1) El documento describe conceptos básicos de electricidad como carga eléctrica, corriente continua, corriente alterna y ley de Ohm. 2) También explica diferentes tipos de baterías, fuentes de alimentación y los riesgos asociados con la electricidad como choques eléctricos y cortocircuitos. 3) El objetivo es proveer los fundamentos de electrónica a estudiantes.

2. UNIDAD 1
Fundamentos de electrónica

3. Electricidad
La electricidad es un fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuyo
efecto puede observarse en una multiplicidad de fenómenos (por ejemplo: los rayos).
La carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas:
• el protón tiene carga positiva
• el electrón tiene carga negativa
La carga genera un campo eléctrico a su alrededor
(una especie de fuerza que actúa a la distancia).
Las cargas de distinto signo se atraen, las de igual signo se repelen

4. Electricidad (cont.)
En condiciones normales, un átomo tiene una carga neutra (igual número de
electrones y protones).
Pero este equilibrio puede romperse fácilmente, por múltiples y diversos motivos,
dando origen a las cargas eléctricas, en reposo o en movimiento.
Al rozarse, algunos materiales (aislantes) tienden a perder electrones, y otros
tienden a ganarlos. Esto da origen a lo que se conoce como electricidad estática.
Otros materiales (conductores) como el cobre, poseen electrones “libres”, débilmente
atraídos por el núcleo, facilitando el paso de una corriente eléctrica a través de ellos.
Cargas en Electricidad estática
reposo
Cargas en
movimiento Corriente eléctrica
electroscopio enlace metálico

5. Corriente eléctrica
La corriente eléctrica consiste en la circulación de cargas
eléctricas (a través de un circuito), provocada por una
diferencia de potencial eléctrico (entre sus extremos).
La diferencia de potencial eléctrico es como una
“presión” que hace circular a la corriente, y a su vez
depende del campo eléctrico generado por las cargas.
Por convención se considera que la corriente eléctrica circula desde el polo positivo al polo negativo de la fuente
(que es el sentido de las cargas “positivas”; los propios electrones van, en la realidad, en el sentido contrario).
Conductores, semiconductores, aislantes
Los materiales conductores son aquellos que permiten la circulación de corriente eléctrica a su través
(gracias a que poseen electrones “libres”).
conducen
Los materiales que no son conductores se denominan aislantes. Conductores
“siempre”
no conducen
Aislantes
En los semiconductores, la conductividad varía dependiendo de “nunca”
diversos factores, como por ejemplo, el voltaje o la polaridad conducen
que se les aplica. Semiconductores
“a veces”

6. Corriente eléctrica (cont.)
El cable
Consiste en uno o varios hilos de material conductor, rodeados de
un recubrimiento de material aislante.
Sirve para “unir” eléctricamente los componentes de un circuito.
Idealmente, su resistencia es igual a 0 (pero en la práctica no lo es).
Circuito eléctrico: Es un camino cerrado por el que circula la corriente eléctrica
interruptor
conductor
fuente o
generador
“carga” o
receptor

7. Ley de OHM
La Ley de Ohm es la ley fundamental de la corriente eléctrica, que relaciona las
tres magnitudes principales: Tensión o voltaje (V), Intensidad (I) y Resistencia (R).
La tensión es la diferencia de potencial eléctrico
entre dos puntos del circuito, y se mide en
La intensidad eléctrica (I) es la cantidad voltios (V), por eso es llamada también voltaje.
de cargas que circulan por unidad de
tiempo en un punto del circuito; se
mide en amperios (A).
La resistencia (R) es el grado de oposición
(también se le suele llamar al paso de la corriente eléctrica que
“corriente”, “consumo” y “amperaje”). presenta un tramo del circuito.
Si dicho tramo es bastante conductor tendrá una
resistencia baja; si, en cambio, tiende a ser
aislante, tendrá una resistencia alta.
La resistencia se mide en ohmios ( ).
Un alambre de cobre de pocos cm tiene una
resistencia cercana a 0 , mientras que el plástico
que lo recubre tiene una resistencia del orden de
los cientos de M .

8. Ley de OHM (cont.)
La resistividad es la resistencia específica de un material. r l ( m)
R
La resistencia de un conductor es directamente proporcional
a su longitud e inversamente proporcional a su sección.
S ( mm 2 )
Ley de Ohm: I = V / R
Alcance de la Ley de Ohm
¿Es la Ley de Ohm una ley universal?
¿Se cumple la Ley de Ohm en corriente alterna?
¿Se cumple la Ley de Ohm en los semiconductores?

9. Potencia
La electricidad es una forma de energía.
En física, la energía necesaria para realizar realizar un trabajo, se mide en Joules (J).
La potencia es la cantidad de energía que se consume (o que se
entrega) por unidad de tiempo. Se mide en watts (W). 1W = 1 J/s
La potencia eléctrica puede calcularse como
el producto del voltaje por la intensidad.
P=V·I 1W = 1V · 1A
La potencia expresa la cantidad de energía por
segundo que consume o entrega un dispositivo
(por ejemplo, una lámpara de 100W, un
amplificador de audio de 200W, etc.)
Nota: lo que nos cobra UTE es el consumo de energía mismo
(KWh) y no la tasa de consumo (KW) que sería la potencia.

10. Corriente continua y alterna
…que circula en corriente continua
una sola dirección (DC o CC)
Corriente eléctrica
…que circula en corriente alterna
ambas direcciones (AC o CA)

11. Corriente continua y alterna (cont.)
Fuentes de energía
La energía que llega a nuestros hogares a través de
la red eléctrica, es corriente alterna (220V de CA).
La energía proveniente de una pila o batería eléctrica,
es corriente continua (y de voltaje constante).
La mayoría de los circuitos electrónicos se alimentan con CC de bajo
voltaje, como la que puede provenir de una pila o batería (1 a 24V).
El dispositivo encargado de convertir los 220V de CA de la red eléctrica
en voltajes mucho menores de CC, se llama fuente de alimentación.
Señales eléctricas
La CA también suele verse en señales eléctricas que
transportan información (por ejemplo: audio, RF).
Las señales digitales (como las que hay dentro de una computadora), en
muchos casos no varían el sentido pero sí la magnitud de la corriente en
el tiempo.

12. Corriente alterna
En la CA, la magnitud y el sentido de la corriente suelen variar cíclicamente.
Esta variación cíclica, en general, responde a una función sinusoidal.
semiciclo
positivo
y(t) = A sen (ω·t + φ)
0V
y(t) = A sen (2π·f·t + φ)
semiciclo
negativo
t es el tiempo, en segundos.
A es la amplitud, el valor absoluto máximo de la función. ω es la velocidad angular, en
radianes/segundo.
T es el período, el tiempo que dura un ciclo de la sinusoide.
φ es la fase inicial, el desplazamiento horizontal de la gráfica.
f es la frecuencia, el número de oscilaciones o ciclos por segundo y se mide en hertz (Hz).
Es el inverso del período (1/T), y es igual a ω/2π (velocidad angular expresada en
circunferencias/segundo, o sea ciclos/segundo)

13. Corriente alterna (cont.)
Valor eficaz (RMS)
En la corriente alterna el voltaje y la intensidad están variando permanentemente, y pasando por el
valor 0 una y otra vez.
En consecuencia, tomar como referencia el valor de pico (la amplitud de la sinusoide) no nos da una
idea del trabajo real que esa corriente puede efectuar.
El valor eficaz de una corriente alterna, se define como el valor de una corriente continua constante
capaz de realizar un trabajo equivalente (misma disipación de calor en una resistencia, por ejemplo).
El valor eficaz se calcula como la media cuadrática (root mean square, RMS), es decir como la raíz
cuadrada del promedio de todos los valores instantáneos elevados al cuadrado, durante un período.
valor de pico (A)
A
RMS A 2 /2
Para el caso de 2
una sinusoide:

14. Corriente alterna (cont.)
La red eléctrica
En nuestro país, la red eléctrica es de CA 220V RMS con una frecuencia de 50Hz.
¿Por qué se utiliza corriente alterna y por qué de tan alto voltaje?
1) Los generadores de energía eléctrica utilizan la
inducción electromagnética y generan corriente alterna.
2) El mismo principio se usa en los transformadores, que
permiten subir y bajar el voltaje si es necesario.
3) Se puede conseguir el mismo trabajo con un voltaje alto y
una intensidad baja, que con un voltaje bajo y una intensidad
alta, ya que P = V · I
4) La resistencia de un conductor es proporcional a su
longitud. En tendidos de cable de grandes distancias, esta
resistencia genera una caída de tensión, ya que V = I · R
5) En consecuencia, se elige trabajar con un V alto y una I baja.
En las líneas de distribución, el voltaje es mucho más alto que
220V.

15. Baterías
proceso “pilas”
irreversible
Generadores
electroquímicos
proceso “baterías”
semi-reversible
Las baterías entregan CC de voltaje constante (que decae lentamente).
Voltaje, medido en V
Capacidad, medida en Ah
Características
Intensidad máxima, medida en A Energía / peso (“densidad”)
de una batería
(resistencia interna) Duración (nº de recargas)
Auto-descarga
Tipo (química)
Voltaje por elemento
Mantenimiento, curva de
descarga, efecto “memoria”,
etc., etc., etc.

16. Baterías (cont.)
Las baterías constan de una o varias celdas o elementos.
Las celdas pueden conectarse en serie, en cuyo caso se suma
el voltaje, o en paralelo, en cuyo caso se suma la capacidad
• baja densidad (muy pesadas)
Plomo-ácido • económicas, fáciles de manejar
baterías de “gel” • voltajes típicos de 6V y 12V
• se utilizan en autos, motos, alarmas, UPS
• baja densidad
Niquel-Cadmio • efecto “memoria” pronunciado
(Ni-Cd) • voltaje de 1.2V
• se están dejando de utilizar
• mayor densidad que las Ni-Cd
Tipos de Niquel-Hidruro • efecto “memoria” débil
Baterías metálico (Ni-MH) • voltaje de 1.2V
• se utilizan en cámaras fotográficas, grabadores portátiles
• alta densidad
Lithium-ion • requieren un cargador especial
(Li-ion) • voltaje de 3.6V por celda
• se utilizan en notebooks, netbooks, celulares, etc.
• altísima densidad
Lithium-polymer • requieren un cargador especial (pueden explotar)
(LiPo) • voltaje de 3.7V por celda
• se utilizan en robótica, RC: aviones, helicópteros, etc.

17. Fuentes de alimentación
La fuente de alimentación es el dispositivo encargado de proporcionar un voltaje de CC
(habitualmente bajo) a partir de la CA de la red eléctrica (habitualmente 110-220V).
Voltaje de entrada (ej. 220V AC)
Voltaje de salida (ej. 12V DC)
Características
de la “fuente” Intensidad máxima que puede
entregar, o potencia (ej. 1.5A, 18W)
Proceso, filtraje, regulación, protección, etc.
Fuente de PC (conmutada)
Común (no regulada)
“Clásica”
Regulada
Tipos de fuentes
entregan un voltaje exacto,
de alimentación constante e invariable
Conmutada o “switcheada”

18. Fuentes de alimentación (cont.)
Fuente “clásica”
Transformador Rectificador
Filtro Regulador
(condensador) (circuito integrado)
(puente de diodos)
El regulador de voltaje
entrega un voltaje fijo en
su salida, independiente
del voltaje de entrada
Fuente conmutada
Las fuentes conmutadas pueden reconocerse por la ausencia del transformador grande y pesado de
las fuentes “clásicas”, y la presencia de una circuitería electrónica más compleja (ej. la fuente de PC).
Pueden entregar grandes potencias con un tamaño y peso mucho menores. Su principal problema es
el ruido eléctrico que generan, que las hace inadecuadas para ciertas aplicaciones (ej. el audio).

19. Riesgos y precauciones de la electricidad
Choques eléctricos
El cuerpo humano es conductor. La resistencia de la piel varía de una persona a otra, y disminuye drásticamente cuando la piel está mojada.
La corriente eléctrica puede causar lesiones graves, e incluso la muerte. El daño varía según la intensidad de corriente que circule por el
cuerpo y el tiempo durante el que lo haga.
Los voltajes inferiores a 50V no implican riesgo para el cuerpo humano, lo cual no significa que no sean peligrosos en sí, ya que un manejo
imprudente de los mismos puede provocar desde la rotura de costosos equipos hasta quemaduras, incendios u otro tipo de accidentes.
Cortocircuitos
Cortocircuito es el contacto eléctrico directo entre 2 polos a través de un conductor (o algo de baja resistencia). Cuando esto ocurre, en
forma accidental, las consecuencias pueden ser variadas, dependiendo de qué polos se trate.
Al producirse un cortocircuito, puede circular una corriente capaz de dañar cualquier componente del nuevo circuito que se forma. Por
ejemplo, si cortocircuitamos los dos polos de una fuente, circulará mucha corriente por el regulador de voltaje, o por los diodos
rectificadores, y éstos podrían quemarse. Si se produce un cortocircuito entre un cable que tiene 12V y una salida de un microcontrolador,
casi seguro quemaremos esa salida, o todo el micro.
Otra posibilidad con los cortocircuitos es que algún componente o el propio cable se recaliente, empiece a echar humo, y finalmente se
prenda fuego. Los cortocircuitos son frecuentemente la causa de los incendios.
Polaridad inversa o voltaje excesivo
Los circuitos electrónicos que incluyen componentes semiconductores (transistores, circuitos integrados) son muy sensibles al voltaje y a la
polaridad. Además del cortocircuito, cualquiera de estas dos condiciones, polaridad inversa o voltaje excesivo, dañará irreversiblemente al
componente.
1) mantener siempre todos los equipos desconectados de la electricidad, y la mesa de trabajo bien ordenada.
2) PENSAR antes de conectar nada (y en general antes de hacer cualquier cosa, sobre todo si los equipos ya están enchufados).
3) volver a apagar, desconectar y guardar todo lo que no se usa, una vez finalizada la prueba.

20. Más “secretos” de la electricidad
Tierra
En todos los circuitos eléctricos y electrónicos, se entiende por tierra o masa (en inglés ground, GND) a una de estas dos cosas, o ambas:
• la referencia de 0V del circuito, o el conductor que es usado como retorno común de todas las corrientes.
• un terminal que se conecta a la carcasa de los equipos (cuando ésta es metálica) y a la propia superficie terrestre, y que evita que el
usuario pueda recibir un choque al tocar dicha carcasa, ya que no puede haber diferencia de potencial entre ella y el cuerpo de la persona
(que está conectado naturalmente a la Tierra).
El voltaje “agacha” cuando hay consumo
Esto se explica por la presencia de una resistencia interna en toda fuente de voltaje. Esta resistencia
interna provoca una caída de tensión, mayor cuanto mayor es la intensidad consumida por la carga.
El ruido
Los componentes electrónicos generan ruido, debido, entre otras cosas, al movimiento aleatorio de electrones dentro de ellos, lo que se
conoce como ruido térmico. Otras fuentes de ruido son las ondas electromagnéticas de todo tipo que inciden sobre el conductor, o las
señales parásitas que vienen desde la propia fuente de alimentación.
Condensadores de desacople
Es común la necesidad de colocar condensadores en paralelo a la fuente en varios puntos del circuito, para prevenir el ruido generado por
los propios componentes del mismo. Toda vez que un dispositivo varía el consumo (como es el caso de los microcontroladores, que lo
hacen a altísimas frecuencias) hace que el voltaje que le llega al resto de los componentes también varíe, por diversos motivos (uno de
ellos es el ya visto fenómeno del “agache”, cuyo concepto se puede extender también a la resistencia de las propias pistas del circuito).
Falsos contactos
Los falsos contactos no implican mayor riesgo, pero son de las cosas que tenemos que evitar a toda costa. Un sistema microcontrolado es
de por sí algo muy complejo, y debemos procurar no introducir incertidumbre adicional, no agregar más variables a la ya recargada
ecuación de nuestro sistema, o corremos el riesgo de sucumbir ante la imposibilidad de diagnosticar una falla, cuando ésta se presente.

21. Componentes electrónicos

22. Componentes (clasificación general)
Son los dispositivos que forman parte de un circuito electrónico, cumpliendo distintas funciones en él.
Se presentan como pequeños “aparatitos” con 2 o más terminales metálicos (“patas”), mediante los
cuales se conectan al circuito (habitualmente con soldaduras, a un circuito impreso).
Los componentes electrónicos son muy variados, y se pueden clasificar según diversos criterios.
• Son los componentes más simples. • Suelen tener más de 2 patas.
Componentes • Suelen tener sólo 2 patas. Componentes • Suelen utilizar alimentación.
pasivos • No necesitan alimentación. activos • Cumplen funciones más complejas
como amplificar, controlar, procesar.
• Ej.: resistencia, condensador, bobina.
• Ej.: transistor, circuito integrado
Semiconductores
“Semiconductor es un elemento que se comporta como conductor o como aislante, dependiendo de diversos
factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura
del ambiente en que se encuentre.” (Wikipedia)
Los componentes basados en esto se llaman semiconductores, por ejemplo:
diodo (diversos tipos), transistor (diversos tipos), circuito integrado.
Conectores, interruptores, transductores, sensores, actuadores.
Otros
Por principio físico: optoelectrónicos, electromagnéticos, piezoeléctricos, electromecánicos, etc.

23. Símbolos y fotos de componentes
Resistencias Condensadores
Bobinas y
transformadores

24. Símbolos y fotos de componentes (cont.)
Diodos Transistores, etc.
Circuitos integrados

25. Símbolos y fotos de componentes (cont.)
Otros

26. La resistencia (o resistor)
La resistencia es un componente pasivo, de 2 patas, cuya función es
oponerse al paso de la corriente (provocando una caída de tensión).
Circuitos con resistencias
Resistencias en serie
Cuando las resistencias están en serie, la misma
intensidad tiene que pasar por cada una de ellas.
La caída de tensión en cada resistencia es igual a esta
intensidad multiplicada por la resistencia de cada una.
La suma de estas caídas de tensión tiene que ser
igual al voltaje total aplicado al circuito.
Desde el punto de vista de la fuente, el circuito sería
equivalente a una sola resistencia cuyo valor fuera
la suma de todas las resistencias en serie.
Ejemplo:
12V = 10Ω·I + 20Ω·I + 30Ω·I
I = 12V / (10Ω + 20Ω + 30Ω)

27. Circuitos con resistencias (cont.)
Resistencias en paralelo
Cuando las resistencias están en paralelo, el mismo
voltaje llega a cada una de ellas.
La intensidad en cada resistencia es igual a este
voltaje dividido por la resistencia de cada una.
La suma de estas intensidades tiene que ser igual a
la intensidad total que recorre el circuito.
Desde el punto de vista de la fuente, el circuito sería
equivalente a una sola resistencia cuyo valor fuera
el inverso de la suma de los inversos de todas las
resistencias en paralelo.
Ejemplo:
IT = 24V/10Ω + 24V/20Ω + 24V/ 30Ω
RT = 24V/IT 1/RT = IT/24V
1/RT = 1/10Ω + 1/20Ω + 1/30Ω
RT = 5.45Ω

28. Circuitos con resistencias (cont.)
El divisor de tensión
Un circuito con 2 resistencias en serie constituye un divisor de
tensión, con el cual podemos obtener un voltaje intermedio a
partir de un voltaje de entrada mayor.
PERO: al conectar este voltaje intermedio a una “carga”, la
resistencia de dicha carga estará en paralelo con la resistencia
inferior del divisor, modificando (de hecho, bajando) el voltaje
obtenido en primera instancia.
Esta es la base de todos los problemas que tienen que ver con la adaptación de
impedancias entre las etapas de un circuito.
Como regla general, la impedancia de entrada de un circuito tiene que ser
siempre varias veces más alta que la impedancia de salida del circuito que se le
quiere conectar.
El potenciómetro
se usa como divisor
de tensión variable.
Los sensores de resistencia variable
(como el LDR), se suelen conectar
formando un divisor de tensión.

29. La resistencia – componente
1KΩ = 1000Ω Código de colores
Unidades
1MΩ = 1000KΩ
Tolerancia
Es el margen de error que puede tener el valor
de la R. Se expresa como porcentaje (%).
Potencia
Es la máxima potencia que puede disipar una R.
Valores habituales: 1/8W, 1/4W, 1/2W, 1W, etc.

30. El condensador (o capacitor)
láminas
El condensador es un componente pasivo, de 2 patas, conductoras
capaz de almacenar energía eléctrica.
Está formado por 2 placas conductoras, separadas por un dieléctrico.
dieléctrico
Carga del condensador
Cuando conectamos el condensador a una CC a través de una R, inicialmente circula
una corriente por el circuito, hasta que el condensador queda completamente
cargado (es decir, con el mismo voltaje que la fuente).
Este proceso toma un tiempo que depende de los valores de R y C, y evoluciona tal
como muestran las gráficas.
Intensidad Voltaje en C
en el circuito
(caída de
tensión en R)

31. El condensador (cont.)
Descarga del condensador
Cuando conectamos el condensador cargado a la resistencia, inicialmente circula una
corriente (inversa) por el circuito, hasta que el condensador queda completamente
descargado (es decir con 0V).
Este proceso toma un tiempo (el mismo que en el caso anterior) que depende de los
valores de R y C, y evoluciona tal como muestran las gráficas.
Voltaje en C Intensidad
en el circuito
Capacidad de un condensador
Es la cantidad de carga por voltio que puede almacenar. Se mide en faradios (F).
La capacidad del condensador aumenta con la superficie de las placas y con la cercanía de las mismas.

32. El condensador (cont.)
Constante RC
El tiempo que demora el condensador en adquirir el 63,2% del voltaje, cuando se carga a través de una R, o el
36,8% cuando se descarga a través de una R, se calcula como:
T (ms) = R (KΩ) · C (µF)
Comportamiento del condensador en CC y CA
El condensador en CC no conduce, excepto en régimen transitorio, al conectar o desconectar el circuito.
Puesto que el condensador conduce cuando hay cambios, es “permeable” a la CA.
Su reactancia disminuye cuanto mayor es la capacidad y mayor es la frecuencia.
Usos del condensador Cerámicos
• En paralelo: como filtro de CA (ver fuentes).
• En serie: como filtro de CC. Fabricación del
condensador Electrolíticos
• En circuitos temporizadores (por la constante RC).
• En combinación con otros componentes pasivos y
activos para formar diversos tipos de filtros, etc.
• En electrónica digital: la DRAM funciona a base de Otros
condensadores.

33. Electromagnetismo
El electroimán
La corriente que circula por un conductor genera a su
alrededor un campo magnético (cuya intensidad se incrementa
al aumentar la intensidad de la corriente y disminuye al
aumentar la distancia con respecto al conductor).
Si el conductor es una bobina, el campo magnético se refuerza.
Si la bobina tiene un núcleo de hierro u otro material
ferromagnético, el campo se refuerza aun más.

34. Electromagnetismo (cont.)
La inducción electromagnética
Un campo magnético variable produce un voltaje en un conductor o una bobina.
Lo mismo ocurre si la bobina se mueve con respecto a un campo magnético fijo.
• transformador
• motores (todos, ya sean de AC, DC, stepper, etc.)
• generadores (dínamo, alternador)
• transductores sonido (micrófono, parlante, cápsula fonocaptora, etc.)
• relé
• solenoide (actuador)
Componentes y
• bocinas y timbres
dispositivos que
aprovechan el • cinta (audio, video, informática)
electromagnetismo • diskette, disco duro
• tarjeta magnética (banco)
• medidor analógico (de aguja, también llamado “galvanómetro”)
• galvanómetro (actuador: en el CD, en el disco duro)
• el “yugo” en los monitores CRT
• el “portero eléctrico” de los edificios
• actuadores de todo tipo, y muchas cosas más

35. La bobina o inductor
Al igual que el condensador, la bobina almacena energía, gracias al
fenómeno de autoinducción.
Al variar la corriente que circula por una bobina, se produce una
variación del campo magnético que ésta genera.
Dicha variación induce sobre la misma bobina una corriente que se
opone a la variación de corriente original.
La bobina es, en cierto modo, el componente inverso del condensador (ya veremos por qué).
Comportamiento de la bobina
Cuando conectamos la bobina a una CC a través de una R, inicialmente no circula corriente por el circuito, hasta que
la bobina “se carga” completamente (el campo magnético es constante).
Cuando hacemos desaparecer la fuente de energía eléctrica, el campo magnético induce una corriente (inversa) en
la bobina, que se “descarga” a través de la resistencia.
Las gráficas y los tiempos son similares a los del condensador, pero a la inversa.
La “capacidad” de la bobina se llama inductancia, se mide en henrios (H) y se designa
con la letra L. Aumenta con la cantidad de espiras de la bobina (y con el núcleo).
La constante de tiempo, en el caso de la bobina, es T = L / R.

36. La bobina (cont.)
Usos de la bobina Filtro pasabanda
hecho con bobinas
y condensadores
Los mismos que el condensador, pero a la inversa.
• En serie: como filtro de CA.
• En paralelo: como filtro de CC.
• En combinación con otros componentes pasivos
y activos para formar filtros, osciladores, etc.
(La reactancia de la bobina aumenta con su
inductancia y con la frecuencia).
Tabla de combinaciones en serie y paralelo
Concepto de Impedancia
Los componentes como el condensador y la bobina, llamados “reactivos”, presentan
un comportamiento particular en CA, llamado reactancia.
Bobinas de
La impedancia es el concepto de resistencia ampliado para CA, de modo que contempla núcleo
tanto la resistencia como la reactancia. ajustable,
usadas en RF
La impedancia se mide en ohmios (Ω) igual que la R, y se designa con la letra Z.
Gracias a esto se puede aplicar la ley de ohm en los circuitos de CA, aunque su análisis es
mucho más complejo, puesto que la impedancia varía con la frecuencia, entre otras cosas.

37. Semiconductores
Algunos materiales, como el silicio, se comportan como conductores o como aislantes
dependiendo de diversos factores.
Los componentes semiconductores aprovechan esta propiedad con diversos fines, como
por ejemplo amplificar o controlar una corriente eléctrica.
Los componentes semiconductores no son para nada simples; su comportamiento no-lineal
incluye múltiples efectos que dependen del campo eléctrico, magnético, la temperatura, la
luz, etc., y cuya explicación involucra conceptos avanzados de física y química.
Lo que presentaremos aquí es una versión extremadamente simplificada de
su funcionamiento, a efectos didácticos.
Dopaje de un semiconductor
Los materiales semiconductores pueden ser dopados con impurezas dopaje tipo N
que cambian su comportamiento eléctrico.
El dopaje tipo “N” consiste en agregar átomos “donantes” de electrones.
El dopaje tipo “P” consiste en agregar átomos “aceptores” de electrones.
El dopaje hace que aparezcan en el material electrones o “huecos”, que
actúan, en ambos casos, como portadores de carga eléctrica.
dopaje tipo P

38. El diodo
El diodo es un componente que permite el paso de la corriente en una sola dirección.
El diodo semiconductor es el componente semiconductor más simple.
Está formado por 2 regiones semiconductoras con distinto dopaje: la
región N, a la que se le han inyectado electrones, y la región P a la
que se le han inyectado “huecos”.
Se dice que estas 2 regiones forman una unión P-N.
Al conectar el polo negativo de una fuente a la región N
y el positivo a la región P, el diodo conduce.
Al polarizarlo a la inversa, el diodo no conduce, excepto
que el voltaje supere cierto límite. (Para que el diodo
conduzca en polarización directa, también el voltaje
debe superar cierto umbral, típicamente de 0,6V).
Los terminales del diodo reciben el nombre de
“cátodo” y “ánodo”, nombres que provienen
del antiguo diodo valvular.

39. El diodo (cont.)
Rectificador
Es el diodo estándar, usado más que nada en fuentes de alimentación.
De señal
Diodo de baja potencia, usado para tratamiento de señal (por ejemplo, en puertas lógicas).
Zener
Estos diodos tienen la particularidad de que, al ser polarizados en inversa por encima de
cierto nivel, se comportan como reguladores de voltaje, es decir, mantienen un voltaje
constante entre sus terminales, con independencia de la corriente que los recorre.
Diodos Schoktty
Es un diodo especial, cuyas características son: alta velocidad de conmutación, y bajo umbral de conducción.
prácticos
LED Los LED son diodos que emiten luz al ser atravesados por una
corriente. Las características de esa luz varían según su
fabricación, y según la corriente que los recorre. La tensión
umbral en los LED va desde 1.8 a 3.8V, y la corriente típica es de
10 a 20mA. También existen LEDs de potencia de 1W, 3W, etc.
Resistencia limitadora para un LED
Los diodos no son dispositivos lineales. Por encima del voltaje umbral, el diodo aumenta
drásticamente su conductividad, llegando rápidamente a la corriente máxima que lo
puede dañar. Por esta razón nunca debe conectarse un LED a una fuente de voltaje, sin
la correspondiente R limitadora.

40. El transistor
El transistor es el componente activo elemental, y el más importante de toda la electrónica.
Su funcionamiento es análogo al de la válvula triodo del pasado. Posee
3 terminales, y la corriente que circula por dos de ellos es controlada
por una pequeña corriente o voltaje presente en el 3er. terminal.
Existen varios tipos de transistores, según la tecnología semiconductora
en que se basen. El más conocido de todos es el llamado transistor de
unión bipolar (BJT). Otro tipo de transistores son los llamados “de
efecto de campo” (FET) y dentro de ellos los MOSFET.
El transistor bipolar (BJT) Primer transistor, inventado en 1947
El transistor de unión bipolar está formado por 2 uniones P-N, vale decir, por 3 regiones semiconductoras.
De este modo, el transistor bipolar puede ser PNP o NPN.
Los tres terminales reciben el nombre de emisor, base y colector, respectivamente.
• El emisor es una región fuertemente dopada, a diferencia de las
otras 2, y se encarga de proporcionar portadores de carga.
• El colector es una región de gran extensión, y se encarga de recoger
portadores de carga.
• La base es una región intermedia muy estrecha, que separa a las
otras 2, y se encarga de controlar la corriente entre ellas.

41. El transistor bipolar (cont.)
Funcionamiento del transistor – Circuito típico (emisor común)
Se dice que el transistor está polarizado cuando circula una débil corriente emisor-base.
En estas condiciones, el transistor permite el pasaje de corriente también entre
el emisor y el colector.
La corriente emisor-colector es proporcional a la corriente de emisor-base,
siendo la primera más de 100 veces mayor que esta última. Un pequeño cambio
en la corriente de base, provoca un gran cambio en la corriente de colector.
Se dice entonces que el transistor amplifica la corriente, y que la corriente de
base controla a la corriente de colector.
Transistor en conmutación
El comportamiento aproximadamente lineal recién visto, se da en un rango de polarización limitado por las dos
condiciones extremas del transistor, que son:
• Transistor en corte – cuando no hay corriente de base, tampoco hay corriente alguna de colector.
El transistor se comporta como un interruptor abierto. El voltaje entonces en C es igual al de la
fuente (no hay caída de tensión en Rc).
• Transistor en saturación – cuando la corriente de base es suficientemente alta, la corriente de
colector alcanza el máximo posible. El transistor se comporta como un interruptor cerrado. El voltaje
entonces en C tiende a OV.
En electrónica digital, los transistores se usan en conmutación (en analógica, se usan polarizados).

42. El transistor bipolar (cont.)
RESUMEN: estados de funcionamiento del transistor bipolar (*) La corriente de base es siempre muy pequeña.
La base del transistor suele protegerse con una R.
Zona Activa
Corte Saturación
(polarizado)
VC VC = V 0 < VC < V VC ≈ 0
IC IC = 0 IC = β·IB IC = máximo valor
(β = ganancia)
IB (*) IB ≈ 0 IB > 0 IB = máximo valor
No conduce (se Conduce totalmente
Conducción del Conduce
comporta como un (se comporta como un
transistor parcialmente
interruptor abierto) interruptor cerrado)
Transistores de potencia “Transistor Man” (The Art of Electronics)
Cada transistor tiene sus características, como por ejemplo voltaje y corriente máximos
que puede soportar, ganancia, frecuencia máxima a la que puede operar, etc.
En aplicaciones que requieren grandes voltajes y/o intensidades, se utilizan los llamados
transistores de potencia.
Darlington
La configuración Darlington consiste en poner 2 transistores bipolares en cascada,
obteniendo así un nuevo “transistor” con una altísima ganancia de corriente (β>1000).
Los Darlington vienen encapsulados como un único transistor, o incluso varios de ellos en un circuito integrado.
Es común ver Darlingtons de potencia en el control de motores en impresoras, scanners, etc.

43. Transistores FET (y otros semiconductores)
Transistores FET y MOSFET
FET es una familia de transistores basados en el llamado efecto de campo eléctrico.
En ellos suele haber un canal semiconductor, cuya conductividad es controlada por un voltaje.
Al igual que el BJT, el FET tiene 3 terminales, llamados:
• Source (equivalente al emisor)
• Drain (equivalente al colector)
• Gate (equivalente a la base) canal N canal P
Así como los transistores BJT se dividen en NPN y PNP, los FET son también de 2 tipos: canal n y canal p.
Desde el punto de vista práctico, la principal diferencia entre el FET y el BJT es que en el primero, el gate no
consume prácticamente corriente, es decir su impedancia de entrada es altísima (lo que los hace sensibles
a la estática). Esta característica los acerca más a la válvula termoiónica que al transistor bipolar.
Asimismo, en el MOSFET la resistencia entre source y drain es muchísimo menor que en el
BJT, es decir, el MOSFET no provoca caída de tensión en el propio transistor.
Por estas y otras razones, el MOSFET es actualmente el transistor usado por excelencia
en circuitos integrados, tanto en electrónica analógica como digital.
El triac es un triodo de corriente alterna.
Sus terminales se denominan A1, A2 y Gate.
El TRIAC Funciona como un transistor para la CA.
Es típicamente utilizado en los “dimmers” de 220V.
Otra alternativa para controlar 220V son los relés.

44. Circuitos integrados
Se trata de circuitos electrónicos completos (o casi completos) fabricados en una pequeña pastilla de
material semiconductor, de unos pocos milímetros cuadrados de área.
La escala de integración de un circuito integrado se mide por la cantidad de transistores que contiene,
que puede ser del orden de 101 hasta 108 en los más modernos (el número se duplica cada 18 meses,
según la ley de Moore).
Los circuitos integrados pueden ser analógicos o digitales. Dentro de estos últimos se encuentran los
microprocesadores, microcontroladores, memorias, y cientos de dispositivos más que utilizamos
diariamente.
Los integrados son típicamente componentes activos (necesitan alimentación para funcionar).

45. Algunos integrados de uso general
El 555 es uno de los integrados más clásicos, se fabrica desde el año 1972.
El 555 El 555 es un “temporizador”. Puede generar diversas señales en función de
los componentes con que se lo acompañe, o el voltaje con que se lo controle.
Amplificadores El amplificador operacional es el tipo de integrado más importante de la electrónica analógica.
operacionales Consiste en un amplificador diferencial, con 2 entradas y 1 salida.
• Impedancia de entrada infinita
• Ganancia infinita
El operacional es un amplificador ideal; en teoría posee: • Impedancia de salida igual a 0
• Ancho de banda infinito
• Comportamiento lineal perfecto
(En la práctica obviamente esto es imposible, pero su diseño es lo suficientemente bueno como
para comportarse de esa manera dentro de los límites de la aplicación para la que fue pensado).
Las entradas se llaman inversora (-) y no inversora (+). La entrada inversora permite realimentar
negativamente, para controlar con exactitud la ganancia y otras características del amplificador.
El amplificador operacional es de vital importancia a la hora de tratar señales provenientes de
transductores o sensores.
Los reguladores de voltaje se utilizan para obtener un voltaje constante,
independiente del voltaje con que son alimentados (este último deberá
Reguladores ser, de todas maneras, algunos voltios mayor que el voltaje buscado).
de voltaje El regulador absorbe la diferencia entre ambos voltajes. Esta diferencia, multiplicada por
la intensidad que consume la carga, nos da la potencia que el regulador deberá disipar.

46. Otros componentes
Piezoeléctricos, cristales
El efecto piezoeléctrico se da en algunos cristales que cuando son sometidos a una presión mecánica,
generan una diferencia de potencial. Recíprocamente, al recibir electricidad, se deforman mecánicamente.
Los cristales piezoeléctricos se utilizan como transductores, sensores y actuadores en diversos
dispositivos, como buzzers, sensores de presión, micrófonos de contacto, etc., y especialmente
en un componente electrónico: el “cristal”.
El cristal (componente) se usa como resonador en circuitos osciladores, para mantener una
frecuencia estable y precisa. Es ampliamente usado en electrónica digital (para los clocks) y en RF.
Optoelectrónicos
Displays
Célula fotoeléctrica, LDR, fototransistor
LED
7 segmentos Matriz de Alfanumérico 16x2
LED puntos LED LCD
Optoacoplador Interruptores
(optoaislador) ópticos Encoder óptico Comunicación IR 38KHz

47. Otros componentes (cont.)
Electromécánicos, electromagnéticos AC
DC
Transductores Altavoz (parlante) Motores Stepper
de sonido Micrófono electret. Servo
DC brushless
Relé (relay)
Actuador lineal
(solenoide)
Otros El cable
A pesar de lo que mucha gente cree, el cable no es un componente
Conectores trivial. Especialmente cuando consideramos grandes longitudes, en
los cables de alimentación, pero sobre todo en los de comunicación.
circuito equivalente
Interruptores, botones,
pulsadores, llaves, etc. = de un cable
Ruido
• Pérdida de voltaje
• Ruido
Problemas que
• Atenuación de frecuencias altas
provoca el cable
• Sesgo de reloj (timing skew)
• Diafonía (crosstalk) Cable de par trenzado,
doblemente blindado

48. Electrónica digital
Analógico vs. Digital
Una señal eléctrica es una corriente que
SEÑAL ANALOGICA varía en el tiempo, representando algún tipo
FUNCION CONTINUA de información.
Voltaje  magnitud física En los sistemas digitales, la información se
representa utilizando únicamente 2 estados,
encarnados por 2 voltajes o rangos de
SEÑAL DIGITAL voltaje. Dichos estados pueden llamarse H y
valores discretos L, verdadero y falso, 0 y 1, etc.
Voltaje  ??? La electrónica digital se basa en el Algebra
de Boole y el sistema binario de numeración.
tiempo discreto Codificación • Para un circuito es fácil reconocer un 1 o un 0. Los transistores en
(binaria) conmutación “no se equivocan”.
• Las señales digitales son bastante inmunes al ruido.
• Ya que es fácil reconocer 1s y 0s sin error, los circuitos digitales lo
¿Por qué adquirió tanto desarrollo hacen a grandes velocidades (del orden de los GHz, actualmente).
la electrónica Digital? • Diseñar un circuito digital es más simple que uno analógico, y por
consiguiente, más barato (de hecho, el diseño tiende a ser cada vez
más genérico, y el problema se traslada al terreno del software).
• La lógica binaria permite efectuar procesos arbitrariamente
complejos mediante una combinación de operaciones simples.

49. Electrónica digital (cont.)
Algebra de Boole
El Algebra de Boole (tambén llamada “lógica booleana”, “lógica binaria”, “álgebra de
conmutación”, “álgebra lógica”, etc.) es una formalización de la lógica proposicional.
El Algebra de Boole es un álgebra donde las variables son binarias y existen 3
operaciones: AND, OR y NOT (estas 3 operaciones reciben distintos nombres y diversas
notaciones, incluso hay una versión que las relaciona con la teoría de conjuntos). Ejemplo de tabla de verdad
El Algebra de Boole es uno de los fundamentos de los circuitos digitales, y se utiliza vastamente
en informática. Para analizar los circuitos digitales, se utilizan las “tablas de verdad”.
Sistema binario de numeración
contando en binario
El sistema binario de numeración es otro de los fundamentos de la electrónica digital y la informática. 23 22 21 20
8 4 2 1
El sistema binario de numeración está en la base de cualquier representación de la información en
0 0 0 0 0
formato digital. Es el código binario más elemental. 0 0 0 1 1
0 0 1 0 2
El sistema decimal es un código posicional, donde cada número se representa por una 0 0 1 1 3
única combinación de 10 símbolos (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 y 0). Según su posición, la cifra 0 1 0 0 4
es multiplicada por una potencia de 10. Ejemplo: 6347 = 7·100 + 4·101 + 3·102 + 6·103. 0 1 0 1 5
0 1 1 0 6
0 1 1 1 7
En el sistema binario se utilizan potencias de 2 en lugar de 10, 1 0 0 0 8
por lo que bastan 2 símbolos para representar cualquier valor. 1 0 0 1 9
1 0 1 0 10
1 0 1 1 11
Cada cifra de un número binario, es decir, una variable 1 1 0 0 12
binaria –la unidad de información–, se llama bit (del 1 1 0 1 13
1 1 1 0 14
inglés, binary digit); 8 de ellos forman un byte. 1 1 1 1 15

50. Puertas lógicas
El elemento básico de la electrónica digital son las puertas lógicas.
Se trata de circuitos (habitualmente presentados como un integrado) que
reproducen las operaciones del álgebra de Boole, y sus derivados más inmediatos.
NOTA: los símbolos usados en lógica binaria varían notablemente. Nosotros usaremos los del lenguaje de programación C para
representar los operadores, y L y H (low y high) para representar los estados (haciendo énfasis en que se trata de circuitos electrónicos).
A B A&B A B A|B Puerta NOT
Puerta AND Puerta OR
L L L L L L (inversora)
L H L L H H A ~A
H L L H L H
L H
H H H H H H
H L
Puertas NAND y NOR
Puerta XOR A B A^B
A B ~(A&B) ~(A|B) (OR exclusiva) L L L
L L H H L H H
L H H L H L H
H L H L H H L
H H L L

51. La serie 7400
Se trata de una familia de circuitos integrados digitales, originalmente basada en la tecnología TTL (transistor-transistor logic).
Comprende una amplia gama de dispositivos que va desde puertas lógicas hasta memorias, transceptores o ALUs.
La serie 7400 es un estándar desde la década del 70. Actualmente se fabrican integrados con la misma configuración de pines, pero con
tecnologías más modernas, por ejemplo los 74LS, 74HC, HCT, ALS, etc. Casi todos ellos usan los mismos niveles de voltaje (lógica de 5V).

52. Sistemas combinacionales
Son aquellos formados por una combinación de puertas lógicas.
Sus salidas dependen únicamente del estado de las entradas (a
diferencia de los circuitos secuenciales, los cuales se dice que
tienen “memoria”).
Ejemplo:
comparador hecho con puertas lógicas
Codificadores, decodificadores

53. Sistemas combinacionales (cont.)
Multiplexores, demultiplexores

54. Sistemas secuenciales
A diferencia de los combinacionales, en los sistemas secuenciales, los valores de las salidas, en un momento dado, no
dependen exclusivamente de los valores de las entradas, sino también del estado anterior o estado interno.
En los sistemas secuenciales el tiempo es importante, y aparece el concepto de memoria.
Los sistemas secuenciales suelen estar gobernados por una señal de reloj (clock) (excepto los llamados asincrónos).
En cada ciclo de reloj el sistema puede cambiar de estado.
Los sistemas secuenciales son, en última instancia,
sistemas combinacionales dotados de la capacidad de
“recordar” su estado. Esta capacidad es la que les
permite llevar a cabo operaciones extendidas en el
tiempo, como por ejemplo procesar una gran cantidad
de información (sin tener que recibirla toda junta). Los
procesadores, microprocesadores, microcontroladores,
estado etc., son todos ellos sistemas secuenciales.
El flip-flop
El flip-flop (o biestable, o báscula) es el circuito secuencial más elemental, o, si se
quiere, una memoria elemental (memoria de 1 bit).
Es un circuito capaz de permanecer en 1 de 2 estados posibles, según sus entradas.
Existen varios tipos de flip-flops. Entre ellos, el tipo D, a veces llamado simplemente
latch, es muy usado en conjuntos (de 8, por ejemplo) llamados registros.
Flip-flop RS

55. Sistemas secuenciales (cont.)
DATA Contador
Flip-flop D (latch) SALIDAS
CLOCK
Varios flip-flops
tipo T (toggle)
encadenados,
constituyen un
Registros (n-latch) contador binario.
Registro de desplazamiento
(shift register)
Varios flip-flops tipo D
encadenados, forman
un registro de
desplazamiento (shift
register).
óctuple latch óctuple latch direccionable

56. Algunas particularidades de los chips digitales
Lógica negativa
Si observamos las entradas y salidas de los chips digitales, veremos que en muchos casos el estado “activo”, el que
habilita determinada función o indica algo, es el L (0). Un caso típico es la pata de RESET de los micros, por ejemplo.
La razón para esto es que en la mayoría de los circuitos la masa es negativa, se trabaja con transistores NPN, y el
ruido se manifiesta como un voltaje positivo.
Pull-up
En los circuitos que trabajan con lógica negativa, se suele colocar una resistencia, llamada de pull-up, que mantiene
la entrada por defecto en H (1). Esto hace que para activar dicha entrada, baste con cortocircuitarla a masa.
Flancos
Algunas entradas, típicamente las de clock, no se activan por un estado, L o H,
sino por un flanco, es decir, cuando la señal cambia de L a H o de H a L.
Colector abierto
La contracara de la lógica negativa y las entradas con pull-up, son las salidas de
colector abierto. Estas salidas no proporcionan ningún voltaje, sino que sólo
“saben” cortocircuitar algo a masa. Una salida de colector abierto puede conectarse
a una fuente con distinto voltaje, o varias de ellas pueden confluir en un mismo
bus, sin “molestarse” mutuamente.
Lógica tri-estado
Una forma más universal de conectar varias salidas a un mismo bus, la proporciona
la llamada lógica tri-estado. En ella, las salidas pueden adoptar 3 estados: los
conocidos L y H, y un tercer estado de alta impedancia (high Z), en el que la pata
queda virtualmente desconectada de todo, como si no existiera.

57. UNIDAD 2
Introducción a los
µControladores