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¿Por qué no funciona este circuito?
L.Bailón (coordinador)
J.I. Martín Bragado
M. Aboy
El texto adjunto corresponde a la versión del 09/08/2017 0:07:00.
Se irá perfeccionando con la colaboración de todos los que quieran aportar su experiencia en los laboratorios. Pueden enviar sus sugerencias por correo electrónico: [email protected]
Propósito:
Es frecuente ver, en nuestros laboratorios, como los estudiantes quedan perplejos ante el
hecho, bastante frecuente, de que sus montajes experimentales no funcionen “a la primera”.
En, desgraciadamente, muchos, demasiados casos, la actitud del alumno es preguntar al
profesor de prácticas directamente, sin hacerse la más mínima reflexión (léase, pregunta) sobre el
por qué de tan desagradable situación.
Este manual pretende ser una guía, en el terreno de las prácticas con circuitos electrónicos, de aquellas reflexiones (preguntas, otra vez) que el alumno debería haberse hecho antes de
consultar con el monitor del laboratorio.
Si lo hace así, aprenderá, no solo, a conocer los circuitos sino, también, a pensar con la
metodología científica. Que es bastante más importante.
Introducción:
Cuatro son las causas últimas por las cuales un circuito que se ha montado en el laboratorio de prácticas no funciona:
El diseño no es correcto
El montaje no es correcto
La alimentación (estacionaria o de c.c.) no es correcta
La señal no se propaga adecuadamente por el circuito.
La incorrecta operación del circuito puede tener consecuencias severas para el mismo. Es
innecesario decir que el calentamiento excesivo de los conpomentes y/o la emisión de humos son
síntomas “peligrosos” de mala operación. Debe procederse a desconectar el circuito y a proceder
a su análisis, tal y como se dice a continuación.
Es evidente que el alumno debería hacerse las preguntas suficientes para poder afirmar
que tanto el diseño, como el montaje, como la alimentación, como el flujo de señal tienen el
comportamiento adecuado.
Pregunta 1 ¿Es correcto el diseño del circuito?
Si el alumno está en condiciones de responder que sí, debe pasar a la pregunta 2.
Si el alumno no tiene certeza del correcto diseño del circuito, debe pasar a la pregunta
1.2. Tanto si el diseño es propio como si se ha copiado de alguna publicación (que también puede estar equivocada)
Pregunta 1.2.- ¿Los bloques funcionales o partes del circuito son los adecuados?.
La respuesta a esta pregunta requiere, obviamente, conocer la teoría del diseño del circuito y las características funcionales de los diversos bloques o etapas que configuran un sistema
electrónico. En general, un circuito electrónico contiene elementos o etapas de entrada, intermedias, de salida y de polarización.
Si cree que los bloques funcionales, etapas o partes del circuito son los adecuados, pase a
la pregunta 1.3. Si no, rediseñe su circuito y vuelva a empezar.
Pregunta 1.3.- Los cálculos de los diferentes elementos, ¿son correctos?
Para responder a esta pregunta hay que conocer la operación de las diferentes etapas del
circuito y, para cada una, las características de los diferentes elementos que lo integran. En general el cálculo es diferente si se trata de un circuito analógico que de un circuito digital. En todos
los casos, puede ahorrarse uno los cálculos manuales si dispone de un simulador: Spice u OrCAD, en nuestro caso. Seleccione si su circuito es analógico o digital.
Circuitos analógicos:
Muy en particular hay que conocer los modelos de circuitos equivalentes de los dispositivos activos y el proceso de establecer el circuito equivalente del sistema a fin de poder realizar
los cálculos de pequeña señal si el circuito corresponde a la Electrónica Analógica.
Para estos casos es conveniente recordad conceptos como: Impedancia de un condensador
y de una autoinducción, el divisor de tensión y el acoplo de impedancias.
Circuitos digitales:
Para el caso de circuitos digitales, suele bastar el conocimiento de las funciones lógicas
asociadas a cada elemento del sistema y la operatoria del álgebra de Boole. Para las peculiaridades de estos circuitos, vea el anexo correspondiente.
Si ha respondido que sí o está seguro de haber rectificado los errores encontrados, pase a
la pregunta 2. Aunque no es malo volver a empezar.
Pregunta 2: ¿Es correcto el montaje del circuito?
Si el alumno está en condiciones de responder que sí, debe pasar a la pregunta 3.
La corrección del montaje es, claro está, esencial. Los fallos de montaje vienen causados,
principalmente, por defectos en la identificación del patillaje de los dispositivos activos, por el
fallo en el conocimiento de las conexiones internas de la placa de montaje y porque puede haber
elementos no conectados al o los nodos correspondientes.
Para minimizar los fallos en el montaje (y facilitar luego la detección de fallos) es conveniente seguir un cierto orden y establecer algunos criterios de identificación de puntos de referencia. Por ejemplo, las líneas de alimentación positiva, deberían ser rojas; la de alimentación
negativa, negras; las de referencia verdes o amarillas, las de señal de otro color, etc
Conviene, en cualquier caso, responder a las preguntas:
Pregunta 2.1.- ¿Ha comprobado la asignación de terminales a los dispositivos activos (patillaje)? .
Note que, a veces, el dispositivo o circuito integrado ha de ser visto desde las patillas y
otras veces “desde arriba”. Identifique claramente el o los dibujos del catálogo.
Pregunta 2.2.- ¿Está seguro de que la inserción de elementos en la placa de montaje no ha
provocado ningún circuito abierto ni ningún cortocircuito?
Es decir, ¿no se ha equivocado de pista en la inserción de los elementos del circuito?. Recuerde que debe conocer perfectamente bien el conexionado interno de la placa de montaje.
Pregunta 2.3.- ¿Cada uno de los nodos del montaje recibe el número de terminales que
marca el diseño y estos terminales corresponden a los elementos adecuados?
También podría hacerse una pregunta semejante en referencia a las diferentes mallas que
conforman el circuito. Es bueno numerar los nudos o las mallas, para no olvidar ninguno.
Si ha respondido que sí a las tres preguntas o está seguro de haber rectificado los errores
encontrados, pase a la pregunta 3. Aunque, en este último caso, no es malo volver a empezar.
Pregunta 3 : ¿Es correcta la alimentación del circuito?
Si el alumno está en condiciones de responder que sí, debe pasar a la pregunta 4.
Una vez realizado el circuito sobre la placa de montaje y comprobada su corrección, antes
de conexión eléctrica, como se ha dicho hasta aquí, ha de pasarse a conectar la o las fuentes de
alimentación al circuito (¡Todavía no las fuentes de señal!) y comprobar que los valores experimentales corresponden a los valores teóricos encontrados y comprobados en la pregunta 1.
Es aceptable una ligera variación en estos valores (menos de un 10%), ya que todos los
dispositivos (activos y pasivos) están afectados de una cierta tolerancia en los valores de sus parámetros. En algunos casos (como en la  del transistor bipolar) la tolerancia puede llegar al
500% y si el diseño del circuito no es muy bueno, los valores experimentales pueden no parecerse a los teóricos. En ese caso debe procederse a un ajuste del circuito.
Las preguntas que cabe hacerse a propósito de la polarización estacionaria de los circuitos, pueden ser:
Pregunta 3.1.- ¿Es correcta la alimentación general del circuito?
En otras palabras: ¿Llegan los voltios (o miliamperios) que tienen que llegar a la placa de
montaje y en ella a las líneas de alta tensión (normalmente en rojo y señaladas en los esquemas
como +), a las de baja tensión (normalmente en negro y señaladas en los esquemas como +), a
las de baja tensión.
Si lo es pase a la pregunta 3.2. Si no, compruebe:
Pregunta 3.1.1.- ¿Es correcta la tensión suministrada por la fuente de alimentación?
No se fíe de los indicadores de la propia fuente: ¡Mídala!. Si no lo es, corríjalo y vuelva a
la pregunta 3.1- Si lo es pase a la pregunta siguiente 3.1.2.
Pregunta 3.1.2.- ¿Es correcta la tensión en las pistas de alimentación de la placa?
Si no lo es, hay un fallo en los cables de conexión y/o las conexiones en sí. Muchas veces
las conexiones se hacen con sistemas de tipo tornillo, donde en vez de apretar sobre el cobre del
cable, se aprieta sobre la funda (aislante) del cable. Otras veces la conexión se hace porinserción
y la suciedad de los terminales puede impedir un correcto contacto. No olvide que una buena conexión es equipotencial. Revise las conexiones y la continuidad de las pistas afectadas de la placa y vuelva a la pregunta 3.1.
Si lo es, pase a la pregunta 3.2
Pregunta 3.2.- ¿Es correcta la polaridad (signo y valor de las tensiones en los terminales) de
los dispositivos activos del circuito?
Así como la alimentación general se establece, normalmente, a partir de la fuente de alimentación, las tensiones y corrientes en otros puntos del circuito pueden ser obtenidas, a partir
de la fuente, mediante divisores de tensión . También se usa, aunque menos frecuentemente otro
tipo de sistemas: Desplazadores de nivel, espejos de corriente, dobladores de tensión, etc ... Es
correcto preguntarse, para cada uno de ellos que estén insertos en el circuito de alimentación:
Pregunta 3.2.1.- ¿Es correcta la atenuación o el desplazamiento (en general la característica) del circuito auxiliar de polarización?.
Si no lo es, analice el comportamiento del circuito auxiliar. Corrija su funcionaliento y si
ha solucionado el problema, repase la situación. Si no, siga.
Téngase en cuenta que en muchas ocasiones el circuito auxiliar funciona bien “en vacío”
(es decir, de forma aislada) pero deja de hacerlo al conectarse:
Pregunta 3.2.2.- ¿Hay un problema de acoplo de impedancias?.
Si es el caso, recalcule el divisor de tensión, o el desplazador de nivel ... y repase la situación.
En este punto la situación de alimentación debe ser normal. Pase a la pregunta 4
Pregunta 4 : ¿Es correcto el flujo de señal?
Si el alumno está en condiciones de responder que sí, debe considerar si ha observado
bien la salida del circuito. Porque o éste está funcionando, o el alumno se ha engañado en las
respuestas de algunas de las preguntas anteriores. Con lo cual, es aconsejable volver al principio.
Pero si el circuito sigue sin dar la salida apetecida, puede haber un problema en el flujo
de señal. Nótese que la señal es una magnitud eléctrica esencialmente variable. En el terreno de
la electrónica de pequeña señal, esta señal tiene un comportamiento armónico, a una frecuencia

Dado que si hemos llegado hasta aquí es porque la alimentación es correcta, podemos
afirmar que lodos los acoplos directos entre las diferentes partes del circuito, funcionan. El que la
señal (alterna) no se propague adecuadamente por el circuito hasta la salida del mismo debe ser
achacado a los elementos reactivos y/o al mal funcionamiento de los dispositivos activos (que,
teóricamente al menos, están correctamente polarizados). Por ello
Pregunta 4.1.- ¿Los elementos reactivos , básicamente condensadores, funcionan correctamente?
No olvide considerar cual es la impedancia de los diversos elementos y que puede tener
un problema de acoplo de impedancias. Si este es el caso, vuelva a seguir el flujo de señal. Si no,
pase a la pregunta siguiente
Pregunta 4.2.- ¿Los elementos activos, transistores, circuitos integrados ..., funcionan correctamente?
Normalmente un dispositivo o un circuito integrado funciona correctamente si, estando
polarizado adecuadamente, da la salida que esperamos cuando la entrada que recibe es la adecuada. Por ello:
Pregunta 4.2.1.- La polarización de los dispositivos activos, ¿es correcta?.
Repase la polarización que deben tener los elementos activos. Recuerde las polaridades
(básicamente) y los valores para que el dispositivo esté en la zona de operación que debe estar
(normalmente en la llamada zona activa).
Cuando se trate de un circuito integrado, las patillas de alimentación del mismo deben estar alimentadas, aunque se use solo una parte del mismo.
Si la polarización no es correcta, subsane la situación y repase. Si la polarización es correcta, pase a la pregunta siguiente
Pregunta 4.2.2.- ¿Funcionan los dispositivos activos?
Si ha llegado hasta aquí, hay algún dispositivo activo discreto o integrado que no funciona adecuadamente. Puede que no funcione nada, o puede que funcione mal.
En el primer caso está estropeado y debe ser sustituido. Tenga en cuenta que el dispositivo puede haberse estropeado por un mal diseño del circuito, tanto en su estructura (diseño y
montaje) como por los valores asignados a la polarización. Revíselo si la sustitución del elemento no soluciona el problema.
En el segundo caso (el dispositivo no funciona correctamente) puede ser porque tenemos
una polarización inadecuada (vuelva a considerar la pregunta 1) o porque no hemos usado el dispositivo adecuado. Compruebe su número, su patillaje ... Y rectifique lo que proceda.
Ahora, el circuito debe funcionar correctamente.
ANEXOS DOCUMENTALES
Acoplos.
Tres son las formas de acoplar las diferentes etapas de un determinado circuito electrónico mediante componentes pasivos: El acoplo directo, el acoplo capacitivo y el acoplo inductivo.
Los desplazadores de nivel requieren, en general, elementos activos y suelen considerarse como
una etapa individual del circuito. Los dos primeros son, básicamente, atenuadores. El tercero, no.
Acoplo directo.
Acoplo capacitivo
Acoplo indutivo
Desplazadores de nivel
El acoplo de impedancias.
Los ajustes en los circuitos.
Los circuitos digitales
Los circuitos digitales presentan algunas peculiaridades de operación que resumimos
aquí. Damos por supuesto que las partillas del chip están bien identificadas y el circuito integrado está correctamente alimentado. Pero además:
a) Las señales han de ser identificadas como “0” y “1”. Esto requiere unos valores adecuados de las tensiones que representan a las variables lógicas.
b) Muchos circuitos digitales tienen una salida en “colector abierto”. Esto significa que han
de trabajar con una carga externa. Si no se hace así, la medida de la salida puede ser errónea. Asegúrese que la salida no necesita esa carga o póngala, para que el funcionamiento
sea correcto.
c) Algo parecido pasa con las señales de entrada: Una entrada no conectada no es ni un “0”
ni un “1”, sino una “antena” recogedora de ruidos. Nunca debe dejarse una entrada al “aire”.
d) La detección del estado de la salida mediante diodos “LED”, requiere una cierta potencia.
Es decir, la salida del circuito digital ha de dar tensión Y corriente (o recibirla). Algunas
salidas no están preparadas para ello. Compruebe la salida con los diodos, después de
asegurarse con el voltímetro que la operación es correcta.
El divisor de tensión y los atenuadores de señal.
La fuente de alimentación
Por fuente de alimentación denominamos al instrumento que es capaz de generar una diferencia de potencial continua fija entre dos puntos cualquiera que sea la corriente (dentro de
unos límites, evidentemente) o bien de generar una corriente continua determinada por un circuito, cualquiera que sea la tensión necesaria. En el primer caso hablamos de fuente de tensión y en
el segundo de fuente de corriente.
La operación básica de muchas fuentes de alimentación es en el modo de fuente de tensión con límite de corriente. Es decir: Se genera una d.d.p. para alimentar el circuito. Este, según
su resistencia efectiva, solicita una determinada corriente a la fuente. Si esta corriente es menor
que el límite máximo fijado, el instrumento entrega la corriente pedida. Si no, el sistema entrega
la corriente máxima y disminuye la tensión generada adecuadamente. Es decir, pasa a trabajar
como fuente de corriente. Los aparatos actuales suelen marcar el cambio de situación encendiendo un indicador (piloto).
Si en un montaje determinado la fuente de tensión no da el valor deseado, compruebe
que no está en límite de corriente. Si lo está puede ser por un cortocircuito o un error en el diseño.
Por otro lado, las fuentes de alimentación suelen incorporar indicadores como voltímetros
y/o amperímetros. No es mala idea comprobar, al iniciar el trabajo, que lo que marcan es lo que
aparece en los terminales (medido con un multímetro fiable, por ejemplo)
Las fuentes de alimentación dan tensión y corriente: es decir, potencia. Esto requiere unas
conexiones correctas con el circuito. Tanto en el grosor de los cables (no suele ser una circunstancia crítica en los montajes habituales de un laboratorio de alumnos) como en los contactos en
los terminales. A veces las bananas de la salida y las de la placa “pillan” el plástico del cable en
vez del cobre. Es imprescindible cerciorarse del buen contacto
El generador de señales (generador de formas de onda)
Los generadores de señales proporcionan tensiones variables con el tiempo (formas de
onda). Habitualmente en forma armónica (sinusoidal), triangular o cuadrada. Y permiten regular
las características de las mismas, como son su frecuencia, su amplitud, el nivel de e incluso su
forma o simetría (Duty cycle: Tiempo en estado de alta o subida en relación con el periodo).
Además tienen salidas estándar habilitadas, generalmente, para aplicaciones concretas,
como es el caso de las aplicaciones digitales. Esta es una primera causa de “avería”: Siempre sale
una señal cuadrada en el generador de ondas si se ha escogido la salida equivocada. Entonces se
ha de cambiar la conexión de los cables de salida de la salida TTL/Sync a la salida señalada como OUTPUT.
Supuesto que estemos tomando la señal en la salida adecuada, otras anomalías pueden
ser:
 La señal del generador no es sinusoidal, tiene una forma extraña: Sin duda hay una mala
regulación del mando “Duty cycle”
 La amplitud de la señal es muy pequeña: Se puede corregir con el mando de amplitud del
generador. Si al máximo sigue dando una señal muy pequeña quizá esté conectado
el atenuador de señal (botón 0 -30db)
 La amplitud de la señal es muy grande: Puede reducirse con el mando de amplitud. Si se
necesita una señal aún más pequeña debe usarse el botón de atenuación.
La impedancia de los elementos reactivos.
El multímetro (polímetro)
Los multímetros sirven para medir tensiones y corrientes en corriente continua o en corriente alterna (unas veces a frecuencia fija de 50 Hz. Y otras en un rango de frecuencias). En este caso proporcionan valores eficaces, como norma general. Además permiten medir resistencias
y, también, capacidades e incluso autoinducciones. Todo ello es seleccionable con los mandos
del dispositivo. Esta es la primera fuente de averías: Hay que seleccionar la función adecuada, la
escala adecuada e, incluso, los terminales adecuados a cada medida que se quiera hacer.
Es importante señalar que:
a) Las tensiones se miden en paralelo. Es interesante comprobar que cuando las puntas
de prueba se cortocircuitan, la medida ha de ser nula. Si no es así, el aparato está estropeado, o los cables están abiertos.
b) Las corrientes, en serie. Es decir, abriendo el circuito e insertando el multímetro. Nótese que es más fácil medir una intensidad tomando el voltaje que cae en una resistencia de valor conocido (lo que, a veces, no es tan evidente).
c) Las resistencias, condensadores y autoinducciones se miden fuera del circuito: Para
medir una resistencia hay que extraerla del circuito. Además si la resistencia es grande no debe sujetarse con los dedos, ya que la impedancia del propio cuerpo podría
camuflar el valor de la resistencia.
El osciloscopio
El osciloscopio permite observar formas de onda y hacer medidas ( no muy precisas, bien
es verdad) de sus características principales: Nivel de continua, amplitud y frecuencia.
La onda “tal cual” es observable en la posición DC del mando correspondiente (de acoplo). Los valores están dados con relación al cero de la pantalla y a la escala utilizada, regulables
por el atenuador de entrada y por el mando de acoplo en posición GND, respectivamente. ¡OJO!,
si se olvida el mando en esta posición (GND) no se verá más que una línea horizontal o nada.
Tampoco se verá nada si no se ha escogido la escala adecuada o el mando de posición vertical ha
colocado la imagen fuera de la pantalla. Para comprobar esto, pon temporalmente el selector de
acoplo en GND y regula con el mando de posición vertical (subir/bajar) señal hasta que se vea
alguna señal.
Para poder observar una señal fija en la pantalla, el osciloscopio dispone de un control de
sincronismo o disparo (trigger). Normalmente se ha de escoger un canal de entrada que tenga
señal, una pendiente y un nivel de disparo adecuados. Si no es así, no se verá nada o la imagen
no permanecerá quieta en la pantalla. La imagen puede aparecer como una línea horizontal si la
frecuencia de barrido de la pantalla por el spot, es muy alta en relación con la de la señal. Por el
contrario, si la frecuencia de barrido es muy baja, aparentemente se observará una línea muy ancha.
A veces se observa ruido en la señal, y/o que ésta es muy pequeña. Quizás no se conectado la sonda del osciloscopio a tierra o que la salida que está en observación estaá cortocircuitada
a tierra.
Finalmente. Si se pretenden hacer medidas cuantitativas debe tenerse en cuenta:
 Cuales son las referencias en pantalla
 Si se está utilizando un acoplo directo (DC) o se ha suprimido la componente de
continua (acoplo AC) y solo se observa, entonces, la forma de onda alterna.
 Si todos los mandos oportunos están en la posición de calibración (CAL)
 Considérese la atenuación de las sondas. A veces atenúan por un factor 10, lo que
debe tenerse en cuenta para establecer las escalas reales de los desplazamientos en
pantalla. Y
Todo esto bajo la hipótesis de que la sonda del osciloscopio funciona. Para ello hay que
tocar con la sonda en una salida del osciloscopio etiquetada como TEST y que genera una señal
cuadrada.
La polarización de los dispositivos activos.