ' " 13- 1 t ieB" " ola, ",,,,, f,,"e i"'tiC" "m e.ed,, ",", d,,· po' iü >", p;>,a "",J i, el ru""i,~'ami"",,, Jc "" "a",i.· de

1"'''''''

Pan di"d"• ..., UJr . - .... 6hntcl.... Si b UnOÓll "'1Ó p:>brind> lor lOO '" de'hc e ~ el ....lu;. "rorriet\", de ... ioórI mh;..... y par.o ello boy 'l"'-" dtt" los ;ftltn:olos a"aJa. cn la e" ¡u,,,n . ·'I·ol. ri' ."eió.. im 'C'",," , Ca lcule l' "I\,,'e 1" rebei,;" 1", re, i>t"""; "' i,,,'cr · ' a y d irecta del ,Ii,nk) cn la lah lJ 13-1, E.. l. c '~umna "b,"do" iodiq uc _i d di,rlI) '" l>ucno malo.

e"',,,

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Pruebas con u n probador de transistores ...•............•.. ••..•..•..•..•..•. S,

'l. IIJ,

l.ea b, in" "" .." ¡..n...,, de cómo u_ el t"'*'ador de u-alL'¡'''''''' que '" le lula ,,-,il'naC'rie y el m.. del n del Iran, i",...-. y en la coIU"\I\a "" 1'1.'

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."""""" lOO" ""'"""' .., "lI "l'U" .. "" U9Ql!l"-'0teneio, R&. en lo figura 14_4 también "tabil i,., el eircuito para 1,,,, d i,'e"'''' va lore , de ¡:l de 1,,,, Iran·

'e-

4,

6.

Gana ncia de voltaje

l de 'ar~in de 11 U de mluje de ...... defi"", "'...... el """ien\e del ..>luje de 1:1 .."ul de ..locb Y el "~"J1 en un "'leO-aJ.. de f,,,,....,,,,,;a; enlle 20 y 20 000 lb.. El ,-..... de R, e n el di ... "". e. de I ~ 11. I'J ,~." m:i •• mnde Xcde C. que !",'""'Ie ,*,I med"¡' en el "''''-••:..... ,." de 25 Y_1.. ,.. . _ c... do:- "~ , .,,, dol ,mpl, f",> idal de AF. !k>.i'hM"CS: 560. 1000 U. 8 .2. 18 eo a '" W. Cap;u;i~, rc" oe a """" V. . el _luje de: cM;· .... V~. 1 el Yna ~ de: loo. " En qué dI(....,., eoIOS dos cálculos ? Eo· pliqoc el porq ué de la d,f"""""a> '1"" se oblen¡:an.

1. 2.

CnoclC un p;:llUadl. dt lCñal de audio """ t>na . .1,· d> mini .... de 1000 l b Cft las l' nhcncr la amplifJG> Yción del a1enuador del sero:r:Idor de a ud.... ",l¡r" e, del eircwlll. lO. R,-piu los pasos 1 y S. 11. C"", un cuno circu,,,, .:Jndedor de ..... .. 12. R"J*a loo paso... 7 YS. " Qué d«l produo:e en el de"''''1 "''''' elel .mpllflCad upcrirncnt2l yaodo _ •• Iotcs al lo o.:"",,¡tín (l ~d)..

m~;",u, '"_

e .... y W>l,lu -

e.,. un mie mid< lo u..... ,e.limenl...,¡''''' de:gc......u liv•. En el e~ pc'i me n 'o 14"" obse,,6 quoe si el ' e,i",,, de l cm,,.,, . R" no llene de, in ci 6" .!OC proo uee u..... dege"",,,,,i';" , La ""ITiente i g,oOcn lc: l. de ...lida. ",.oh prime ro >e mide sin earg,ao . "'>nlinU"';"n loe c,-""",Ia l. carga =,i,¡ iva co mo", mue"" ~ ," .ju.1O h."T' qu< 1, M ue '"~ ." ,J,al de , . lida. Y"". e> igual . la mOl od del yalor inici. 1med ido de X", >e rel;" del dr· euilo y . e mide su n;., i,¡encia. El valor med ,do en ,>11 m••' . pue•. l. ¡mreda"";. de :;alida. 7...... . dd amplili" ado r, Al medir b. impeda oci. , de entrad. y ... lida. h. y 'lue teTIC' euidau" en mante""r , in dis lOr, ió n la, >e", le. de en · .lor NPN (fig llr. 15-2). cuanlo M posi'i"" "" luce el vulloje de l. "'''al de cnlr3ertieal entonces se cambia al cke~ " del u.",.. t,,, 11a ",lida.., ol>. de "" iUTlplifocadoo' por la renenI se e>.po=> ea dcclbcles (da ) como

'. '-

G2:un::i>. de p0."" romo dc.cnl>e la fi~u . fa IS·\' se inyttt> una onda. senoidal de 3..d' dr de CE '" mide en forma experimen tal si 50 CC c~......, .. un;, calJ"a dc 250 ~ . el l/ol .." ..... medodo, en '" "2I'S' dd colcc lc midd" p",;livo 'p.rezca an'.". del ... micid " " " '. Cuando el osd l"",,,p,,, se COnec,. en're J. ba'e y I.I;C""'., el sc micicin de IJ onda "' Il( ~. d.1 que "" de C~,,~,-~ L. ~.n.nci.o de rorencia del .mpli f,ca&>r de la p"'. gunlJ. 6 c> de dB

'""cdc

.......... .....••........... ... ........... .....•........... .

' ''"''''~Nr e ~.

"O Tf "" C ' A v

~ L l A r , O N F. ~

D•. fA'L

103

PROCEDI M IE NT O

....... ....••••••••.•.......... ............. .............•. ..... ........ .. ... ... ... ........... .. ............................. Impedanc ia de sali da . ••••••••.•. •.•...........•.• 5. N" - jF _ d " j •..-/ que b sel>al do: ¡.ahd .. """'oda. v_ ..... it=!

MAT E R IA L N ECE SAR IO

hoente de .,¡imenl pbcb y aMI v

: fucnlC .... en Se. yel v.. en la ....lid• . 4. Ca lcule Y. al R. o=I.md 1'..- de y... . Anuce el en 1.. ..bU 1S-1. Calcule y .noIe '- y R_ Mueotre lUSdlculos.

7. Cok " le y aflo'e en l. ubla 1S· l 1" t Ofla ncia de ""ha· je y de IX,(e""i" (éóla on de dd circuilu con C O,~ " . M"e, (,e sus dle" I"•.

Efecto de un re ststc r de em isor sin deriva ci ó n

.D."

". .. ~ y .. - - . . . ". ... .

TAa.A '!>- 1. -

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8

..1 NI> wmbir ~I ",,-el d~ la ~ d~ ~,tUasipro obo.erliflC~ di.m,nuYÓ "" f.,.."...

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V. r V...

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p- ; . " It>ila¡'-

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1 04

EX ~f . ' ''E NTO

, .

11.

()boen.e doo eic:.... do .. onda do •••hda D1ibújeb etI

.. tabl. 1S-2 ron l. f.... en liempo en rel.aear. malir en fOfma d"'x!a ". (e l ...4...je en R.l ~por qllt ,io tr'ili..,- un osc, llema eléctrico? b) ¿Por ' Iué en gene,a l no se n:c"m iend a uliJi." inSI' " men" ", 1],>lanle S' 2. ¿Q ué cr......., boy en Lo impcdaroc" de enloda .. .., "'. tira el aliM $.U f~ icnto en fiwma dinimica. CltoKr"" el amplio focab CE de: la r.&usa 16-1 . Suponp que lo pnancia de WlI,a}< de CSIe .-,i,rocado... .,. de SO Yque f......iona romo ampbrocado... lonul (o c

,

no"

"'.0'"

'v -'-k:

• '.....

~ ,~

. s. lo. >t'1\;lI c:> nomuI. la>. punlalo de p flla:iooam ~ 1I:&...-maI. L:Jo; voILajcs "" lo. lit'.... 16-:! """ lo< p r.....1e de .. Iimeo,.óún e. de 9 v, lOn el emi"...-ho.y 1.2 V. ~ 1.9 Y Y en el cokcto,. 6.6 V 1',0.1ro:,,,.1 pun'" eum~n (GI. i.Oo>ó " t n,r",.n? El hc.:hro'...,21 una ..... de :!.-l V en R,. d =;>10< 0.1 eul«wr. ...... YOIt>p di: lo lirw-" 1t'>-2. pdor SI':'< d ",*,,-,_ P"'J lJ'''; Y de l volu je de lo. fllC1lle de a1imenl.Oción. V:arÍdria dañar las compo nen_ tes del circ uito. Supo nga , por ejemplo. que desea med ir la Tesi,tencia de 16-3. hnagine que el óhmetro M está conectado en el circuito de manera que la terminal po, i'i,a do la batería se co nCCla a la base y la negati" a tierra. Puesto q u ~ ésta c. la co ndición para la polarizac;ón en d irecta en la un ió n emisor-b.se de l lransi' lor NPN , la corr ie nte fiuye en esta , c': ci6 n. Por lo lanto. la res istencia del emisor a la base. R,.• , e, lá en :;cric con R, y. en efeclo en para lelo con R, y afecta la resi stenc ia medida co n el óhme lm . La lec'ura no proporciona un. med id. exac ta de R, en el circuito exl ernO. Eslas mediciones ambigua., -'e e,ilan COn la función o{¡ms de un mul!;metro digilal. en ,el; de un mull;melro. Esta función produce vollajes bajos en las terminales de l óhmetro de manera que c1 tran,iSlor, o las unione s de d iodo. no se polarú an en forma directa . Por lo tan 'o, un óltmetrn de hoja por su:> ' igla' en ing lé' ) mide 1" re'i, ten potencia (LP cia, extern"-' ",,, les de determ inados pu mos de prueba de l circuito COn lran,i,lor y no 1,,-, re,istencias en paralelo de tr.nsistores o un iones de d iodo . Ohse,"e el ,'ireuito de la f'gu ra 16-3. ¿Qué resistencia> se pueden o blener , i 1,,-, mediciones se re. lizan en las term;· nale, del transistor re 'peclo del pun 'o COmún G. si se em · plea la función ohm s de ull multimetro digital y q ue el circuito funciona en forma correcla? La res islenc ia medida entre el emis or E y G debe sef de 220 n en la base. y de l punlo B al G, de 10 000 n. La resiste ncia del colec tor e a G debe ser la Suma de R" R , Y R,; en este caso, 50 loon. Es· tos v, lores son. por lo lanto. el e,lándar o norma del circu ilo de la fig um 16-3 (con el intem,ptof S, ab ierto), Los valores medido, '" co mparan con esta' normas.

R,. de la base a la ¡ierra. en la figura

n.

Lo> ddeclO> mlh evidente, en lo, r~,i>lore , "lO la, , bertur"s o desconexiones, las cuales se deteclan con f"c ilidad. Por eje mplo , -,i la re,i, lencia en'", E y G "" infinita (=) , pued e ser q ue R, eslé , biena, que el cable que coneCla las termina les superiores de R, y el emi sor eslé abierto o q ue esté desconectado el cableado entre la termin.l inferior de R,}' G. Con la verifie.eión de la TC,i,tenciaentre 1,,-, ter· minaie> de R, :;c puede saber si el re,i slor no tiene problema, De ser así, mediante prue¡"s de con linuidad eotre E y G se sabrá q ué está desconectado. As;m;,mo, una ,erificación de resislencia enlre B y G ind ica si la res iSlenc i. en la base de l circu ito es no rm.l (10 000 O). Si hay una desconex ión. otras medicio ne, de· terminarán n medicionn de ..olla,. de ed en Ins elementos delIran.."'" respx.o. l. lerm"..1 ~on"in y ... cmparan con ... ""'~ del ....plifoclldur. 6 ) S, .........,h.a de 0lRS componen"" del cite ui", "" oc pueden dcfducc la !:an:on de V en la "",.. " u ~ i ó n de blb. de un ~ ircu,lo llenen por objeti vo dcle eSlá ",'criada. En un amp lificador de ""iUl pt:qlJCi\' qu.e funcio"" de m.nero """mal, el i"ler..alo del voll.jc >¡»fCCtf1 .... l.1 . !ida como .... 1tñ:d de V .... COftd.......

toa'"

fUllC'JOflat1lICtltO """",,,.

U"" orrll c inyeeu en la ba>e de WI Irllnsisro< (fi~"'o. 16- 11 produ.:e UN ...1Id> ndo etI el cm ..... ("" Iclación con el puM> conuinl dellranm.or de l.1 (,pro. 16-2 adeO Vo el del _ . de 9 V. y el de 1.1 ha"". de 1.96 V, la

2.

-,--,--,:::::-c

rn;is probable de 1.1 falb. a ==:;c=~ En WI ~; ..";to en l'I>nciona 16· 2 h;cindo... _ i _ Mbo ",,(1 ;unpI,fi. c:od:Jr l r,l' ~'" 16-·U. •"""al" bl. bl~ dd ""':"'10 y '''ti'lft paso a~' c~ ~ "" el mi"",,'ordm de ,,,,,1,,.......;" . '\n"'~ k.. """loo.. "" el informe ~ di>&cncia del circu ito eU"",,, de un amplifocador wa lraouislor? Suponga un voltaje dc cono circuno de base a """_ enl. figura l e,..¡. Ca lcule loo voIta.... en relación 000 el punlo común q lrans~.

Mues" "

se meduia en b

dleu.....

e1cmcn1:f'N. Una ca 'aclcr i' '¡,·a d¡, ' in' iva del " i"" II" de ,~)k"l " r " omún" Ol erTi",do e, que el re",lor del cm i"" . R,. no ' iene un e'p'•..-il'" en d,·riva,·¡ó" para la

d

114 E XpeR I Mc, N TO ' 7

te, po ' en~ i " asi com o 1", impedancia., dc entrada y salida Sin em barj!.o. la> , iguiemes ecuacIones aproximadas ;on la ba,c para un di, cno A.

~

ganancia de voltaje -

A, = gana ncia de corriente =

(171 )

,

(17 ,2)

-o

+

A" = ganancia de polencia =

1

Rc,i"encia de entrad a R' M =

R",i"" ncia de , alida R",

, -"o

= ', + (1

- ,,) )(R e

(17.3)

(17.4)

+ ' o) (17.5)

Figura 17_' . Emioof,ooQ"KJor con fu,",'" do alimcntaeOón

co"ienlC aItL·m a. Por d io. en R, oportXe uno , erlol de ,'oil aje de ,alida de CJ cuando se aplico o lo base uno señal de vnl"'je en ca.

, - o

E n la ecuacló n (1 7.5 )" Y,_ son la; re;p"ctivas resistencias del emi,,,r y la b" se de l modelo T equ i"J lente de un tron, i,_ tor. e, decir. do, dc 1", parámetms de T; Rc. e, la re, i"cn· ci, intern, de la fuente de se¡laL Las fórmula, ap" " imada, " m válida, "\1,, pa," lo, circu itos para los que se ded ujeron y se basan en ,upo,icionc, rciac ionadas con valorc, típicos de los parámetros de T. como son '¡, ~ 5 00Jl

Relaciones de fase ...•...•......•. ........•.... .. ' , =30U Para e'tablecer la fa"" de la, ""ñale, de enlr"dJ y , a]jda "" dcbe considerar que en oste transi" ", ~P~ . dUTanto el ,emi· cielo positivo de la 5e[]J I de entrad,. aunlCnta la corriente de la bJ'e . En cons"" uenÓ" . la corr iente de col"" " " y la del em i" " aume ntan. En el cireuito del emi"" exte rno la corriente fluye a tr,vés de R, en la dlrección que il\dica la flecha. El volfaje en em isor in"an'á neo, v"" el e'ual o, iEU"1 a i""R, . ahora es m.b pos iti"" rc' pccto a l' tierra de lo que era ante. de la ""i,a l de ca. Por lo tanto. conforme el voltaje de la base se hace posit ivo. 10 sigue el voltaje en eln i",,-. De igual ma nera. conformc el ",,\taje de basc so hace nCE"tivn duranle el scmieicio ncgativo do V, .., el voltajc en emi, ,,, ",. sc vud ve mcno, positi,'o, cs decir, má, negativo. Por lo tanto. las se ñales M em rOlda y salida en un circuito emisor-segu;dor están en fasc. El hcoho de que la fase dc la señal de , alida del cmi"" sif(G O imite la fa"" de la , eñal de c~, trad a dio origen al nombre de "emisor -seguidor".

V,,,,.

" = 0 .975

Conviene se" , lar. además. que la resistel\d a de entrada de la ctapa de cokctor w mún ,e aICeta no ,,\lo por " y R,.. ,i· nOtambién por cualq uier resi'tenC'ia contttada COn la ba"" Por lo tanto. si XLes una resistel\cia de valor bajo. su efecto de dcri ,'ac' i(m en el circ uito "fec tará R, ... l .a ganancia dc voltaje y la, impedancia, do entrad, j ' salid, del amplillcarlm en emisor·scguidor , e cakulan medianle los método s antes emp le,dos para los amplificadores en emisor c(>mL'Jn y d" ha"" común. La z.,nonc ia de poreneia sc calculo . pan;r dc los v,lorcs ob lenido, en f",maC-'_ perimenl al de Rnk'cl " .... ludo .... lo l:lbb 17·1 . M>d:I Y_ el "'¡t.>.j< do: b ~ do: cnlnda. y. . (1*"k.. AC). C.lculc y ........ b pn>n& .-oIl:ljc v..Jo·_

Scmi.., ,...¡............: 21'2102 o a¡ui, ·. lcn ll:. Qu....: Uc> inlo:n\l{ll"'" ok un pulo un loro; p"tc"".. imc-

' m ok

50011.

Impedancia de e ntrada

,

.

s,.

Gananc ia d e v o ltaj e .•...•..•....... ..•...... ..... 1,

",,,·u,'"

Ar"", d de l. fi? Llr> 17·2 . Ab" .1', Y .~,' )' '·'e· m: S,, I\ .nga en u m la ,.lida del 1:< """ " 1..- de Al', ('"n,,"" un "", il" ,,,op'o entre h, p ULlI"" []f' y "j,b l. _ 1" pa," qu" ' " ye" mn elar id,d . (\,,, " 1 """I"",,,)' ¡,, med ir:! el 'O lr pico " p.e" d" 1" sc~:o l en d,·'."" irra4", pu n'.", del ci"''' ,lu,

Abm rl '-Mem.","" Aumcnl. Lo ""lid> del ~eoer:l­ d".- de AF b3"3 q uo 1'... c.l¿ al mi.m.. ni, el que en el p"'" :l. Ü'" el ( ",· ¡ ~ "",,,,i,, " 0..- ..10.1,," m"b )' anm" ro la l,bla 17-1 el ".It.je de l. scll. 1. "• • , enlre ~" PU",,,' Afi. C,k "l" la e"",e,"e de lJ .,"nal de o"trodo do

la b",". "•.•. ''' ''¡' ''yond" l'.. .~ni' .... dcl rni>.\oJr de P " I.orilaC;r.,. N,. de la fl~ur.l 17·1 a lo i"'roda""'" de enlrada U""¡_,,, ) del ...........01 ¿De '1"'".......".., afcet.l Lo ~n;l"" del rntilt .. -.."uidor1 bpliquc con todo ~k: el n.a..dn '1"" UI,I"" ""'" dcocrmi....,- ... ,,,I...,ioooef, de fa>, un ~mpljfic:>dor lineal es n",-""",,, clq:i. "'" do el punro de ' -.pcnIOión. l» c3r3C'IefÍ~lca. del {r~nsi>"Jf y "'• .............. del CIrcuIto te>po.-¡' \'O.

Curvas de d isipac ió n del colector ••..•..•..•. ..... ......•.. U f,glll' J 8·] e. Un.l familia lípica de curvos cara. el punto 2 V Y50 mA ••ti,r"". "'u cnM;ó(,n. al ig",,¡ que el punl" 10 V Y 10 mA. etc¿,.ra. l... c, , .dc l"" g , ~ un:> ""nc da pi" la ccu.,"¡ctcrí, !ie", de eolect,.. p",med io (fi~ ura 18_1) mucstra ,',imo varia la corr ie nte de c1""1"'. Jo en función de l. corr;"nte de b. se. l •. y del voll.je de c:olc..1 ",. V( l . en dc1erm in.do Iranoio"'" q ue fu,",'io1U a una temperatura """",ir", a. Pan. que 1... p;ifoas ocan útila. 4"urndeduipoción rnhunadel Ir.... i"'" se debe d,bujat oobn: las del colecta. La línea de """,a de o:l es una H..... rcrt:o que se d,bu.· Ja """'" l. familia de cu"'.. catac1crí>lic... El funeo>namie nto del amphrkador se puede rredocir eUn c, la linca y P"'" dibuj.r!. "" , uponc q ue "" co noc... Vcc y R,., lo< punto" de la línc. "" eakul . n de l. man.... . ituienlc : .d las cooo-dcna , """'pone,,,.. p.a", las pt-e~unla< de PUnlO od,c;.,,,,,1

f>a:""""'"

[. En la figura 18· 5, 1. I" milo. de ,'ar. d L"fÍ" ic", del co· Icc· c~>n de l. li"". de c. ,~. y l. cu,v. de l. comente de ~ do,.,wdo •

. ..., '1," ' .......1" moj""", """,(,.,...,,,-,,, Jc I"~,."_ cu _ on

.o,,-..o.

~oon

la ""... y 1lI ""ubili>.ación de Lo I"obrizac ión ... IOVa mo· d,a nlC el divi"... del ""haje de R, Y R, al la balcri. V"" Y 01 re..." '" H, on el c mi".... C, es". CYoch . ble. La f,~ " ra 1a como carga del enlecIo:. de ea de Q,. Aloelancia de in· signi flCanle e n la frecue ncia de 1. seil>.l de en lr.t. y que l. balena. V"" ..fl'ClCC una Iny"","'" de impedancia InUY baj . par. l. seil. l de co; es dec ir. Vn; funcK", • .• nle l• ..,nal. p«:to dd =o.... de Q", F.... ' p:nIIIk: C>UhoII7 la ~ ctI dll'O."ta de Q" La ot.hi. liunIIo de "' 1">Lanucir\nde Q, depende de ... cono~ión d,· ...... enue O, y O•. .ui. ~uando 3WI>CIIla ... IOmpeo>nn de .,.... . . laJ~de lcctc. de Q, >Ca po.....' i.... a dekJ hao:c '1"" '""deQ, "'" """"" p...>ili~a y •......", la ~....".., d,I'''':1.:I de Q,. """ • • q"" d,,,,,,inuJ"O la corrio:me de colect... de 0,· En cr.........1 eiKlII1Il de aO:0p"'m'= lo di""'" dc la Iitu.. 194 f"1'd""" la "",ah,l ,y.anón de la I"'¡ ."zacio.in de Q"

"t""

_lO

Func ionamiento lineal········ ··· ················ C,,"do do' o n,i, amplifi,-:.dor« funóonan en ,-.,I''-'Cha. F... el ' >rerime n" ) 16 nln,ah. l•• 1I",m .. de

N;vcl b;ijo. dclc rmina,J" p ",liJ a del r,enu.· d" ,TP 2 Señal p,co a 1'''-'0 ma)'.... que TP I (d!-""id" a la gade 01 )' TP • L3.s. ""ñ>le. de TP ! Y TP 4 deben ... w casi al ni'e1. TP 5 Sciu.1 pico a pico mo)'ca k.. purauo. de pruebo dinámicos Y .... . .;0 qc¿ h.ly m eada ___

Cóm o d etectar una etapa defectuosa

mediante seguimiento de señal ··············

f,,......

l'l·S C5 un d ~ csquemoill"" de .." . mphli. cMor de ~io de: duo ~ que incluye un amphr",u dir>ámica> Jl'l'a el "",,,,m..,..., de ""ñ:>1 de l. I"' rlC ",," t'.lIa.

la

•

4

Se a defo", ,,,,,,, . A eo nti""'ción . , e prueba la ol"pa do la qu o "" " " pc,alizar el defec 'o .

""i>.l••

Cómo aislar la parte defectuosa con medicio nes .•..•.... .....••.••. .•.. ......•.. •..•.. •.. Supon~ que: el p,,>bl~ma se de,,:.:I,; "" el ~.eioo.r Q, de la flgu., 19-5. En l. ha", d~ TP 1 >c mide un" e>ro:la ""n"id. 1 de flO m \". pon> en el ""lcelO' TP 2 n" hay "n., 1. Al hae,·'

pru pnrncq- En la f,. ;uu 19.2 la = p el< .... de Q, """"i>!•• n la rombi· n""ión en p.ralcl" de R,. R,. 14 y R.. (do Q, ). El cree'" de ""a Oal!\" dc o. ~,ed,,",daM en Q, es disminuir el ni.'el de la ,cn.1 de , alid. do ,.• on el co¡,-",lo< do Q, b En". un amplif, cador y otm c, pm ibl. u>ar Cúnjl ~u , r' '-;'''''$ q"" combinan acoplami cn u.., Por .jomplo. en la fi~Ufa 19.3. Q, y Q, cs'~n acopl.....,. 1"'" Re. en ""'" quo; la ""lid:!. de Q, es!e la P'''i bjli,bd r re"cd""", en cadeno y "" dchon . bri, 13, ".ye.:'",-i,,-, de ' eolimon'"";'·,,, p.r••;, 1. , el JWubkma.

Jl< la ""'P> ron fa· lb do ... ""'l'hflCu" do "aortaS oupad. en el " IIImo pun'o do l',ueb, d"n dc "" h 'oli,jó la se,,.1 n" ,m al. Es pi~u¡''1I'c e'.>pa, /1 """'has de ... oh.jc y resi""",·", de la ...._ de lo que "" ..-...pc..-ba I"'"""ir:i idon"f....ar 1> pan" de· f....·' ..... 11. Para idcnfif ar '''' '''''' &f......'1 ú"b "" probador de ''''....i '''' en "m:uiM' o Ira>adur do CUf...." en Cm."no.

B O

~ X ' ~"'Ml" TO 19

AUTOEYALUACIÓN ...................................

l.

2.

J 4.

~

6.

7.

El M:opbmicnlo entre Q, y Q, (fi,ura I'J.- l he ru!i,..

"""- -;-~;-:==~~-

En III f'~ 1'J.-2 R ac ol>licnc la situicnte inl".......;oo: YOlI.1je dc colcclo.-. O V; de b;c, 1.2 V; do cmi..... O V. La.,...... mú pmbat>Ic del probIcrno a : "') 2."l210'2 csd defcctuonooo; . ) R, está abierto; e ) ca T, ha) un pri m.vio alMcl1u; J I ","y .... cono ci=i1o en T, .-c el pri mano , el ........nd&rio. lO. El m umeo del . mpIi focadoor de I.a fipra 19-5 eo m..,bajo. El SC1'uimicnOo de >CIIa1 dcscubI'e .. nao señal llOfnW en Tl' 4. En TI' ~ "'"y ..... """"-a 0CB0id0l. PCfI>" ampli: do s d~ 25 ILF a SO y , d o s de l OO IJ-F a 50 V. S.m i,-oodU'iorcs: 21' 3904; 2 N"21 02 (o eq"h, lente ), Otros: I''''cneióme'ro de 500 11 a 2 W, dos in'e rn ' l'tnres de un polo un limo

n.

Cómo me dir el voltaje de la se ñal

\.

Arme el circui to dc la fir.!Jfa 19_6 Co mo> fuenLe de ' eiial , e uliliza un gene rarlor de sen,l de Al' q ue ' ju"" Su , ,,i;dJ a un " , lo, ",¡''¡mu de I 000 112. El inle rrup1m dc la a lime ntac-i d; f'4 ue el v,l" r con f i~u _ rado de R , M ,d , Y a nole en lo ta bla 19- 1 la "", i, lcnci, de sde el hra w ''"'""

Figura 19 -6. AmpI;IOo'OOf do a ud;o 0'""",",,,,"1 con acoplamicoto de R(;

". '00 "

""'O .'

132

E xrE R lMFNTO

TABLA W· l Modicion1 '\ Cúmprend id, entre la el" e A y la ela," B, U. C(>rfie llte fluye m", do ¡ROO . pe ro meno , de y ,00. eo mn dC"'r ioc la fi_ gura 20· lel. Si un tran,i>lor 4ue fun cio na ra COn ca rga rc,isli ' a ,~ polariza" . de ac uerd o Cún Jo d a"" A oAB. la ""ijal se di>lr,io,,,,;o, El circ uito e n comrafa"" eli mina la d i,tnr,iú n q uc '" prod uc iría en un am plif,,,ado, de potencia con un so l tran ,i stor d a," B o AB .

Q, y Q, .., """",,l. .. en k>s . >1rCmuo del do · ~.n;>do =und;uio dc T,. /'node wida. F........lodas esau. ~ ron b. herra de ... en la dcnv...-;oo cenlnl del deyanado ""mano do< T,. La oootW en el .......... dc .,.p. R,. ~ al «=ftlbrio de T, c> b """'1 fCCOft'Ibo....... Y a mphflrldo de o peración se de"" mina co mo da", B , El nivel, nlerior d e lo pobri,ae iú n en direct. de Q, y Q, m,n,icne al tran ,ist'" activado }' , us co rrie ntes de eolect,,, m" y bajas c ua" do no hay so,,,L Si ' " apl i"a una se naL Q, y Q, conducen de monera altern a e n e.u a ",m iei clo de lo señal de e n'rau" . Lo corr ien Le de eo lect'" pro med io o" P'" lo tan'o, haj a c u.ndo no ha y se'lOl y mucho mayor e n pre",ncia de se''' 1. La pO'e neia u e . uu io pn >duciJa po , " na ca 'g' ,osin ien. do que la, d omá, "onJ ici()""s ,,,n idént ic,,-, l" " amplif,cadores en conlrafase e, tán p" lariza dlls Iigcrame nl " que en M, apara , a ce"'a óe 2 mA . V" >el. ""-, j a tierra en ",da po n,o> de pruebo (1 al R) de la fIgu-

7,

S.

O b""w}' mid a ci>'Or05

o para un a mpl iticaoo' e n coo''''a50 do tran-

r:t)I~ ' ;ara) ,

Pw"" dr pror}",

,

V

9.

EN

C O ~T RA ' A ' E

137

Di,m inuya R , h",'a el mínimo (señal cem). Obse rvo }' a no le el ,'alor de 1, en la, d apa.' Q, }' Q) , in ,eñal. Ta mbié n mida y anote su po lar ización

S,·,jal. V pp

-:

, ,

Puntos ad ic io nale s 10

Explique con tooo det alle cómo eali brarb el , incldi,_ pan> de un o,,-'iloscopio para o\>servar la fa, e de l., ondas de 'orele 10" lec lur. , de la ",i¡, 1de valloje (tabla 20 1) en lo s pu ntos de pn le ba 3 y (,

5,

G

7.

S

De , e r e l cas o, explique lo d iferenc ia c n lo co rricnte de c olec'or de l. fig ura 20 ·4. c on y ,i n ,eoal. Comenle 1", dalo' de la L1bb 20-1. "Lo s re su ltad os de su e xperimcnto indican que el a mplificador c n co ntr. f.", el . ", IJ~, m", P',tente q ue e l am p lificador con sa lida c1a", A? Explique lo T.,,'m Explrq ue la, d ifere ncia> e ntre d istorsión por ,obrec ar· ra y d i"o" j(m por cr uce, Ilú, trcia COn la, for ma, de onda. ¿C u;ndo se produce n la d istnrsi(m por ,obrecarg a }' por ~ru "e'

EX PERI~f E~TO

h0 21 ·

AMPLIFICADOR EN CONTRAFASE • DE SIMETRIA COMPLEMENTARIA

INFORMACiÓN BÁSICA

....................

'"

"

'

gimetria compl eme ntari a (00$ fuentes d e alimentaci ón) .. .........•... •..-•... -

...

.

_-

f,,,,,

E1_pl,r",..¡.., de p. ~ " "' de , .....¡o en ,",,,,,.. el"", El dd ,,'p.:nmeD10 ~ ""lU"~\ un ' .. nd,,",,~,,,de "nl~ y UD" do: ... licU. F...,,. .....""" "". r~... rn un 'mphf"'...... en "".u.. r.... de po.~n>I:'" de ,lI..... idul. Q,.os un ..-... ~P:"I y Q. un Pl'\J'. arnt- .,.,..r."",""",,, n" _ """ ...-"",u.d... "'" em......." riIa1 cleem,..J.o ,Jo: un m,'m'" e""'''''_ SUI....~ ~"" I~ 1'-,I;,';7.;.,;';n 'euik> de la filuT>. 21·2 emp l"" un' sola fuen'e de ....,¡..j. para el amplificador en con tr, f, se d• • imetría e"mpl.mentaria. La . imo"í. del circu ito se m,nlio"" medi,nle tk", di · .lsorc. de m llajo ifu .les. R , y R" El di . i" " . up'''".... pcnn ite f'C' tic·

nen un.o oorrionte de "'1""''' baja par, eli minar la distor,ión de eruec. Las flechJS dc l. f'!~Ufa 2 1·2 indican la lTa~ee'''' ¡' de est, eo rr;onte de rel" "'" e n el drcui", "'terno de Q, y Q) Ob,c"e que la trayectori, de lo ~(". r i.nt. de "'1""" incl uye a Q,. Q, y la fue nte de ,limenl .d6n , Dado quo ,e supo.... quo 1>, o">elo""i"",, de Q, y Q, .."., imb... Ua""."."" '" pobriun de

......, ro" cl~,

'l""......· 1,

los rn1 '1"" lo r"""""""iu Np> CIu..t3 500 lb) Y In f"""""""iu ahas (Iir m. de ~ CIXI l kl. U"" ca~'ori",o~ Import;>nlc del ~mph f,,·-3r de .udlO cs. por k. '~nk'. el ""h' Jc de ... IiJa "'''' cl quc ""'p'ItIdc. o:>d. fnx""nÓ . del ¡nler..l" de ..dio. p.r. del ormifl3tlo n ivel do .ciia l de en " . da. r"" . propio de la ("",,,,,,,,,ia Y medir cl "",..;,: de la señal de ..lid>.

riobles. b l'''p'': oscilospuc;.Ióf 2 eft k.. mi . ......... . J"S de 1.0 VáflCll r.

". '. "~~

"

•

~

e"

R.

,.l.

0,

'r.perimenlo esh>di.n ~ .. JI'ET. los prime n... q ue "" de.....' " .' en l. famIlia de los f-TI. la r,' n - l ilUSl' . WI J!-TI de caNl K Los """ ele...e".... del u.n'"""" 1!&INn! _ ... e_ _.... y J~fr _ El roer¡>O D canal del Uans•... a ~~ tipo N . Lu ...,..inalcs de cO óhmio:o en lo IW'¡IOII-

""""""in.......

JnCIIIC

s

dir""'nl. ,ml'''''''"'" C' '1.... en el JFE l" la corrienle del dr""'~ (1,,) C>l¡i ,~'nl",lad.o po< el mllak do: , fuem e (Vro,). mlcnlf., que en el tr. n, ,," ,, b Ipo lar la m · ,,"cole de CUlcd' Jr e,l. "" "Twlod. po.. l. ",,,,.icn IOde &,,·c, Para en lc ooe' la "l""r",,;o:» en el can.1 S .., h:lo;i. b ter m.n.>! positiu de la b.u.. Y loo!; ckcl..-.. de Lo "-..-mi ...1

"",,,,,jn

""ICIÚ'"

1ICJ.1I" de b mue_en a lt;o",.. de la r..."", h:oL-u d c....1N p.... ~ .....que salen p_ el Cl""i'-. "" i f>C~n" 1" .ufiim. U I-l,T estudiado el> un d,,,,,"';'i,... de e 1>.>10.., m"""". en la (¡,.... n-J. Ob>o."T"e q l. fl

¡,SU", pcr im~ "t (} indica qué e, ro,,, oi'cc'i"" p.ra ,""n,mi", la co rrie nle de d rcnajc. Vm n V".\·) ex plique con ba"" cn "" da ',,, .l. ¿En "," e cx p~rim" "'o cu,il es el vak" de Vv' en d que la corr icnlC , Iv , se .""rta? "Có mo se co mpara eo" V,? 6. A parl¡r de ¡as C'''' 'i>.' c"meterú tim., Ibl

y ' ;1'" P."-, .. la r~ra ~ -l I En b "'1> do la

'"

4I'Ib............. I o _ es ...

' do .

,

•

•

•

10

n

DO. - - - . . . .. LOI\.9OTE .....T$ I~_

Figura :H-&.

eu.-o .. _

CIOI UOSFET

. .

es. •••,_~.__.,_ _,...

""" ..... N (R;Al.

'·1 F~Ufa

24-7. 5 ,_

.... ~ , t» de la fue ..' " a l d"'dajc, y m · 11«.1. un . fuen!e de V' ~l',.. V""" Ol""'. ,lu' lr; l. figura 24-5. La ......... el e>tUI de p ln;>C ...,. ti.... Y ''''''-'icak' lo , la pn" nÓ. de l circ uit" es m uy boj' , deb ido , 1 ",'ltaje de e, (vsl en R". y b senal entre COmPUer1"}' fUente (",,) que "ye " el ampbflCador e, la JiferenCla entre y '\ _ E, de cir

Puest" q ue VG = O, la d iferencia de vollaje e nlre V~ Y V, la polarización de la compuerla . V~,. Esto es

~

l',.. -

'o, - ,_.,

(24 .4)

.,""

..

e

al El

(24.7)

v.,

",.,.

"

Por eje mplo, , i In ~ I mA y Rs - 2,2 l iloohms (lO), lo poiarizac iún de Jo co mp uerla e,'

CL" Ira,

co i " ~

del

U ",,\JI de volt,je do r e nc,"' iva en R.I se elimi n, a l eOneCt,r un e apacilor d e deri\'aóón . e n R,. como descrii:>c 1, figura 24-% ). ra,a apro, imar e l ",Ior d o e, >c ut iliz, 1, re IJei ú "

e,.

"W

(24 .5 )

la cual corres ponde a lo múrima frccucnci, que p ued e ma ""J ar el a mplificado r. Com o r=",b ri. út, cs la mi, ma confIguració n q LlC sc ut;li,.ó como dcri\'aci(m del rcsi'!'" de cm i"" c n un amplirLcadm de lransi ' lor bipolor. En la f,gura 24- ~ la se " ol de ",l id, se rencr~ en RI.y "" toma del d renoje.

Ve" = - (1 ) 10 'X 2.2 X lO' - -2. 2 V

""

"

l o"

Polarización del MOS FET

..

Para polorizar u n MOSFE1' se puede uti lizar la polori,ao:;iÓll de compuefla ¡X" d ivi,or de vollajc y la autopobri,,"ciÓll. L1 configume icín de 10' c irruito, e, similar a la que iJ"Str, n las f'g uT"-' 24 ·9 y 24- 10. El SIgno de pobrid"d rcq uc"Tid, 6:. penJerá del lilX' de c,nal (:>1 " Pl}' del tipo de MOSIH (enriq Llec im icntn cm p"hrec im ien lo ).

°

'"

rda en " dco leri,

'wr"" rl "" '" l..'i-lSOI~ "'''' J0l'''....JI'''W. PI' "'. 110' "P """,...rl "1

-

-, _0,

¡g r ;:)

NQIOVn, VA3IO.L n.,.

,.f"'1 ~IU.-""~·" I.I .. .'1' I·!_"'" U".! "un ¡; "11" "I' "Jl II ~ 'P ~1 ., u"¡>.-,duJl PLl n "'-'''.'' 1( ¡ 1-t~ oJn"' IJ ) .1.'1,1 U",, '~1(1"" 'IJ ' l d"," " " 1 'e ¡ -Ol -ti: ~Jn~ ~¡ r¡ Y.' " " "' .' '''\'',' '''''.1 ~>;> Oltl"''''''' '''''f-dw.:l ,>dII"P .I3olSO" "" q p O"IUJI~ [-1

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" 1.3:15 0 '" u o:) JOP-e:)ll !ld w e u n ep OluiI!weUO!::lunl " OI!n::lJ!J

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'd I.U . ' "o" "IU ""tJ l .""", >, 1' 0\ 11nd....'" .I"~ 's -h O _ "'A '''''''P "" "uJ;J~ "'.K:>nu

..,"'" uro u.,. ."•.-",nJ "111~'W'''''''l'''¡''''' "" .L:"'ISOI~ """1

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1~ 2

~X'~R ''''E''TO

H

2.

U colM polarizada en re· lación Cou•• moeNo C' Al. 'M P N T ,' C , iJ N CO MÚ>'

163

PROCEDIMIENTO .............................................................................................................................

,

TABlA 2 4 1 GOracltores .

V", . V

P'FO UCtÓ" ,'" reb ose lo s _o [tojes listado, , n lo ta bla 24-1.

-0.4

°

en.

, ,

o

1".

;

",A

, "

V" ." V

u

" "

•. 0.8 - 0.7 - 0.6 - 0,5

"'

- 0.2 - 0,1

Características del drenaje (control de com puerta)

.

J. La figura 24 - 12 es uno vi, ", inferior de las ter mi na les del 3N 187. Conect e el c:rcu itode lo fi~ ura 24- 13. S,

2.

1.

4,

5. 6.

Y5, c" i n d" scoller-",'¡os . ESlablezco VD!> en OV, V,,,, e n - 0.8 V Cierre S, y S ,. Mida to p;u-a V(" - - O.~ V, V¡¡s - O. y anót d o on la ta bb 24_1. Man tenga V"s en - os V. Aum onte V", a + 1 V, + 3 V, etcétera, com o e n la labio 24- 1 Ya no le [o, valore, me· did" , de ID' Reduzca la po la rizac ión ocgativa de Vos ha" . - 0.7 V. Mida IJJ para cada v. lor J o VJJ.I de la lahla 24 ·1 yam" telo. Re pita el paw 4 para cada .'a lo r oega li'o de V".\ y anot o f ~ on 1,1 ta bb 24- 1. SLy S, ""an de ., con ffu,,{o.'. l n" ie rta la polariJ ad do V"". la fueole de po larizaoió ll'e lo pnIIKi..L T__ bién mido y ~we V"" Y V....

Punto adicional ····································· 10

[}elerm ,..., en f" ,m a urc:r;menlal el dOClo de ""mmlar y dismi nuir el de c",&. de d, . ""-,,, a ) pm el nivel de ' cijal de en' roda. ~.... que puoda m, ..j l[ el amplificad"r ., in di""" i(,n. b) par. l. , alida y gao,,· eia del amplificad"...

,.,;,1",

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. o .. o •• o • • • • • • • • •• • •••• ••• o •• o

.

PR EGUNTAS

I

lo Cun lo< q... no hul>o conoible. o ....." de ¡." """'lO ~ o5r:l . y "u> ampllluOe> i~ualc>. lo .......,¡.ciM d~ .....nlo ~" modo"""";" n

r......_ ·

con la de la entrada.

cceeoe las lom1as de onda de SOOda de lXl AD producidas por dos señales de

..,- .., _0

,

"", = " (O) -

Observar las tornes de

eweoa

o

(25 .2)

166

"~ I> F"M E~To

"

ENT RADA 1

ENmADA 2

'"

Es d eci" en el modo w mún un Al) recha,." la señal en mo_ d" '''mÚIl: la '. ',al de " lida de e, te mod o e, . en f,,,ma ideal. tr ual, O. En la ,c , l idad , l., ., do s milodes del AD nunca e,lan del tod o balancead a, }' existe una pcqu e ña , alida en la , eñ. 1de modo común, C uando ambas se nal", de ent roda so n iguales e n am plitud. pe ro dc., fa",da> 1800, 'C lrala de la ,,,,,,fió,,,, ,1" i''''cionamierrlO en mod" dijú"ncia i

Por lo ' an!n, e n el modo de opcra,i"n d ife re ncial o modo M común . el Al) ampli rL"a la., ,eiiale, de en trada ; la SOli .! do saltda e> igual al do b le de la se" al d e e ntrada.

_,= -",

Por lo ~c ne Tal . el Al) se ulib, a con dos e ntradas, m m" ilu' · tra la figura 25-1, S,n e mbargo , se p ueJo U"" COn un> OR

Dl 'E R ENCl' L

{ ,' [j I

167

, ~

•

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'" •, ''",RA "\'r."""

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qf--;, "~ gu r o

,alida, indc[lCnd iontcs. "«lL y""" . on cada roleclOr , Iido, en el re, i,"" de! emisor n fluyc etlrricn[c, y se

.Xrf: RI",f ~ T():'

168

..,'i.

$(>,0'"'-. cooc.vIO "" ... _ _ ~

,•

• •

•

'"

-

Figu01l

"'~Í1

~~

25-5,

"''"'1'' '''' ~""

'e>. IX maner. ideal. la ",lid:I O, pero en l. TCalidao ...... nu...., suct:de, El eitcu ito ""'ico del AD de la Iig.... 25·1 puerlc fnz>. cil b loeñal en modo d ifcn:ncial

~

e' " " , _ con _ _

on ......,.,

!~ ,

'"

'"

Figura 25-7. Simbol"" del circuito del AD al ' y 2."" Cn1,odo•. ~ es sal"a ; o) ' y 2 son entrad," , 3 y 4 son do, ..Iida, oon ro, · peltaje "" c d b.>j< ~ rcgul.>da. con val" ..e s variable•. Equipo; ,"""ilooa>pio. mullirnct'" digrcal.

_

.1" b1~ .

Resisco,..: "',. de I 000. 3 ~OO. dos de 10 000 n a w. • Tram.islora.: rUL"n.e de l e mi"",. en 9 V. OcnIr0ie5 del o...:iloocopioo ........ que en 1.> panulb. ~an o ,10,. de 1>11I. Cenb'O d hu ~ q"" b r de que produzc a un ~ onda sen o id ~ l de 100 milivoll, (mV) pico ~ pico cn el , "C undar io dc T. Los reeclivo! S ,. S, Y S,. Configure la

",Iida dd generador ", I l Uz para una onda wno idal de SO m V pico ' pico en el secundario de T. Con el o:;cilo:;copio di,p'fOdols;ncronizado en forma "xtL"TIla mcdi.mc la señ.1 dd generador (cn el prima. entre la ba", de Q, y la tierio de 7) obscrve la ",-.da rra. Ajuste los contro les del osciloscopio y cen!fe la onda de refcrencia de man",. que aparc'Ca como CTl la l. bla 25-4.

v,.

p

A .. ~I,lfl~·ADO. l>1 ~ E . F NC 'A~ lA!>'

I K.

_"''''''1Jo ~'f'm ... i"

f-" m ", d~ ,"""

'W 50 ", V

"

19.

'"

..

173

~ y dioo,. en Lo labia ~S · 4. ",... la f..., cn ",Ia ción """ 1, de la ond.o. de ,dOfencia. "" , ",. _" . _.. y V,.' Mida}' an"lo 1"" _o hajo, piCpc,imcnl"1k.. de Lo I2hIa ~J

En ,,1 ein."i,,, "'l""i""''''''1"" Lo flt",a "!j. ~. ¡ d '''" •.." ,,- dd cm...... ,..." "ún proJ""" ~"" "",,1""""1"';'-'" ""l,m....' in en ti C ",-."ik'~ ..C"'lln) de 1.0(.1.-.10(0) de la ubb ~~ . 3 ....... f,ll n ) .... """""""'~ to. ,.1:1 amphf,,·ado.,,- ele >do., d,fc"" ... ial 'icnc t ...... eial Ju"iroq......... """I"'e"a eun 1". 1"" dd "'I""i. menl ", 7, En d Ci ',"" ,I" " ' 1" "" ""'1\1"1de 1" fi~u r" :'5·5. i,el "" ;'l'" dc emi,,,, "",n que n ,n" , el s de c"aJ., .l>l,. "'.. .,r",;"ntc .. .....'" tr3n>i,I,~a. denl,,' de un l""IUC1e I""-I""n"_b Un -" ;,,·u,,,,"" e,,,,,pic~, q"" c"'1>1> de de""'...' ", 1"" ;'''' y "" lI"' '' "''''-'l:',d,,, en un, ,~'nh~ ..r,_

,".-.. d" rad", en "on _ junIo en un ci rc uilo mini.tur• . De mod o má, prce i,o. el C l es un circu ilo comp lelo formado por un inlrincado prcee,;o micro foto-lilográfico, e n una paslill a d e silicio no mayor que la cal>eza de un alf,le r. Lo s "diag ram as" en el C[ de [o s circuito, :;ólo se pueden ver ~on uno ompl iOC' ión aha . jVi_ ,uali,,, un am pli fic. d or dc aud io dc ; W co mple'o, c , · ee pto algunas compone ntes di""reL" exl ernas, mo ntada s ,obre la e.bez. de u n olf,le r' La fig ura 26_1 m u", lra un acc rc. mie nlo am plill c. do de un c hip individual d el omptificado r operaciona l MC I 533 dc Motomla, una un idad dc ah o de , e mpeño erc, medianl" d ifu,ión . La tazón de la circ uiter ía en el es único y está muy relacionoda con [Q, métodos y lo eco nomb de proceso de fabrkación y [a magn itud d el c hip. En el d iseiio convencionol de circu i!.>'s que e mplea n compone nleS discretas , los ele mentos " . ctivos" ("onsistores y d iod,,,j son más c n" ,,,,,, que lo, Te, i" ure, y capa citor e>. En la lccnolo gía de Cl lo,

'oc.),

' mns¡" ores }' d iodo> ,on mcno, " '''''''0' quc lo s re, i" orc, y capaci 'orc , . dad" q ue 1,,, [ran , i,lure , y 10' diodo , oc u)Xln poco espacio e n el eh ,p, m iem 'o s que los res islo,"S y cop"ci'orcs req uicrcn gmn can ' id . d dc "'p.ei". En c."e rn ' ~ mento , los valme s prácli co, I"'m Te, i""n'" en CI ",!.lo limitados desde 100 ha sta 25 000 n :!: 30 po< cie nto )Xl" ,esis!llres lilX' P formodo s medionte difusión: de 10 . 500 {l - 50 o :!: 100 por e ienro ¡xtr" resiSIO,"S a b"-" , de ""mll,~"· ¡amiemo ; y de 10 a 500 n:!: 'iD p.ra rc,i, lorc , "pitaxíales. L", ca pacit"'''' ' " Iim i'an " un inlervalo de unos 3 a 30 picofarod s (pf); lo s inductores no se fabr ica n. Por ello. lo, di· señado"" de el hacc n uso e'te nsi"" dc d emento' actims y roca uso d ~ r~, i ,t()f e s y ca pacilores, A sí. se prefiere el oeop lam iento drrL A"PLIf' C"I>O R

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un ,mphf,ca'n, Ira..,",,,,", ""m" ""mp"""'"'"' di""eI""_l ... ,~""'. •iones e.le..."" de k.. "",i..,,,,,,, Ycapaci lOreO ron '~ ncionalt. .. ,,",,~n a de In 12 lc..min.>ks del eJ. DU"""ada. dad< 1 h;o.. .. 12. Ll 3limentaci6n es a partiT CI. P""""'"'" e..-""terislius q ue se del:oen lore, Q, y Q,. e n m njun'o on 1~ , resi,to«s de co lecto r. R , y R" el res istor de cmi,,,,. R,. y 1" , res isto '0' de p 26-7. Oiagrama CA:Je B pa_ ra entre g, r pntoncia a la carga. l> "u,1 p uede " " una b"cin, de alta imped ancia co n de rivació n ce nlral ali ," e nlada en for ma direc ta como mu e,tra la lig ura 26_9 , O un transf" rmodor de " lid a co n derivación ce ntra l para ali me nla r u na b,,cina dc b aja impedancia corno en la figura 26-10. En esle experimcn'" tendrá la oprtunidad de pmbar ",," a,"pl ifj,ador \'e"átil co n una variedad de fue ntes de aud io.

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560 ' "

Un circ uito inlegra do (C1 ) es un circuit" compicu) ela· borad" a pa rtir de microfo tografía y grabado quimicame nte en una pa stilla (ch ip) de silicio (figura 26-1) . Un e l eomta de eie me nt" , act iv", (tra nsi sto res y d iodo s) y ele men tos pasi vo, (resi,tore, y ca pacito_ res) e"nectad ,,, en un arreglo de c trcuito d~'e "d" y e[]cap'u lado en un p'q uetc . El e mpaquel J dü puede se r de l tipo TO-5 que , e us. e n l" s !Tan.,i " or"s. em _ paq uctado pl an" o de d " , e n linea.

9

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f iguro 26.-10. Arnplllocaoo.-

179

Q, )' Q, se dc sarr ollan d o, ",ña k s de igual am plil ud. de, fa· "da> 180". Esta> ",,,, (es cstán acoplad." en forma d irccta , l a~ b."", de lo, a mp liflc , dore, "'guidOT_cm i,,,, Q, y Q,.

Ps en _ de .... lrI:apSU~ É»oo >",1:.) • 60 ) _

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romp resi'lOres asoc iado, ,e J ono minan un _

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CI R CUIT O '

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AMe L l f TCA DDR

L I NE ~ I

181

PROCEDIMIENTO

MATERIAL N ECESARIO

fuente de , Iimemac ión : fueote de cd de bajo vo ll ~je variable regulada, transformador á ai,lamien", Equipo; osciloscopIo. mullímelro digital; generador seno;daL R",' i,toT"'' ' 0.68 n, 560 in a } W. • Capacitoreso miniat ura de 0,0 1 ¡¡.f a 12 V; miniatura de 0.1 ¡¡.F a 12 V; LO ¡;.Fa 12 V ScmiconduClores: circuito integrado con montaje RCA CA3020 Ocquivalente, OtroS' transformador de solida en eomra fase (Ke lvin l49_IR o equi va1cnte); hocina do haja imped, ncia; po_ tenei¡\meln>de 5 ()(X) n a 2 W ; fuentc de audio cOmo un micrófono de alla impedancia . fonóg,afo o sintoniZ junw con componenle> d,tcn:laS par a ptO"= .... po of"".. e 'pcr¡lf\CfIlO .. amplifl1.on en runn.;¡ enema medW>lc ru]imcnlM:ión Dq'ali va de b ...Iido. la ",,",>d>. los a m I' opo pueden realour operacione!. """ ""'II"as como> adICión. ¡""'I'ación y dlf....... OK1ÓII . U. am I' op< wnbiin se ....n t}Nil. Al "plocaI' una sdal. la emnda mas COI la salocb aparcco'á ....... lo. ..i>ma r_ de la efI U w . Debido . la complejidad del " .",... fórmula> de i a""lICia, s,,, embar!o. tsw. >oe pueden apl ica.- sólo e n e.... de alS~_ '1.. f'l ..a 27--4 muoln el .,;""','" de .... Mnf'Iof1COlb ' 'P'''ocional coneccadoo e...." '... de "OI.a..., IX> .-.0-. ,..r . blc ,i"",i'o ' . mbién "" denomo"" t>mpIif~ « ,... ",,,,cid ""ila..ia de hdo • que .... " nanei . es i~ • 1. U... p;:t>oble fucOle de em.- a la entuda en un ci~ "on .mplificad". """"",,;.,.....1 pod ría ser l. come..... de pnl.".....;.,·" ' . l">c e ntrad. no inver ,, '... cuY" val,,, (!,,,,¡d "n ."ltaJe de V e n 1;, ., ,,lid,,_

7. 8.

E.... fit""-27-6. R, IOlXXJ !l= R, =R,.$. I', " V, - - 15 \ :cl .....I.F: OICil..:upiu.

:n.,.

e-.. j ........,.}

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so ceo Gan ancia de un amp op ..•..... ....... ....•.•...

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2. 3.

ConeCle el ci reu ilO de la f igura 21·9. 11, • R• • 10000 n. S, y S, eslón abiertos. Fije cad . fuente a 9 V. F !al>lcr.co el goocradordo o nda ' . .... p;>súS 3 al 1 para cada valor de: Ra en la labla 21- 1. Use ...... caj a de resi SlOla para 00 y reg í' llcio en una l;¡bta en ••pecial prcl"'""b

la

p;an ello. M,> 13. IS. C~" S.. 5, Y S• • h........ Y así f"""", >U podri" leDCf un Ji¡:"", oIT"", a ,,"n i. de O. FJ ,..IIQfr off'Tl' La...:Jid> de un 74 1 líp;.;IH amü ...... rjpido que ~ Sio COlJaI' en dc\.;olla. el e""""'..... de eompel'l:loación• C" de la fitun. 28- 1 es la ca de La rap«b de lC>f""'"t.I. la cual debe cambiar anleo de q el ........}C ... i,... em«o". TambiCn se puede '-_e1 de la tapodciYl >eonO;1a1. I~ :!5-1Il1......,..1a ......

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PENDel'U1 ne"" Un;¡ upi, de b;ond;, a 10 V c'" do: lIoOO 11 1 Y >U a... I>, de b"nd;, " 1 V "" de 8 MII ~ .

11.

1:" 741 I;PO'''' ''''110 un .""1>, crirnen'" .,c"';1 c,el ano.""" de "'n,Ja de p onh IP" ~ " pP' ln, ." El V ~fOll "" 'p " " u"ud 0l " ~ Ol"~W''"U! lO O)O[ dUHl~ " X! " RO JTI'uO'dw" .' 1" ' oPII'" ti (Jpu~,(" U""S1p '"P"Jl"~ ~P ~fOll o" I' P 0"" ·sn, ~ , 0po lU'W I I"~J ,f"' I"" El '"P"J1UO"1r OSOl;¡OJ ~ P () A 'l ";¡~ U ~fO llo ,' ' gw E'O'W11" O< , ob " '~j1""" 01'::1 '!" ", ,,o'JJ no " P' IPS 3p ol"' I' )h I:~ -0,""' OJ~) " Un " l" o " , nw,O'dW OI3P (Hqlll~,' 10 JOd nU3WOl.' ULo, ( v ) JaP" '''Y'ldw o un ~p " " UOU":] " I 3nh p;¡uodnS 'OI.' UTIud 01 TIZl J ' q",,,~, ¡>nbJOd 10 ,'" !nbV

..••.••••••••••••••••••.••••••••.••••••.••..•.... .. ... .. .. e:,!s'i!q eapl

''' por q op "4 ' U" ]O U3 (ll03WOJ.1W 3 TIP' IO' Á"P -"'I [J O~P ' '' ,'IlTI [",dw , S"I U ~ 0JJofow ·" L,.,,"ud "1 ~ p U\" ~'"'' I'qtlDTIlu ,' w ' I"~J q ' p ,d"'U~h '"'1 '" POJI"" "P I " ~~' "I op r l ~ rl'oTId "'".1 oun ~U O I\ " O,l"P,l op I~~ "' " 1 onh "_'~¡IU:] " ","m.~,'" ,,()J~""'~'"IJ""1i ""'''1'' ' I~ r ,, ~ ,d"l o ' .,p 10 U ~ ' .' I" n, n '):>p U'>lo.' "J.I oun Á "1" 1"' " 1""Jl' OI' W o; "POIUO :R '''' " T U , .

Ganancia de v oltaje con realimentación negativa .... .•.•................. Un =:ili"..... l ude un .ml'lifocad.. "'.. ralimenl;>, .... ""~ .. i.·. condu ". """ fú,mul. par> l. P"""";' dd

Im pedanc ias d e entrada y de salida •. .. .... 1.. ",;di",auc;";n n..p ""a wobién .r«u b o , ~ de cnlrada Y de uJok Se p.cdc _ que la impedanI:o> de onu ",,", de un "",phflC"",- n" in,..,......- es

."1'.),,

(29.5)

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(29 .l)

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F""e ......100. "" 'ml" ...."'e. ;.1\. q....! ... """" 60e dlCC 4 la ~.n.oci. de ",,¡..ji: 1'Iul>.:1I n" dq>cndo y. de la ~ •. ....n inK..-n> A, SI"'" de l. kmpc'.'u', ~ de l.... Ir.n,i,lu· ,,,•. En e. mb,,,, l. ~.""nci. depe nde .je , on 'c, i, lot"-' d, proci' i,; n, b l" ,¡grlilk a quo fj c> un ,'alot y e,l, lilc. 1',. 011,\ la ro n,"',,'a de ,'ult"jo de un oc"c b ~an.'''' '" 4"'-' '" ohlc,.,j," re;¡j;""""",ic>n nep"~a lIal es mayor q ue t'fl~ JX'f Jo rea timc nta" i(m nega liva lA, si guiente es el porqu é. C ua ndo lo frecue n,,; , de e ntra_ da "u me"t, . a l fillOl "" aleJ o,-, 1" frec uenc i, intL"fTIa de corte. fu . En esla frecue n,,;a la r , nane i, e n la zo oh iert" di,m i" uye a 0.707 dc su valof máx imo . De!>ido a J, r co mo (29 .9) El ,cr,undo m i"mh m de c" a u 'u,e i' GNlANC1A f "

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.. . 1>;"• . L. ~a".'•.:;. ~." la", ah",,,,, do un 74 1C c.o..·r"" el inl",cambu' en". " tana''' "' y el a""h" I. A".n 1 tn.l.Ii.r'''' l U 17_ e........' 1;1 .01" ...... 10. /ff n 100 klll , En ,~,., I"labra>.. ;l1 d."""",,, la t.na""i;l en laz" ,errad,. "" puo."Uc '''''km'''''ar el ;1"""" de bonJa

1L 12.

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h,¡,.

~l';AT'VA

2 03

El prOOUClO gananci, po, ""d", de !>aedo en 1= ,¡,¡." . lo o en law " "rr aolo. '" irual 0/-.._ [)-aolo, '1"" el proJ ocl" g.nancia por ."""', de baoJ, c> u.... ""lIst ante se puede illl~...__a mbiar g"na"" i. ",,' ......ho de ba ndo. Est " ,irn,foc, '1"" '" puede d,.m in,,", l. ~ •. ",,,,,,ia pa'. " b« oc r una f,,,",,,,,,,,;, d" cone moi> ah.

AUTOEYALUACIÓN ................................... RESUMEN

, ,

['-,p;l .crif",,,, m, ... 1fO,_-iot .... la:..

,

, • t

___ 1.... plWII:.. ,Jo:I "",.." .k' ('¡"

,~ "' l

"" la .1fOH""I'

id.:o ,.~ "",. ,

Para amri,r ad.. lOo' .n.·........ ,~ .... "'al,........., ... ""1'''''''0. la r _ " ,Jo: "~Ia,. ni laba •..,...,.¡" , dcpctdo de~ ... " a~""" de~ ~ ..."'" e' ........._ Lo rcah_,.....". ""1"'''-0 , ~........-la i"'f'u .:;.". I>01'OCl"a la imroda"";" ole ... Iid.> de .. n if"'ad...- ....n'"",... Ikbido, a q.... la ra ",,'" "" la ~~''''' ..... J"' qum. '1"" la :-_oc en b1" abomc. "" .... ('" ,.",. , ",wo reah menuc;';" "'P"'·a. la fr"'. .......... ,¡" ,~"'" "" b1" """"ad. ~"" a la de "'....c en b1" .boak'_ 101 p .. ,Iu..:¡" de lO kfl. uno de 47 kJl Y Re si"ore>: ds de I uno de l OO kil, 'h W. Am plificado r operacional: 74 1C-

U"

7.

.n.

8.

.

lnl'" de , a lida de I kn. fij e la frec ue nc ia ti I kllz y el n ive l de la se " ,1 a3 V pp. Mue v" las t",minole s dd os ei lo,,"opie> a lo en lrada (terminol 3) y m ida d vo iroje de e nlraJa p ico O p ico . Regi,"e eSle volloje en lo lab ia 29- 1. Ca lcu lo la gano nc ,a de vo ltaje en lazo ce rrado mcdia nte .j \ ' de J V JIIl. Re-. ,~'" ,,1 de ent:r1. ~. 2 } comenle el enu""~ -U pnoJuc'" g. n. ncia 1"-" . ",,11.1 ...1. ('11 1 ce'Ta';Io., "" un. ",",>.l. nl. r." lO" aml'hf,u J u. "1 ,·i,,""1 d.,~,: ·

""'¡""""'...

~

;,.C"'I '" 1. / _ ~.d .m¡JIiflCd"" 'J',,,,,,,k'IUl que '" "-,,\ en ""'e c .pcr",,,,noo1 5. ~l'''''' '" el ,>1""0\ 1" ;"'IX'(b ntra otro circuito con realimemaei6n, üb",rve que la realimen tació n e, ner,ativa de¡' ido a q Lle el vol_ taje dc rdomo sc opone al vo llajc de entrada. Dado que V- = V+ . el . alor de V... el voltaje a trové, de l resi, l", R. es ir.ua] a V' M' Con la impcda ncia de enlrad o (7_) inf inila, la corrien lc cn R,. del", ser ig ual a la comente en R (como un circ uito en serie) . Un análisis m, temático del '; ' tema muestra que aclúa cas i romo conw",ú!,,' d,' "o l"'k " ev ,,¡tIlte pcrfec'O,un circnilO con c."a, ec'uaeiones:

.-1. ' ..

30-3. eonvor!>dor 00 00" "",,0 a , oIla,o

\ ',~

'~ I -

( 30,4)

R

(30 5 )

En un con verti dor de , o!taje a corriente ¡>erfe laeión nera'i va. U n aná li,i , matemi';co mue"ra que el ;~u"'""" pn:. ~un"" .

Amplificador de corriente ..•.•...•....•. ..•.... U fi~ 30-4 iI......... el ~ ''1''> de ara",,, """ "",li. -.ción ...,....'v"- FJ ...10... del (1f~"'''' m"""'~ """ x . . . t"~ cromo -.pI'~ Je ro.-r'-e "",fcelO con ""'"' ...-...cil-., '...

~

~ R, +

"

Un ampli r",ador de "....-",ntc: "",flricnle mj,. """ " "" ,..n~I':" de volujo y no ""l';u;i ~[cire ulto que k, Ut",,~ , !: '

211

1', . , V

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a W

; ,~.

Amplificador de corrie nte

.

mA

;." . ollA

oi

9, Conec'e el ci,c" ,to de la fIgura )0-7 10 i\j u"c el pot cnció mctrn p,ra " btene, una cOTTienk de cn lrada de 0 .1 mA 11. Regi,"" la corri ente de salid, en la tabb 30-3. 12, Rep ,ta los paso s 10 y 11 para lo> ,,""' corr ientc, do elllr, da de la tahla 30-3.

0.2

"' "' e. e o.a

,

PREGU NTAS Idealmente. Jo> co m en[C, en la tab b 30 - 1 deberían se, L 2. 3. 4 . 6 , 8 Y 10 OlA . Proporcione "e> ramnes por los que l." co rricntc" m"d ,da, fu~ron dif~,"n'~', 2 ])cspués dc remV'ertidor puede . ct ua' co mo amperíme"" eloctn'> ni",. ¡,Por q ué e" o es verd,de" j ' 6 ¿Q ué cambio , e pueJe hacer ~ n el circuilUde la fig ura 30-6 para "blen er un ".>!laje de salida de 2 V cuando la corrienle de enlrad" es de I mA') 7, ¡,Cuál es la ra n,ncia de corr iente ' ",""iea del t'ircui[U en la j"g,Ura 30·7" 8 ¿Cuál es la g, nanci a de corriente en lo labia 30-3 p'ra una COrtienle de enlrad , de 4 mA'

EX PER IME NTO

h0 31 ..

CIRCUITOS NO LINEALES CON AMPLIFICADORES OPERACIONALES

IN FO RM ACi ÓN BÁSICA

Comparador .•..•..•..•.. ... ....... •.. •.•..•....•..•....•... ......... la ronn. """ """,,11. de ......, un amplIfIcador c",""a.:i w" d i,>do" Lo, ci",uil", qu e co mbinan a mp 01" y d iodo s se dennm inoo c i'cu ilU" ~ui ,'~> con d ,odos, La figura 3 j ·2 mue' lra un ' e =I '«oboct>r pico de 100 m V? S, lo >eñill de ...urad;¡ " .... un " alOO" P'oo do: 250 mV en la f,g.... 31-7"" ¿"di "". el _alOO" pico del ..,1,." jo de ..Iida?

5. Sctun los

(,.

d.,,,. l.

h.l:'"

de la h' . JI· J. ¿q ué lao," en la ""lid. si l. f",m. dc de entrad. lie... un ". 1", pico de J75 mV ? ()eseri l" la r po. il'''' o negativ,," Si""ov;emd di"dode]afogu'.3 1 S••cómo ..... b ""lida?

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3

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EXPERIMENTO

~

FILTROS ACTIVOS

INFORMAC iÓN BÁSICA

Filtros pasiv os --..•.•..•..,.••.•..•..•.••.".•..•.••.•..•.••.•.••.•.. t:ftfi/'''' p'''61~'J''':; lran'm it~ (= """";3. ""jo. ""ro la frc.:ucn¡;i:I do: """"

f.eo,..,.,..,'" "" ''' ' C,,,,,...

02.31

ee il.II¡\JQ

.

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C'u«l.. , ao.; cn fomu ....".¡•. a- Dicho.., oua ma"",a- la !~ &x......., -lO dB cuando la f=Uj,,-, 3ehi,!" al", do 'H 'ra..-i'""". l. fa",", na""";'. ' rcc""""i» booja> f'. freeucnc;as alu». 2. Un [llU. l . I..o5jilf_ 1,l$alI ......... "IIflCadora 0f'I'h do: ''''¡'ajc ...... ca;ia fre.--.;a de

6.

la ",bb 3 ~- 1 . Tambotn cakuk y .-q;"", la "'I",..alcnlc en dccibeb . M ..b Y ,,,!,i>.Irc la f.""""""", de ronco

3.

a

OO'.' un

f..........,_

paanc"

' 0 011

• Filtro pas abajas de segundo orden .•..•.•.• 7. 8.

CO'''':1'' el cio.-ui'o de "'lit "'" 31.(,. Fije d f-t>ocner I V pp en 1. ""l id.l ud fi lln M Id.> Y."''' '" d ,,,luje de ent.ad. 1"'''.1''''' (laMa .1~ .21 .

• >'-,...L. -.

f i ~ u,"

32.e.

22 4

[ X I' [ R I M ," d o

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16, 9 lO.

11.

Mid. 1" , voltaje, de entr.d. }' " lid. par a la, ,,'r.., fre· cuencia, de la tabla 32-2, Calcule la g. n" ncia de vol'aje p.ra ", d. frecuencia de la ' ahb 32·2. Tamhién calcule y rcg i'lrc la ganancia equ ivalenle eJu,'c "n , ,., lid a cn IJ Ic' n' ; · 0Jl 64ue indica el n i'el ,c","nc n'e del ''' It,je de alime n" Ó"'n . Un ojc",· , lu: l. o mi, i"'n de + V", • l. 'c,minal 7 p,,>o 4 y S'!

TABL A 33 1 VD"

.,OS de C!pe rmita el he mf"' . y obten· g. u na cop ia de la IOh la .13-3 p" r.1 cad. h ila con P'''" I"'''i'''' J e a náli, i,

1,

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L O CA " ' ¿ AClON O E F ALl_ '"

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TABl A 33 Z VOl· a je> d o fa llo

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do 7~ YampI,roado...,. ton ralirnrn.... ión "'"'f:ab'''- En CSIl'•.I" de c d y el """.>jo de ,izo o " ové> de l c opac,to< de fihrado dependcfl de la rcsi>Ienci:I de la (1ICtIlC. lo ~i,atlC1. de foI"adn YU rc>;"'encia de c"J"- ~ micnlla.s V_ ..... ma)"Ol'"'1..... Vl" el diodoZnticoc consI ~l volu"", de .. lid... pI...... ron dIOdo Zcner "" la ..¡:tJOCftlC . c...... LolimIUNC: de COI la COII;e".. de arp prt>duoxn Cfpl' ,guales Y< camb ios son d ~ dc 1.1 pn.tICia de "" ltaje e n un 1.7.(1 de .e a limentac ió n neg,ti... Aq uí c"á c6mo ,'pera el c;rm' IO'. el lbol c , prod uc ir un ' -Oll"jc de f""",c de .hmcnl' de:xl V. "\Jus,e R. para ' ...." ..... un l'.. m,n,,,,,' , leegl>' rc el ' a· 1..' h;tg" " ,o>. el "" llaJ" de''''',e ' ; h ~"'J1 n,,' n '" 1l " ~" L'" el ,'a ,,,I,,,, ,,>n>o> .11'....~ ,~, ~n la 'JI"I" 34 . ~ .

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Fije la c. ja de "", ,,,ene,a. a 1 kll. PUfll'" en COI1O cuito 1.. terminal... de u 'la Y . ob>crYe C"ÓmO el """,-. ]e cae a O. Rem"""a el c.1fIoJ c tfCU'10 y bs.en-c CÓtIlO el ..dLojc "--';"""" a 10 V.

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El ec to de los cambios en la linea lO.

Limitació n de corriente l.

l),.""nu~~ la uj;l de .-esa>tene~ ~t~ q"" el "~I.>,., de earl'" empoece ~ deer. Ahor.> es eu..lllllü la IIm"a · coón do ,.,

junIO a cado terminal dellfa _.

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PREGU NTA S l. 2.

C"ml'''''' 1"" '"Iloje, de e arg ' m>x;m" y minimo do la t.\>I. 34·2 cn ~ " ,.lore, teú & l. tobl• .' 4· l. ('u .ndlOi """';ud.". L. """,.na1 5 a 1=' un """"""'...- ,," "n"" en p;ar.kk••~ ... d d....., :t.cnc:r; ""' '' red....., cll'U>d.. que ~......-. ""'" d,,~,. El "~uie de 'elI.........,,, V, va " la lerm....1 6. E.. ""'~l" ,~ 'toIr «."'1'..." " ":,, la ..:nn;",,1 7 p>r.> pe,..,.,.......-,1 ti ,...:jl..... ....", U

fl~ut.

lodo

,""1'".:..,,.. ...

...,.1>10..""'1"" '" ! ,-ncr.n de m.neu ,"'.,

..... >eA>1c.dc ,". ,....

1 1'1 " . 13-",

de ""IHU "1',,1». """'" de'"

u cric I .M340 se d i,pone de loo , ig uie nte' vollaje. m;ó, de u""J cua nl" pu lgad.>< ole la o.p""'"a"",a de filtr.d de la fuenle. t. ,t>. J'. de """""'" al _ .. ~ " 3 V .... Y'.. que el ..-uI~JC de >3lodo TqUlado: de OIn' tnoIt. de opcr ' " t1u~". " " '';'; de B,. 3>-i c"..'" la •....,.;.""., al..., · do< R, n,,~·e 1"" R,. p.... k, la ,........,.,.

Regulador ajustable en el ·· •...•. ..••...•. ..•• La f"un 35-' .......... la> """"""'" u q .. ......... a un L\l ~ __ ,. de toda "'I>bIe , la k:rm,na1 rom del l.MJ.lO 0I0e>tj .u.o roneo:tada a lo pane su peo"" de R.. EMo "I",f",. que d ........~ de ..Iod>. V..-~ .. a " . "';" de R" I .... -......,""d ~ de 0JICf'3C . .... 1" nuyc.l i........... de la """',nal 3 p.,. 1o\3fllu. la ct'fTienoe 10131 a """..;, do." R, '"

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C()m"ejcml' lo "'p.. n~. q ue 1'. "" _ 5 V Y R , "" 10 U"' . la .....,...-.. in ¡:;5.~ ) da un.> 1.. de 50S mA. m ' • • l. n · . e.'", l .l5.5 ) d. ':iOO m,\. E>13 e..... icn." de Itoda ...... en e""",-io. .........nlC e indcpjc de .. lid>. ron>lanlC. 2. .... lOCric U 1J-IO es lipoca de la >erunda J!e'lU"..,ión de "'tuUdorp'",i'ivo LM340 deberá ""r al ID'"'''' 1 O 3 V mayor '1OC l. ""lid. regulada .

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1.

~crirlCar

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""'I""'da .... .., ,,,",,,,," ~

g. ... tulada. Si H, ~ 100 0 Y R, - SOO .... e1 ei"",ilO de "fj~ ", 35--4. en«Jn, En un circuito para lelo Le. los eleelrone' oscilan cuando el ci rcuito e" e, el mi,mo, La frec ue ncia de oscilac ión cs (361)

•

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Co mpe nsación de las pérdidas e n un c ircuito tan que oscil atorio ...•. ... ..• ..•..••..•

Oscilador con ind uc to r de reacción •.•......

. .... ndo la 0""'tia q !OC ~limen'ó se ....1P'" completo. co. no."e>.:Uio ... mln",,,, cnc>J!:i.a ""ra r«ar~;u d c a¡ucitor la f........ c de alimentacIÓn y de nuevo que '" dc"':arguc a travé. de L Med i," ,e la ""nm.. "",,;,io de S, Y S, de, ,,,,,; , de cad. ~"".ftIlI_, En la ""'" de l ~n'-"''''''' in · y uru onda ............ can ......mphhod tal q fl ..,.., CU'tn nd:I .. ooidal nto. el >' [""" piad•• tIo u~ . En 6;1 en TP I Y 2 'J "'z""",1oo en la tabla .\6-3 R""""""!e el senedIa1c:r; """'" ~ 'J ... ida ''' ro~' 1.. ...nales en TP I Y 2. E. plique los ",.ulla· dOb """,IOn. C, R,. de...u ml de rw;menuocióoL y ~ '1"" la KI'W. y ... acopbda a C,R, "" una onda oenodoI. C,R, es un Cln:u'1O ap.cni..,. y la m ..... se dero"" como "d án lUIo de b",,~ dd C;r(:uito. FJ ángul o do: fa", Ddc ¡>eade de la {=tIene ia de "(" Y de 1"" ,'al,,,,,, de R Y e

io¡;.,.

ro-

y

, ,ti dado r->r la ",:uac;ón

,

(37.1)

2..jCR

te do. f"""m;o" 1< ' de (:IJ' , El vollaje ".. a lra'-é> de R, eslá .ddan" d" de 1'" d ,,, Ilaje de entrada, por fh'. e, y R, . !'IOra '" puede n elegir ""ro ,n,,,ld LlC ir un inl n;ld\lrir aé adcLanudo. " por 11\0". Oboa..: . . eu>td un desp" .."'....... de fase (dof...moenlO)de llO' pan __ 001" f=uencia.comn k>detenmnan b . alofu d< e J R en l• .-.d di: ..,.hmenlaCión. S; .lguno de ..... v. k.,.. seloi:c¡un"do,. de e J R, diga........ R, en d circui'ode la r'r.u", 37·2, . ari. , l. fr.........¡¡ p"'a l. q ue un de,f., . m ienlu de 100" e. mbiorá. Lo> j ngulu, de fa", ¡nl,, .lJ;l es·

Oscilador por desptazamlento de fase tra nsisto rizado " .•., .••.••..•. .••.•• .••.•.•........ Un "",il ado< po.. de,pl.",mi' "10 de fa.. tran. i.",,,,..do de-he introdu ci r " na re, limentació n de f. ", de Mi. 1, .,Iid,

, • •

•

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,

b",la b entrada ¡>.ara ",.. le"'" la osei l",,¡IIlloxiune>. de: la red por dmicn,,' de fa..., de R,. R,. y R, en seo< Con R_ . la "",~ de cnIt'ad,,; . Oc eOla fCJf1I\.;L cM3 secc,ón püplaramienlo de: fa>l~ dada por la eariante práclica de l circuilO dc un o, ei lad", P'" de splazam icn to de fa",. Obsc,· "e el cambio de pos ici(m del control dc frecuen cia. R,. y el cambio en el circ uito de po larilació n. El re si,lo, de po larización, R\ '" conecta al co lecto, para estabil i,a r la pola ri_ ución, El propósito de e, e, puentear la base po," elimi nar oscilaciones pará,itas, P uesto q ue é,le no es un circuito por de.'plaz.amien!O de fa, e per fecta menle bala nceado, b ecu, _ ción (37.3) nO es apl;cab le en fo nn a directa . Sin embargo. si el reóstalo R, e, luviera ajustado jX1ra una res lSlenc ia Cribe la fig ura 37-7. La diferetlCi. de fa.", enlre la, dos formas de o nda se calc ula con la f6rmub

(37,5) Como ejemplo. una oooa , cno idal dc 35 kHz hene UD cruc e dc ce ro grados de 5 ¡loS de,pués de l cruce de cero gra· dos de una se ñal de referen cia de la mi,ma frecuetIC;' , ¿C uál es la d ifercru.- ia dc fa", Cntre eslas dos señ"le,? l.a , ,,lución , e en cuen lra calculando p,imeto el periodo dc las oooas ,",l\Oida les de 35 kllz. Al invertir esto, 35 l H, c de Q. Re! iwc .... datos en la ta bla 37 -l- M~ da Y >nortcnc;a. Cuan· d o la res iste nc ia de la lámp. m , e aproxima a R,t2. el div;" "r de vl' . je ' iene mm ve.>. una ga nanc ia ce rcana . un leICio. En e.le momenl o. el vo ltaje de error se apm,ima . OYlas osci laciones se eS1. biliza n. En olra' palabra'. la salid. pi'" a pico , e hac e C(m,tante si la rc.amien· lo es igual a O. La gana ne;a de vollaje es igual a j¡ unid>.1 en frec uencias bajas y alLlS; en la frec uo",,;a Jo la ganoncio de voltaje cae hasLl O (f, gura 38-3mporo R, C'f< I>a,. Y lo ....a1i""""""";.;,, P''''' in "" ..... . , fI. medido que .., dcroumII.n 1.. osci .... ionele ' a de" limp,u. au"","'a y .. '""hm..-nu.:"';" po:l. m.ner•. el ",h.jede err", 'i ene la . mp li' ud y f• .., """'...,,., P'" .."lene, l. , ,',,·i I.ó,' ne, . """ gura' que f,""ocn", de ."Itaje dd", lene, un /{, mueh.. m;, g,.nde que R , gui• . /{,IR, e,,;i en d in' e, .·. I" de !O . I 000 . h ,,, fue" ••l " .... ,. Iad", " fU La fl'CC\lCnci.a ,_: es ipal . l , ...;1"...... 4<

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3.

Ianw-_, en I.r. Ir.>}..aona do n:al,mctllación p~iwa

,

2'II RC En ~l oonII""'''',..... R, en lupr de 1.> Llmp3l'a de nonptcnO m,noah.n.) l . A,.- R, para _ ..... una ,....s. """'*lal...... 10_ JDOd< poo.obIc lOn """""'" e~"" " dI""""""". (FJ ni.-d de 1.> >eiIaJ debefi e>Ua u_ 15 V pp) .. :\olida y "",>tK b de ..lada en b oabb :;g.l. S. !>l ICIa y rqi>oTc el"'gulo de fa..: """" ..... 11.,.1111..... 6) Yb lerm ;na] l.

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Osc ilador de doble T ··.. •··•....····•......•·•·•• 6.

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., fel V " ', ""!lIflo. Ydi....,... ~" de:sde el n,,,,,1 \1 ~ O "" t, "'fUrdoo.- El tidD >imiw • loo d"""", de .............. "" denom¡.... ondo de du'_ J~ ....,"" _ En el inlCr":alo l •• wnb;én COfIOl:1do como,~ Ik / t . _ ,_ """l. el .....,. "" 'r>,.=mcnL> lineal_ """.~ al lio:mpt.o de modo

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....... dc CoRre. d de ~ . """""'" bilp. d - . . . . . rondu«: de mondl ron el pcriod" del poI", (', -+ ',). p".- lo lan'o.. la '"n... de rdlo rectangular "" ao,pa . la ~ _i~ C,R,. o..nn", el >.1 Con ",,"pelanlC de licrnp>. C:!t>- "" k. ell'CUll.... de lb figura.)9--2 y .19-- 3 La l.,.".. de " ..da de dicnle de ""'•• "" .. no> line.l S, la COO\>oWlt- c. lu~ en m mpar1Cido " tie",!", dc un "id" de ..a " ,\car~o

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ENCE NDIDO. Yd "" b.jo de .u "olector ".e cerc. del ,,"· luje de em i,o,- \.. onda de .. Iida .., _c cu ad ,ad a (o r""..· gula, ). Po, d io. el S,-"m ill " iU ,c' ' C ec n",CCOmOcircuito c ~ adrali :a Jo',

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, Sch mitl trigger co n amplific ador o peraciona l ·········································· Lo fi~'.u .lO-:!a) ilusltaun S.:h m,u triuer con :arnphrador opcionaL Drl>ido a la real"ne ión po,..un ~ La ..... en lI.Je ...... t.." a Lo en!n'0 me.',,,, q"" - ~ v. nIk d mil. I"f-r-a pwd",--.: b """,,1 de.....J>- paei. lo ' (o induc!o r), El ,,,",lado, de reloja", ,, " co n omplificad or ope' ''''ion,l produce I1n, " l id., de onda ltaje d o error in_ ,'icrte 'u po larid ad y la sa l,da conmuta de re greso al c >la· dn pos iti m Como puede ob ,etva, en la figu'o 40-4&) y d. lo sa lido • s una onda CLladr ada y la cnorada . I1na onda c xronc""i "L Un anili si, matemático mue"", q ue la ¡'rem en c" dc 1, o n· do cuod rodo de ,o lida es

V,'.,-.n.

¡-

0.4 55

se

(40.4 )

Por eje mplo, ,i R = 6 .8 l O Y e = O.O'! ¡;.P. e nt"nces la fre_ eu.nC la ., f~

2

J.

En el Se hmiU { r i~ g er ( f, ~ u rJ 40-1,,) en a u",ocia dese" al de ent,ado . la has e de Q, es (pe,!1;"" . "e,~"' il'll ) con respect" a Su e miso r. En la figura 40 _101. Q, est á nnna lmenle -~~C (EN ( ' EN D lDO, A PA(;AD01 en la a usencia de señal de e ntrada. En la fI~ur" 4O- la), , i la , . ñal de en trada es dc,mpli. tud ,u f,cien'e p ara conmutar la co nd ucción de O,) Q" el cn le({o ' de Q, '" elevo a S i la , mrl;' ud de o nda ",n id,1 de e ntrada sa iner dcIl'C"Cfado.w do.n.b ....... . 500 Il Lo Rcpi.. el 1"-", 4 C"""'"Ie d cu.-u,l(O .w.-~ ..."' ..... R de 10 ~ll. IIILT del y .....>1e h ........." del ,_., ~_, .. pio> f'O" '1"" w. di.. r."..... de""'¡' e>-tC-n CCIOIra "'''' WI '-"~-"'f"l""'JU>lC el ,,~ . t1JC de ""'~ h-.. '1"" b ...1.... "" Aj""'" 1"""" 1"'"-'" el "'II.>JC de cnl .a ",,,,,,,.. ,e n ,~~ .. 1'''"'',, M,do el ....1...1" de en.."". y el" en l. c, .lu"' I.TI' [1.-

lut'I""''''''' """.do,

.,10 l. ,.hb

,,,,,,,10".-1

..' f'-... 11~''',

Rcd .."". l. . .hd. del ~.,n,,,"". de ,....tI ""...,od.1 • 4 \" 1'1' Y rcl"" el J"'",,4

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S.I, l1D R de I LU ,

T¡t,BLO, "0-3 .............. "" . : ,

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Oscilador de retajactcn

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amp op

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15, Calcule b ffUUCl>Ci;o olloje de ",JKl. cn la labia 40- ) '! S. h pliquc por qU.'l ce, ca uno del 011'0 cuando la R e. 1 III para el Schm" lrig.;rer co n amplifo"d,.. l,a d .imbo.l.. """""m;Íl;,:u P=' un ld,h >d-r=o;1 O fJop-flop RS Se ;opIin un .... ~l.~ . 1", ( + I'" .)a l:I "",.3d.> ..... ISI "'" un ,-,~_ t O V ) a la en,,~ IR] q"", r......... l. ""lid. Q . + \ .,-.- (; Ik ' ) 1 Q. un atado tu}" lO V l_ U en"od••1,.

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./•. '''IaCión e . ponenci. 1 para el >ullajc del capao:i. ... OC obt ..,," la fótm"l. para el del puho

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POI' CJCmplo. '" R - U LfI , C ., 0.068 ¡J'. e"""""",, la ... lida dd temporizado< 555 como

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1,1 x 22(10') X O.Ol>8II O ' , - 1M

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En r;cner.l. un di.pam.iO C"'Iucm.;i'K:" no m"""" lo< om-plifIC.do.cs ope raci"n.I",. 01 tli", Ro" y otr as COO1por>o"t.,. den .." del lempoxizadeador oporac...... ""P"'"iot tiene ..... .aI ... aIIa. lo cual hace que el fllp-f\op ~ ... SOl c:sudo. Coa Q al.... . 1 tnrtsislor oc wun. y aIariz.a ala 1ermiII>l 1. Ah miem b,os

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3enrie... su a",endiz,¡¡e gun'...

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4 1·2a1. el >ol1aje de conlrol "" iSwJ •

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2- P:ir.o ~ d ltall>i"''' dd cin:u,'" de la roS"" 4 1-2a1 l. ""lid. Q debe ""';:;;:::",,,,,,", J. Para manle"'" el fl,p-flop RS de la fi,Ur> 4 1· J etl el voluje de wnb.-al del:oe ..... li;e.....nelll e ""'YO< que d

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8.

vol1aje de ;c:;-;;-cc-:;-=SI V rr - + IS V en el ell""''''' de la f'l.....a a l ·J. el vohaje de di'\WU debe _ h,,,,,,,men,e menor que ;;:-;:-;;::::~ V pan ......a....... el fllp-fIop RS. En la fi~un.al·S. R - 68 kíl Ye - Ol)l711l' El al>cho del pulso de la salida e> ....... En la fipn. a l.7 ""1"'ne R~ '"' !7kfl, R. - 68 kíl Y e - 0.22 .,J'. La r"""""""", de la ...ida es 11< y d ciclo de ltobo,:> es por aenln. Par1 obcjo >e apro aime a SO':l en d ein:ulIU de la liSura 4 1· 7. R. debed ser .......-hu a(-"l lO< (tcnnll•• 16 1. Dl:b:ri ~ er uno ondo e.ponenc;a] que sube y docooc . "'fe S y 10 V. S, Repi" los P"'''' del 2 . l 4 par. J. . ,,'ro'-, ,emSi

°

encuenue b ¡>cnd.cn.. en >0 1.. por mil""!", ndo. Re-

19

VOlre el v.1or b.ojO S _ en 1. l~bl. 4 1-3. Rcpi... 1". 1'3-"" del I ~ 01 18 para lo. demá s ..lora de R en la Iabl. 4 1·.' .

PREGUNTAS

,

.(

555

~.

inrn:mo:,..,

;l>l>blc ~

3. ¿ Qué WIlO

I

¿Qué ¡uso . 1 :ancho del poi... de .. Iida si el ra>sIeS r..""""",leo. de la ~~""pIllado"ol'UY~ aku"'dou •. Los ~,n:u,1'" d,t...

le>WIk:>

ulc5 l>isicos son m..y "",oc,II... y .."...i.;ín """''' ,..... od•• ,:~ k.... a k.. ( l di -

ptalcs.

eco las cerecteostces y los

Fa'Tliarizarse

Si'TtlOIOS de una compuerta AND Y lila como

roete OR

Circu itos lógicos ...•..•..•..•..•. .•. .•. .•..•..•. .. ..........••.•. • En ~I""lr"' ..'~a d,to'1 .1

n.mpucn" ""

..""

~i",..il"

1"'1:;';0 ~".. " ",,, salid>. y

una " m.i< ~ ..trad ..: I"~~"" 1 de ~ lida ""U ~i(,ru ~ombi"""k'i.. de >c iu.I ~. de ~ .. ,r.KI• . f ... ~"'~ ~'I"'''me ..". ... (l.m,,,,,.. l. ,~'m p"'-Tt. A ND ,la~"rnpucn. O R, Los ci,~ .. ilu> I"gi,~.,. l'ucJ~ .. .." d~ u.."" ""lid> I"'ra .Olb>- Ia. bi d .. ...,. de: ~ wiw-k. de.n-

TMlA 02 -1 . ~ ANO

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y O R 285

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If> con~eni.me p;ar. clec1rónic. di, ,,.I. doIlde bis ocr\:lles son «1 Ud bajo o loo inoenuplOrc5 está n en e"laJ o de no conduccIón y la sa lida es b, ja, Si cualquier interru ptor "e sitúa en + 5 V, entooces su diodo conduce y la s.lida es de casi 4.3 V. De hecho. amo bos interruptores pueden e' tar en +5 V Y la ",lida llaje de olimentaci6Tl

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cxl"""w.ne. .. pucdct> combo .... para de .. nI>..nulqUOct ....'.... 10 lU¡:icu. Po" ejemplo. la rompucfU M,D t' .. 1....i'..... rná> Y 1"" : el

.i,11O ... se em pica I' ,,,a la """"••;,,;.. 011: 1\..- ejemph ,¡

,

las en"ad.. a uu c,""puena 0 11: ..,n " y /1. e"'''''':':' la ..IOda r C>lá dada 1""

e,

Icjruri.. "'llfC'C.... un

l>ajn Y u.. 1 h,ru""..,. un ".11>-",

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.... el«1ninic ,

T"w, 1>. em,ada, , u ", " ""l"'e l1, "NI> ló¡:ica b> enlndas ... UPd.oo pcnn.:o-

.." ",,, tlooJIo

un ... ',,. (>l;Í fa>3do l llO"con fe>JlCla en e>l>.. Comprat un ..>In ' ;po de el "" pandeo. ean.,dadO> 'icne ... veOl.j. de red",;, el a,,'o de C>k>O ~h i"... Pat. fae¡b.... ""o. ot,et,,,,,,, se ....." do• •eoI'in. 1.. 1"'.

mUdu k.."ia. Y .il"'('U '1"" el n,,-"¡ klricu liC 1Ia • '- el NOT. 9 , ~ bl~ pan ..... COllI(>UClU NOfI. el C" -t B = Q o C" 'S - Q. ID. UIL>.~pucna SAND .~ """ c.pro.io:"'!> s.

& C" ·8 - 0.

AUTO EVALUACiÓN ................................... P,,,a •."fica ' ' "

g"O'"',

"r,~nd""j"

co>" 'c' lc las ' ig",enle, pr•.

,

RESUMEN y la Olr.lt c>

lo> c.reun,,> k''l''''''''' "" r.......... de bloques fu"";"...· Ic>. ........,;....... c."'u,k.. "'~D. OR. NOT. l"OIl Y NASO. 2 Un ci",wI :mpu ~ l ~ ~ . C>&UO cn"u.Wo ¡.,. ""...""...... ifllCml¡lOf"'" que >c """""""" como en la f'P'" 4:l-s,,), C......Jo cl ~ e>c.i _~ >c . 11......... un I 161;""" ....b del """""" de pión de 10 U L Al".,.... el inletrUploM la C'Blrada oc f.....,.-O a wu OOIIlf"'""a ~ al llllCmlJ*-" • \lB ... Yd !>aj. I~ ...lid&> de .... órc-ui\

3

Cumpl.,. l. ,.1>1. dc 'crdaoJ P'" 1;, 1.. ,k 'eld..d ;ori. F.I>le de la del d;giw p,ec ede nte Pa' ••unvonir valore. binarios . decim.les se mullipb· • • el pe.., de l. p;>.ición de cad. digitu pUl' d valor (1 O O) en l. pos ición. 8 10S produc los se sum an prud ucir el equiv.lenle decim.1 fin. l de l número binario or l ~ i,," 1. l'I>r eje mplo. convenir lLOLOI • su val", decim. l. l loy .. i. di · t itos h,narioo eon el n. su Yal", dccimol. se sumon k>#; pmc:luc. .... de 101 pesoo Y k>#; valoR:s pusiciono lc5

pa'.

,, •x "" -- n" , •• ,•• •• • , xx -- , "

O

O

O

O

De ............... 110 101 , ~ S3.. Loo subindoceo denowl el Yaior de la Iwe deJ .i....... numérico que se u.... JW1' ad20 nú........ (2 JW1' binario J 10 "",. decim. l). El m par. con>'eni, un número dec im.1 ••u equi . valeru. b.....,io se podriR deoomin., Ji'·úión .. ...." Ju" . F.l valor decim . l or i¡:in. l se di vide en Ue 2. e l ..lo< de la bao se bi nOl'i • . FJ re.ultadoe, un cociente J un 'aidu". el ~­ oiduo oc eonvierte en el inicio del número bi n. rin con el tsn . El eOCienl.'e di vide olra veL enln: 2. Elr""id""." el ,i guienle bit bi nario . El coci ente q ue ,e >ull. "" di vide de nuevo enlre el valo, de la base y el re, id uo q ue se o b_

L

O

2. 3.

O 1

+ O + I + 1

~

O l O enn ... a,reo de I

.1.

i eslablccid,,-,,Los factore> que se de ben oumar son 75 J 22S. Empe=do po< I,dercdla. s e _ que 1 + I - Oconacamo de1 (r"l:la 3) . La siguiente p"..,ci6ru la i>.qu....da , O + 1 ~ l. Sin embat¡:o. euando se sum . el >can de l. l a . - .. ron~enOron>C3I'I'code I . la lCI'CcnpooicióD- Laur· posición consta deO + O · O + I(>c""",,) _ 1. Ses;. ~ue C»:>

:>:>

"'0

"'0

L

L 8

Ow

A

8

-:>

~" "'0

~O

A 8

Figura 44-4. Diagrama de bloques de un sumador binario de cinco posiciones.

SUMA

~~

-< ~

L

POSICIONES BINARIAS

,, ~

,, ~

~O

"' 0

SUMñAAREO

~g

8"J

-:>

"'0

SUM~f"REO

~g

otü

8"J

A

SUMñAAREO

1

2

4

8

O

L A

8

A

B

ENTRADAS

CI

D J G IT A L E S .

A

o

ocremeruan a ocho como muestra la tabla 44-6. Un su-_':or capaz de prod ucir las sali das requeridas para las -v com binaciones de entrada se denom ina sumador COI1l "o. E l sumador completo se ilustra en el diagrama de blo s de la figura 44-3. El sumad or completo anterior represe nta una sola posiil de un siste ma de adición bi nar ia. Dado que muchos de sumadores se combinan en una computadora grande, ~J sumador com pleto se representa como un bloq ue en e l grama lógi co de la computadora. La figura 44 -4 es un mplo de sumador binario de ci nco posiciones. El núme real de pos iciones en dicho suma do r de pen de de la mag d de la co mputadora y del tipo de cá lcu los para los que diseñó la misma.

J C IÓ N

5.

6.

7.

ESU M EN

3.

64

~.

Para convertir números binarios a dec ima les, se usa e l proceso de adición ponderada. Pa ra convertir en la direc ció n inversa, se usa el método de la d ivisión y e l resid uo.

Y

S U M A D

o

R

eo

M P L ET

o 303

L a ad ició n de número s binarios se basa en las siguie ntes reglas:

1. O 2. I 3. I

8.

E l sistema de numeración binario para computadoras digitales usa sólo dos símbolos, l y O. Éstos tienen el mismo significado que 1 y O en el sistema de numerac ión decimal co n el que se está bien fami liari zado . En el sistema decimal o base 10 el va lo r de cada dígi to en un número es una potencia de 10 y depend e de su po sición en el número. Por ejemplo, en el número 527, e l 7 está en la colum na de las un idades (10°) Y cuenta por 1 X 7 o 7; el2 está en la co lum na de las dece nas (lO') y cuenta por 2 X 10 o 20 . E I 5 está en la columna de las centenas (10 2) Ycuenta por 5 X 102 o 500. Los números en el sistema binario se forman igual que en el sistema decimal, excepto que el valor de una co lum na es potencia de 2 en vez de potencia de 10, y la co lum na de la extrema derecha tiene un valor de 2° o 1; la siguient e co lum na a la izquierda tiene el valor de 2 1 0 2; la siguiente 2 2 o 4 ; la siguiente 2] u 8, y así e n forma sucesi va . Los valo res de las primeras siete co lum nas de un número binario, de derecha a izqu ier da , son

B JNA R JA

+ O + O

O

+

O co n acarreo a la izqui erda

I

I

Una compuer ta OR exclusiva es un circui to único q ue produce un O cuando las dos en tradas son iguales y un uno cuando éstas son opuestas. Un medio sumador (figura 44-2) es un sumador bin ario qu e co mbina dos dígitos binarios y produce una salida (suma) y un acarreo. Un medio sumador tiene cuatro po sibles co m binaciones de entrada (tabla 44 -5). Un sumador comp leto (figura 44 -3) es un su mador binari o que combina tres d ígitos binar ios y prod uce una salida (s uma) y un acarreo. U na de las e ntradas puede ser un acarreo de la operación arit mét ica previa. Un sumador comple to tiene ocho posibles com bin ac ion es de entrada (tabla 44 -6).

AUTOEVALUACIÓN

.......... ................ ....... .. Para verificar su aprend izaje responda las sigu ientes pre guntas.

1.

2. 3.

Un número esc rito en forma binaria tien e uno y só lo un valor decimal equi valente . (cierto,fa/so) El número 7 esc rito en form a binaria es _ El res ultado de sumar estos dos números binarios es 1011011 1101001

4.

E l valor de l número 1011011 en fo rma decima l es

5.

E l valor del núme ro 110 100 1 en for ma decimal es

6.

E l nú mero 196 en forma bin aria es

_

304

EXP ERI M ENT O

44

P ROCEDIMIENTO ............ .. ............ .. ..... ....... ... ......••••........... .. .. .. .. ......... ..................... ........ ............• MAT ERIAL NECESARIO

3. Sin adicionar ningún el diseñe, construya y ver ifiqee

Fuente de alimentación: fuente de cd de bajo voltaje variab le y regul ada. Equipo : multímetro digi tal. Res istores : dos de 1 000 n, tres de 10000 n a 'I: W. Circuitos integrados : 7408, 7432, 748 6. Otros: tres interruptores de cola de rata de un polo dos tiros ; un LEO rojo ; un LEO verd e.

•

•

1.

2.

4.

S.

Conecte el circuito del sumador completo (figura 44-S). Las compuertas ANO están en el 7408 y las compuertas OR en el 7432. La OR exclu siva es un 7486. Conecte la terminal 14 de cada CI a + S V de la fuente y la terminal 7 a tierra. Las otras term inales se interconectan como se mue stra. El nivel en cada línea de entr ada se controla mediante el interruptor de un polo dos tiro s respectivo, SA' S. o Sc. Cuando e l interruptor está cerrado en el lado de +5 V, en la línea de e ntrada está presen te un O binari o. Cuando el interruptor está cerrado en el lado de O V, se presenta un nivel inferior que representa un 1 binario. Mediante las not aciones de alto y bajo, sitúe los interruptore s de entrada par a la combi nación de la tabla 44 -7 y registre las condiciones en las líneas de salida para la suma (LEO rojo) y el acarreo (LEO verde) . ¿Los resultados registrados en la carta corre spond en a las sa lidas en la tabla 44 -6?

un sumador completo de 2 bits. Dibuje su circui to. Con las técnicas des arro lladas para el sumador cOCl pleto , diseñe una tabla de verdad para un sustracsa completo . ¿C uáles son las expresiones booleanas pi! ra los resultados de la diferenc ia y el préstamo ? Construya el circuito para el sustractor completo y y~ rifiqu e su operació n contra su tabla de verdad.

TABLA 44·7 . Lógica de un sumador completo

Entradas

Salidas

A

B

e

Bajo

Bajo

Bajo

Alto

Bajo

Bajo

Bajo

Alto

Baj o

Bajo

Bajo

Alto

Alto

Alto

Bajo

Alto

Bajo

Alto

Bajo

Alto

Alto

Alto

Alto

Alto

Suma

AcarlnJ

'5 V +5V

S•

Se

0

10 K

.0

7486

2 +5 V

S,

~

10 K

3

4 5

-

SUMA

7486

6

1K A

1I

~JO ~

4

10 K

2

7408

5

7408

6

ACARREO

1 2

7432

3

1K

1I VERDE

-=!:-

Figura 44-5. Sumador completo experimental.

..........................................................

C I

D I GITAL E S : ADIC i Ó N

PREGU N TA S l.

¿Por qué se prefiere el sistema de numeración binario al sistema decimal para usar en computadoras? 2. ¿Cuál es la principal diferencia entre el medio sumador y el sumador completo? 3. Escriba 896 en forma binaria. ~. Convierta la cantidad binaria ] 00] 000 11] a su equivalente decimal.

BINARIA

Y SUMA D O R

CO M P LET O

30S

EXPERIMENTO

~

el DIGITALES: FLlP-FLOP

FORM AC iÓN BÁSICA

lp-ñop RS .... .....•..... ....••.... ...... .... ........ .... ..... .. ... c ., el experimento 40 se estudió un tipo de flip-flop denominado fli p -fl op .~ . representado en forma simbólica en la figura 45-1. La tabla 45-1 resula operación. Cuando amba s entr adas de cont rol so n bajas, no se puede esentar cambi o en la salida y el circuito se mantiene enclav ado en su úlo estado. Esta co ndición se lla ma estado inactivo porque nada cambia . Cuando R es baja y S es alta, el circui to hace que la sal ida Q se vaya a too Por otro laio, si R es alta y S es baja. la salida Q se restaura a estado JO. La salida Q es la inversa de la salida Q. Observe la entrad a final de la tabla 45-1. Las entradas R y S son alta s ~ .-J forma simultánea. Esto se conoce como condición inválida, y nunca se .sa porque con duce a una ope raci ón paradójica. Es to significa que se tra'1 de fija r y restaurar el flip-flop al mismo tiemp o, lo cual es una co ntraz.ccion. De aquí en adelante, un asteri sco en la tabla de verdad indica una . ondici ón in válid a.

Latches NOR ~1

..

figura 45- 2a) es un lateh NOR o flip-flop RS. Como ilustra la tabla 45-1, R baja y una S baja producen el estado inactivo; en este estado el cir.uo almacena o recuerd a. Una R baja y una S alta representan el estado set,

_:'.3

30S

EX PER I MENT O

"

s

Q

R

d

R- - -;

Figur a 45-1. Símbolo pa ra el flip-f1op AS .

p..--e--

Q

p..-.......-

o

S

Figura 45-3. Laten NAND. TABLA 45- 1.

Latch RS Comentario

R

S

Q

O O

O 1 O t

NC

I I

1 O

TABLA 45-2 . Latch NAN D

Sin cambio Reset Inválido

•

R

S

Q

O O

O 1 O 1

•

s« I I

mientras que una R alta y una S baja proporciona n el estado reset. Por último , una R alta y una S alta prod ucen una condic ión inválida, donde la salida es incierta; por lo tanto, se debe ev itar R = 1 YS = 1 cuando se usa un latch NüR.

Latches NANO·

.

La figur a 45-3 describe un latch RS co nstruido con compuerta s NAND acop ladas en cruz. Debido a la inversión de la co mpuerta NAND, las co ndici ones inac tiva e inválida son inversas , seg ún muestra la tabla 45 -2. Por lo tanto, siempre que use un latch NAN D, debe ev itar tener ambas entradas en estado bajo al mismo tiempo.

R- - - \

)--.--

0

5 - - -1

)o-.......~-

d

Q

NC

s« Reset Sin e

Las computadoras usan miles de flip -flop. Para coordi acción global, a cada flip-flop se envía una señal de cuadrada de nominada reloj. Esta se ñal evita que los flop cambie n de estado hasta que sea el momento pr La figu ra 45-4a ) muestra un flip -flop RS dispara reloj. La idea es sencilla : cuando el reloj es bajo, las pue rtas AN D están deshab ilitadas y las señ ales R y S den alcanzar a l flip-tlop. Pero cuando el reloj se va a alto. la se ñales R y S pued en manej ar al flip-flop que. ces, perm anece en un estad o fijo, se restaura o no h da, depend iend o de los valo res de R y S. El punto es reloj controla la temporización de la acción del tli p-tl La figur a 45-5b) mue stra el diagrama de tempori Q se va a estado alto cuand o S está en alto y el CL K (

n

,,

n,

I

I

n

(O)

Figura 45-2. Diagrama de temporización para el latch NOR.

Inváli

1 O

Disparado por reloj (clocking) ..........

R

s

Comen:

n

el

DIG IT A L ES .

RELOJ

Q

S

o

R R

ni ,,

R

,

s Q

(' 1

309

,,

S

~ RELOJ

F L I P- F L O P

,,

m,, I (bl

Figura 45-4. a) Rip -flop RS disparado por reloj ; b) diagrama de temporización .

se va a estado alto. Q regresa al estado bajo cuando R está en alto y el CLK (reloj ) se va a alto. Una señal de reloj común para mane jar muchos flip-flop permite sincronizar la operació n de las diferentes secc iones de una computadora. La tabla 45-3 resume la operación de l flip-flop RS disparado por reloj. Cuando el reloj está en estado bajo la salida se enclava en su último estado. C uando el reloj está en alto, e l circuito perma necerá en un estado si S está en un estado alto, o se restau ra si R está en estado alto. Si CLK, R y S están en estado alto de manera s imultánea. se tiene una condición inválida, la cual nunca se debe usar en forma delibe rada. 'igura 45-5. Latch O.

Latches O - .\BLA 45-3. Latch NAN D disparado por reloj

CLK

R

S

Q

O O O O

O O 1

I

O O 1 1

O 1 O 1 O 1 O 1

NC NC NC NC NC t

I

t 1

t

-~ 3 LA

O

*

45-4. Latch D sin reloj D

O 1

I

Q

O t

..

Un flip-flop D se diseña específicam ente para almacenar el estado de datos que ingresan en él y para mantener esa información hasta que se camb ien los datos y el flip-flop se d ispare mediante un pulso de reloj . La figura 45-5 muest ra una for ma de construir un latch D. Debido al i n v e rs~, el bit de datos D maneja la entrada S y su complement o, D, la entrada R. Por lo tanto, una D alta fija al latch, y una D baja lo restaura. La tabla 45-4 resume la operación de l latch D. En especial es importante que en esta tabla de verdad no haya co ndición inválida. El inversor garanti za que S y R siemp re están en estados opuestos ; por lo tanto, es imposible tener una condición inválida . En general, un f1ip-flop D es disparado por reloj como muestra la figura 45-6. Cuando CLK está en bajo, las compuertas AND se deshabi litan y el lat~h RS permanece inacti va. Cuando CLK está en alto, D y D pueden pasar a través de las compue rtas AND y fijar o rest aurar el latch. La tabla 45-5 resume la operación; X representa una condic ión " no importa" que se estab lece para 1 o O. Mientras el CLK esté en bajo, la salida no puede cambiar, sin importar cuál es el estado de D; si n embargo, cuando CLK está en alto. la salida es igual a la entr ada.

310

E X P E R IM E N T O

45

do de estado . El disparo en el ci rcuito de la fig ura 45-

presenta cuando el flanco del reloj se va a positivo ( de subida); éste es el porqué se denomina disparado

o--,,.----j s RELOJ

flanco de subida. La fig ura 45-7b) es el diagrama de tempor izac ión idea crucial es: la salida puede camb iar sólo en el fla subida de l reloj. Dicho de otra manera: los datos se al nan sólo cuand o el flanco va a positivo . La tab la de verdad para el flip-flop D disparado por ca es la misma que la del flip -flop D disparado por reloj cep to que la inform ación e n CLK se camb ia desde O p ESTADO ES TABLE Y l para ...r, indicand o la transi hacia positi vo.

Q

--+---~ R

Figu ra 45·6 . Laten D disparado por reloj.

TABLA 45·5. Latch D disparado por reloj

CLK

()

Q

O 1

x

NC

O

O

I

I

I

PREFIJADO Y LIMPIADO

Flip-flop D disparado por flanco

.

En la figura 45-7a) . la constante de tiemp o de l circuito Re se diseña para ser much o más pequeña que e l ancho del pulso de reloj . Por ello, el capacitor se puede cargar por completo cuando el CLK se va a alto; al cargarse este expon encia l produce una espiga angosta de vo ltaje posit ivo a través del resistor. Después, e l flan co de bajada del pulso de reloj pro duce una espiga angosta negativa. La esp iga ango sta positiva habilita las compuertas AND por un instante; la es piga angosta negativa no hace nada . El efec to es activar las compuertas de ent rada dur ante la espiga positiva, que equi va le a muestre ar e l valor de D por un instante. En este único punto. D y su com plem ento ingresan a las entradas de l latch, forzando a que Q se fije o restau re . Esta c lase de operación se llama disparado po rfl anco porque el flip -flop respo nde só lo cua ndo el reloj está cambia n-

U

RElO'

Cuando por primera vez se aplica la alimentación de ... gía, los flip-flo p se van a est ados aleatorios . Para inici a lgunas co mputadoras, el operador debe opr imir un bol restauración maestra . Ésta es una seña l de limpiado (res ció n) a todos los flip-flop, En alg unas co mputadoras t es necesario prefijar (sinóni mo de fijar) ciertos flip-fl tes de iniciar la corrida. La figura 45-8 muestra cómo inclui r ambas funcio un flip-fl op D. El disparado por flanco es el mismo describió antes. Ade más, las co mpue rtas OR permit troducir un PREFIJADO alto o un LIM PIADO alto e se desee. Un PRE FIJADO alto lleva al latch a una ció n de fij aci ón ; un LI MPIA DO alto lo lleva a una con de restaurac ión. Alg unas vece s e l PR EFIJADO se co noce co mo directo y el LIM PIADO co mo restaurado directo. La bra "d irecto" sig nifica sin e ngancharse o encla va ejemplo, una señal de limp iado puede ven ir de un bot é impo rtar qué es té hacien do el reloj, la sa lida se res cuando el ope rador pres ione el botón de LIMPIADO _

"""-1>----[-'

..lL..-

R H OJ~

s

Q

R

o

--1E--~---+---i

o o

(a)

Figur a 45-7 .

oo .

a) Flip-f1op o disparado por flanco, b) diag rama de temporización.

CI

D I G IT A L E S :

F L 1P - F L

o P 3 11

' igura 45-8. Flip-flop D disparado por flanco con PREFIJADO y RESTAURAC iÓN.

PR O

D se muestrea y almace na en el flanco de subida del reloj. Tamb ién se incluyen las entradas de prefijado y limpiado; si alguna de éstas se va a alto. la salida se fija O restaura. La figura 45-9b) es aIro símbolo lógico para el Ilip-flop D disparado por llanca de bajada. En algunas aplicaciones es preferible tener las entra das de PREFIJADO y LIMPIADO activadas en bajo. Esto significa que un PREFIJADO bajo fij ará al flip-flop; un limpiado bajo lo restaurará. Como recordatorio de la fase de inversión, en las entradas de prefijado y limpiado se muestra n círculos de inversi ón,

PR

o

O

O RELOJ

RELOJ

o

Ó

R

R

la l

101

=ig ura 45-9. Símbolos para un flip-flop D disparad o por flanco: ' i PREFIJADO Y LIMPIADO activados en alto: b) PREFIJADO Y _IMPIADQ activados en bajo.

Símbolo lógico

..

~ a figura 45-9a) es el símbolo lógico de un flip-flop D disoarado por llanca de subida. La entrada CLK tiene un pecueño triángulo. un recordatorio del disparado por flanco. :::: uando vea este símbo lo, recuerde qué significa: la entrada

s RELOJ

Flip-flop togg le (cola de rata)

La figura 45- lOa) mue stra un llip-llop toggle. La salidas de l flip-flop conmutan o se palanquean con cada transición positiva del reloj de entrada . Debido al acoplamiento en cruz entre las salidas y las entradas, se alimenta la cond ición de entrada opuesta después de cada cambio de la salida. De este modo, el flip-flop conmutará al estado opuesto cuando se aplique el siguiente lla nca del reloj a la entrada CLK.

O

>

RELOJ

R

.

O

lal

;:·gura 45· 10. a) Flip-flop de conmutación (toggle); b) diagrama de temporiza ción.

Ibl

312

E X P E R ( M E N T O

~ 5

RELOJ j

---"-r

..JL "lE LO.)

,,

-ITl' - - - i - --

j

I

---1 f-~------;

I

K

I I

Q

(bl

("

Figura 45-11. a) Flip-ñop JK dispa rado por flanco; b) diag rama de tem porización.

La figur a 45-1Ü b ) es el d iagrama de temporizac ión para el fiip-flop toggle, Observ e que la frec ue ncia de salida en Q es un medio de la frecuenci a de la entrada CLK. Po r ello, el fl ip- fl o p toggle también se co noce co mo tli p-flop divi sor ent re 2.

Flip-f1op J K disparado por flanco

.

La figura 45 -1 1a) de scribe una fo rma de constru ir un ñ ipflop JK. Co mo ant es, un c ircuito Re co n una co nstante de tiempo cort a co nvierte e l pulso rectang ular de CLK a espi gas ang os tas . Las entrada s J y K so n las en tradas de co ntro l y de terminan qu é hará el c ircuito en e l fla nco de s ubida de la seña l de reloj . Cua ndo J y K están en bajo, ambas entradas esté n deshabilitadas y el c ircuito está inacti vo.

TABLA 45-6 Flip-Ilop JK disparado por flanco positivo

CLK

J

K

Q

O 1

X X X

X X X

NC NC NC

O O 1 1

O 1 O 1

NC

t X

r r r

O 1 Togglc

Cuando J es baja y K es alta, el Ilip-Ilop se resta Por otro lado, c uando J es alta y K es baj a, e l Ilip- Ilo p lle va al es tado de fijació n en e l siguie nte fla nco posiu de CLK. La última posibilida d es q ue ambas , J y K, sean al J= I Y K= 1 signifi ca que e lllip-Ilo p estará en toggle o mu tará e n el siguiente flanc o posit ivo del reloj. La figur a 45- 11b) es un resumen visual de la acc C uando J es alta y K es baja, el flanco de subida del reloj «. ja Q en a lto. Cuando J es baja y K es alta, el flanco de .bida de l re loj re stau ra Q a estado bajo . Por últim o, si am J y K, están en alto, la sali da co nmuta una vez cada flan, de subida de l reloj . La tabla 45 -6 resum e la acci ón . El circuito está inacti cua ndo e l re loj está en bajo. en a lto o e n su flanco negati (de baja da) . De igual modo. el circ uito es tá inact ivo cua J y K so n baja s. El ca mbi o de la salida se presenta sólo el flanco de s ubida de l re loj como indi can las tres últi e ntrada s de la tabla. La salida podría restaur arse, fijarse co nmutar. Se d ispone de una var ied ad de tli p-Ilop JK en forma C l . La figura 45 - 12(1 ) e s el símbo lo par a uno de los ti Éste usa di spa ro po r fl anco pos itivo (de subida) y respo de a una se ña l J e PREFIJA DO y LI MPIADO en esta do , to o La figu ra 45- 12b ) es un llip-llop JK d is parado P flanco de s ubida q ue res po nde a señales de prefijado . limp iad o en estado baj o . S i el d iseño de el incl uye un i vcrso r interno e n la entrad a de rel oj . se o btie ne un disp .. po r flanco de baj ada, e l c ua l se prefiere en algun as aphc c ie nes. Co mo recordato rio de este disp arado por flanco bajada. la figura 45- 12c ) tie ne un cí rcu lo e n la e ntrada reloj ; éste ta mbié n tiene PREFIJADO y LIMPIADO ""

""ti,,,, e"'tIi)o.

e l

PR j

o

j

O

K

RELOJ

RELOJ

O

K

K

FL I P- F l O P

313

PR

PR

o

j

DIG ITA LE S :

o RELOJ

6

R

R

R

1'1

Ibl

le)

Figura 45-12. S ímbolos para el flip-flop JK: a) disparado porflanco de subida con PREFIJADO y LIMPIADO activados en alto; b) dispara-

do por flanco de subida con PREFIJ AD O y LIMPIADO activados en bajo; el disparado por flanco de bajada con PREFI JADO y LIMPIADO activados en bajo.

RESUMEN

AUTOEVALUACIÓN

................................... l.

Un flip -flop puede per manecer en su último estado hasta que un di sparo externo lo fuerce a otro estado.

2.

Por ello, éste es un elem ento de memoria. En estado inactivo, un flip-tl op almacena o recuerda

Para verificar su aprend izaje conteste las siguientes preguntas. 1.

porque perm anece en su último estado .

3.

Una condición inválida existe cuando R y S son altas en un f1 ip- f1o p RS . Este est ado no deseado está proh i-

2.

bido dado que representa una contradicción. 4.

Una manera de co nstruir un tlip-tlo p RS es con compuertas

3.

NOR con acoplamiento en cruz . Co mo alter4.

6. Mediante la inclusión de un inversor, un tlip-flop RS se puede convertir en un fli p-flop D. La gran ventaja del flip-flop D es la ausencia de la condición inválida. Un tlip-tlop D dispara do por flanco de subida almace-

5.

5.

na el bit de datos sólo en el flanco de sub ida del re loj . El PREFIJADO Y el LIMPIADO permiten un fijado directoo un restaurado directo de un flip-flop , sin conside rar qu é hace el reloj . Un f1i p-f1op togg le cambia de est ado cada ciclo de reloj y se conoce como tlip-tlop divisor elltre 2 . Dependiendo de los valores de J y K un f1i p-f1op JK

puede no hacer nada, fijarse. restaurarse o conmutar.

Una señal de onda cuadrada llamad a el

_

puede sincronizar la operación de muchos flip-flop.

nativa se pueden usar compuertas NAND. En general, la se ñal llam ada reloj determina cuándo el f1ip- f1o p puede cambiar de estad o.

5.

Los flip-flop RS se pueden construir con compuertas _ _ _ _ __ _ __ con acoplamiento en cruz o compuertas _

El flip-fl op D tiene la ventaj a de no present ar la condic ión _ Un f1ip-f1op que responde sólo al

de

subida del reloj se denomina tlip-tlop disparado por flanco.

6.

La salida de un flip-fl op toggl e es _ de la frecuencia de la ent rada de reloj . Para que un f1i p-f1op JK con mute . J debe se r _ _ _ _ __ y K debe ser _

314

EXPERI M ENTO

45

P ROC EDIMIENTO .......................................................................................................................... MATERIAL NECESARIO -5 V

Fuente de alimentació n: una de + 5 V. Equipo: generador de onda cuadrada y osciloscopio;

10 kll

rnul tímet ro di gita l.

ROJO

R

1kn

CI: 7402, 7474, 7476. Otros: tablero para prueba de circuitos lógico s. si se dispone de él; de otro modo. tres interruptores de un polo dos tiros; LED rojo; LED verde. Resistores: dos de 1 000 O; cuatro de 10 000 O a '12 W. Otros : dos interruptores de un polo un tiro.

// -z:

-= VERDE

10 kn

1kn

S

//

-=

1

(a'

Figura 45·13. Latch AS experimental.

Latch R5 1.

2.

..

Conecte el lateh NO R de la figura 45- 13. (Recuerde que la terminal 14 va a +5 V Y la terminal 7 a tierra .) Fije los interruptores R y S a las combinaciones de entrada de la tabla 45-7 . ~iga el orden que se muestra; registre las salidas Q y Q para cada entrada .

Latc h O 3.

4.

.

5. 6.

Rep ita el paso anterior para el interruptor D en la e trada alta. Remueva el generador de onda cuadrada y fij e entrada a estado alto. Observe que la con mutación la entrada D no ca usa que la salida conmute.

TABLA 45-7. Latch RS

R

Conecte el latch D disparado por reloj de la figura 45-14. Conecte un generador de onda cuadrada a la entrada CLK. Fij e el generador para 5 V en 1 kHz. Fije ~ interruptor D a la entrada baja. Mid a y registre Q y Q en la tabla 45-8.

s

o

I

O

O O O

I

O

Q

7402 2

10

Q

O 1K

1I

3

ROJO

5

HELOJ (GENERADOR DE ONDA CU ADRA DA)

11 13 1?

Figura 45-14. Flip-flop O disparado por reloj .

-zr

O 1K

Ij

6 VERDE

-=

CID 1 G 1 TAL E S :

IA BLA 45-8. Latch O

¡

CLK

D O l

Q

.

Conecte el circuito de la figura 45-15. Cierre SI y aterrice la entrada de reloj. Abra 52 y cierre S3' Observe que el fl ip-flop está en estado de restauración . Abra 53 y la salida Q deberá permanecer baja (se enciende el LE D verde). Cierre S, (prefijado) y la salida Q se deberá ir a la condición de fijación (se enciende el LED rojo) . Abra S, y el flip-flop permanece en estado de fijación. Cierre S, (entra da baja) . Remueva la tierra a CLK y reemplácela con el generador de onda cuadrada con lo s valor es del paso 3. Anote la salida Q en la tabla 45-9. Abra S, (entrada alta). Registre la salida Q en la tabla 45-9.

9.

10.

11.

o P 315

TABLA 45-9. Fltp-flop O dispa rado por flanco

Flip-f lop O disparado por f lanco 7. 8.

F L IP - F L

D

CLK

O l

l'

Q

t

Flip-flop JK 12.

13.

14. 15.

16.

..

Conecte el circuito de la figura 45-16. Con un 7476 , la terminal 5 se conecta a +5 V y la terminal 13 es tierra. Fije las entradas J y K en bajo. Conecte el generador de onda cuadrada a la entrada CLK y fíjelo como en el paso 3. Cierre S, y abra S4' Observe cómo se prefija la salida Q. Abra 52 y cierre S4' sitúe las entradas J y K en la condición de restauración. Abra S, y S4' Q no debe cambiar. Si esto suced e, escriba "NC" en la tabla 45-10. Inicialice otras entradas J y K de la tabl a 45-10. Anote las salidas Q. (Registre "Togg le" para la última entrada si éste trabaja de manera correcta). Deje ambas entradas, J y K. en alto. Mida y calcule la frecuencia de la salida Q y registre el valor:

_

f~

S, ABIERTO

BAJO

+5 V

PREF IJAD O

1

'5 V .5 V

10 '

s,

AlTO

2

o

PA Q

5

BAJA l -z-

""

1=

0'

RELOJ

2 4

= 3

~

ROJO

4

DATOS

RES TAURAC iÓN ' --

PR J

RELOJ

16 K

ñ

6

1 kS1

ROJO

o

II

1K

I

-z:

6

14

VE~~E "1

3 S,

s,

CL A 1

IK

CLA

0'

-,,-- - - - '

15

7476

7474 VERDE

ABIERTO $3

S,

IO K

S,

10 k S1

1

10 K 10 K

1=

.5v ' 5

"i qura 45-15. Flip-flop O disparado por flanco exper imental.

v

Fig ura 45-16. F1ip-flop JK disparado po r flanco expe rimental.

316

E X P E R 1M E NT O

4 5

TABLA 45·10 . Flip-tlc p JK

J

K

CLK

O 1 O O

O O

r r r

1 l

Q

t

PREGUNTAS l.

2. 3. 4.

Describa qué hace la salida Q si cambia los interruplores R y S. Describa qué hace un latch D. ¿El tl ip-tlop D se dispara por tlanco de sub ida o bajada? Describa qué hace el tli p-tl op D de la figura 45 - 15.

5. 6. 7.

¿Las entradas PREFIJA DO y LIMPIADO están vadas en bajo o e n alto? Use los dalas de la tabla 45-10 para descri bir la de un tl ip-tlop JK. Explique la diferencia entre las frecuencias de de CLKy Q.

EXPERIMENTO

~

CI DIGITALES: CONTADORES

INFORMACiÓN BÁSICA

Un co ntador es un cir cuito que produce un conj unto de co mbinaciones de salida único en relaci ón con e l núm ero de pul sos de e ntrada aplicados. E l número de salidas únicas se conoce como módu lo o nlimero módulo.

Contadores binarios

.

La figura 46- 1 muestra un co ntador binario o de propagación. Se usan Ili p-flop JK deb ido a su versatilidad. Todas las entradas J y K se conectan ju ntas a la entrada de HA BILITACIÓN. C uando la HA l3lLITACIÓN está APAGAD A (baj a), todas las entradas JK se mantienen en bajo, ubicand o los flip-tlop en co nd ic ión de " no cambio". Una vez que la HABILITAC iÓN se EN CI ENDE (alto ), las e ntradas JK se fue rzan a estado alt o y cada f'lip-ñ o p se lleva a un a cond ición de "co nmutación" (togg lc). Cada tlip-tlop ca mbiará de estado cuando se ex perime nte una transi ción de positivo a negati vo en su entrada CLK. Al aplicar una señal de onda cuadr ada a la ent rada de reloj de l FFo )' hace r J HABIL ITAC iÓN alt a se permite a l FFo co nmutar de man era cont inua caj J vez que se aplica un pulso de re loj. Rec uerde que e n el exper ime nto 45 : 1tlip-tlo p togg le tam bién se denomina flip-Il op divisor entre 2 porq ue s u salda Q tiene una frecuencia de un medi o de la frecuen cia de la en trada de reloj . El tl ip-tlo p F F 1 tiene C0l110 reloj la salida Q del tli p-fl op FFo• así. su sa li_.1 tiene una frec uencia q ue es un med io de la de FFo o un cuarto de la trccuen.\ de la entrada CLK. A su vez , el FF1. está e xcitado po r FF1 y su salida es un

318

EX PER I MENTO

46

HABILITACiÓN

o

J i---<

FF,

SALIDA ENGANCHADA

565 3

MA L LA

DE

FA S E

Intervalo de enganche l .

S.

9.

.

Reconecte el generador de señal de ca. Observe la señal e n la terminal 2. Aj uste el gene rador para obtener 0.5 V pp a 5 kHz. Observe la salida (terminal 4). Varíe la frecu encia del generador de 4 a 6 kHz. Observe cómo la salida de la PLL se engancha co n la señal de entrada. Mida las frecuenc ias de enganche máxima y mínima. Reg istre estos valores en la tabla 48 -2.

EN

eA

14.

15.

DEN A DA ( PHA S E• L

o

L

oo?

337

TABLA 48-2. Intervalo de enganche

- -- - - - - - ¡mín' kHz

kHz

.

lO. Ca lcule las frecuencias de corte del filtro pasabajas para los valores de C¡ en la tabla 48-3. Anote los resultados. 11. Mida y anote en la tabla 48·3 las frecuencias de captura máxima y mínima. Calcule y registre el intervalo de captura, Be12. Repita el paso 11 para los demás valores de Cf en la tab la 48·3 .

TABLA 48-3.

CF, IJ.F

Intervalo de captura

!corte. kHz

1mb '

kHz

¡ mín, kHz

Be_kHz

0.2 0. 1 0.047

TABLA 48·4. salida

Salida de FM

E

Rep ita el paso 13 para el resto de las frecuencias de la tabla 48-4. Imagine có mo se puede obtener una frecue ncia de funci onam iento libre de 50 kHz. Modifique el circuito com o se requiera, y entonces pruébelo mediante el enganche de la PLL co n una señal de entrada.

1mb.'

Intervalo de captura

oe

de FM

Frecuencia , kHz

..

4

13.

Mida el voltaje de cd (con multímetro digital si es posible) en la salida de FM (termin al 7) para una frecuencia de entrada de 4 kHz. Registre el voltaj e de cd en la tabla 48-4.

5 6

... .. ........ ..... .. .•• ...•.. .•••..... ..... ... .•.. ......••• .... .... ................•....... •••..••...• ••....•.• .•••.........

PREGU NTAS 1. ¿Cuál es el intervalo de captura para CF=0 .2 I-lF? 2. ¿Cuál es el efecto del capaci ta r del filtro en el intervalo de captura?

3.

4.

Los dat os de la tabla 48-4 prueban que una PLL puede producir una salida de FM demodulada. Explique por qué. ¿Qué cambio haría para obtene r una frecuencia de funcionamiento libre de 50 kHz?

EXPERIMEN TO

~

RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO (SCR)

INFORM ACi ÓN BÁSICA

OBJETIVOS

El rectificador controlado de silici o es un recti ficador de estado só lido NPNP de cuatro capas con tres electrodos: un ánodo, un cátodo y una compuerta. que sirven co mo elemento de control. El SeR difiere del rectificador de diodo de dos elem entos en que éste no pasa una corrie nte apreciab le. aun cuando esté polarizado en directa hasta que el voltaje del ánodo sea igual o exceda el valor denominado voltaje de transición conductiva eH directa. VBRF• Cuando se alcanza el VBRF• el SeR se enciende, esto es, se hace altamente conductivo. El valor de VBRF se puede controlar mediante el nivel de corriente de la compuerta. La compuerta, enton ces, proporci ona una nueva dimensión en la operación del rectificador en la que los niveles bajos de corriente de la co mpuerta co ntrolan los niveles altos de la corriente de ánodo o de carga. Hoy día se fabrican SCR de varias capacidades. Los SCR de baja corr iente pueden proporcionar corriente s de ánodo menores a l A. Los rectificadores controlados de silicio de alta corri ente permit en el paso de corrientes de ánodo o de carga de cientos de ampers. Los seR de alta corrient e se aseme jan a los rectificadores de silicio con montaje de tomillo con una terminal añadida (figura 49-1). El símbolo de circu ito para un SCR y su represe ntación de cuatro capas se muestran en la figura 49-2.

Observar cómo la corriente de compuerta se usa para que un SeR , conmute entre encendido y apagado.

Verificar qué niveles de la corriente de compuerta se.pueden utilizar para controlar los niveles de corriente de la carga del colector.

340

EX PER IMENTO 4 9

~t-- 0.950 MÁX 0.070 DIÁ

(CÁTODO)

120~ 60~

Figura 49-1. SCR con montaje de tomillo. GE tipo C20 .

DEL OS CILOSCOP IO

Figura 49-4. Fuente de ca que excita un SeR y carga, compuerta abierta.

Característica voltaje-eorriente

CÁTODO CÁTODO

.

La figura 49-3 es la característica voltaje-corri ente de un SCR cuya compuerta no está conectada (abierta). Cuando el

N COMPUERTA

A LA ENTRADA VERTICAL RL.

P CCMPUERTA

N p

circuito ánodo-cátodo está polarizado en inversa, hay una ligera corriente de fuga en inversa denom inada corriente de bloqueo en inversa. Esta corriente permanece pequeña hasta que el voltaj e pico en inversa, VROM' se excede. En ese punto comienza la región de avalancha en inversa. y la corrie nte de fuga se incrementa en forma muy pronunciada.

Cuando el SCR está polarizado en directa hay una coÁNODO ÁNODO

(a)

(b)

Figura 49~2. a) símbolo de circuito del SeR ; b) representación de cuatro capas.

rriente de fuga en directa pequeña. denom inada corriente de bloqueo en directa. la cual permanece pequeña hasta que se alcanza el voltaje de transición conductiva. Ésta es la región de avalancha en directa. En este punto la co rriente salta con rapidez al nivel de alta co nducc ión. Aquí la res istencia áno-

do-cátodo del SCR se hace muy pequeña, y el SCR actú co mo un interruptor cerrado. En esta región de alta conduc-

ción en directa el voltaje a través del SCR cae a un valor muy bajo, y pese a todos los intentos y propósitos la fuente de voltaje aparece casi completa a través de la carga, la cual

está en serie con el rectificador (figura 49-4). Ésta es la re/,

sistenc ia de la carga externa que , entonces, debe limitar la corriente a través del SeR y mantenerlo dentro de los valo-

CORRIENTE OEALTA CONDUCCIÓN

COAfllENTE

DEBLOOUE EN INVERSA

v.

res nominales del SCR. Lo s dos estado s de ope ración del rectificador controlado de silicio corresponden a los dos estados de un interrup-

CORRIENTE OE MANTENIMIENTO

tor encendido-apagado. Cuando el voltaje aplicado está por

-----:l==o±====1'iF====r-===::::::i:--v, o --, .,

~ VOlTAJE PICO DEAVAlANCHA ENINVERSA

COARIENTE

EN INVERSA

· CORRIENTE · DE BLOQUEO

· EN DIRECTA

debajo del punto de transición conductiva, el interruptor es-

tá APAGADO. Cuando el voltaje se incrementa a un valor

VOlTAJE DE

igualo mayor al del vo ltaje de transición conducti va. el rec-

TRANSICIÓN CONDUCTIVA EN OIRECTA

tificador se ENCIENDE. El rectificador permanece EJ'-

Figura 49-3. Característica voltaje-corrie nte de un seR cuya compuerta está abierta.

CEN DIDO, esto es. en su es tado de alta corriente. mientras la corriente esté por arriba de un cierto valor denominado corriente de "mantenimien to". Cuando e l voltaje a travé del rectificador cae a un valor muy bajo para sostener la corriente de mantenimiento , e l recti ficador se apaga.

R E

e T 1 F 1 e A o o R e o N T R OL A o o o E

S ¡ L 1e 1o ( S

e R ) 341

Valores nominales del SCR •...... .•.. ..... ..•. Para asegurar la operaci ón sin problemas. no se debe n exced er los valores nom inales máximos de l fabricante. El daño permanente al rectificador puede resultar si se intenta la operació n más allá de estos valores nom inales. Los valores nomin ales del SCR incluyen

'oo - o

PFV l l

l l

v_

I FpmWi

::- ura 49-5. Efecto de la corriente de compuerta sobre el nivel de .dtaje de transición conductiva en directa.

PGM P Gprom

Control de compuerta del voltaje de transic ión conductiva en directa

.

vol taje pico repetitivo en directa con la co mpue rta abierta valor rms de la corriente en dire cta para el estado de ENCENDIDO valor rms promedio de la corriente en directa para el es tado de ENCENDI DO voltaje pico en inversa con la co mpuerta ab ierta disipación de potencia pico en la com puerta disipación de potencia prom edio en la compuerta voltaje pico inverso en la compuerta temperatura de almacenamiento temperatura de operación en la unión

Cuando la unión co mp uerta-cátodo está po larizada en di-

recta, el rectificador se enciende a un nivel de voltaje de ánodo inferior al que se tiene co n la com puerta abierta. Esto es, el valor del voltaje de transición conductiva en direc ta se reduc e con polarizació n en directa. Esto es evidente a partir de las curv as características en la figura 49-5. El voltaje de transición conductiva en directa máximo, VBRFO, se presenta cuando la co mpuerta está abierta ; esto es, cuando la co rriente de co mpuerta /GllO. Cu ando éste se activa, está ENCENDImodo , está APAGADO . e conec tar como rec tificador qu e sume en cd sin filtrar una carga co mo en - Aq uí la corriente de la compuerta en (O de activación o disparo . La figura formas de onda que se verán en es-

5.

de un SCR también se puede concorriente de la comp uerta en ca, co_~"-",,,de la figura 49-8. Si en este circuito "oca. al variar R 2 la corri ente de con-."",r... de berá afectar la brillantez de la ="Fl:milD se puede usar, por lo tanto, co~!s:1Or de intensidad de luz. ica para suministrar corrienga, El nivel de corriente recti= -=*10 por la elección de la corriente .......eru y los pará metros del cir-

8.

6.

7.

9.

10.

do se puede controlar mediante el nive! de la corrien tede _ El voltaje de tra nsición conductiva en directa ( VBRF) de un SCR en particul ar es de 150 V, de ánodo a cátodo, cuando hay una corriente de comp uerta de 1.5 mA. Si la corriente de comp uerta se incrementa a 2.5 mA, el voltaje de trans ición conduc tiva en directa se hará _ _ _ _ _ __ _ _ (superior, inferior) a 150 V. Un SCR se pued e usar como un _ de corr iente alterna. Una vez que un SCR se dispara permanece ENCEN DIDO hasta que el voltaje del ánodo en directa se _ _ _ _ __ _ _ , o hasta que el nivel del voltaje del ánodo en directa está por debaj o del requerido para sostener la corriente de manten imiento. Cuando la fuente de l ánodo de un SCR es voltaje de alterna, el rectificador se durante e! semiciclo negativo. En la figu ra 49 -6 el punt o sob re la forma de onda de l voltaj e de ánodo a cátodo en el que el SCR se dispara es . Éste perm anece conduciendo hasta que el voltaje de ánodo a cátod o en _ _ _ _ _ _ _ _ se alcanza, cuando éste se apaga. La forma de onda de la corri ente en la figura 49-6 mue stra que la corriente de carga perm anece constante durante el tiempo que el SCR está ENCE NDIDO . _ _ _ _ _ _ _ _ (verdade ro. f also) La fuente de corriente de compuerta de un SCR pue0 _ de ser El voltaje de po lariza ción en direct a de un SCR, de ánodo a cátodo, es de cd. El nivel de corriente de la compuerta se aj usta para disparar el SeR. Una vez que éste Jo dispara el SCR se puede apaga r al reducir (verdala corriente de compuerta. dero,falso) La corriente de mantenimi ento es la corr iente de _ _ _ _ _ _ _ (com puerta, ánodo¡ que debe estar por debaj o para que el SCR se apague.

...... ...•..................•••................••• ...... ....

346

EXPERIMEN T O

49

TABLA 49·2. Fuente del ánodo en ca, control de la compuerta en cd

1-- -- ----- - - --,

s,

I

Iv

I I

lE

I

I

D,

I

-1

v••

SOmA

CORRIENTE DE EMISOR (lEI

Figura 50-3. Curva característica estática del emisor que muestra ros parámetros importantes (General Electric).

B, Figura 50-2. Circuito equivalente simplificado para

emisor en inversa. Cuando el vo ltaje aplicado, VE' es mayor a TI X VBB, la unión del em isor a la base 1 está polarizada en direc ta, y fluirá corriente por el emisor. La característica de conductividad del emisor es tal

el UJT.

que, a medida que lE aumenta, el voltaje de emisor a base te del emisor a la base 1 y el UJT está encendido. la resis-

1 disminuye, como se observa a partir de la curva caracte-

tencia RBI decrece en forma pronunciada. La resistenci a RO l varía inversamente con la corriente de emisor. Puesto que la conductividad de RBI es una funció n de la corriente de em isor. la variació n de la resistenci a de R8 1 que causan lo s cambios en la corriente de emi so r se de-

rística del emisor en la figura 50 -3. En el " punto pico", Vp •

nomina modulación de conductividad. Cuando no hay corriente de em isor, lE' el voltaje,

VAS !'

del punto A al punto 8 1 se puede escribi r como VA,S! = Vas X

(50. 1)

donde Vas es el vo ltaje interbase . RB1 es la resistencia de la

base l y R BB, la resistencia interbase. El cociente R Bl tR BB se denomina relación intrínseca de separación del transistor de unijuntura y se designa mediante la letra grieg a '1 (eta). La ecuació n (50.1) puede enton ces escribirse com o VASI

= '1 X

VBB

(50.2)

La relación '1 está detenminada por la geometría del UJT y depende del espacio entre la unión del emisor y lo s contactos de las dos bases. El valor de '1 está en el intervalo de

0.51 a 0.81. Si el voltaje de polarización, VE' es menor a '1 X VBB , la

y en el "punto valle". V y, la pendi ente de la curva característic a del em iso r es O. En los puntos a la izquierda de Vp. la unión del emisor a la base 1 está po larizada en inversa y no hay corrie nte de e miso r. Ésta se denomina región de corte. Para los puntos a la derech a de Vp , la unión del emi-

sor a la ba se l está polarizada en directa y hay lE' Entre Vp y Vv. un incremento en lEestá aco mpañado por la reducci ón del vo ltaje en el emi sor, VE. Ésta es la región de resistencia negativa del UJT. Más allá del punt o valle , Vy, un aumento en le está acompañado por un incremento en VE. La región a la derecha de Vy se conoce como regió n de saturación . El voltaje del punt o pico, Vp , está dado por la ecuaci ón (50.3) el Vp es dependiente del voltaj e interbase, VBB, y del voltaje en directa, VD' a través del diodo del emisor a la base. El VD varía inversamen te co n la temp eratura. La estabilizaci ón de Vp se alcanza en parte mediante la conexión de un resistor pequeño, Rz• en serie con la base 2. como en el circu ito de la figur a 50 -4. En éste R I , RB• Y R, cons tituyen un divisor de voltaje. Debido a que la resistencia interbase , Rss . aumenta con un incremento en la temperatura del VJT, el voltaje. VBB' también aumentará con un incremento en la

unión de em isor a la base 1 está polari zada en inversa y no

temperatura. Si el valor de Rz se elige de manera apropiada.

hay corri ente de emisor, lE' excepto la corriente de fuga del

el incremento en el voltaje interbase compensará el decre -

T RA NSt STO R

R, E

+ -=- V 1

R,

Fig ura 50-4. Circuito de estabilización y polarización para un UJT.

men to en VD" El valor apropiado de R2 para alca nzar la estabilización está dado en forma aproxi mada por la ecu ación

0.7 RBB

R, es - - -

'lV,

(1 - 'l)R,

+ -'----- "---'

(SOA)

'1

La fig ura 50-4 mues tra un circ uito típico para la po larizaci ón y es tabilización de un UJT. A fin de que el UJT se encienda. el volt aje. VE' aplicado al emisor debe ser al menos igual al voltaje de l punto pico . Vp. Yla corriente de em isor, l E' debe ser mayor a la corriente del punt o pico , ¡p.

UJT conectado como oscilador de relajación

U N 1 J U N T U R A (U J T)

351

taj e, V Bl (figura SO-Sb), el cual se puede aplicar co mo pulso de disparo a la compuerta del SCR para encenderlo. La operación de l circuito es como sigue: cuando el interruptor S I se cierra por primera vez , aplicand o potencia al circuito , el cap acitar, Cr• empi eza a cargarse en forma exp onencial a través de RT al apl icar el vo ltaje, V,. El voltaje a través de C T es e l voltaje VE apl icad o al em isor del UJT. Cua ndo CT se carga al voltaje de l punto pico, Vp, del UJT, el UJT se enciende, disminuye ndo en gra n medida la resistencia efectiva, R S I , en tre el emisor y la base 1. Un pu lso agudo de corriente. lE (limitado sólo por R l ) fluye desde la base I hacia e l em isor. descargand o a CT • Cua ndo el volta je a través de CT decae ca si 2 Y, el UJT se apaga y el ciclo se repite . Las form as de o nda en la figura SO-S b) ilustran un voltaje de diente de sierra, V E' que generan la carga de C T y el pu lso de salida, VB " desarrollado a través de R, . VB l es el pulso que se aplicará a la co mpuerta de un SCR para disparar lo . La frecue ncia, f, del osci lador de re laj ació n depend e de la co nstante de tiempo , CTR T, y de las características del el periodo de oscilació n. UJT. Para valores de R, :5 100 T, está dad o en forma aproximada por la ecuación

n.

I

I

f

I - '1

T= - = R,cTl n -

-

(SO.5)

El valor de RT está limitado al intervalo de 3 000 U a 3 MU. El voltaje de alimentació n, VI' que se usa en general está en el inter valo de 10 a 3S V.

seR di sparado medi ante un .

El UJT, conec tado como osc ilador de relaj ación según mues tra la figura SO-Sa ), ge nera una for ma de onda de vol-

Figura 50-5. Oscilador de relajación con un UJT.

DE

relajación a bas e de un UJT

oscilador de ..

En el circuito exper imenta l de la fig ura 50-6 los pulsos desarrollados a tra vés de R l , en la base 1 de l UJT, se usan para disparar el SCR, co mo en el circuito de la fig ura 50-7. El UJT está conectado co mo oscilador de relajación. La frecuencia del volt aj e de diente de sierra desarrollado a travé s de C está determ inado por la co nstante de tiempo. R,C. R, es variable , de modo qu e la tempo rización de los pulsos de dis paro, desarrollados a través de R l , se puede aj ustar para co ntrol ar e l dispa ro del SCR en diferentes puntos sobre la onda de entrada pulsante al ánodo. El hecho de que la ca rec tificada de onda completa (cd pulsante) se emplee como fuente de potencia para el SCR. más que una entrada senoida l pura , duplica la capacidad de corriente de carga del circu ito, debido a que es te arre glo elimina e l medio cic lo du rante el se miciclo negativo cua ndo el SeR debiera normalmente estar en corte. Sin embargo. la fuente de cd pulsante permite que el SCR se apague cuando el voltaje del ánodo se reduce por debaj o del nivel de manten imiento del rectificador controlado .

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EXPE R IM ENTO

SO

desarrolladas en e se presentan en grupos en una frecuencia recurrente que es la misma de la fuente de ca rectificada de onda completa. De esta manera. aunque la frecuencia básica del oscilador está determinada aún por la constante de tiempo, R.C, la frec uencia recurrente del pulso está fija por la fuente de potencia. En esta form a, la señal rectifica- . da de onda completa, que se obtiene a partir de una fuente de rectificación apropi ada , sumini stra potenc ia al SCR y ~\..~~t:..Q.~\:u~.~. \'Q.~ ~l." ~\.t:..~I.!..\.tQ, "Th'a'\),,l:le\'\>~\),aosae'S\):)UjJ"h a 2 W; dos interruptores de un polo un tiro; un magneto de herradura; una regla con escala marcada.

xima. M ida y anote los voltaj es de los ánodos de enfoque y aceleración con respect o al cátodo.

Capacitares: cuatro de O. I ¡.LF (punto adicional). 1.

2.

Conecte el circuito de la figura 51-l! . Las cuatro placas de defle xión están en corto circuito. como se mues tra. Un extremo del filamento de 6.3 V está en corto c ircuito con el cátodo. Energizar. Fije la salida de la fuente de voltaje de cd regulada para 400 a 500 V. Cierre S" Fije R, de modo que la polarización sea O V medida con un EV M entre la rej illa y el cátodo. Deberá aparecer un punto de luz en la pantalla. Ajuste R3 para el mejor enfoque .

Deflexión magnética

N OTA: el principio de de flexión magnética se puede demo strar con un tubo que conten ga placas de deflexi ón sie mpre que no haya voltaje entre sus placas . Por conve niencia, en esta parte del experimento también se usará e l tubo electrostático.

4. debido a que el potencial que se aplica al ánodo de ace leración es sustancialme nte inferior al valor típico de operación. el riesgo de "quemar" el fósforo en la pantalla del CRT se reduce . N OTA:

5.

3.

Varíe R, Y obser ve el efecto sobre la brillantez de l punto. Mida el voltaje de polarización en el que el punto ya no es visible (voltaje de corte). Regi stre este vol-

63

(

12

6.

Sitúe poco a poco el magneto de herradura, orientado horizontalmente, cerc a del CRT hasta que los polos marcados en e l magneto es tén en la unió n del cuello y la campana. como en la figura 51 -12 . Observe y registre en la tabla 51-2 la direcc ión de la detlexi ón del haz. Rote el magneto 180 a lo largo de su eje longitudinal (figura S1-13) para invertir los polos y repetir el paso 4. Sitúe e l magneto , orientado horizo ntalmente co mo en el paso 4 , en ángulos rectos a su po sic i ón orig inal (figura 51 -14). Repit a el paso 4. 0

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'00 ' Figura 51-11. Circuito experimental del cañón de electrones del C RT.

.

Figura 51-12. Magneto de herrao...sc del haz del CAT.

366

E X PE R I M E N T O

51

Deflexión electrostática

TABLA51-2. Deflexión magnética

Muestre la dirección de la deflexión del haz con una flecha )' etiquete cada fle cha con su resp ectivo número de paso.

7.

Haz

•

Desenergizar. Modifique el circuito del CRT de ac uerdo co n la figura 5 i - 15. Vp p es una seg unda fuente de cd para proporci onar voltaje para la deflex ión de I placas. Observe que las placas de defle xión 6 y 9 se ronectan a través de resistores de aislamiento de 3.9 . L. al pu nto P, el punto medi o de la alimentación de v ' 'l.,.~~~ ~~~ ~ ~,-c -, ~