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Componentes Activos
Unidad 1. Fundamentación de Circuitos Eléctricos y
Electrónicos
En este documento se hará la definición de los componentes activos, sus
características más relevantes y su configuración de acuerdo a su naturaleza.
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Los componentes activos son aquellos que son capaces de excitar los circuitos o de realizar ganancias o control del mismo. Fundamentalmente son los generadores eléctricos y ciertos componentes semiconductores. Estos últimos, en general, tienen un comportamiento no lineal, esto es, la relación entre la tensión aplicada y la corriente demandada no es lineal.
Tipo: Apuntes
2020/2021
1 / 15
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Componentes Activos
Unidad 1. Fundamentación de Circuitos Eléctricos y
Electrónicos
En este documento se hará la definición de los componentes activos, sus
características más relevantes y su configuración de acuerdo a su naturaleza.
¿QUÉ ENCONTRAREMOS EN ESTE DOCUMENTO?
- Diodos
- Tipos de Diodos
- Transistores
- Amplificadores Operacionales
- FILTROS ACTIVOS..............................................................................................................
- Enlaces de interés
Circuitos básicos de rectificación
Rectificación de media Onda
En un rectificador de media onda, la señal de salida corresponde un semiciclo de la señal sinusoidal de entrada, y es el semiciclo positivo o el negativo, dependiendo del sentido hacia donde esté ubicado el diodo.
Rectificación de onda completa (con transformador)
La configuración para un rectificador de onda completa, incluye dos diodos los cuales cada uno se encarga de conducir en cada semiciclo y se aprovecha la totalidad de la señal de entrada, en este caso es necesario utilizar un transformador con tab central para referenciar a 0 voltios.
Rectificación de onda completa (con diodos)
El rectificador de onda completa, utiliza cuatro diodos en configuración puente, en este caso no es necesario el tab central y conducen dos diodos por cada semiciclo, este tipo de rectificador es más eficiente que el rectificador de onda completa con tab central y es utilizado bastante en aplicaciones de instrumentación y medición.
Tipos de Diodos
DIODO ZENER: Es un tipo especial de diodo con unas características propias que permiten que sea utilizado en aplicaciones de regulación de voltaje. Cuando se polariza de forma directa, funciona como un diodo rectificador normal, sin embargo, al polarizarlo inversamente, el voltaje entre sus terminales varía conforme lo hace la fuente que lo alimenta, mientras su valor no supere el voltaje de tensión o de Zener propio de cada diodo, en este caso el aumento de voltaje es muy pequeño y se puede considerar que no aumenta y se mantiene constante. En el mercado existen diodos Zener con una amplia variedad de valores de tensión de Zener para cada aplicación de regulación.
DIODO LED: El LED (Light Emitting Diode) es un tipo especial de diodo, que trabaja como un diodo común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica en polarización directa, emite luz. Existen diodos LED de varios colores que dependen del material con el cual fueron construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo, entre otros. FOTODIODO: En este tipo de diodos, al conectarlos en polarización inversa, permiten o no el paso de corriente eléctrica dependiendo de la intensidad de luz que incide sobre él.
DIODO LASER: Los diodos laser don diodos emisores de luz mediante el principio de emisión estimulada, lo cual le permite generar un haz de luz bastante estrecho, enfocado y puro. El diodo láser también se conoce como láser semiconductor o también como láseres de inyección, Estos diodos pueden producir luz visible (roja, verde o azul) y luz invisible (infrarroja). Sus aplicaciones más comunes se pueden ver en el campo de las comunicaciones, en la cual los láseres pueden transmitir señales mediante fibra óptica, a grandes distancias y altas velocidades. También se utilizan bastante en los lectores de discos compactos.
DIODO SCHOTTKY: A diferencia del diodo rectificador normal de unión P-N, el diodo Schottky tiene una unión Metal-N, este tipo de diodo posee características que lo hacen más parecido a un diodo ideal, ya que su caída de voltaje en polarización directa está entre 0.25 y 0.4 voltios, sin embargo, en aplicaciones de potencia no es muy utilizado puesto que no tiene gran capacidad de conducción de corriente y no acepta altos voltajes en polarización inversa, por lo que como rectificador no se comporta bien, por otro lado, si es muy utilizado en circuitos donde se manejen altas velocidades de conmutación y bajos consumos de energía, como en computadores
transistor trabaja en corte, y por lo tanto no fluye corriente a través de colector a emisor y cuando la base es conectada a la fuente, se genera una corriente de base a emisor lo cual permite que fluya una corriente proporcional entre colector a emisor, más precisamente por la resistencia de colector Rc que en este caso representa la carga.
Existen varias configuraciones para amplificadores con transistores, una de ellas es como emisor común, en la que la señal variable y de baja intensidad es amplificada mediante este circuito. Dicha señal ingresa mediante el capacitor C1, el cual se encarga de filtrar cualquier componente de señal continua, ya que la señal que se desea amplificar es alterna, el divisor de voltaje formado por R1 y R2 genera un punto de referencia para la señal evitando distorsiones, la resistencia Re y el capacitor Ce en el emisor, se colocan para dar estabilidad al amplificador, la señal amplificada se toma a través de la resistencia de colector Rc.
Los osciladores son muy utilizados en circuitos de radio y dentro de las varias configuraciones existentes, se encuentran los Hartley, el cual es un circuito electrónico basado en un oscilador LC. Se trata de un oscilador de alta frecuencia que debe obtener a su salida una señal de frecuencia determinada sin que exista una entrada.
FET
También existen los transistores unión unipolar o de efecto de campo , los terminales se denominan drenador (drain), puerta (gate) y surtidor (Source), en este caso, la puerta hace las veces de base de los transistores BJT y la corriente que fluye entre drenador y surtidor depende del voltaje suministrado por la puerta.
Los transistores de efecto de campo o FET más conocidos son los JFET (Junction Field Effect Transistor), MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET) y MISFET (Metal-Insulator- Semiconductor FET).
Así como los transistores bipolares se dividen en NPN y PNP, los de efecto de campo o FET son también de dos tipos: canal n y canal p, dependiendo de si la aplicación de una tensión positiva en la puerta pone al transistor en estado de conducción o no conducción, respectivamente. Los transistores de efecto de campo MOS o MOSFET son usados extensísimamente en electrónica digital, y son el componente fundamental de los circuitos integrados o chips digitales.
Otra variación de los transistores, es la de los fototransistores , los cuales funcionan de una manera muy similar a la de los transistores BJT y FET, con la diferencia que la conducción de la corriente eléctrica depende de la luz que incide en el haciendo las veces de corriente de base.
CONFIGURACIONES BÁSICAS
Existen también otras configuraciones basadas en los amplificadores inversor y no inversor:
Amplificador diferencial. En este tipo de configuración, la salida corresponde a la diferencia en las dos señales que ingresan por la inversora y la no inversora, atenuada o amplificada.
Amplificador no inversor Este circuito presenta como característica más destacable su capacidad para amplificar o atenuar una señal de entrada manteniendo su fase, es decir, sin invertir la señal.
Amplificador inversor La salida de un amplificador inversor corresponde a la señal de entrada atenuada o amplificada pero con su fase invertida.
Amplificador sumador inversor
Lo que ocurre en este caso es que el voltaje de salida es la suma algebraica invertida de los voltajes de entrada proporcionadas por V1, V2 y V
Amplificador sumador no inversor
Ocurre un comportamiento similar al sumador inversor, solo que no se invierte la señal de entrada.
Amplificador integrador
Un circuito integrador realiza un proceso de suma llamado "integración". La tensión de salida del circuito integrador es proporcional al área bajo la curva de entrada (onda de entrada), para cualquier instante.
Amplificador diferenciador o derivador
El amplificador diferenciador, realiza la operación de derivación al valor de entrada e invierte la señal.
Seguidor de tensión
En esta configuración la señal de salida, corresponde a la misma señal de entrada. Es bastante utilizado en aplicaciones donde es necesario hacer acoplamiento de impedancias entre dos circuitos.
Filtro pasa alto. Un filtro paso alto es un tipo de filtro electrónico en cuya respuesta en frecuencia se atenúan las componentes de baja frecuencia pero no las de alta frecuencia.
Observe como la señal de salida del filtro pasa alto, llega al 100% de la señal original en la entrada, solo cuando sobrepasa la frecuencia de corte para la cual se diseña el filtro.
Filtro pasa banda
Este tipo de filtros permiten el paso de señales, en un rango de frecuencia determinado por un valor de corte inferior (f1) y de corte superior (f2). Las señales cuya frecuencia está por fuera de este rango, serán atenuadas tal como se observa en la gráfica.
De la misma forma, existen los filtros rechaza banda, los cuales atenúan las señales cuya frecuencia se encuentra dentro de los límites de corte inferior (f1) y superior (f2), dejando pasar aquellas que se encuentren fuera de este rango.