Unidades y símbolos
Introducción Ingeniería es la ciencia y el arte de aplicar los conocimientos científicos en beneficio de la humanidad. Ingeniería Electrónica es la ciencia y el arte de diseñar componentes y circuitos en beneficio de la humanidad. Componente o dispositivo es un objeto físico que presenta unas relaciones determinadas de tensión y corriente. Circuito es un sistema de componentes interconectados. Elemento de circuito es un modelo matemático sencillo que relaciona la corriente con la tensión. Un componente se modela mediante uno o varios elementos. Puede haber varios modelos diferentes del mismo componente. El modelo del circuito se obtiene sustituyendo los componentes por sus modelos.
Ejemplo Modelos (Gp:) Componente (Gp:) Pila de 9 V
(Gp:) Modelo ideal
(Gp:) Modelo más aproximado
¿Cómo se determina el modelo de un componente? (Gp:) 9,10 V
Como los instrumentos no son exactos en realidad sólo se que la tensión de la pila está entre 9,04 V y 9,16 V (Gp:) Modelo
(Gp:) Circuito formado por una pila y una resistencia
(Gp:) Modelo
VR = 9,10 V (calculado) VR = 8,75 V (medido) (Gp:) Si es necesaria más exactitud modelo más aproximado
(Gp:) 9,10 V (Gp:) VR (Gp:) + (Gp:) _
Supongamos que añadiendo una resistencia podemos obtener un modelo más aproximado de la pila. (Gp:) modelo pila
VF = 9,10 V R = 100 ? VR = 8,75 V RF = ? (Gp:) Modelo más aproximado de la pila (Gp:) 9,10 V (Gp:) 4 ?
(Gp:) VF (Gp:) RF (Gp:) R (Gp:) VR (Gp:) + (Gp:) _
Conductor ideal Mantiene la misma tensión en todos sus puntos (resistencia 0). (Gp:) + (Gp:) _ (Gp:) v (Gp:) i
v = 0 (Gp:) i (Gp:) v
Componente: conductor real Se utiliza para interconectar componentes
Interruptor ideal Tiene dos estados: abierto (OFF) y cerrado (ON) Cuando está abierto no puede circular corriente. Cuando está cerrado equivale a un conductor. (Gp:) + (Gp:) _ (Gp:) v (Gp:) i (Gp:) Abierto OFF
(Gp:) + (Gp:) _ (Gp:) v (Gp:) i (Gp:) Cerrado ON
(Gp:) i (Gp:) v (Gp:) v = 0
(Gp:) i (Gp:) v (Gp:) i = 0
Generador o fuente independiente de tensión ideal Mantiene entre sus terminales una tensión determinada independientemente de la corriente que la atraviesa. (Gp:) vg(t) (Gp:) + (Gp:) _ (Gp:) v (Gp:) i
(Gp:) i (Gp:) v (Gp:) vg(t)
(Gp:) VG (Gp:) i (Gp:) + (Gp:) _ (Gp:) v
(Gp:) t (Gp:) vg(t) (Gp:) v
(Gp:) t (Gp:) v (Gp:) VG
(Gp:) i (Gp:) VG (Gp:) v
Generador o fuente independiente de corriente ideal Mantiene entre sus terminales una corriente determinada independientemente de la tensión entre ellos. (Gp:) i (Gp:) v (Gp:) ig(t)
(Gp:) t (Gp:) ig(t) (Gp:) i
(Gp:) t (Gp:) i (Gp:) IG
(Gp:) i (Gp:) IG (Gp:) v
(Gp:) ig(t) (Gp:) + (Gp:) _ (Gp:) v (Gp:) i
(Gp:) IG (Gp:) + (Gp:) _ (Gp:) v (Gp:) i
Introducción Una señal es una magnitud física cuyo valor contiene información. Los circuitos electrónicos procesan señales eléctricas (tensión o corriente). Si la señal no es eléctrica se convierte en eléctrica mediante un sensor. Después de procesada puede convertirse otra vez en una señal no eléctrica mediante un actuador. (Gp:) SENSOR (Gp:) CIRCUITO (Gp:) ACTUADOR (Gp:) Señal no eléctrica (Gp:) Señales eléctricas (Gp:) Señal no eléctrica
(Gp:) Forma de onda (Gp:) Tensión (Gp:) tiempo
Ejemplo: señal eléctrica del corazón (ECG) Ruido es toda señal no deseada que enmascara la información.
Ejemplo: señal de voz (Gp:) MICROFONO (Gp:) CIRCUITO (Gp:) ALTAVOZ PANTALLA
(Gp:) Señal al decir 3 veces hola
Señal escalón (Gp:) Escalón unidad
(Gp:) t (Gp:) u(t)
(Gp:) v(t) (Gp:) A (Gp:) t0 (Gp:) t
Señal pulso (Gp:) t1 (Gp:) t2 (Gp:) A
Señal rampa (Gp:) r(t) (Gp:) t
Rampa de pendiente unidad (Gp:) t0 (Gp:) 1 (Gp:) B (Gp:) t (Gp:) v(t)
Señal exponencial ? = constante de tiempo (Gp:) A (Gp:) t (Gp:) ?1 (Gp:) ?2 (Gp:) v(t)
Señal sinusoidal (Gp:) A = amplitud o valor de pico 2·A = valor de pico a pico = frecuencia angular (rad/s) ? = ángulo de fase (rad)
(Gp:) f = frecuencia (Hz) T = periodo (s)
(Gp:) A (Gp:) -A (Gp:) T (Gp:) v(t) (Gp:) t
(Gp:) función periódica
Sumando sinusoides de diferentes frecuencias se puede aproximar cualquier señal (análisis de Fourier)
Valor medio y valor eficaz T = intervalo de tiempo en el que se calcula el valor medio o eficaz. En las señales periódicas T es el el periodo. Ejemplo: señal sinusoidal
Leyes de Kirchhoff Son la aplicación a circuitos de los principios de conservación de la carga y de la energía. Nudo es el punto de interconexión de dos o más componentes. Malla es todo camino cerrado que contiene dos o más nudos. Mediante la aplicación de las leyes de Kirchhoff y las relaciones corriente-tensión de los elementos se puede analizar cualquier circuito.
Ley de Kirchhoff de corrientes (KCL) La suma de corrientes que entran en una superficie cerrada es igual a la suma de corrientes que salen (conservación de la carga). (Gp:) A (Gp:) B (Gp:) C (Gp:) D (Gp:) E (Gp:) iE (Gp:) iD (Gp:) iC (Gp:) iB (Gp:) iA (Gp:) iR
(Gp:) nudo A
(Gp:) nudo B
(Gp:) nudo C
iB=iA iE=iD+iC iA+iC+iD=iB+iE iR=0
Ley de Kirchhoff de tensiones (KVL) La suma algebraica de diferencias de tensión a lo largo de una malla es nula (conservación de la energía). (Gp:) vA (Gp:) A (Gp:) B (Gp:) C (Gp:) D (Gp:) E (Gp:) vB (Gp:) vD (Gp:) vC (Gp:) vE (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) _ (Gp:) _ (Gp:) _ (Gp:) _ (Gp:) _
vA – vB= 0 -vC – vD= 0 vD + vE= 0 (Gp:) A
(Gp:) B
(Gp:) C
Nudo de referencia Es el nudo al que se asigna arbitrariamente una tensión de 0 V. Se suele escoger el nudo que tiene más elementos conectados. También recibe el nombre de masa del circuito y se identifica por alguno de los siguientes símbolos: Para simplificar se pone el símbolo de masa en todos los terminales que están a 0 V y no se dibuja el conductor de masa. (Gp:) A (Gp:) B (Gp:) C
(Gp:) A (Gp:) B (Gp:) C
(Gp:) El mismo circuito
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