Circuitos Básicos Electronicos

 CIRCUITOS BÁSICOS ELECTRÓNICOS: CONCEPTOS, CARACTERÍSTICAS Y OPERACIONES.

Amplificadores

Frecuentemente los signos proporcionados por una fuente de señales no pueden ser utilizados directamente después de su estricta producción: unas veces resulta que son demasiado fuertes, otras, demasiado débiles; otras veces, sus formas gráficas no son las apropiadas para el dispositivo que debe utilizarlas; otras veces puede ocurrir que no produzcan en el momento oportuno, etc. De ello se deduce que las señales hay que elaborarlas. Si una señal resulta demasiado débil para su utilización, se precisa amplificar, es decir, aumentar su magnitud ya sea en una sola o en varias sucesivas etapas, y ello es lo que llevan a cabo los amplificadores.

Constitución de los Amplificadores

Nosotros ya conocemos, en electrónica general, qué es un transformador, y podríamos decir que su misión es, en el fondo, la de un amplificador ya que, como hace una bobina de encendido, por ejemplo, aumenta considerablemente la tensión del secundario a costa de reducir la intensidad. Resulta algo así como tener un billete de USD100 o bien 100 billetes de USD1: el valor es el mismo. Por lo tanto no hay ganancia que es precisamente lo que distingue al amplificador del transformador.

En esta imagen vemos un circuito donde un transistor actúa como amplificador, y el cual representa la forma más simple y sencilla de llevar a cabo este circuito básico. Aunque circuitos de este tipo pueden hacerse de muchas formas, hay que destacar aquí la presencia y disposición de las resistencias R1, R2, R3, y R4, así como de los condensadores C1 y C2 que tienen por misión permitir el paso de la corriente alterna a través del circuito amplificador y evitar el paso de la continua de una a otra etapa. A este respecto hay que tener en cuenta que el condensador corta el paso de la corriente continua pero deja pasar la corriente alterna y éste es el caso del alternador, productor de la señal, en la imagen. En cuanto a las resistencias, determinan el punto de funcionamiento del transistor y, sobre todo la R2, actúa también de elemento protector del transistor frente al exceso de temperatura que se genera durante el funcionamiento del semiconductor.
Un amplificador de este tipo puede resultar, para determinadas funciones, con muy poco poder amplificador. Aún cuando un sólo transistor puede muy bien alcanzar un factor de ampliación de 100 (lo que significa hacer cien veces más grande la señal recibida) hay que tener en cuenta que se trabaja habitualmente con señales tan débiles, que esta amplificación puede resultar del todo insuficiente. Por ello se utilizan amplificadores de dos o más etapas que aumentan al cuadrado el valor de la primera amplificación. Así, si colocamos un montaje como el mostrado en la imagen unido a otro semejante podremos obtener 100 x 100 = 10.000 veces la señal de salida superior a la entrada, y podríamos obtener todavía mucho más a base de acudir a una tercera etapa, etc.

Osciladores

Al estudiar los amplificadores citábamos un circuito electrónico básico en el que, de alguna manera, había una transformación de las señales. Pero en el caso de los osciladores nos encontramos ante un dispositivo que es productor de señales. De este tipo son además los multivibradores y los convertidores.

Se puede imaginar un oscilador como un amplificador que se suministra a sí mismo su propia señal de entrada; es decir, en el que parte de la señal de salida se deriva a la entrada, efectuándose un circuito de auto alimentación hasta alcanzar un punto de saturación máxima en la cual se invierte el proceso hasta llegar asu vez a la anulación de la corriente, y recomenzar de nuevo hasta la saturación, volviendo nuevamente a la anulación y así sucesivamente. Es entonces, un efecto verdaderamente oscilante.

Esquema simple de un oscilador realizado a base de un transistor(T). R, resistencias. I interruptor. Ap, arrollamiento primario. As arrollamiento secundario del transformador. Un sencillo oscilador de este tipo puede servirnos para conseguir desplazar de face a una señal eléctrica alterna en un orden de 180 grados. 
Como puede verse, el transistor (T), de tipo PNP, tiene el colector conectado en el arrollamiento primario del transformador de modo que al cerrar el interruptor(I) la corriente empieza a circular desde emisor-colector y primario. La corriente que pasa por éste se induce en el secundario, la cual se suma a la tensión de la base del transistor por lo que éste se hace más pasante (existe aquí una evidente labor de amplificación) de modo que el paso de la corriente por el circuito emisor-colector-primario aumenta. De nuevo se induce, como consecuencia de ello, más corriente en el secundario del transformador con lo que la base resulta más conductora y aumenta a su vez la corriente emisor-colector-primario, lo que aumenta la corriente inducida en el secundario, etc. Esta situación finaliza cuando la corriente que circula por el primario es la máxima admisible, en cuyo caso se estabiliza y no se produce ya inducción puesto que no hay variación de flujo en el transformador. Este es precisamente el momento en que la base del transistor deja de recibir tensión de control, de modo que se produce el fenómeno a la inversa porque al descender el valor de la corriente en el primario, la corriente que se induce en el secundario como consecuencia de la pérdida paulatina de valor de la tensión se hace en el secundario con un signo contrario a la tensión inicial, con lo cual el transistor se bloquea y el primario se queda sin tensión. Llegado este momento no pasa corriente por el primario y el secundario no recibe inducción, por lo que la base vuelve a quedar en condiciones de recomenzar el ciclo.

El ritmo de la frecuencia en que se producen las oscilaciones se mide en hercios (ciclos u oscilaciones por segundo) y depende de la construcción y diseño del transformador, y pueden ir desde varios centenares a varios miles de hercios por segundo, según el número de espiras, el material con el que se ha construido los núcleos (hierro, ferrita), etc.

Multivibradores

Con los multivibradores nos movemos dentro del terreno de los circuitos productores de señales cuyo origen se encuentra en el oscilador, aunque con procedimientos y resultados diferentes. El tipo de multivibrador a que vamos a referirnos en primer lugar, recibe el nombre de multivibrador estable, es decir que genera oscilaciones eléctricas de mayor o menor frecuencia. Después nos referiremos a los multivibradores biestables y de los monoestables que se utilizan los encendidos electrónicos integrales, de máxima complejidad electrónica.

Multivibrador estable

El multivibrador estable provoca dos etapas de funcionamiento que se reemplazan espontáneamente. Los blocajes no son de origen electromagnético, como hemos visto en el oscilador, sino que estos dispositivos utilizan las propiedades que presentan dos transistores donde el desbloqueo de uno asegura el bloqueo del otro, de modo que se turnan en estas posiciones.

Aquí tenemos un circuito básico de multivibrador estable que guarda gran parecido con el circuito básico de un amplificador de dos etapas, pero que presenta algunas particularidades especiales.

En primer lugar observamos que la salida del transistor T2 está conectado por el condensador C2 a la base del transistor T1, por lo que nos encontramos frente a un circuito de realimentación cuyo funcionamiento es el siguiente: En el momento en que el Interruptor (I) se cierra, la corriente procedente del dispositivo pasa a través del emisor a alimentar la base del transistor T1, pasando seguidamente a la base de T2, que a su ves se hace pasante y deriva toda su corriente negativa a través del condensador C2 hacia la base de T1, la cual se hace más pasante, se realimenta de nuevo la base de T2 y aumenta el paso de la corriente, etc., en una permanente y rápida sucesión de amplificaciones que duran hasta que se alcancen los valores máximos que el dispositivo permite. En este momento, uno de los transistores, el T2, se abre, y comienza a establecerse el relevo entre los dos transistores en virtud de la siguiente consecuencia:

Cuando el T1, por ejemplo, alcanza su máximo de conducción la tensión de colector de este transistor disminuy, circunstancia que se transmite, lógicamente, a la base del transistor T2. Pero además, estas variaciones de tensión se hacen positivas, lo que bloquea la base de T2. Esta es la razón por la que el transistor citado se bloquea, situación que se mantiene solamente un breve período de tiempo.

La tensión en el condensador C1, llegado el momento, va disminuyendo y por la resistencia de base R3 se va preparando un paso negativo para alimentación de la base T2 a través del negativo de la red, situación que se materializa cuando la tensión de C1 está por debajo de la tensión negativa de este punto. Así cuando T2 reciba tensión negativa en la base se produce una rápida amplificación de la corriente hasta que llega el momento de la conducción al máximo de T2, y entonces se origina una depresión en la tensión que nos devuelve a la misma situación del caso anterior, ya que el transistor T2 se bloquea.

Multivibrador biestable

El principio de funcionamiento de los multivibradores biestables puede seguirse con la ayuda de la imagen, en un esquema que está simplificado al máximo. Consta de dos transistores como es tradicional en otro dispositivos. Si elT2 funciona es gracias a la corriente positiva de base que le llega a través de la resistencia R1, lo que lo hace pasante tal como las flechas indican. En estas condiciones, el transistor T1 no conduce no lo haría nunca si no recibe una intervención exterior en forma de un impulso. En efecto, si se le aplica una señal de entrada de sentido conveniente sobre los colectores del montaje, la situación se invierte.

En esta otra imagen tenemos un esquema de circuito más completo. En 1 tenemos el generador de impulsos que controla las bases de los transistores de que consta este multivibrador. En el supuesto de que el transistor T2 sea pasante, el diodo D1 queda sometido a una tensión contraria importante, mientras el diodo D2 no está sometido a dicha tensión. Por ello, al dar un impulso negativo desde el generador (1) y este impulso repartirse por igual por ambas bases, el diodo D2 es el primero en conducir, con lo que se invierte la situación y T1 se convierte en conductor y T2 se bloquea.
Este tipo de multivibradores biestables se utiliza en los microordenadores y en muchos esquemas puede sustituirse la acción de los diodos por la introducción de diodos Zener.

Multivibrador monoestable

Vamos a ver en qué consiste el multivibrador monostable, también utilizado con frecuencia en los computadores de los sistemas de encendido integrales, y en los microordenadores generales de control de la inyección y otros servicios del automóvil.
Se llama multivibrador monostable a un dispositivo formado por dos transistores capaces de pasar de un estado estable a otro inestable, por los efectos de un impulso, con la particularidad de que el estado inestable tiene una duración que depende de las constantes del dispositivo. Todo vuelve a empezar cuando se produce un nuevo impulso.

En la imagen vemos un esquema de este dispositivo donde puede apreciarse en (1) el generador de impulsos. Cuando éste no funciona, la corriente positiva pasa a alimentar la base del transistor NPN (T1) a través de la residencia R1, y se hace pasante, impidiendo el funcionamiento del transitor T2. Si un impulso negativo se envía B1 procedente del generador (1) el circuito de base de T1 se corta y el transistor se bloquea. Esto permite la alimentación de la base de T" y la conducción de este transistor. La carga del condensador C1 hace subir la tensión según una constante de tiempo que depende de los valores de R1 y de C1, y cuando adquiere unos vauficientes la base de T1 recobra su corriente, por lo que T2 se bloquea.

Convertidores

En la electrónica podemos encontrar dos clases de convertidores:

1)    Convertidor Analógico-Digital.

2)    2) Convertidor Digital-Analógico.

1 - Una conversión analógica-digital consiste en la transcripción de señales analógicas en señales digitales, con el propósito de facilitar su procesamiento (encriptación, compresión, etc.) y hacer la señal resultante (la digital) más inmune al ruido y otras interferencias a las que son más sensibles las señales analógicas.

2 - La conversión digital-analógica es un proceso que permite la lectura del código binario grabado en un CD. Tiene la misma frecuencia de muestreo (controlada por un reloj) con que se grabó el sonido en el cd y tiene una cantidad de bits determinada. Con este aparato se pueden leer los cds y reproducirse. Por eso el nombre: Convierte de Digital a Analógico.