Fundamentos de Electrónica y Telecomunicaciones: Conceptos Esenciales

1. Resistencias

En los circuitos de Corriente Alterna (C.A.), las resistencias puras representan el comportamiento puramente disipativo del sistema:

• Comportamiento en C.A. y Ley de Ohm: Una resistencia se opone al paso de la corriente mediante la fricción de los electrones en el material. Cumple estrictamente la ley de Ohm utilizando valores instantáneos, máximos o eficaces: I_ef = V_ef / R.
• Desfase: No alteran el tiempo de respuesta de la onda de corriente respecto a la de tensión. La tensión y la corriente se encuentran perfectamente en fase (ángulo de 0°).
• Potencia: Transforman la energía eléctrica en energía térmica (efecto Joule). Consumen exclusivamente Potencia Activa (P): P = V_ef * I_ef = R * I_ef^2. Su unidad es el Vatio (W).

2. Circuito mixto

Un circuito mixto combina elementos en serie y en paralelo, integrando componentes activos (resistencias) y reactivos (bobinas y condensadores).

• Resolución mediante números complejos (Impedancia): Se emplea el concepto de Impedancia (Z), expresada en ohmios (Ω): Z = R + j(X_L - X_C).
• Reglas de Asociación:
  • En Serie: Se suman las impedancias: Z_total = Z_1 + Z_2 + ... + Z_n.
  • En Paralelo: Se calcula el inverso de la suma de los inversos: 1 / Z_total = 1 / Z_1 + 1 / Z_2 + ... + 1 / Z_n.

3. Condensadores en paralelo

El comportamiento de los condensadores en paralelo se rige por:

• Capacidad Equivalente: La capacidad total es la suma directa: C_eq = C_1 + C_2 + ... + C_n.
• Comportamiento en C.A. y Reactancia: El condensador almacena energía en un campo eléctrico. La corriente se adelanta 90° respecto a la tensión. La Reactancia Capacitiva (X_C) decrece al aumentar la frecuencia: X_C = 1 / (2 * π * f * C_eq).

4. Inductancia equivalente

Las bobinas almacenan energía en forma de campo magnético.

• Asociación: En serie, L_eq = L_1 + L_2 + ... + L_n. En paralelo, 1 / L_eq = 1 / L_1 + 1 / L_2 + ... + 1 / L_n.
• Reactancia Inductiva (X_L): La corriente se retrasa 90° respecto a la tensión. La oposición aumenta con la frecuencia: X_L = 2 * π * f * L_eq.

5. Simbología

La representación esquemática sigue normativas internacionales (IEC / ANSI):

• Resistencia (R): Rectángulo (IEC) o zigzag (ANSI).
• Condensador (C): Dos líneas paralelas.
• Bobina (L): Sucesión de bucles.
• Diodo: Triángulo con línea perpendicular.
• Amplificador Operacional (OpAmp): Triángulo equilátero con entradas inversora (-) y no inversora (+).

6. Osciladores: Colpitts y Hartley

Son circuitos activos para generar señales senoidales de alta frecuencia.

• Oscilador Colpitts: Utiliza una bobina y dos condensadores en serie. f_0 = 1 / (2 * π * sqrt(L * C_eq)).
• Oscilador Hartley: Utiliza un condensador y dos bobinas en serie. f_0 = 1 / (2 * π * sqrt(L_eq * C)).

7. Potencia activa, reactiva y aparente

El Triángulo de Potencias define:

• Potencia Activa (P): Potencia útil (W). P = V_ef * I_ef * cos(φ).
• Potencia Reactiva (Q): Potencia de intercambio (VAR). Q = V_ef * I_ef * sin(φ).
• Potencia Aparente (S): Potencia total (VA). S = sqrt(P^2 + Q^2).

8. Soldaduras: Fría vs. Correcta

• Soldadura Fría: Defectuosa, rugosa y opaca. Genera fallos intermitentes.
• Soldadura Correcta: Brillante, lisa y con forma de "volcán". Garantiza conductividad excelente.

9. Recta de carga

Herramienta gráfica para determinar el punto de operación de un transistor.

• Punto de Corte: Transistor como interruptor abierto (I_B = 0).
• Punto de Saturación: Transistor como interruptor cerrado (V_CE ≈ 0).

10. Interpretación en Osciloscopio

• Eje Vertical (Amplitud): Calibrado en VOLTS/DIV. V_max = divisiones * V/div.
• Eje Horizontal (Tiempo): Calibrado en TIME/DIV. T = divisiones * ms/div.
• Frecuencia: f = 1 / T.

11. Fuente de alimentación

Etapas: Transformador (reduce tensión), Rectificador (puente de diodos), Filtro (condensador para rizado) y Regulador (tensión constante).

12. Circuito sumador

Basado en un OpAmp en configuración inversora. La tensión de salida es la suma ponderada de las entradas: V_salida = -R_f * (V_1 / R_1 + ... + V_n / R_n).

13. Circuito de Sintonía (Resonante LC)

Ocurre cuando X_L = X_C. La Frecuencia de Resonancia de Thomson es: f_0 = 1 / (2 * π * sqrt(L * C)).

14. OpAmp Inversor

Configuración básica de ganancia: A_v = -R_f / R_in. La señal de salida está desfasada 180°.

15. Atenuación

Pérdida de potencia medida en decibelios (dB): Atenuación = 10 * log(P_salida / P_entrada).

16. Modulación de Amplitud (AM)

Modifica la amplitud de una portadora según la señal de audio. El ancho de banda es BW = 2 * f_moduladora.

17. Espectro electromagnético

Rango de frecuencias para radiocomunicaciones (3 kHz - 300 GHz), incluyendo bandas como VLF, LF, MF, HF, VHF, UHF, SHF y EHF.

18. Parámetros de antenas

Incluyen frecuencia de resonancia, impedancia de entrada (50/75 Ω), resistencia de radiación, ancho de banda, directividad y ganancia (dBi/dBd).

19. Diagrama de radiación

Representación espacial de la energía. Incluye lóbulo principal, lóbulos secundarios y nulos.

20. Parámetros de onda alterna

Dada v(t) = V_max * sin(ω * t + φ), se calculan: V_max, T = 1/f, f = 1/T, ω = 2 * π * f y φ.

21. SWR (ROE)

Relación de Onda Estacionaria. Mide la adaptación de impedancias. ROE = 1 es el ideal; valores altos indican reflexiones que pueden dañar el equipo.

22. Medios de transmisión

• Par Trenzado: Económico, para redes LAN.
• Cable Coaxial: Blindado, para TV y radiofrecuencia.
• Fibra Óptica: Inmune a interferencias, gran ancho de banda.

23. Crosstalk (Diafonía)

Interferencia no deseada entre canales vecinos por acoplamiento capacitivo o inductivo.

24. Ruido acústico

Clasificado por tiempo (fluctuante, impulsivo) y espectro (blanco, rosa, marrón).

25. Conceptos de sonido

Tono (frecuencia pura), Timbre (cualidad armónica) y Efecto Larsen (retroalimentación acústica).

26. Teorema de Nyquist

Para reconstruir una señal, la frecuencia de muestreo debe ser f_s >= 2 * f_MAX.

27. Conversión Analógica a Digital (PCM)

Etapas: Muestreo (discretización temporal), Cuantización (asignación de niveles, genera ruido de cuantización) y Codificación (conversión a binario).