Fundamentos Esenciales de Electrónica: Amplificadores, Transistores y Fuentes Conmutadas
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Fundamentos de Electrónica: Amplificadores Operacionales
Los amplificadores operacionales (A.O.) son dispositivos compactos, activos y lineales de alta ganancia, diseñados para proporcionar una función de transferencia deseada. Un A.O. está compuesto por un circuito electrónico que posee dos entradas y una salida.
Estos dispositivos se caracterizan por estar construidos con componentes genéricos, dispuestos de modo que se pueda acceder a puntos clave donde se conectan los componentes externos. Estos componentes permiten al usuario modificar la respuesta y la función de transferencia del dispositivo.
Características de un Amplificador Operacional Ideal
Un amplificador operacional ideal presenta las siguientes ventajas:
- La ganancia de tensión es infinita.
- La resistencia de entrada es infinita.
- La resistencia de salida es cero.
- El ancho de banda es infinito.
- La tensión de offset de entrada es cero.
El Transistor Bipolar de Unión (BJT)
El transistor bipolar de unión (BJT) está constituido por tres porciones de material semiconductor (germanio o silicio) dispuestas de forma alterna: PNP o NPN.
Sus partes principales son: la Base, el Emisor y el Colector.
El colector y el emisor se distinguen porque el emisor lleva una flecha que indica el sentido de la corriente, según la configuración sea PNP o NPN.
La tensión se aplica al transistor en dos puntos clave: entre Base-Colector (VBC) y entre Base-Emisor (VBE).
La polarización Base-Emisor es siempre directa, mientras que la polarización Base-Colector es siempre inversa.
Cuando el transistor se polariza correctamente, se produce una corriente de base (IB) que fluye desde la Base y pasa a través del Emisor.
Circuitos Lógicos Combinacionales
Un circuito lógico combinacional es una conexión de puertas lógicas del mismo o diferente tipo. Se caracteriza por tener un conjunto de variables de entrada, puertas lógicas y variables de salida.
El comportamiento de estos circuitos depende exclusivamente de las señales de entrada en un instante dado, y no de secuencias de entrada previas (a diferencia de los circuitos secuenciales).
Las principales características de los circuitos combinacionales son la velocidad de operación y el retraso de propagación.
Zonas de Trabajo en el Retraso de Propagación
Respecto al retraso de propagación, se distinguen dos zonas de trabajo:
- Estado transitorio: Es el tiempo que transcurre desde el cambio en las entradas hasta que la salida se estabiliza.
- Estado estacionario: Es el tiempo durante el cual la salida permanece estable antes de que las entradas vuelvan a cambiar.
Fuentes de Alimentación Conmutadas (SMPS)
Una fuente de alimentación conmutada (SMPS) se compone típicamente de cuatro bloques constructivos principales:
- Bloque Rectificador y Filtrado de Entrada: Rectifica y filtra la tensión alterna de la entrada.
- Bloque Conmutador/Oscilador: Convierte la salida del bloque anterior en una onda cuadrada de alta frecuencia.
- Bloque Rectificador y Filtrado de Salida: Rectifica y filtra la salida de alta frecuencia del bloque anterior, obteniendo así una tensión continua pura.
- Bloque de Control (Modulador y Comparador): El modulador recibe un pulso del oscilador y modifica su ciclo de trabajo (duty cycle) según la señal del comparador. Este comparador coteja la tensión continua de salida del tercer bloque con una tensión de referencia.
Existen varios tipos de fuentes conmutadas, entre los que destacan: Retroceso (Flyback), Flyback de salidas múltiples y Directa (Forward).