Elementos Discretos en Electrónica

Una señal discreta en el tiempo es una señal que solo se define en momentos o puntos específicos del tiempo, a diferencia de una señal continua que puede tomar valores en cualquier instante.

Una señal discreta en el tiempo es una secuencia de valores numéricos, donde cada valor representa la medición en un instante específico.

La resistencia es un componente electrónico que limita o controla el flujo de corriente eléctrica en un circuito.

La resistencia se mide en ohmios (Ω) y se representa con el símbolo "R".

El condensador es un componente electrónico que almacena y libera carga eléctrica, formado por dos placas conductoras separadas por un material dieléctrico.

El condensador se mide en faradios (F) y se representa con el símbolo "C".

Los condensadores se utilizan para filtrar señales, acoplar circuitos e incluso almacenar energía.

Los elementos discretos son componentes electrónicos individuales que se utilizan para realizar funciones específicas en circuitos electrónicos.

Un componente que almacena energía en un campo magnético cuando circula corriente a través de él. Se mide en henrios (H).

Dispositivo que permite el paso de corriente en una dirección, bloqueándola en la dirección opuesta. Tiene un ánodo (A) y un cátodo (K).

Dispositivo de tres terminales que actúa como un interruptor o un amplificador de señal. Existen tipos como los bipolares (BJT) y los de efecto de campo (FET).

Materiales con una conductividad entre la de un conductor y un aislante.

Materiales semiconductores que tienen una estructura cristalina repetitiva, como el germanio (Ge) y el silicio (Si).

Materiales semiconductores compuestos por dos o más materiales, como el arseniuro de galio (GaAs).

El silicio (Si) es uno de los semiconductores más utilizados en la industria debido a sus propiedades y disponibilidad.

El germanio (Ge) es otro semiconductor importante, aunque menos utilizado que el Si.

En la estructura entrelazada, los neutrones y los protones forman el núcleo, mientras los electrones orbitan alrededor de este núcleo en órbitas fijas.

Un átomo con cuatro electrones en su capa más externa.

Un átomo que tiene tres electrones en su capa más externa.

Un átomo con cinco electrones en su capa más externa.

El enlace covalente se forma cuando dos átomos comparten electrones de valencia.

Un electrón que se ha separado de la estructura entrelazada de un átomo y es susceptible a un campo eléctrico.

Los semiconductores intrínsecos son materiales extremadamente puros, con un número mínimo de impurezas.

En los conductores, la resistencia aumenta con la temperatura porque la vibración de los átomos dificulta el flujo de electrones.

Los materiales semiconductores aumentan su conductividad cuando se les aplica calor. A mayor temperatura, más electrones de valencia ganan energía térmica para romper el enlace covalente y convertirse en portadores libres.

Debido al aumento de la conductividad con el calor, los materiales semiconductores tienen un coeficiente de temperatura negativo.

Cada capa de electrones en un átomo tiene un nivel de energía asociado, y la energía aumenta a medida que los electrones están más lejos del núcleo.

Un semiconductor intrínseco se convierte en extrínseco cuando se le añaden átomos de impurezas. Estos átomos son los responsables de las propiedades especiales de los materiales tipo n y tipo p.

Un material tipo n se crea añadiendo átomos donadores, los cuales tienen 5 electrones de valencia, al silicio.

Un material tipo p se crea añadiendo átomos aceptores, los cuales tienen 3 electrones de valencia, al silicio.

Para crear un diodo, se une un material tipo n con uno tipo p. Esta unión es crucial para el funcionamiento de muchos dispositivos electrónicos.

Los diodos son componentes de estado sólido que permiten que la corriente fluya solo en una dirección. Se utilizan en muchas aplicaciones, desde rectificadores hasta circuitos de control.

El teorema de Norton establece que cualquier red lineal de dos terminales puede ser reemplazada por un circuito equivalente que consiste en una fuente de corriente en paralelo con una resistencia.

La fuente de corriente proporciona una corriente igual a la que fluye a través de un cortocircuito en los terminales del circuito original.

La resistencia es igual a la resistencia vista mirando hacia los terminales del circuito original con todas las fuentes de voltaje y corriente independientes reemplazadas por sus resistencias internas.

El teorema de Thévenin establece que cualquier red lineal de dos terminales puede ser reemplazada por un circuito equivalente que consiste en una fuente de voltaje en serie con una resistencia.

Para encontrar la fuente de voltaje equivalente, se debe abrir el circuito en los dos terminales de la red original y registrar el voltaje medido en los terminales.

El rectificador de onda completa es un circuito que utiliza ambos semiciclos de la corriente alterna para producir corriente directa. Ofrece mayor intensidad y menor caída de tensión en comparación con la rectificación de media onda.

Un puente rectificador, también conocido como puente de Graetz, es un circuito que utiliza cuatro diodos para convertir corriente alterna en corriente directa. Se utiliza cuando el transformador no tiene toma central.

El transformador con toma central es un tipo de transformador que tiene una conexión a mitad del devanado secundario. Es útil para mejorar la eficiencia en la rectificación de onda completa.

Las aplicaciones comunes de los diodos incluyen convertir corriente alterna a corriente directa, filtrar señales, y detectar picos en señales.

Un dispositivo semiconductor que permite el flujo de corriente en una sola dirección (polarización directa), bloqueando el flujo en la dirección opuesta (polarización inversa).

Un circuito que convierte la corriente alterna (CA) en corriente directa (CD), permitiendo el paso solo de la mitad positiva o negativa de la señal de CA.

Usa un condensador para suavizar la salida del rectificador de media onda, reduciendo las ondulaciones y creando una corriente directa más estable.

La medida de la cantidad de ondulaciones (fluctuaciones) presentes en la salida de corriente directa (CD).

Un circuito con un condensador y un resistor conectados en paralelo a la carga, utilizados para atenuar las ondulaciones en la salida de un rectificador de media onda.

Un circuito que convierte una señal de CA en una señal de CD con una frecuencia específica, usando diodos y condensadores.

La capacidad de un dispositivo para producir corriente en respuesta a una señal de entrada.

Relación entre la corriente de colector (IC) y la corriente de emisor (IE). Indica la capacidad del transistor de amplificar la corriente de entrada.

Relación entre la corriente de colector (IC) y la corriente de base (IB). Indica la capacidad del transistor de amplificar una pequeña corriente de entrada en una corriente de colector mucho mayor.

La corriente total que entra en el emisor es igual a la suma de la corriente que sale por el colector y la corriente que entra por la base.

Los transistores bipolares (BJT) son dispositivos controlados por corrientes, ya que la corriente de base controla la corriente de colector.

Las uniones emisor-base deben estar polarizadas directamente, mientras que las uniones base-colector deben estar polarizadas inversamente.

Un transistor PNP se polariza con la unión emisor-base directamente polarizada (voltaje positivo en la base con respecto al emisor) y la unión base-colector polarizada inversamente (voltaje negativo en el colector con respecto al emisor).

La corriente que fluye de la base al emisor se llama corriente de base (Ib). La corriente de colector (Ic) es mucho mayor que la corriente de base, lo que resulta en una amplificación de corriente.

El transistor npn tiene dos capas de material tipo n y una de material tipo p. El transistor pnp tiene dos capas de material tipo p y una de material tipo n. Ambos permiten aumentar la corriente y disminuir el voltaje, controlando el paso de la corriente a través de sus terminales.

La relación alfa (α) de corrientes en un transistor es la relación entre la corriente de colector (IC) y la corriente de emisor (IE). Es decir, la relación entre la corriente de salida y la corriente de entrada.

La relación beta (β) de corrientes en un transistor define la capacidad de un circuito transistorizado para controlar una alta corriente de salida (IC) con una pequeña corriente de entrada (IB). Un valor β alto indica una mayor capacidad de amplificación.

La corriente de base (IB) es la corriente que fluye a través de la unión emisor-base del transistor, y es la que controla la corriente de colector (IC).

La corriente de colector (IC) es la corriente que fluye a través de la unión base-colector del transistor. Es la corriente de salida, que es amplificada por el transistor.

En un transistor bipolar, la corriente de emisor (IE) es la suma de la corriente de base (IB) y la corriente de colector (IC). Es la corriente total que entra al transistor.

El JFET (Transistor de Efecto de Campo de Unión) es un dispositivo semiconductor que utiliza un campo eléctrico para controlar el flujo de corriente entre dos terminales: la fuente (Source) y el drenaje (Drain). La compuerta (Gate) actúa como un tercer terminal que controla la intensidad del campo eléctrico y, por tanto, la corriente entre la fuente y el drenaje.

Un JFET de Canal N tiene un canal hecho de material semiconductor tipo N, mientras que un JFET de Canal P tiene un canal hecho de material semiconductor tipo P. La polarización de la compuerta determina el flujo de corriente en el canal.

Un MOSFET (Transistor de Efecto de Campo de Óxido Metálico) es un dispositivo semiconductor que usa un campo eléctrico para controlar el flujo de corriente entre la fuente (Source) y el drenaje (Drain). La compuerta (Gate) está aislada del canal mediante una capa de óxido, permitiendo un control más preciso del flujo de corriente.

Un MOSFET de Agotamiento es un transistor en el que la corriente fluye entre la fuente y el drenaje en ausencia de voltaje en la compuerta. Un voltaje negativo en la compuerta reduce la corriente, "agotando" la corriente en el canal.

En un MOSFET de Crecimiento, la corriente no fluye inicialmente entre la fuente y el drenaje. Se necesita un voltaje positivo en la compuerta para crear un canal y permitir el flujo de corriente, "creciendo" la conductividad.

Un transistor bipolar (BJT) es un dispositivo semiconductor que utiliza una pequeña corriente en su base para controlar una corriente mucho mayor que fluye entre el emisor y el colector. Tiene tres terminales: emisor, base y colector.

La resistencia de entrada de un FET es generalmente mucho mayor que la de un BJT, lo que significa que el FET permite un control más preciso del flujo de corriente y menos pérdida de señal.

Los FET, especialmente los MOSFET, tienen una mayor velocidad de conmutación que los BJT, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren cambios rápidos de estado.

Los MOSFET de enriquecimiento necesitan un voltaje de puerta para crear un canal conductor entre la fuente y el drenaje. Para un MOSFET de canal N, se necesita un voltaje positivo en la puerta, mientras que para un MOSFET de canal P, se necesita un voltaje negativo.

Es una configuración de FET donde la señal de entrada se aplica a la puerta y la salida se toma del drenaje. La conexión entre la fuente y el drenaje se mantiene a tierra o a un voltaje de referencia constante.

En esta configuración, la señal de entrada se aplica a la fuente y la salida se toma del drenaje. La compuerta se mantiene a tierra o a un voltaje de referencia constante.

En la configuración de drenaje común, la señal de entrada se aplica al drenaje y la salida se toma de la fuente. La compuerta se mantiene a tierra o a un voltaje de referencia constante.

La alta impedancia de entrada significa que el FET no "carga" demasiado la señal de entrada, lo que permite una transferencia de señal más eficiente.

Una impedancia de salida alta implica una fuente de corriente constante, ideal para conducir cargas que necesitan corriente estable.

Se refiere a la capacidad de un circuito FET para amplificar la señal de entrada, es decir, aumentar su voltaje o corriente.

El amplificador operacional ideal tiene una ganancia de voltaje infinita, impedancia de entrada infinita, impedancia de salida cero, respuesta en el tiempo instantánea y un rechazo en modo común infinito.

La relación de rechazo en modo común (CMRR) es la relación entre la ganancia de voltaje diferencial (Ad) y la ganancia de voltaje en modo común (Acm).

En esta configuración, la salida del amplificador operacional no está conectada a ninguna de las entradas.

En esta configuración, la señal de entrada se aplica a la terminal no inversora y se amplifica sin invertir la polaridad.

En esta configuración, la señal de entrada se aplica a la terminal inversora y se amplifica con una inversión de polaridad.

La curva de transferencia de voltaje ideal del amplificador operacional es una línea recta con una pendiente infinita. Esto se debe a la ganancia infinita del amplificador. Incluso un pequeño cambio de voltaje de entrada produce un gran cambio de voltaje de salida. La curva no está a escala debido a la ganancia infinita.

El amplificador diferencial es un tipo de amplificador operacional que amplifica la diferencia de potencial entre sus entradas (señal diferencial). Se puede usar para comparar dos señales de entrada y obtener una salida que representa la diferencia entre ellas. Amplía señales tanto de CC como de CA, lo que lo hace versátil para su uso en muchos tipos de circuitos.

El voltaje de offset es la diferencia de potencial entre las entradas inversora y no inversora del amplificador operacional cuando la salida es cero. Un voltaje de offset no ideal puede introducir un error en la salida del amplificador. El voltaje de offset ideal es cero.

La resistencia de las fuentes de entrada (Rin1 y Rin2) suele ser mucho menor que la resistencia de entrada del amplificador operacional (Ri). Esto implica que la caída de voltaje en las resistencias de las fuentes es despreciable y podemos asumir que el voltaje en las fuentes es igual al voltaje de entrada (V1 = Vin1 y V2 = Vin2).

El voltaje de salida (Vout) de un amplificador operacional en configuración de lazo abierto es proporcional a la diferencia de voltaje entre las entradas no inversora (V1) e inversora (V2), multiplicada por la ganancia del amplificador (A).

La ganancia del amplificador operacional en una configuración de lazo abierto es la relación entre el voltaje de salida y el voltaje de entrada diferencial. Esta ganancia generalmente es muy alta y se considera 'ganancia de lazo abierto'.

Un amplificador no inversor con retroalimentación negativa proporciona una ganancia estable y predecible. La ganancia se determina por la relación de los resistores en el circuito de retroalimentación.

La salida de un amplificador operacional en lazo abierto está saturada a un nivel positivo o negativo cuando la entrada es ligeramente mayor que cero. Esta característica hace que las configuraciones de lazo abierto sean inadecuadas para aplicaciones lineales.

Las tres configuraciones básicas de amplificador operacional (lazo abierto, no inversor e inversor) se caracterizan por la respuesta de la salida a diferentes entradas. Entender estas configuraciones es crucial para elegir el tipo adecuado de amplificador para una aplicación determinada.

El voltaje de salida de un amplificador operacional no inversor se calcula con la fórmula: Vout = (1 + R2/R1) * Vin, donde R1 y R2 son resistencias y Vin es el voltaje de entrada.

La ganancia de un amplificador no inversor se calcula con la fórmula: A = R2/R1, donde R1 y R2 son resistencias.

Un seguidor de voltaje es un amplificador no inversor con una ganancia de 1, lo que significa que el voltaje de salida es igual al voltaje de entrada.

El voltaje de salida de un amplificador operacional sumador se calcula con la fórmula: Vout = -Rf * (V1/R1 + V2/R2 + ... + Vn/Rn), donde Rf, R1, R2... Rn son resistencias y V1, V2... Vn son voltajes de entrada.

El voltaje de salida de un amplificador operacional restador se calcula con la fórmula: Vout = (R2/R1) * (V2 - V1) , donde R1 y R2 son resistencias y V1 y V2 son voltajes de entrada.

Un amplificador derivador produce un voltaje de salida proporcional a la derivada del voltaje de entrada, con la fórmula: Vout = -RC * dV1(t)/dt, donde R es la resistencia y C es la capacitancia.

Un amplificador integrador produce un voltaje de salida proporcional a la integral del voltaje de entrada, con la fórmula: Vout = -1/(RC) * ∫v1(t) dt , donde R es la resistencia y C es la capacitancia.

El voltaje de salida de un amplificador operacional no inversor con R2/R1 = 5, Vin = 2V, es Vout = 12 V. Vout = (1 + R2/R1) * Vin = (1 + 5) * 2V = 12V.

Un circuito que genera una señal de corriente alterna (CA) con una frecuencia y forma de onda definidas. Puede generar ondas senoidales, cuadradas, triangulares, etc.

Un oscilador que utiliza bobinas (L) y capacitores (C) para determinar la frecuencia de la señal de salida. En un oscilador L.C., la frecuencia está definida por la combinación de la bobina y el capacitor.

Un tipo de oscilador LC que utiliza un divisor de bobina conectado en paralelo con un capacitor variable para generar la señal de salida.

Un circuito que genera diferentes formas de onda, como ondas cuadradas, triangulares y diente de sierra, además de ondas senoidales. Es más versátil que un oscilador estándar.

Es un tipo de oscilador estable que utiliza un circuito puente RC para determinar la frecuencia de oscilación. Los brazos con R1, C1, R2 y C2 forman un filtro de paso de banda. La ganancia y estabilidad del sistema son muy altas gracias al OP AMP. La ecuación 1/(2πRC) determina la frecuencia de operación o "resonante".

Son osciladores que usan cristales piezoeléctricos para alcanzar una gran estabilidad de frecuencia. Los cristales generan voltaje cuando se les aplica presión, convirtiendo energía eléctrica en mecánica. Si se aplica una tensión alterna, hay vibración mecánica. Son usados en relojes y dispositivos que requieren alta precisión.

Materiales que producen voltaje cuando se les aplica presión. Pueden convertir ondas sonoras en señales eléctricas (micrófonos) o convertir señales eléctricas en vibración mecánica (como en algunos relojes).

Un oscilador Colpitts es una variación del oscilador Hartley que emplea dos capacitores variables y una bobina en lugar de dos bobinas y un condensador, lo que lo hace mas estable y apto para un uso mas frecuente.

La frecuencia fundamental del oscilador Colpitts se calcula usando la ecuación: f = 1/2 * pi * raíz cuadrada de (L * Ceq) donde Ceq es la capacitancia equivalente del circuito.

La capacitancia equivalente del oscilador Colpitts se calcula usando la ecuación: Ceq = (C1 * C2) / (C1 + C2 ) donde C1 y C2 son los dos capacitores principales del circuito.

El oscilador Clapp es una variante del oscilador Hartley y Colpitts que añade un capacitor en serie con la bobina, aumentando la estabilidad y permitiendo un mejor control de la frecuencia.

Los osciladores RC utilizan resistencias y condensadores para generar oscilaciones en bajas frecuencias, en contraste con los osciladores LC que normalmente operan en frecuencias más altas.

Los osciladores RC de Corrimiento de Fase se basan en la creación de un cambio de fase de 180 grados para lograr la retroalimentación positiva. Para conseguirlo, se utilizan tres etapas RC que generan un desplazamiento de 60 grados cada una.

En los osciladores RC de Corrimiento de Fase, la red RC actúa como un filtro de paso de banda, seleccionando la frecuencia de oscilación y, al mismo tiempo, invirtiendo la fase de la señal de salida, permitiendo la retroalimentación positiva.

Los osciladores RC de Puente de Wien se caracterizan por utilizar un puente de Wien como elemento de retroalimentación para generar oscilaciones. El puente de Wien está formado por dos resistencias y dos condensadores, y su frecuencia de resonancia determina la frecuencia de oscilación.