Medicion de circuitos electronicos

Slides

99 pages
41 views

Please download to get full document.

View again

of 99
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
Share
Description
1. CENTRO EDUCATIVO SALESIANOS TALCA Especialidad de Electrónica Módulo MEDICION Y ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELECTRONICOS Nombre Alumno: Curso : R.U.N : Docente: Fernando…
Transcript
  • 1. CENTRO EDUCATIVO SALESIANOS TALCA Especialidad de Electrónica Módulo MEDICION Y ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELECTRONICOS Nombre Alumno: Curso : R.U.N : Docente: Fernando Tapia Ramírez
  • 2. Introducción Este módulo está asociado a las áreas de competencia “Montar, instalar y desmontar componentes, dispositivos y equipos electrónicos” y “Mantener y operar dispositivos y equipamiento electrónico”. Es de carácter obligatorio y para su desarrollo se sugiere 220 horas. En el presente módulo el alumno y alumna: • Adquiere conocimientos sobre los aspectos cualitativos y funcionales relacionados con los principales componentes electrónicos de estado sólido. • Conoce conceptos relacionados con los principales circuitos electrónicos. • Relaciona las magnitudes eléctricas en los circuitos electrónicos. • Calcula, por medio de ecuaciones, incógnitas planteadas en el contexto de un circuito electrónico. • Adquiere la capacidad de efectuar análisis de circuitos electrónicos. • Adquiere la capacidad de armar, probar y evaluar prototipos de circuitos electrónicos. Es básico e inicial en el proceso de formación en la especialidad. Genera en el alumno y alumna la habilidad de analizar cualitativa y cuantitativamente los fenómenos electrónicos y sus causas. En este sentido, las técnicas deductivas y la aplicación del modelo matemático son claves para la asimilación de principios fundamentales y conceptos básicos, de manera que lleven a una comprensión suficientemente profunda y global de la especialidad y que adquieran sentido en cada una de las diferentes aplicaciones que le den los referentes productivos. Respecto a la relación con otros sectores de la Formación General, el módulo presenta la oportunidad de reforzar y complementar, en un contexto de aplicación, los siguientes aprendizajes: Matemática: Operaciones con números reales, desarrollo y planteamiento de ecuaciones de primer grado, razones y proporciones, funciones y gráfico de funciones. Física y Química: Estructura atómica, teoría de semiconductores, como complemento de los objetivos fundamentales y contenidos mínimos obligatorios del sector Ciencias. Lenguaje y Comunicación: Lectura comprensiva de instrucciones, elaboración de informes y conclusiones a partir de observaciones.
  • 3. Materiales Necesarios. · Cuaderno Universitario 100 Hojas Aproximadamente. · Lápiz Grafito. · Goma de borrar. · Lápices pasta de 3 colores diferentes. · Transportador. · Calculadora científica con las siguientes funciones: Modos DEG y RAD, Funciones trigonométricas, Conversor de coordenadas polares a rectangulares y viceversa, trabajo de números con notación científica (10x) y en lo posible su respetivo manual suministrado por el fabricante. · Disponibilidad de un PC, Pentium 133 MHz, 32 MB RAM, Windows 95, como mínimo y acceso a Internet, de 1 Hora semanal. · Diccionario Inglés Español. · Multímetro Digital.
  • 4. Contenidos Diodos: • Física de los semiconductores. • Juntura PN, propiedades. • Diodo semiconductor. • Rectificación media onda y onda completa. • Filtros. • Factor de rizado, regulación y resistencia interna de una fuente de poder. • Diodos zener y fuente estabilizada con diodo zener. Transistores: • Concepto de amplificación. • Transistores bipolares. • Configuraciones del transistor. • El transistor en conmutación. Amplificadores con transistores: • Características de los amplificadores, ganancia en tensión y corriente, potencia, impedancia de entrada y salida. • Respuesta de frecuencia. • Transistores de efecto de campo. Realimentación: • Realimentación negativa y positiva. • Osciladores. Amplificadores operacionales: • Características y especificaciones. • Circuitos de aplicaciones.
  • 5. TEMA 0 El circuito Eléctrico Para iniciarnos en éste módulo, es necesario desarrollar la habilidad de diferenciar las magnitudes básicas de Electricidad y a la vez sepa la forma de utilización de instrumentos para realizar respectivamente las mediciones, junto con ello se deben conocer y desarrollar conductas de seguridad frente a este tipo de trabajo. Un circuito eléctrico se compone de cuatro elementos fundamentales, correspondientes a: · Una fuente de energía. · Un elemento de control. · Un receptor. · Un elemento conductor. Sin embargo, todo circuito eléctrico, debe se protegido, frente a posibles corto circuitos (exceso de corriente sin control) , los cuales pueden ocasionar desde un recalentamiento del conductor hasta un incendio en función de la magnitud del circuito. Cuando la lámpara se enciende, estamos hablando de un circuito cerrado, cuando la lámpara se apaga estamos hablando de un circuito abierto.
  • 6. La siguiente imagen muestra un posible corto circuito. Al cerrar el interruptor que se encuentra en paralelo a la lámpara , haremos que el fusible actúe, interrumpiendo de inmediato el paso de la corriente eléctrica del circuito. Finalmente debemos recordar que los circuitos aquí expuestos, fueron modelados con una lámpara y ésta solo esquematiza la carga del sistema, pudiendo representar una serie de circuitos mas complejos.
  • 7. Las magnitudes eléctricas involucradas en un circuito eléctrico, pueden ser medidas, el procedimiento y definición de cada una de ellas es el siguiente: Voltaje: Su símbolo es la letra V. Es la Magnitud con que se mide la fuerza de los Electrones en un circuito Eléctrico. Su unidad de medida es el Voltio. Se mide mediante un instrumento llamado Voltímetro, este instrumento debe conectarse en paralelo al receptor en donde se desea realizar la medida. En el caso de trabajar con un Multímetro, es necesario colocar este instrumento en la escala mas alta en que este mida. También es importante señalar que cuando se desea realizar una medida en corriente continua, se debe tener mucho cuidado en la polaridad de los terminales del instrumento, debido a que si este fuese análogo posiblemente se queme. Intensidad de corriente: Es la magnitud que relaciona el desplazamiento de carga que se genera en un conductor y el tiempo empleado en dicho desplazamiento. La intensidad de corriente eléctrica parte en un punto de potencial eléctrico y evoluciona hacia los puntos del circuito con menor potencial. Su unidad de Medida es el Ampere (A) y se mide con un instrumento llamado Amperímetro, el cual debe conectarse en serie al circuito en donde se debe realizar la medición. Resistencia Eléctrica: La resistencia eléctrica, es cualquier elemento que se oponga al paso de la corriente eléctrica. El valor de la resistencia hará variar el valor de la Intensidad. (un ejemplo de resistencia lo es una lampara, el equipo de música del automóvil, el aire etc).La unidad de medida de la resistencia eléctrica es el Ohmio (җҏҏLҠa medición de resistencia eléctrica se realiza con un instrumento llamado Ohmetro, el cual se conecta en paralelo al receptor y cuidando de que este se encuentre desenergizado ya que si no lo estuviese se podría quemar el instrumento, debido a que el principio de funcionamiento de este se basa en inyectar una pequeña corriente al receptor. Potencia Eléctrica: Potencia eléctrica es el trabajo ejecutado en la unidad de tiempo. La unidad de potencia es el (WATT) que se obtiene cuando de un volt circula la corriente de un ampere. La potencia eléctrica tiene sus equivalencias en caballos de fuerza (HP) para el sistema ingles y (CV) designación francesa. 1 HP = 746 Watt 1 KW = 1,46 HP
  • 8. Relaciones matemáticas del circuito eléctrico En corriente Continua I = P V I = V R En Corriente Alterna I P V × Cosj = I P = V Cosj × × 3 Ejemplo: El resistor R1 = 20 W está en serie con la conexión en paralelo, con R2 = 60 W, y R3 = 120 W. La tensión de la red en los bornes es de 120 V. Disposición básica o fundamental 1. Dibuje el circuito con los valores eléctricos. Calcule: a) La Resistencia total; b) La corriente; c) Las tensiones parciales d) Las corrientes parciales þ Solución : Dado: R1 = 20 W; R2 = 60 W; R3 = 120 W; V = 120 V Hallar: R, I, V1, V2, V3, I1, I2, I3, = a) RI 60 120 R R × = 40 W R = R1 + RI = 20 + 40 = 60 W 60 120 × 2 3 R R 2 3 + = + b) I = 120 = V = 2 A 60 R c) V1 = I · R1 = 2 · 20 = 40 V V2 = V3 = V - V1 =120 – 40 = 80 V d) I1 = I = 2 A I2 = 80 V = 1, 33 A I3 = 60 2 = R 2 80 V = 0,667 A 120 3 = R 3
  • 9. Multímetro o Tester Digital Referencias: 1- Display de cristal líquido. 2- Escala o rango para medir resistencia. 3- Llave selectora de medición. 4- Escala o rango para medir tensión en continua (puede indicarse DC en vez de una linea continua y otra punteada). 5- Escala o rango para medir tensión en alterna (puede indicarse AC en vez de la linea ondeada). 6- Borne o “jack” de conexión para la punta roja ,cuando se quiere medir tensión, resistencia y frecuencia (si tuviera), tanto en corriente alterna como en continua. 7- Borne de conexión o “jack” negativo para la punta negra. 8- Borne de conexión o “jack” para poner la punta roja si se va a medir mA (miliamperes), tanto en alterna como en continua. 9- Borne de conexión o “jack” para la punta roja cuando se elija el rango de 20A máximo, tanto en alterna como en continua. 10-Escala o rango para medir corriente en alterna (puede venir indicado AC en lugar de la línea ondeada). 11-Escala o rango para medir corriente en continua (puede venir DC en lugar de una línea continua y otra punteada). 12-Zócalo de conexión para medir capacitores o condensadores. 13-Botón de encendido y apagado. Es muy importante leer el manual de operación de cada multímetro en particular, pues en él, el fabricante fija los valores máximos de corriente y tensión que puede soportar y el modo más seguro de manejo, tanto para evitar el deterioro del instrumento como para
  • 10. evitar accidentes al operario. El mutímetro que se da como ejemplo en esta explicación, es genérico, es decir que no se trata de una marca en particular, por lo tanto existe la posibilidad que existan otros con posibilidad de medir más magnitudes. Con un tester digital podemos tener una lectura directa de la magnitud que se quiere medir (salvo error por la precisión que el fabricante expresa en su manual de uso). En cambio con el tester analógico (o de aguja), tenemos que comparar la posición de la aguja con respecto a la escala, lo cual trae aparejado dos errores, como el de apreciación (que depende del ojo o buena vista del operario) y el error de paralaje (por la desviación de la vista) que muchas veces no respeta la dirección perpendicular a la escala. A todo esto debemos sumarle el error de precisión del propio instrumento, lo cual hace evidente que resulta mucho más ventajoso la lectura de un tester digital.
  • 11. & Actividad de síntesis 1. ¿Qué condiciones se deben cumplir para poner en funcionamiento un circuito eléctrico? 2. ¿Qué ocurre en un circuito eléctrico y en otro neumático o hidráulico cuando hablamos de circuito cerrado? ¿Cuál de los dos estados es sinónimo de funcionalidad?. 3. ¿Para que sirve un fusible eléctrico? 4. Un Resistor de 10 ohm, se conecta al circuito que a continuación se expone, protegido con un fusible de 500 mA, determine si el fusible actuará o no?
  • 12. 5. Mencione, bajo que condiciones el fusible de protección actuará. Para dar respuesta a ello, refiérase al comportamiento de cada interruptor. 6. Los resistores R1 = 8 W y R2 = 12 W, están conectados en paralelo. En serie a estos está el resistor R3 =25,2 W. La tensión en los bornes es de 30 V. Dibuje el circuito y Calcule los valores que faltan. 7. Los resistores R1 = 60 W y R2 = 240 W están conectados en serie. En paralelo a estos, está el resistor R3 = 600 W. La tensión de la red es de 220 V. Dibuje el circuito y Calcule los valores que faltan para completar el circuito. 8. La rama de resistores R1 = 80 W y R2 = 140 W están conectados en serie entre si; y en paralelo a la rama de resistores R3 = 20 W y R4 = 60 W que también están conectados en serie La tensión de la red es de 24 V. Dibuje el circuito y Calcule los valores que faltan para completar el circuito.
  • 13. TEMA 1 La Estructura Atómica Introducción: En los últimos años la investigación de la física del estado sólido de la materia, ha provisto a los científicos de los conocimientos necesarios para producir nuevos dispositivos electrónicos, los semiconductores que ocupan hoy día un lugar de prominencia en el mundo de la electrónica. Componentes prácticamente desconocidos hace treinta años, surgen hoy, desplazando a las válvulas de vacío (tubos) de funciones que hasta hace poco se creían de su exclusiva propiedad. Para el estudio y comprensión de los fenómenos que ocurren en dispositivos semiconductores, es necesario conocer algunos detalles del mundo atómico, como por ejemplo: · Su estructura · Propiedades de las partículas que lo Integran El ATOMO Modelo atómico de BOHN NUCLEO K L M N O P Q Fig.1 PROTONES: POSEEN CARGA ELÉCTRICA POSITIVA (+) NEUTRONES: NO POSEEN CARGA, SON ELÉCTRICAMENTE NEUTROS ELECTRONES: POSEEN CARGA ELECTRICA NEGATIVA (-), GIRAN ALREDEDOR DEL NUCLEO El componente fundamental de la materia, es decir, de todo lo que nos rodea, es el átomo que se le asigna una estructura como lo indica la Fig. (1), compuesto de un núcleo, el que contiene partículas llamadas:
  • 14. - Protones: Carga eléctrica positiva (+) de masa mayor que el neutrón. - Neutrones: Sin carga eléctrica, menor masa y más inestable - Alrededor del núcleo giran partículas llamadas electrones, de carga eléctrica negativa (-), constituyen el elemento fundamental de la electricidad. Propiedades del átomo 1) Los protones que poseen carga eléctrica positiva de igual magnitud que la del electrón, son aproximadamente 1800 veces más pesado. 2) Un átomo normal, el número de electrones que giran alrededor del núcleo, es igual al número de protones, y por ello se dice que un átomo es eléctricamente neutro. 3) Debido al movimiento de rotación de los electrones alrededor del núcleo a, actúa sobre él una fuerza centrífuga que trata de alejarlos del núcleo. Esta fuerza se equilibra con la fuerza de atracción del núcleo lo que mantiene al electrón en una órbita estable.(Fig. 2)
  • 15. 4) Todo lo que nos rodea, es decir, todos los materiales que forman nuestro mundo diario, están formados por aproximadamente 100 sustancias básicas o elementos. Ejemplo: H , Ca , N , O , K , Cl , Cu, Na, etc O bien una combinación de dos o más elementos básicos Ejemplo: Agua, Sal, Acero, Bronce, etc. 5) Cada elemento básico posee una cantidad diferente de electrones girando alrededor del núcleo, en diferentes órbitas que se designan con las letras: K, L, M, N, O, P, Q La órbita más cercana al núcleo es la capa K; y la mas alejada del núcleo se designa con la letra Q. La última capa u orbital de un átomo se denomina capa de valencia. Un átomo que posee en su última capa un número máximo de 8 e-, este elemento se comporta como un aislador. Ejemplo: Gases Nobles como el Neón, Argón,. Kriptón, etc. Aquellos átomos que poseen 1, 2 o 3 electrones en el último orbital son buenos conductores. Ejemplo: Oro, Plata, Cobre, etc. Los átomos que poseen 4 electrones en su ultimo orbital se denominan semi conductores. Ejemplo: Germanio, Silicio, etc.
  • 16. 6) Los electrones ubicados en la última capa, son los que determinan las propiedades químicas y eléctricas de un elemento y se denominan electrones de valencia y la capa que los contiene capa de valencia. 7) Sobre la capa de valencia existen niveles vacantes en las que se denominan niveles de excitación. · Banda de valencia: Es la zona en que los electrones se encuentran semilibres. · Banda de conducción: Es la zona donde los electrones se encuentran con la suficiente energía como para moverse libremente en una estructura cristalina. · Banda prohibida: Zona cerrada al paso libre de los electrones entre las bandas de conducción y de valencia. Para que los electrones de la banda de valencia puedan servir como portadores deben pasar a la banda de conducción, ello implica entregarles una cierta cantidad de energía, que puede tener la forma de calor, luz, radiaciones, etc. La magnitud de dicha energía es igual a la altura de la banda prohibida. Se mide en eV. (1 eV = 1,6 ȝ 1019 Joules)
  • 17. Conductores: El cobre es un buen conductor eléctrico, la razón es evidente si se tiene en cuenta su estructura atómica. El núcleo o centro del átomo contiene 29 protones (cargas positivas). Cuando un átomo de cobre tiene una carga neutra, 29 electrones (cargas negativas) se disponen alrededor del núcleo, los electrones en distintos orbitales, llamados ³capas o niveles de energía´
  • 18. La parte interna: En la electrónica, lo único que importa es el orbital exterior, el cual se denomina orbital de valencia. Es este orbital exterior el que determina las propiedades eléctricas del átomo. Electrón libre: Como el electrón de valencia es atraído muy débilmente por la parte interna del átomo, una fuerza externa puede arrancar fácilmente este electrón, al que se conoce como electrón libre y por eso mismo, el cobre es un buen conductor. Incluso la tensión o fuerza mas débil puede hacer que los electrones libres de un conductor se muevan de un átomo al siguiente. Los mejores conductores son: El Oro, la Plata, el Cobre, el Eridio, etc. Semiconductores: Los mejores conductores (Plata, Cobre, Oro) tienen un electrón de valencia mientras que los mejores aislantes poseen ocho electrones de valencia. Un semiconductor es un elemento con propiedades eléctricas entre las de un conductor y las de un aislante (Germanio ± Silicio)
  • 19. Ejemplo: Un átomo de Silicio tiene 14 protones y 14 electrones. En el primer orbital posee 2 electrones y el segundo 8 electrones. Los 4 electrones restantes se encuentran en el orbital de valencia, como lo indica la figura 5, la parte interna tiene una carga resultante de + 4 porque contiene 14 protones en el núcleo y 10 electrones en los dos primeros orbitales. Los 4 electrones de valencia nos indica que el silicio es un semiconductor. La siguiente tabla, nos indica como se estructura la configuración electrónica de cualquier átomo y con ello es posible determinar la cantidad de electrones presentes en cada uno de sus orbitales.
  • 20. Ejemplo de determinación de características eléctricas de un elemento. En primer Lugar, buscamos en la tabla periódica sus características atómicas. Donde por ahora, sólo nos interesa su Número Atómico, que es sinónimo del Número de Electrones que este elemento contiene. Z=12 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
  • 21. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 2e 2e 4e 6e 10e 2e 12e Como hemos llegado al numero de electrones o número atómico, debemos detener nuestra iteración. ¿Cuántos Electrones nos quedan en el último orbital? Resp: 2 Electrones Por definición, los elementos químicos que contienen 1, 2 o 3 electrones en su último orbital, son buenos conductores, por ende, MAGNESIO ES UN BUEN CONDUCTOR, sin embargo, no es utilizado de manera práctica, debido a su escasez a diferencia del cobre. Cristales de silicio: Cuando los átomos de silicio se combinan para formar un sólido, lo hacen en una estructura ordenada llamada cristal. Cada átomo de silicio (Si) comparte sus electrones de valencia con los átomos de silicio vecinos de tal manera que suman 8 electrones en el orbital de valencia.
  • 22. Enlaces covalentes: Cada átomo vecino comparte un electrón con el átomo central, de esta forma el átomo central parece tener cuatro electrones adicionales, sumando un total de ocho electrones en su orbital de valencia. En realidad, los electrones dejan de pertenecer a un solo átomo, ya que cada átomo central y sus vecinos comparten electrones y así sucesivamente dentro de la estructura cristalina. Semiconductores Intrínsecos: Un semiconductor intrínseco es un semiconductor puro. Un cristal de Si o Ge es un semiconductor intrínseco si cada átomo del cristal es un átomo de la misma especie. A temperatura ambiente, un cristal puro de Si o Ge se comporta mas o menos como un aislante
  • We Need Your Support
    Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

    Thanks to everyone for your continued support.

    No, Thanks
    SAVE OUR EARTH

    We need your sign to support Project to invent "SMART AND CONTROLLABLE REFLECTIVE BALLOONS" to cover the Sun and Save Our Earth.

    More details...

    Sign Now!

    We are very appreciated for your Prompt Action!

    x