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UNIDAD 2: COMPONENTES DE CIRCUITOS: ACTIVOS Y PASIVOS Teoría de Circuitos Ingeniería Electrónica Miguel Peña 1 UNIDAD 2: COMPONENTES DE CIRCUITOS: ACTIVOS Y PASIVOS 2.1 Componentes electrónicos 2 2 Elementos activos 2.2 2.3 Componentes pasivos lineales 2.3.1 Introducción 2.3.2 Resistencias 2.3.3 Inductores o inductancias 234 2.3.4 Condensadores 2.4 Componentes pasivos no lineales 2 2.1. 2 1 Componentes electrónicos 3 2.1. Componentes electrónicos Se denomina componentes electrónicos a aquel dispositivo que forma parte de un circuito electrónico electrónico. Se suele encapsular, generalmente en un material cerámico metálico o plástico cerámico, plástico, y terminar en dos o más terminales o patillas metálicas. 4 5 Se diseñan para ser conectados entre ellos, normalmente mediante soldadura, a un circuito impreso, para formar el mencionado circuito 6 Clasificación de los componentes p electrónicos Según su estructura física son aquellos que están encapsulados uno a uno, como es el caso de los resistores, condensadores diodos condensadores, diodos, transistores transistores, etc etc. Discretos: forman conjuntos más complejos, complejos como por ejemplo un amplificador operacional o una puerta lógica, que pueden contener desde unos pocos componentes discretos hasta millones de ellos. Son los denominados circuitos integrados. Integrados: 7 Discretos Integrados 8 Según el material base de fabricación Un semiconductor es una sustancia que tiene una resistividad intermedia entre los conductores y los aislantes. aislantes El comportamiento de los semiconductores dependerá de muchos factores y se le e puede hacer ace ttrabajar abaja co como o co conductor ducto o co como o aislante. No semiconductores: Están formados de muchos materiales y sus características dependen de esos materiales. Semiconductores: 9 Según su funcionamiento Activos: Proporcionan excitación eléctrica, ganancia o control. Pasivos: P i S los Son l encargados d d de lla conexión ió entre t los diferentes componentes activos, asegurando la transmisión de las señales eléctricas o modificando su nivel. Los condensadores, inductores y resistencias entran en esta categoría. g 10 Según el tipo energía que utilizan Aquellos que aprovechan las propiedades electromagnéticas de los materiales (fundamentalmente transformadores e inductores) inductores). Electroacústicos: Transforman la energía acústica en eléctrica y viceversa (micrófonos (micrófonos, altavoces altavoces, bocinas, auriculares, etc.). Optoelectrónicos: Transforman la energía luminosa en eléctrica y viceversa (diodos LED, células fotoeléctricas, etc.). Electromagnéticos: 11 2.2. 2 2 ELEMENTOS ACTIVOS 12 2.2. ELEMENTOS ACTIVOS Son aquellos que transforman algún tipo de energía para la obtención de alguna otra forma de energía. Generación de energía eléctrica T Tomando d energía í y la l transforman t f en otra t Amplificadores de audio Receptores de radio y televisión Et Etc. Producción de energía eléctrica Electromecánica Electroquímica Lumínica Energía eólica Hidráulica Mareomotriz Térmica 13 CONVERSIÓN ELECTROMECÁNICA Es la transformación de energía motriz en eléctrica a través de un sistema conversor 14 CONVERSIÓN ELECTROQUÍMICA Transforman energía química en eléctrica mediante componentes químicos Es exclusivamente de corriente continua Puede ser reversible o irreversible 15 CAPACIDAD DE LAS FUENTES GENERADORAS Capacidad. Es la máxima intensidad que se le puede d extraer t all generador d en ell titiempo Por ejemplo, una batería utilizada en un automóvil ti tiene una capacidad id d de d 50 Amperes/hora; A /h esto t significa, que se le podrá extraer una corriente de 50 amperes en una hora 100 amperes en media hora , o 5 amperes en 10 horas. 16 Los generadores de fem electromecánicos, que en general poseen una gran capacidad capacidad, no se agotarán como los procesos electroquímicos. La energía entregada se produce a partir de la conversión electromagnética (impulsada por un motor térmico, térmico turbina, turbina etc.) etc ) y mientras se disponga de combustible o agua, el generador funcionará y entregará g la máxima p potencia a la cual se diseñó. 17 RESISTENCIA INTERNA DEL GENERADOR. FUENTE DE TENSIÓN El mismo tiene su incidencia en los procesos porque los mismos no son perfectos. p Electroquímicos El electrolito utilizado, como así también las mezclas químicas y los electrodos, electrodos poseen cierta oposición al movimiento de cargas cargas, lo que se traduce como una resistencia eléctrica inmersa en el interior de la pila Electromecánicos En los generadores esta es la resistencia (impedancia) del alambre de cobre y el flujo disperso , 18 Se representa mediante un generador de tensión ideal o fuente de tensión constante con una resistencia en serie. la diferencia de potencial del generador es siempre constante La resistencia L i i en serie i d deberá b á ser d dell menor valor l posible Un generador ideal, es aquel que no posee resistencia interna, o en otras palabras, Rg o Zg = 0 ohms. Normalmente mayor capacidad capacidad, menor resitencia interna Zg Rg E E 19 Fuente ideal vs. fuente real Rg Vg Rg Vg I RL V I R VL=R RLI E E I RL VL=(Rg‐R RL)I )I I R E Rg=0; Vg=0 V L = E - Vg E = Vg + VL Vg = I Rg E = RgI + RLI E = (Rg + RL)I Si I = 0 VL = E Si I ≠ 0 VL < E ; g≠0 Rg≠0; V VL IDEAL REAL IL 20 FUENTES GENERADORAS DE CORRIENTE CONSTANTE ¿Así como se disponen de generadores de tensión, será posible encontrar generadores de corriente? En electrónica se encuentran dispositivos que actúan como fuentes de corriente constante Un generador de corriente es un dispositivo que tiene la capacidad de entregar a un circuito siempre la misma corriente independientemente de la tensión. corriente, tensión Para cualquier resistencia conectada a la fuente de corriente, siempre circulará la misma corriente y la caída de tensión será ell producto d t d de lla corriente i t por di dicha h carga 21 Rg , Zg I FUENTE DE CORRIENTE I RL Zg VL = RL I La RESISTENCIA INTERNA DE LA FUENTE DEBE SER MUY GRANDE, para cualquier carga carga, cuyo valor óhmico sea mucho menor a la de la resistencia interna, la fuente siempre p entregará g la misma corriente El valor del potencial entre sus bornes se ajustará j de acuerdo al valor de la carga Independiente de la resistencia siempre circula la mima corriente Rg = ∞ 1A 1A RL RL = 1KΩ; VL = 1.000V 1 000V RL = 10Ω;; VL = 10V 22 FUENTE DE CORRIENTE 1A VL = RLI Si se coloca una fuente de corriente, la corriente que circulará debe ser independiente q p de la resistencia de carga colocada RL = 100Ω; VL = RLI =100V 100V 1A RL RL = 10Ω;; VL = RLI =10V RL = 1Ω; VL = RLI = 1V 23 Se emula una fuente de corriente con una fuente de tensión ideal y un resistencia en serie. Para que este sistema actúe como fuente de corriente el valor de la fuente de tensión y de la resistencia deben ser muy grande Vg= 1.000.000 1 000 000 V Vg 1A I =VL/RL I = VL /(R R L + Rg ) Rg= 1.000.000 Ω Rg RL = 100Ω; I VL/(RL+Rg) = 0,9999000 I=V 0 9999000 RL RL = 10Ω; I=VL/(RL+Rg) = 0,9999900 RL = 1Ω; I=VL/(RL+Rg) = 0,9999990 I ≈ 1A 24 FUENTE DE TENSIÓN CON RESISTENCIA FUENTE DE CORRIENTE I Rg→∞ RL ≡ Vg→∞ I RL 25 En la representación p de las fuentes de corriente compuesta p por un generador ideal y una resistencia en serie, si la carga no está conectada, no hay circulación de corriente y naufraga f ell concepto t de d generador d d de corriente. i t Para poder representar un generador real de corriente se utiliza el esquema de un generador ideal con una resistencia en paralelo. I = IP + IL I I Rp IP RL IL 26 ORIGEN DE LAS FUENTES DE CORRIENTE La procedencia de estos generadores se inicia con el desarrollo de las válvulas al vacío a) Válvulas pentodo de corriente constante b) Conexión del pentodo que opera como fuente f t en la l cuall lla corriente de placa es constante c) Cracaterística de cátodo común 27 FUENTES DE CORRIENTE Con transistores, diodos y resistencias Transistores Conexión de emisor común Se observa que la corriente es constante con respecto a la tensión. 28 EQUIVALENCIA ENTRE FUENTES DE TENSIÓN Y CORRIENTE En la resolución de circuitos en muchas ocasiones se presenta la posibilidad de encontrar fuentes de corriente o de tensión constante. constante En estos casos a veces es muy conveniente realizar la transformación de una fuente de corriente en tensión o viceversa. Esta transformación no debe alterar de ninguna manera al circuito involucrado. 29 La condición de que ambos generadores produzcan el efecto f equivalente i l en lla resistencia i i d de carga RL En otras palabras, la caída de tensión en RL deberá ser la misma, misma como así también la potencia consumida consumida. R P I = E y RS = R P RS a a I IL RL E b IL I RP IL RL IL IP b 30 2.3. 2 3 COMPONENTES PASIVOS LINEALES 31 2.3. COMPONENTES PASIVOS LINEALES Los componentes pasivos lineales reciben su denominación a partir de que para que actúen, es necesario someterlos a tensión o corriente. Responden a la ley de Ohm. Ohm Resistencias Inductancias Producen caídas de tensión tanto en c.c o en c.a En c.c. solo queda limitada a resistencia En c.a. c a aparece se produce una oposición denomina reactancia inductiva. La corriente atrasa de la tensión. Condensadores En c.c. c c se comportan como circuitos abiertos En c.a. aparece una reactancia capacitaba. En ellos se acumula energía de campo eléctrico y producen un adelanto de la corriente respecto a la tensión tensión. 32 RESISTENCIAS 33 RESISTENCIAS Presentan oposición a la circulación de corriente. Símbolos utilizados. Símbolos de resistencias fijas Símbolos de resistencias variables Símbolos de potenciómetros 34 Su utilización es masiva Diferentes formas y tipos, p tanto fijas j como variables. La construcción de estos componentes se realizan por distintos procesos resultando dif diferentes t tipo ti Pirolíticas Metalizadas Bobinadas 35 Pirolíticas Se elaboran a partir de depósitos de grafito sobre un cilindro de porcelana. Una hélice construida en el mismo g p grafito determina el valor óhmico de la misma. Los terminales para conectarla al circuito están asegurados a sus extremos mediante casquillos de hierro hierro. Dichos terminales son de hierro estañado. Una vez terminada la resistencia, se le aplica una capa de pintura i t y franjas f j de d color l para definir d fi i su valor l y tolerancia. t l i Varían considerablemente con la temperatura Hélice en al grafito o metal Terminal de hierro estañado Casquillo 36 Metalizadas Se construcción similar a las pirolíticas pero con una hélice de metal No dependen tanto su valor con la temperatura Se utiliza en aplicaciones especiales tales como instrumentos de medida. Se fabrican hasta 4 W 1/2W 1W 2W 4W 37 Bobinadas ob adas Se usan para potencias mayores a 4 W Se usa alambre de nicrome o niquelina q que p q pueden ser fijas o ajustables. Algunas de estas están vitrificadas para evitar la h medad humedad. A las ajustables se les deja una zona sin el revestimiento para que accione una brida de hierro que oficia de cursor que se fija con un un tornillo 3.000Ω tornillo Detalles constructivos R i t Resistencia i fij fija R i t Resistencia i ajustable j t bl 38 39 40 Resistores, Valores estándar Los valores comerciales de las resistencias están estandarizados A estos valores se le agregan ceros Los valores standars son: E6: 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8 E12: 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2 E24: 1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1 E48: 1.0 1.05 1.10 1.15 1.21 1.27 1.33 1.40 1.47 1.54 1.62 1.69 1.78 1.87 1.96 2.05 2.15 2.26 2.37 2.49 2.61 2.74 2.87 3.01 3.16 3 32 3 3.32 3.48 48 3 3.65 65 3.83 3 83 4.02 4 02 4.22 4 22 4.42 4 42 4.64 4 64 4.87 4 87 5 5.11 11 5 5.36 36 5 5.62 62 5 5.90 90 6.19 6.49 6.81 7.15 7.50 7.87 8.25 8.66 9.09 9.53 Tolerancias de las series :E6 20% - E12 10% - E24 5% E48 2% 41 Resistencias de montaje superficial Para circuitos integrados se utiliza mas el modelo SMD , que esta formado por resistencias de montaje superficial. En lugar de colores se utiliza una codificación numérica de tres cifras: l d l l df ó é d f 42 Resistencias ajustables Se utilizan cuando se necesitan resistencias variables De alambre: Para disipaciones grandes poseen una brida que se ajusta con un tornillo tornillo Preset: Para aplicaciones de poca disipación, se utilizan los potenciómetros pote c ó et os de preajuste, p eajuste, denominados de o ados p pre-set e set Cuerpo del pot pot. de ajuste Pista de grafito Cursor móvil Pista metálica del cursor Terminales Trimpot: Para ajuste preciso se usan trimpot (multivueltas) 43 De alambre 44 Pre-Set 45 Trimpot 46 47 Potenciómetros de ajuste continuo Se utilizan en controles de volumen, controles de tono, ajuste de diferentes variables en instrumental de medida,, etc. Su fabricación es similar a los de preajuste con pista de grafito circular, que poseen un eje y también se fabrican con forma lineal lineal. Los circulares poseen una pista circular de grafito cuyo desarrollo es de aproximadamente 270º. En ella se desliza un cursor adosado al eje mediante el cual se controla. Los lineales poseen una pista de grafito rectilínea en la cual se apoya un cursos deslizante al que tiene acceso el usuario. permiten una disipación de 1/2W y se fabrican de diferentes valores. Se fabrican de dos tipos Lineales: la resistencia varía linealmente con el ángulo descrito por el cursor Logaritmicos: Tienen una variación logarítmica. Estos últimos son los destinados al control de volumen (el oído humano responde a los estímulos sonoros en forma logarítmica) 48 Rosca de sujeción Ej Eje Cuerpo del potenciómetr o Terminales de conexión Potenciómetro 49 INDUCTORES O INDUCTANCIAS 50 INDUCTORES O INDUCTANCIAS Un inductor o bobina es un componente pasivo de un circuito eléctrico que que, debido al fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético. Un inductor está constituido normalmente por una cabeza hueca de una bobina de conductor, típicamente alambre o hilo de cobre esmaltado. esmaltado Existen inductores con núcleo de aire o con núcleo hecho de material ferroso (por ejemplo, acero magnético), para incrementar su capacidad de magnetismo. 51 NÚCLEO DE AIRE 52 53 v,i i B E=V B B i E L V/RL=I final I Valor de régimen RL t t1 Cuando se cierra la llave, el potencial se establece instantáneamente (línea de trazo), pero la corriente demora en alcanzar su valor final. Henry atribuyó este retraso de la corriente al campo B ya que en diferentes experiencias realizadas, aumentando el número de espiras p del arrollamiento,, aumentó B,, y encontró entonces que el tiempo en alcanzar el valor final de la corriente se hacía proporcional al campo. La corriente final se obtiene realizando el cociente entre la tensión aplicada y la resistencia que posee el arrollamiento. 54 i E B B Si se aumenta la inductancia aumentando el número de vueltas de la bobina, entonces la corriente se retrasa más L RL i Mayor inductancia i t Menor inductancia t 55 Si es alimentado por una corriente senoidal de determinada amplitud amplitud, la tención que caerá en la inductancia dependerá de la frecuencia de la corriente: Menor frecuencia Implica menor caída de tensión 56 Comportamiento en corriente continua Una bobina ideal en corriente continua se comporta como un cortocircuito (conductor ideal), ya que al ser i(t) constante, es decir, no varía con el tiempo, no hay autoinducción de ninguna fem f.e.m. En régimen transitorio, esto es, al conectar o desconectar un circuito con bobina, suceden fenómenos electromagnéticos que inciden sobre la corriente Energía almacenada La bobina almacena energía eléctrica en forma de campo magnético éti cuando d aumenta t lla iintensidad t id d d de corriente, i t devolviéndola cuando ésta disminuye. Matemáticamente se puede demostrar que la energía U, almacenada por una bobina con inductancia L L, que es recorrida por una corriente de intensidad I, viene dada por 57 Inductores en serie y paralelo Inductores en serie LT = L1 + L2 + L3 LT = L1 + L2 + L3 + +......+ + LN 58 Inductores en paralelo 1/LT = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3 1/LT = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3 + .... 1/LN 59 CONDENSADORES o CAPACITORES 60 CONDENSADORES Armadura Fem + − + + + + + + + − − − − − − E + + + + + + + − − − − − − − + + + + + − − − − + + + + + − − − − − E campo Dieléctrico Armadura Si se dispone de dos placas conductoras (armaduras) separadas por un elemento aislador de poco espesor (di lé t i ) y se conectan (dieléctrico) t a ellas ll llos tterminales i l d de un generador de tensión continua, se observará que no se producirá ningún paso de corriente por el dieléctrico, pero si habrá una acumulación de cargas en la armadura armadura, hasta que el par de conductores adquiere el mismo potencial que el generador. 61 Armadura Fem + − + + + + + + + − − − − − − E + + + + + + + − − − − − − − + + + + + − − − − + + + + + − − − − − E campo Dieléctrico Armadura Si se elimina la tensión aplicada, la acumulación de cargas se mantiene debido a la fuerza de atracción eléctrica. 62 Fem + − + + + + + + + − − − − − − E + + + + + + + − − − − − − − + + + + + − − − − Resistencia + + + + + − − − − − Una ves que se produjo la acumulación de cargas si se unen las armaduras con un conductor, se producirá una corriente muy breve b entre t ellas, ll y se d descargará, á ell condensador, d d quedando el mismo en las condiciones iniciales. EL CAMPO ELÉCTRICO É E ALMACENANDO ENERGÍA Í POTENCIAL. 63 Capacidad: p Es la posibilidad de acumulación de cargas eléctricas de un capacitor p (o ( condensador). ) q = CV La posibilidad de acumular cargas (q) entre dos conductores, es directamente proporcional al potencial que posee poseen e entre ee ellos os ((V)) po por u una a co constante s a e de proporcionalidad llamada Capacidad. La capacidad p depende p de las características, forma y tamaño que poseen los conductores C = q/V [Faradios] = [Columbios]/[Voltios] 64 Unidades Símbolos de condensadores 1 Microfaradio = 10-6 F = 103 nF 1 Nanofaradio = 10-9 F = 103 pF 1 Picofaradio = pF = μμF = 10-12 F Fijo Variable Electrolítico 65 Capacidad p La capacidad es directamente proporcional a la superficie de las armaduras e inversamente proporcional a la separación multiplicado por una constante: C = εS/d ε es la constante dieléctrica del material del aislador; S es el área de las armaduras d es la separación entre ellas (espesor del dieléctrico). 66 Dieléctrico El material empleado en el dieléctrico es un elemento muy importante determina factores tales como: tensión de funcionamiento sin que se rompa LA RIGIDEZ DIELÉCTRICA Capacidad, p , Máxima debido a la mayor o menor facilidad de cortarlo en láminas muy delgadas; y a su mayor o menor polarización; l i ió pérdidas dieléctricas existe una corriente muy débil que tenderá a que se descargue el condensador en un tiempo determinado. 67 Corriente Alterna Cuando se le aplica una corriente alterna armónica al condensador, el mismo se carga y descarga sucesivamente. Se puede asegurar que se produce una verdadera circulación i l ió d de corriente i t a aunque lla misma i no flfluya a través del dieléctrico I V I V C ωt A Sin embargo Si b se producirá d i á un d desfasaje f j entre t é ésta t y lla tensión aplicada, de forma que cuando la corriente está en su máximo valor valor, la tensión pasará en ese instante por cero. 68 Si es alimentado por una corriente senoidal de determinada amplitud amplitud, la tención que caerá en el capasitor dependerá de la frecuencia de la corriente: Menor frecuencia Implica mayor caída de tensión 69 Vc Mayor p Capacidad Vc t Menor Capacidad t 70 Construcción de condensadores Amplio surtido s rtido de tipos de diferentes Cerámicos Plástico Mica Poliéster Electrolíticos, etc 71 72 Cerámicos Están construidos por una base de cerámica (tubular, lentejuela, rectangulares o cadrados), ) cuyas superficies f interior y exterior están metalizadas con plata y sobre ella dispuestos p los terminales mediante un casquillo q soldado o arrollados al tubo. Sobre este conjunto hay una envoltura aislante, tanto eléctricamente como para que no p q penetre la humedad. Se utilizan en circuitos de alta frecuencia, con tipos compensados en temperatura (varían mucho con ella) y bajas tolerancias, tolerancias y son usados también en bajas frecuencias, especialmente para separar corriente continua de alterna. El valor de capacidad está marcado en el cuerpo del condensador, como así también su tensión de trabajo, siendo la más común de 50 Volt. 73 CAPACITORES CERAMICOS DISCO 1kv a 3kv 3kv, 500V, 500V 25V a 50V CAPACITORES S CERAMICOS X1 Y1 CAPACITORES CERAMICO MULTICAPA CAP. CERAMICO MULTICAPA SMD CAPACITORES PLATE 74 Capacitores de plástico Estos capacitores se caracterizan por las altas resistencias de aislamiento y elevadas temperaturas de funcionamiento. Según el proceso de fabricación podemos diferenciar entre los de tipo k y tipo MK, que se distinguen por el material de sus armaduras ((metal en el primer p caso y metal vaporizado p en el segundo). g ) Según el dieléctrico usado se pueden distinguir estos tipos comerciales: KS: styroflex, constituidos por láminas de metal y poliestireno como dieléctrico. KP: formados por láminas de metal y dieléctrico de polipropileno. MKP dieléctrico MKP: di lé t i de d polipropileno li il y armaduras d d de metal t l vaporizado. i d MKY: dieléctrico de polipropileno de gran calidad y láminas de metal vaporizado. MKT: láminas de metal vaporizado y dieléctrico de teraftalato de polietileno (poliéster). MKC: makrofol, metal vaporizado para las armaduras y policarbonato para el dieléctrico. 75 CAPACIORES DE POLYESTER 76 CAP.POLIPROP.CONMUTACION KOM POLYESTER EPCOS CAP.POLIESTER BAJA TENSION CAP.POLYESTER ETHER 77 POLYESTER CAJA PLASTICA EPCOS CAP.POLIPROPILENO 78 Capacitores antiguos de film plástico p 79 Capacitores antiguos g C1: de poliester, C2 a C4: cerámicos 80 Capacitores de Mica El dieléctrico utilizado en este tipo de capacitores es la mica o silicato de potasio y se caracterizan p por aluminio y p bajas pérdidas, ancho rango de frecuencias y alta estabilidad con la temperatura y el tiempo. 81 82 Capasitores p antiguos g de mica 83 Capacitores electrolíticos En estos capacitores una de las armaduras es de metal mientras q que la otra está constituida por p un conductor iónico o electrolito. Presentan unos altos valores capacitivos en relación al tamaño y en la mayoría de los casos son polarizados. polarizados Podemos distinguir dos tipos: Electrolíticos de aluminio: la armadura metálica es de al minio y el electrolito de tetraborato armónico aluminio armónico. Electrolíticos de tántalo: el dieléctrico está constituido por óxido de tántalo y nos encontramos con mayores valores capacitivos que los anteriores para un mismo tamaño tamaño. Por otra parte las tensiones nominales que soportan son menores que los de aluminio y su costo es algo más elevado. 84 Las principales características de los capacitores electrolíticos son Capacitancia en la gama de 1uF a 220.000 uF. T Tensiones i de d ttrabajo b j entre t 2y1 1.000 000 V V. Tolerancia entre –20% y +50%, generalmente. La corriente de fuga g es relativamente alta o sea q que la aislamiento no es excelente. Son polarizados, se debe respetar la polaridad. La capacidad aumenta a medida que el capacitor envejece envejece. Tienen una duración limitada. La Capacitancia varía ligeramente con la tensión. Los capacitores electrolíticos no se usan en circuitos de alta frecuencia, se usan en circuitos de baja frecuencia, uso general y corriente continua. Tiene polaridad Normalmente se marca el negativo con el signo o el terminal negativo es el de menor longitud longitud. 85 CAP. ELECTROLITICO CAP. TANTALIO 86 CAPACITORES ELECTROLITICOS SMD CAPACITORES ELECTROLITICOS BIPOLARES CAP.ELEC.BLINDADO 87 CAP DE TANTALIO SMD CAP. CAP DE TANTALIO CAP. 88 Capacitores antiguos Electrolíticos 89 Capacitores antiguos De papel p p 90 Capacitores de doble capa eléctrica Estos capacitores también se conocen como supercapacitores o CAEV debido a la gran capacidad que tienen por unidad de volumen. Se diferencian de los capacitores convencionales en que no usan dieléctrico por lo que son muy delgados. Las características eléctricas más significativas desde el punto de su aplicación como fuente acumulada de energía son: altos valores capacitivos para reducidos tamaños, corriente de fugas muy baja, alta resistencia i t i serie, i y pequeños ñ valores l de d tensión. t ió 91 92 Capacitores Variables y Ajustables j Presentan una capacidad que podemos variar entre ciertos límites límites. Se puede distinguir Capacitores p variables (o ( Tanden)) su aplicación conlleva la variación con cierta frecuencia (por ejemplo sintonizadores) Capacitores p ajustables j (o ( trimmers): ) Normalmente son ajustados una sola vez (aplicaciones de reparación y puesta a punto). 93 La variación de la capacidad se lleva a cabo mediante el desplazamiento mecánico entre las placas enfrentadas. La relación con que varían su capacidad respecto al ángulo de rotación viene determinada por la forma constructiva de las placas enfrentadas, e e tadas, obedec obedeciendo e do a d distintas st tas leyes eyes de variación, a ac ó , e entre t e las as que destacan la lineal, logarítmica y cuadrática corregida. 94 95 IDENTIFICACIÓN DE CAPACITORES Para identificar los condensadores existen diferentes alternativas q que dependen p del tipo p y del fabricantes Algunos disponen de un código de colores y otros de cierta nomenclatura escrita en la superficie superficie. Las principales características son capacidad nominal tolerancia tensión coeficiente de temperatura, dependiendo de cada tipo traerán unas características u otras. Debemos destacar que la fuente más fiable a la hora de la identificación son las características que nos proporciona el fabricante. 96 Capacitor de 100 nF con diferentes códigos Capacitor de 22 nF con diferentes códigos. 97 Capacitores p cerámicos tipo p p placa, g grupo p 1 y 2. 98 Capacitores p cerámicos tipo p disco, g grupo p 1. 99 Capacitores p cerámicos tipo p disco, g grupo p 2. 100 Capacitores cerámicos tubulares. CÓDIGO DE COLORES 101 Capacitores cerámicos tubulares. CÓDIGO Ó DE MARCAS 102 Capacitores de plástico CÓDIGO Ó DE COLORES 103 Capacitores de plástico CÓDIGO Ó DE MARCAS 104 Capacitores electrolíticos Estos capacitores siempre indican la capacidad en microfaradios y la máxima tensión de trabajo en voltios. voltios Dependiendo del fabricante también pueden venir indicados otros parámetros como la temperatura y la máxima frecuencia a la que pueden trabajar. trabajar Tenemos que poner especial atención en la identificación de la polaridad. Las formas más usuales de indicación por parte de los fabricantes son las siguientes: 105 Capacitores de tantalio Actualmente estos capacitores no usan el código de colores (los más antiguos, si). Con el código de marcas la capacidad se indica en microfaradios y la máxima tensión de trabajo en voltios. El terminal t i l positivo iti se iindica di con ell signo i + +: 106 107 Capacitores en serie y paralelo Capacitores en serie 1/CT = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + 1/C4 1/CT = 1/C1 + 1/C2 + ....+ + 1/CN 108 Capacitores en paralelo CT = C1 + C2 + C3 + C4 1/LT = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3 + .... 1/LN CT = C1 + C2 + .....+ CN 109 2.4 COMPONENTES PASIVOS NO LINEALES 110 2.4 2 4 COMPONENTES PASIVOS NO LINEALES Los componentes pasivos no lineales son aquellos ll que no responden d a la l ley l de d Ohm. Se dispone de una gran variedad de que con sus distintas estos elementos q propiedades permiten aplicaciones y útiles en circuitos tanto eléctricos muy como electrónicos. 111 Diodos. Poseen dos terminales que se denominan ánodo y cátodo. cátodo Se usan para convertir corriente alterna en continua. Deja j p pasar la corriente en un solo sentido A Ánodo (+) (-) (a) Cátodo mayor presión = P1 Equivalente al ánodo B G menor presión = P2 Equivale al cátodo (b) 112 + E + − I RL Diodo polarizado en forma directa (1) E I RL Llave cerrada (1a) E − II=0 0 RL Diodo polarizado en forma inversa (2) E RL Llave abierta (1b) Q≠0 Q=0 113 Rectificado 114 ánodo cátodo 1N4007 ánodo cátodo 115 116 Diferentes tipos de diodos Di i d Disipadores d de calor l Diodo de gran potencia 117 118 Termistores Componentes en los cuales su resistencia varía con la temperatura. NTC la resistencia disminuye con la temperatura PTC la resistencia aumenta con la temperatura p La respuesta de ambos de la resistencia en función de la temperatura es logarítmica. 119 RTH Ω R TH Ω 105 102 104 103 101 104 T ºC C 0º 300º 100º 200º (a) NTC la resistencia disminuye con la t temperatura t T ºC 0º 100º (b) 200º PTC la resistencia aumenta con la temperatura 120 APLICACIONES Los NTC tienen su mayor aplicación en sistemas de medición de temperatura y control. Ejemplos son los termómetros del tipo clínico que se utilizan mucho en neonatología para control del ambiente de las incubadoras. Los PTC, son muy utilizados para proteger a los motores eléctricos por sobretemperatura. Se colocan en el interior de los arrollamientos durante su fabricación y sensan permanentemente la temperatura p del alambre de las bobinas mediante un circuito al efecto. Cuando se llega a cierto umbral, generalmente más de 80º centígrados, dan una señal y desconectan al motor. También los PTC tienen aplicaciones domésticas, tales como los controles de temperatura de lavarropas automáticos automáticos, freezer y heladeras heladeras. 121 122 123 Fotoresistores Su resistencia varía con la luz y se denominan fotoresistores o LDR (resistencia variable con la luz) luz). SE fabrican con cadmio y selenio y el valor de la resistencia disminuye con la luz. Son muy utilizados, incorporados en circuitos al efecto, para el control de las luces de iluminación públicas, ya que automáticamente se encienden al faltar la luz solar y se apagan al aparecer el sol. Asimismo, también se utilizan en controles automáticos del brillo de una pantalla de televisión, y como control de brillo de luces incandescentes. 124 125 Varistores Resistencias variables en las que el valor de la resistencia i t i di disminuye i a mediada di d que se iincrementa t ell voltaje al que se somete al elemento. Se conocen como VDL: (voltaje dependent resistor) resistor). Característica Tensión-Corriente de Varistores de óxido de zinc (ZnO) y silicio carbono (SiC) 126 Varistor de alta tensión 127 PRECAUCIONES CON LA CORRIENTE ELÉCTRICA 128 FIN Teoría de Circuitos Ingeniería Electrónica Miguel Peña 129 130