Tema 1. Dispositivos Electrónicos. Análisis de Circuitos. rev2
TEMA 1 DISPOSITIVOS ELECTRONICOS ANALISIS DE CIRCUITOS
Profesores: Germán Villalba Madrid Miguel A. Zamora Izquierdo Departamento de Ingeniería de la Información y Comunicaciones Universidad de Murcia
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Tema 1. Dispositivos Electrónicos. Análisis de Circuitos. rev2
CONTENIDO • • • •
Introducción Dispositivos Electrónicos Teoría de Circuitos (Claves) Análisis de Circuitos – Leyes de Kirchhoff – Método de las Mallas – Teorema de Superposición
• Redes Equivalentes – Teorema de Thevenin – Teorema de Norton
• Bibliografía
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INTRODUCCION • El presente tema es una mención al análisis de circuitos y a los componentes que lo conforman, como punto de partida al estudio de los dispositivos y análisis de los sistemas electrónicos.(Leyes de Kirchhoff, Método de las Mallas y Teorema de Superposición). • Se relacionan los métodos, que el alumno debe saber, para simplificar circuitos complejos por medio de configuraciones equivalentes, y facilitar así su resolución.(Teorema de Thevenin y Teorema de Norton.)
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CONTENIDO DEL CURSO • Diodos. – Rectificadores – Zener – Otros (LEDs y Fotodiodos).
• Transistores (Bipolares y Efecto Campo). – Amplificación – Conmutación
• Amplificadores de Pequeña Señal • Amplificadores Operacionales • Tecnologías Digitales. Familias.
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TEORIA DE CIRCUITOS (Claves) • Elementos del Circuito Eléctrico: – Elementos Pasivos: no aportan energía (la almacenan o disipan). • Resistencia (disipa en forma de calor). • Condensador (almacena un campo eléctrico). • Bobina (almacena un campo magnético).
– Elementos Activos: aportan energía al sistema. • Fuentes de Tensión (independientes y dependientes) • Fuentes de Corriente (independientes y dependientes).
• Circuito Eléctrico: interconexión de varios elementos eléctricos. – Si por ellos circula la misma corriente, están en SERIE. – Si están sometidos al mismo potencial, están conectados en PARALELO.
• LEY DE OHM: un material obedece la Ley de Ohm, si la v/i, es lineal; independientemente del valor de v e i. RELACION (i − v) R, L, C RESISTENCIA CONDENSADOR i=
v R
i =C
dv ; dt
INDUCTANCIA v=L
di dt
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ANALISIS DE CIRCUITOS – LEYES DE KIRCHHOFF •
Definiciones: – Rama: porción de circuito entre dos nudos o terminales. – Nudo o nodo: punto donde confluyen dos o más ramas. – Malla: cualquier trayectoria cerrada formada por ramas interconectadas entre sí
• •
1ª Ley (Ley de los Nudos): “La suma algebraica de las corrientes que circulan en cualquier nudo, es nula en cada instante” 2ª Ley (Ley de las Mallas): “La suma algebraica de todas las tensiones de una malla, es nula en cada instante” NUDO
R1
1ª Ley : I R1 + I R 2 + I R 3 = 0
R2
2K2 E1 9V
2ª Ley : E1 − I R1 R1 + I R 3 R3 = 0
I1 ->
E2 6V R3 1K5
Si :
E1 = 9v
R1 = 2k 2
R2 = 1k
E 2 = 6v R3 = 1k 5
SOL : I R1 = 1.93mA; I R 2 = 1.24mA; I R 3 = −3.17mA
MALLA
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ANALISIS DE CIRCUITOS – METODO DE LAS MALLAS •
Se toman como incógnitas las intensidades de malla. • Se selecciona el mismo sentido arbitrario para todas las corrientes. • Se aplica la 2ª LK a cada una de las mallas. • En el primer miembro de la ecuación, las fuentes cuyo terminal positivo coincida con el sentido de la corriente serán valores positivos, y negativos las contrarias. G 1 = I 1 (R 1 + R 3 + R 4 ) − I 2 R 3 • En el segundo miembro, se suman − G 2 = − I 1 R 3 + I 2 (R 2 + R 3 + R 5 ) las caídas de tensión 5 = I1 3 k − I 21k correspondientes a la intensidad de malla de la ecuación, y se restan las − 5 = − I 11 k + I 2 3 k caídas de tensión producidas por el I 1 = 1 . 25 mA resto de intensidades incógnitas en I 2 = − 1 . 25 mA las resistencias comunes. I R 3 = I 1 − I 2 = 1 . 25 − ( − 1 . 25 ) = 2 . 5 mA Departamento de Ingeniería de la Información y Comunicaciones Universidad de Murcia
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ANALISIS DE CIRCUITOS – TEOREMA DE SUPERPOSICION • •
El efecto total de todas las fuentes de un circuito (lineal), es la suma de los efectos producidos por cada una de ellas. F(a+b) = F(a) + F(b)
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REDES EQUIVALENTES – TEOREMA DE THEVENIN •
Un circuito, con fuentes y resistencias, se puede sustituir por una combinación en serie de una fuente de tensión ideal (Vth) y una resistencia (Rth), cuyos valores se definen de la siguiente forma: – Vth su valor es dado por la tensión medida entre los terminales A y B, en circuito abierto. – Rth su valor se obtiene midiendo la resistencia entre A y B, cortocircuitando las fuentes de tensión y abriendo las fuentes de intensidad.
•
Ejemplo:
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REDES EQUIVALENTES – TEOREMA DE NORTON •
Un circuito (con fuentes y resistencias) puede sustituirse por una combinación paralelo de una fuente de intensidad ideal y una resistencia, cuyo valor se fija según: – In se obtiene cortocircuitando A y B, siendo In el valor de Icc. – Rn se obtiene aplicando la Ley de Ohm entre el valor de Vab en circuito abierto, y la intensidad de cortocircuito anteriormente obtenida.
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