LIBRO DE TEXTO: TEORIA DE CIRCUITOS FORMATO DIGITAL

Cada obra que escribo es para mí un "pequeño milagro", dado que no es algo profundamente meditado ni largamente preparado, sino que, teniendo en cuenta lo que el lector, estudiante o profesional necesita, es la transcripción de los conocimientos recibidos a lo largo de mi carrera, "acomodados" a las exigencias actuales.
Este libro no es una excepción... Cuando comencé a darle forma, en un primer momento pensé en incluir todos los postulados de la teoría de circuitos, incluidos los tradicionales métodos de "Nodos" y "Mallas" para la resolución de circuitos, los teoremas de "Millman y Máxima Transferencia de Energía", los principios de "Superposición, Sustitución, Reciprocidad, etc", las respuestas de los circuitos complejos ante "excitaciones reales", etc. Sin embargo, entiendo que ése es un segundo paso que merece mayor preparación para que pueda ser comprendido por todos los que hayan leído la presente obra.
En este texto he incluido la teoría necesaria para cubrir gran parte del programa de la asignatura "Teoría de Circuitos" de los colegios secundarios, mezclada con un buen contenido práctico que abarca la edición de circuitos prácticos, fáciles de montar, para que Ud. se entrene mientras "arma sus propios proyectos".
Por otra parte, y como es mi costumbre, dedico un capítulo para explicar los conceptos básicos que hacen a la teoría de circuitos, que está destinado a los principiantes, pero que también será util para todos los que deseen refrescar conocimientos.
Deseo aclarar que todos aquéllos que compren este libro y deseen tener información adicional sobre los temas referidos en el segundo párrafo de este prefacio y que no incluyo en esta obra, pueden retirarlo, sin cargo, de las oficinas de Editorial Quark, para sacar fotocopias. Pretendo con esto, darle una herramienta a todos los estudiantes que no pueden esperar la aparición del segundo tomo de Teoría de Circuitos, cuya publicación está prevista para comienzos del año entrante.
Quiero agradecer a Pablo Dodero, Juan José Folguerona y Gustavo Raimondo por haber leído, corregido y sugerido cambios en el contenido de este texto para que llegue a sus manos de la mejor manera.
Dedico el libro a mis ahijados: "Luis, Pablo, Cecilia, Carla y Carolina", a quines les ha tocado, por desgracia, un padrino que muy poco se ocupa de ellos, pero que los tiene presentes en todo momento...
Y como siempre, también agradezco y dedico este trabajo a mis hijos: "Mariela, Diego y Federico" ya que son los que permanentemente me guían para intentar ser cada día un poco mejor.
Por último le doy gracias a Ud. lector, pues cada trabajo lo planifico por y para Ud. y estas letras no tienen sentido hasta el momento en que usted las está leyendo. Gracias..., muchas gracias.

Horacio D. Vallejo

Prefacio

La Teoría de los Circuitos
Cómo se estudia un circuito
Cuándo no es posible emplear
Teoría de Circuitos
Modelo para Circuitos Lineales
Cicuitos invariables en el tiempo
La Señal Eléctrica
Clasificación de las Señales Eléctricas
La Señal Senoidal
Señales Armónicas de la Fundamental
La Onda Rectangular
La Onda Diente de Sierra
La Onda Triangular
Señales Aperiódicas
Los Pulsos

La Teoría de los Componentes
Elementos Pasivos
El Capacitor
El Inductor
Elementos Activos
Respuesta de los Elementos Pasivos
ante una Excitación
Respuesta de un Resistor
Respuesta de un Capacitor
Respuesta de los Capacitores Asociados
Respuesta de un Inductor
Respuesta de los Inductores Asociados
En Síntesis

Análisis de Circuitos Pasivos
RC y RL
Circuitos RC
Carga de un Capacitor
Descarga de un Capacitor
Resistencia de Pérdidas de un Capacitor
La Constante de Tiempo RC
Circuitos RL
Descarga del Inductor
Régimen Permanente
Tipos de Respuestas
Análisis Matemático de la Respuesta
de un Circuito RC
Diferenciador RC
Con constante de tiempo "mediana"
Con constante de tiempo "grande"
Con constante de tiempo "chica"
Diferenciador RL
Con constante de tiempo muy grande
Con constante de tiempo muy pequeña
Integrador RC
Con constante de tiempo pequeña
Con constante de tiempo grande
Integrador RL
Diferenciación e Integración de otras Señales

Resolución de Circuitos
Leyes de Kirchhoff
Primera Ley
Segunda Ley
Resolución de Circuitos
Resolución de Circuitos
con otras Excitaciones
Divisores de Corriente
Teorema de Thévenin
Aplicación del Teorema
Teorema de Norton
Aplicación del Teorema

Circuitos Prácticos
Amplificador Espía
Amplificador Espía para corriente alterna
Filtro Activo Pasabanda
Receptor de Señal de KHZ
Rechazador de Señales de KHz
Fuente de Alimentación -V de precisión
Fuente de Alimentación partida
Corriente Alterna
Oscilador Senoidal con Doble T
Generador de Tonos para Organo Electrónico
Sistema de Alarma para Negocios
Metrónomo
Llave al Tacto
Relé Activado por la voz
Relé Temporizado
Preamplificador R.I.A.A.
Amplificador de watt
Mezclador de canales con
Amplificador Operacional
Preamplificador para Fono magnético
Generador de Rampas para TV
Generador de Onda Triangular y Cuadrada
Grabador Automático para Teléfono
Generador de Ciclo de Actividad Variable
Voltímetro de Alta Impedancia
Indicador de Polaridad
Cargador Automático de Batería
Preamplificador para Señales de MHz
Oscilador de MHz
Preamplificador de RF para Antena
Preamplificador para Bajas Señales
Mezclador con FET
Amplificador con FET para Disparo
Oscilador con FET
Oscilador Cristal
Sensor de Toque
Sensor de Toque con Rearme
Ecualizador Gráfico
Preamplificador para Tonos Medios
Control de Tonos Independiente
Mezclador de Audio Económico
Automático para Ampliadora Fotográfica
Termómetro para la Cocina
Fuente de Alimentación con
Control de Cortocircuito
Fuente Partida de Precisión
Oscilador Telegráfico
Oscilador Colpittis
Oscilador Hartley - Calibrador de FI
Oscilador a Transformador-marcador
Oscilador de Autobloqueo Telegráfico
Sirena de Varios Tonos

Las Leyes de la Electrónica
Circuito Eléctrico
Ley de Ohm
Cálculo de Corriente
Cálculo de Resistencia
Conexión de Pilas
Asociación de Resistores
Potencia y Energía Eléctrica
Cálculo de la Potencia
Aplicación de la Ley de Joule
Potencia y Resistencia
Para que Practique
Reactancia
Reactancia de Capacitancia
Fase
Reactancia Inductiva
Fase en el Circuito Inductivo
Circuitos RC y RL
El Circuito RC
El Circuito RL
Corriente Continua y Corriente Alterna

LIBRO DE TEXTO: ELECTRONICA APLICADA FORMATO DIGITAL

PROLOGO

En una época en que la informática forma parte de casi todos los proyectos que se encaran en la industria, educación, comercio, etc., la electrónica sigue jugando un papel preponderante, dado que "absolutamente toda transmisión de señal" se realiza por medios eléctricos que precisan el tratamiento de corrientes y tensiones de diferentes magnitudes.
En las últimas décadas, el avance de la tecnología se fue haciendo cada vez más notorio, sin embargo, los principios que rigen a los diferentes sistemas (electrónicos e informáticos), siguen siendo los mismos. Por ejemplo, desde el clásico microprocesador de Motorola , hasta los Pentium com tecnología MMX, emplean en su interior transistores y otros componentes semiconductores y pasivos, com la diferencia que se ha incrementado la escala de integración y se optimizaron los esquemas para que en un solo chip, se puedan incluir (en el Pentium), muchas más funciones que operan a mayor velocidad.
Pero hoy no podríamos tener cámaras de video superespecializadas, ni TV de alta definición, ni computadoras personales con kits multimedia, si no se hubiesen aplicado los principios y las leyes de la electrónica. Por tal motivo, creí conveniente editar el presente libro, para que todos los amantes de la electrónica tengan al alcnce de sus manos la teoría necesaria de la "Electrónica Aplicada al Diseño de los Circuitos Electrónicos".
El contenido de este libro no está al alcance de los principantes, pues es una continuación del texto "Teoría de Circuitos & Proyectos Prácticos", publicado hace unos meses, y como aquél, esta obra contiene información que cumple con los programas de la asignatura de diferentes establecimientos de enseñanza media y terciaria.
Como es mi costumbre, el contenido matemático se ha mantenido en un nivel mínimo pero razonable, para que puedan comprenderse los diferentes temas, dando ejemplos de aplicación que facilitan el aprendizaje. He dividido la obra en tres partes: primero explico la teoría atómica aplicada a los semiconductores de uso específico (capítulos y ), luego detallo las leyes y principios fundamentales de la Teoría de Circuitos, deteniéndome en los amplificadores operacionales (capítulos y ) y por último doy un resumen de circuitos comentados para que pueda aplicar los conocimientos adquiridos (capítulo ). Incluyo un Apéndice com el clásico temporizador , sin detenerme demasiado en él, dado que su explicación es objeto de otra obra que actualmente estoy preparando.
Como este texto es para mi muy especial, quiero agradecer a todos aquéllos que de una u otra manera permiten que estas palabras lleguen a sus manos; a mi esposa, mis hijos, mis padres, hermanos, mis suegros y demás seres queridos que siempre están a mi lado pese al escaso tiempo que puedo brindarles. A mis compañeros de trabajo que "hacen de todo" para el bien de todos, y que con su apoyo me permiten soñar com un mañana mejor pese a que en muchos momentos nos veamos inmersos en la angustia que genera la crisis social por la que atraviesa nuestro país, agravada por los "permanentes cambios" que las autoridades promueven, que hoy por hoy dificultan la aparición de obras en tiempo y forma.
Quiero dedicarle este libro a todos los que he mencionado en el párrafo anterior y en especial a un viejo guía que tenía olvidado: "a mi querido Fredy".

El Autor.

Prólogo

Teoría de Semiconductores
El Atomo
Diferencias entre metales y semiconductores
Bandas de energía
Generación de impurezas
La juntura P-N
Característica Tensión-Corriente de un diodo
Tensión de umbral
Diodo Zener
Diodo emisor de luz - LED
Diodo de capacidad variable
Transistor de juntura bipolar
Variación de hFE con IC
Curva característica de salida
Polarización

Circuitos equivalentes
de los Semiconductores
Número real
Número imaginativo
Número complejo
Pasaje de la forma polar a la forma
binómica de los números complejos
Pasaje de la forma binómica a la forma polar
Enunciados de Thevenin y Norton
Máxima transferencia de potencia
Modelos equivalentes
Parámetros híbridos
Modelo híbrido simple del transistor
en configuración emisor común

Teoremas de Resolución de Circuitos
Principio de superposición
Cálculo por leyes de Kirchhoff
Cálculo por el método de superposición
Teorema de Thevenin
Ejercicio
Teorema de Norton
Ejercicio
Principio de sustitución
Ejercicio
Teorema de Millman
Teorema de la máxima
transferencia de energía
Teorema de la reprocidad
Ejercicio
Métodos de resolución de circuitos
Planteo de las ecuaciones
Método de las mallas
Ejercicio
Método de los nodos

Semiconductores Especiales
El transistor de efecto de campo
Principio de funcionamiento
de los transistores de efecto de campo
Modelo equivalente
del transistor de efecto de campo
Modelo para señales débiles
El transistor unijuntura
Curva característica
del transistor unijuntura
Circuitos de conmutación
Circuito de aplicación
Comportamiento de las cargas
en un semiconductor
Dispositivos específicos de disparo
Rectificador controlado de silicio (SCR)
Triac
Diac
Circuitos de aplicación

Diseño de Circuitos con
Amplificadores Operacionales
El amplificador diferencial
El amplificador operacional
Ganancia del amplificador ideal
Impedancia de entrada
Impedancia de salida
Ancho de banda
Entradas inversora y no inversora
Características del
amplificador operacional real
Amplificador diferencial y de modo común
Ejercicio
Relación de rechazo de modo común
Impedancia diferencial de entrada (Zd)
Impedancia de modo común (Zc)
Respuesta en frecuencia
Slew Rate (Velocidad de crecimiento
de la señal)
Tensiones y corrientes de error
a) Corriente de polarización de entrada (Ib)
b) Corriente de desbalance de entrada (Iio)
c) Tensión de desbalance de entrada (Vio)
d) Variación de Vio con la temperatura
e) Rechazo de las variaciones
de la alimentación
Valores límite
Aplicación de la teoría en circuitos básicos
Amplificador inversor
Amplificador de ganancia alta
Amplificador no inversor
Seguidor de tensión
Sumador amplificador
Amplificador restador
Integrador
Derivador
Filtros activos con operacionales
Pasabanda
Elimina banda
Conversores

Circuitos Prácticos
con Amplificadores Operacionales
Proyectos
con amplificadores operacionales

El Circuito Integrado CA
Funcionamiento del circuito integrado

LIBRO DE TEXTO: CIRCUITOS INTEGRADOS - 1: MONTAJES ELECTRONICOS FORMATO DIGITAL

CAPITULO 1
Funcionamiento del temporizador
Diagrama en bloques del CI555
Funcionamiento del circuito integrado
Cómo funciona un generador de onda cuadrada
Oscilador astable
Oscilador monoestable

CAPITULO 2
Diseño de circuitos con el circuito integrado 555
Oscilador monoestable
Aprenda construyendo
Aclarando dudas
Utilizando el terminal de control
Luz de pasillo con apagado automático
Generador de audio de onda rectangular y onda triangular de barrido
Capacímetro para usar con un multímetro
Secuenciador de 3 canales

CAPITULO 3
Características del circuito integrado 555
Valores máximos absolutos
Descripción general y funcionamiento
El 555 como oscilador para pruebas
El 555 como monoestable
Características eléctricas
Curvas características del µA555
Tensiones en un oscilador monoestable
Tensiones en un oscilador biestable
Circuitos para diseño
Generador de ráfagas
Generador de ciclo de actividad variable
Control de nivel
Sensor de toque
Divisor de frecuencia programable
Detector de pulsos

CAPITULO 4
El 555 CMOS más rápido y más veloz
Máximos absolutos
Características eléctricas para Vcc de 5 a 15V
Conclusión

CAPITULO 5
Circuitos prácticos con el 555
Grabador telefónico
Encendedor electrónico
Alarma antirrobo de autoestéreo
Control de velocidad de un motor de CC
Timbre al tacto de dos tonos
Luz intermitente para el freno del auto
Timbre para el teléfono
Secuencial de potencia de 8 canales
Llamador para largas distancias
Generador de efectos especiales
Alarma universal con desarme
Sonar
Control remoto digital
Vúmetro programable
Central de juegos electrónicos
Control digital de sonido
Voltímetro digital

LIBRO DE TEXTO: CIRCUITOS INTEGRADOS - 2: ELECTRONICA TEMPORIZADA FORMATO DIGITAL

Capitulo 1
la importancia de los amplificadores operacionales
El amplificador operacional ideal y real
Amplificador inversor
Amplificador no inversor
Circuito separador o aislador (Buffer)
Amplificador sumador
Amplificador restador o diferencial
Amplificador sumador generalizado
Restador con alta impedancia de entrada
Amplificador de circuitos puente

Capitulo 2
Teoría de funcionamiento de los amplificadores operacionales
El amplificador diferencial
Características del amplificador operacional
Características del amplificador operacional real
Amplificador de ganancia alta

Capitulo 3
Detectores y comparadores
Limitadores
Limitadores de diodo zener
Disparador Schmitt
Circuitos de ganancia variable
Fuentes de tensión de referencia
Fuentes de corriente

Capitulo 4
Filtros activos integradores
Diferenciadores
Filtros activos
Conclusión

Capitulo 5
Amplificadores operacionales CMOS y fet
Amplificadores operacionales LinCMOS
Offsets ultraestables
Bandas anchas de frecuencia
Ventajas de los amplificadores operacionales LinCMOS

Capitulo 6
Bases para el proyecto y construcción de circuitos
Operación
Ganancia
Especificaciones
Circuitos integrados operacionales comunes
Circuito integrado para audio
Control de tono estéreo
Preamplificador RIAA
Filtro pasabajos Butterworth de 400Hz
Amplificación para instrumentación con entrada diferencial y alto rechazo en modo común
Divisor/multiplicador analógico
Filtro activo pasabanda de 1kHz
Discriminador de ventana
Filtro rechazador

Capitulo 7
Proyectos con amplificadores operacionales
Técnica general
Relé de sobretemperatura
Fotorrelé de acción positiva
Fotorrelé de acción negativa
Relé activado por líquido o humedad
Relé de toque
Relé de tiempo
Relé de sobretensión
Relé de subtensión
Circuitos con LM101 a LM108
Temporizador de intervalos largos
Detector de pasaje por cero
Amplificador para transductor piezoeléctrico
Sensor de temperatura
Amplificador para fotodiodo
Seguidor de tensión de alta impedancia
Conversor logarítmico compensado de temperatura
Extractor de raíz cuadrada
Multiplicador/divisor
Generador cúbico
Generador Log - Rápido
Generador anti-log
Proyectros elaborados con operacionales comerciales
Amplificador para instrumentación con ganancia variable
Amplificador de alta impedancia para instrumentación
Amplificador puente
Diodo de precisión
Recortador de precisión
Rectificador rápido de media onda
Conversor c.a./c.c. de precisión
Detector de pico