Manual de Practicas Principios Electricos y Aplicaciones Digitales

MANUAL DE PRÁCTICAS DE PRINCIPIOS ELECTRICOS Y APLICACIONES DIGITALES

MANUAL DE PRÁCTICAS

Principios Eléctricos y Aplicaciones Digitales Digitales

ELABORADO POR:

ING. FRANCISCO ARMANDO PAYAN GUERRERO

JIQUILPAN, MICHOACAN MICHOACAN ENERO 2015

ING. FCO. ARMANDO PAYÁN GUERRERO

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ELECTONICA ANALOGICA


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PRÁCTICA No.1 MEDICIONES ELÉCTRICAS

Objetivos: Objetivos:E l alumno comprenderá el uso del multímetro para la medición de voltaje, resistencia y corriente eléctrica.

Material y equipo necesario:     

Fuente de poder. Multimetro digital. Resistencias de diferentes valores. Cable telefónico. Protoboard.

Teoría: Medir Tensión en c.d. Se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la unidad (voltios) en DC (c.d.). Se revisa que los cables rojo y negro estén conectados correctamente. Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala, (si no tenemos idea de que magnitud de voltaje vamos a medir, escoger la escala mas grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro escoge escoge la escala para medir automáticamente. Se conecta el multímetro a los extremos del componente (se pone en paralelo) y se obtiene la lectura en la pantalla. Si la lectura es negativa significa que el voltaje en el componente medido tiene la polaridad al revés de la que supusimos (Normalmente en los multímetros el cable rojo debe tener la tensión mas alta que el cable negro).


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Medir corriente directa Se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la unidad (amperios) en DC (c.d.). Se revisa que los cables rojo y negro estén conectados correctamente. Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no tenemos idea de que magnitud de la corriente que vamos a medir, escoger la escala mas grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro escoge la escala automáticamente. Para medir una corriente con el multímetro, éste tiene que ubicarse en el paso de la corriente que se desea medir. Para esto se abre el circuito en el lugar donde pasa la corriente a medir y conectamos el multímetro ( lo ponemos en "serie" ). ). Si la lectura es negativa significa que la corriente en el componente, circula en sentido opuesto al que se había supuesto, (Normalmente se supone que por el cable rojo entra la corriente al multímetro y por el cable negro sale)

En algunas ocasiones no es posible abrir el circuito para colocar el amperímetro. En estos casos, si se desea averiguar la corriente que pasa por un elemento, se utiliza la Ley de Ohm. Se mide la tensión que hay entre los terminales del elemento por el cual pasa la corriente que se desea averiguar y después, con la ayuda de la Ley de Ohm (V = I x R), se obtiene la corriente (I = V / R). Para obtener una buena medición, se debe tener los valores exactos tanto de la tensión com o de la resistencia. Otra opción es utilizar un amperímetro de gancho, que permite obtener la corriente que pasa por un circuito sin abrirlo. Este dispositivo, como su nombre lo indica, tiene un gancho que se coloca alrededor del conductor por donde pasa la corriente y mide el campo magnético alrededor de él. Esta medición es directamente proporcional a la corriente que circula por el conductor y que se muestra con ayuda de una aguja o pantalla. Medir una resistencia Se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la unidad (ohmios). Revisar que los cables rojo y negro estén conectados correctamente. Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no tenemos idea de que magnitud de la resistencia que vamos a medir, escoger la escala más grande). grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro escoge la escala automáticamente. Para medir una resistencia con el multímetro, éste tiene que ubicarse con las puntas en los extremos del elemento a medir (en paralelo) y se obtiene la lectura en la pantalla. Lo ideal es que el elemento a medir (una resistencia en este caso) no esté alimentado por ninguna fuente de poder (V). El ohmímetro hace circular una corriente I por la resistencia para poder obtener el valor de la ésta.


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Desarrollo: 1.

En un protoboard (tablilla de prototipos), alambrar un circuito como el de la fig 1.1. Colocar una resistencia de 10k  en R1, una de 1k  en R2; aplicar con la fuente de poder Vt= 12Volts.

2.

Con el multímetro, medir y anotar los valores V1 y V2.

3.

Comprobar teóricamente estos resultados, haciendo un análisis del circuito con los parámetros de voltaje y resistencia de este.

4.

Sustituir el circuito por el de la fig 1.2. Colocar una resistencia de 1k  en R y aplicar V= 12Volts.

5.

Medir y anotar el valor de I.

6.

Comprobar teóricamente este resultado.

7.

Medir resistencias de varios valores como se muestra en la fig 1.3. Anotar estas mediciones y

comprobarlas con el código de color i mpreso en el componente. 8.

Anotar sus comentarios y conclusiones.

9.

Entregar un reporte de práctica.


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PRÁCTICA No.2 CAPACITORES

Objetivos: Objetivos:E l alumno comprenderá el comportamiento de carga y descarga de un capacitor.

Material y equipo necesario:         

Fuente de poder. Multimetro digital. Resistencias de diferentes valores. Cable telefónico. Protoboard. Capacitores de diferentes valores. Interruptor. Led. Cronometro.

Teoría: Un capacitor es un dispositivo que al aplicársele una fuente de corriente continua se comporta de una manera especial. Ver la figura 2.1.

Fig. 2.1 Cuando el interruptor se cierra (Ver: A), la corriente Ia umenta bruscamente (como un cortocircuito) y tiene el valor de I = E / R amperios (como si el capacitor / condensador no existiera momentáneamente en este circuito serie RC), y poco a poco esta corriente va disminuyendo hasta tener un valor de cero (ver el diagrama fig. 2.2). El voltaje en el condensador no varía instantáneamente y sube desde 0 voltios hasta E voltios (E es el valor de la fuente de corriente directa d irecta conectado en serie con R y C, ver diagrama). El tiempo que se tarda el voltaje en el condensador (Vc) en pasar de 0 voltios hasta el 63.2 % del voltaje de la fuente está dato por la fórmula


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T=RxC donde R está en Ohmios y C en mili faradios y el resultado estará en milisegundos. Después de 5 x T (5 veces T) el voltaje ha subido hasta un 99.3 % de su valor final Al valor de T se le llama: “Constante de tiempo”

Al analizar los dos gráficos se puede ver que están divididos dividid os en una parte transitoria y una parte estable. Los valores de Ic y Vc varían sus valores en la parte transitoria (aproximadamente 5 veces la constante de tiempo T), pero no así en la parte estable. Los valores de Vc e Ic en cualquier momento, se pueden obtener con las siguientes fórmulas: - Vc = E + ( Vo –E ) x e -T/ t, donde Vo es el voltaje inicial del condensador (en muchos casos es 0 Voltios) - Ic = ( E –V o ) x e -T/ t / R Vo es el voltaje inicial del condensador (en muchos casos es 0 Voltios) - VR = E x e -T/ t

Donde : T = R x C

Fig. 2.2

Un condensador no se descarga de inm ediato al quitársele una fuente de alimentación de corriente directa ING. FCO. ARMANDO PAYÁN GUERRERO

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Fig. 2.3 Cuando el interruptor pasa de A a B. Entonces el voltaje en el condensador Vc empezará a descender desde Vo (voltaje inicial en el condensador). La corriente tendrá un valor inicial de Vo / R y disminuirá hasta llegar a 0 (cero voltios). Los valores de Vc e I en cualquier momento se pueden obtener con las siguientes fórmulas: Vc = Vo x e-t / T

I = -(Vo / R) e -t / T

Donde: T = RC es la constante de tiempo Nota: Si el condensador había sido previamente cargado hasta un valor E, hay que reemplazar Vo en las fórmulas con E

Fig.2.4


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Desarrollo: 1.

En un protoboard, alambrar un circuito como el de la fig 2.1. Colocar una resistencia de 10k en R, un capacitor C= 1000f; colocar el interruptor A en modo abierto y aplicar con la fuente de poder E= 12Volts.

2.

Con el multímetro, y un cronometro medir y anotar el tiempo que tarda el capacitor en cargarse a su valor máximo; conectar el multímetro en paralelo a C es decir como lo indica Vc en la fig.2.1. Para este propósito deberá colocar el interruptor A en la posición cerrado.

3.

Comprobar teóricamente el tiempo de carga del capacitor utilizando la ecuación de la constante de tiempo T.

4.

Conectar un Led entre el punto B y tierra (ver fig.2.1).

5.

Ahora el interruptor A debe cerrar el camino por el punto B (ver fig.2.3).

6.

Con el multímetro, y un cronometro medir y anotar el tiempo que tarda e l capacitor en descargarse; conectar el multímetro en paralelo a C es decir como lo indica Vc en la fig.2.3. Puede utilizar como guía de descarga el encendido del led.

7.

Comprobar teóricamente el tiempo de carga del capacitor utilizando la ecuación de la constante de tiempo T.

8.

Sustituir R y C por diferentes valores y repetir los pasos del 1 al 7.

9.


10. Entregar un reporte de práctica.


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PRÁCTICA No.3 EL DIODO Objetivos: Objetivos:E l alumno aprenderá a obtener las características eléctricas del diodo de la hoja de especificaciones del fabricante. Utilizará un multímetro para comprobar su funcionamiento y obtendrá la curva del diodo. Material y equipo necesario:       

Fuente de poder. Multímetro digital. Manual ECG o NTE de componentes electrónicos. Cable telefónico. Protoboard. Diodo. Resistencia de 1 k .

Teoría: Es el dispositivo semiconductor más sencillo y se puede encontrar, prácticamente en cualquier circuito electrónico. Los diodos se fabrican en versiones de silicio (la más utilizada) y de germanio. Constan de dos partes una llamada N y la otra llamada P, separados por una juntura también llamada barrera o unión . Esta barrera o unión es de 0.3 voltios en el germanio y de 0.6 voltios aproximadamente en el diodo de silicio.

Símbolo del diodo ( A - ánodo K - cátodo)

Fig. 3.1 El diodo se puede hacer funcionar de 2 maneras diferentes: Polarización directa: Es cuando la corriente que circula por el diodo sigue la ruta de la flecha (la del diodo), o sea del ánodo al cátodo. En este caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportándose prácticamente como un corto circuito.

Diodo en polarización directa

Fig. 3.2


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Polarización inversa: Es cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a la flecha (la flecha del diodo), o se del cátodo al ánodo. En este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta prácticamente como un circuito abierto.

Diodo en polarización inversa

Fig. 3.3 Nota:E Nota: l funcionamiento antes mencionado se refiere al diodo ideal, esto quiere decir que el diodo se toma como un elemento perfecto (como se hace en casi todos los casos), tanto en polarización directa como en polarización inversa . Aplicaciones del diodo: diodo: Los diodos tienen muchas aplicaciones, pero una de la más comunes es el proceso de conversión de corriente alterna (C.A.) a corriente continua (C.C.). En este caso se utiliza el diodo como rectificador. Como probar un diodo. Poder determinar si un diodo está en buen estado o no es muy importante en la vida de un técnico en electrónica, pues esto le permitirá poner a funcionar correctamente un artículo electrónico. Pero no sólo son los técnicos los que necesitan saberlo. En el caso del aficionado que está implementando un circuito o revisando un proyecto, es indispensable saber en que estado se encuentran los componentes que utiliza. Hoy en día existen multímetros (VOM) digitales que permiten probar con mucha facilidad un diodo, pues ya vienen con esta alternativa listos de fábrica. El caso que se presenta aquí es el método típico de medición de un diodo con un tester analógico (el que tiene una aguja) Para empezar, se coloca el selector para medir resistencias (ohmios / ohms), sin importar de momento la escala. Se realizan las dos pruebas siguientes: Se coloca el cable de color rojo en el ánodo de diodo (el lado de diodo que no tiene la franja) y el cable de color negro en el cátodo (este lado tiene la franja), el propósito es que el multímetro inyecte una corriente en el diodo (esto es lo que hace cuando mide resistencias). Si la resistencia que se lee es baja indica que el diodo, cuando está polarizado en directo funciona bien y circula corriente a través de él (como debe de ser). Si esta resistencia es muy alta, puede ser síntoma de que el diodo está "abierto" y deba de reemplazarlo.  Se coloca el cable de color rojo en el cátodo y el cable negro en el ánodo. En este caso como en anterior el propósito es hacer circular corriente a través del diodo, pero ahora en sentido opuesto a la flecha de este. Si la resistencia leída es muy alta, esto nos indica que el diodo se comporta como se esperaba, pues un diodo polarizado en inverso casi no conduce corriente. Si esta resistencia es muy baja podría significar que el diodo esta en "corto" y deba de reemplazarlo. 


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Fig. 3.4 Nota: El cable rojo debe ir conectado conectado al terminal del del mismo color en el multímetro negro debe ir conectado al terminal del mismo color en el multímetro (el común/  El cable negro common). common). 

Desarrollo: 1.

Investigar y anotar las características eléctricas del diodo a utilizar. Utilizar el manual de componentes electrónicos ECG o NTE.

2.

Realizar un esquema del diodo, identificar y anotar las terminales ánodo y cátodo. Ver el

procedimiento teórico. 3.

En un protoboard, alambrar el circuito de la fig.3.5.

Fig. 3.5 4.

Ajustar la fuente de poder variable Vin a cero Volts antes de conectar cualquier componente del

circuito. Seleccionar en la escala de miliAmperes el multímetro digital marcado en la fig.3.5 como A; un segundo multímetro multímetro en la escala de miliVolts miliVolts marcado como V.


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MANUAL DE PRÁCTICAS DE PRINCIPIOS ELECTRICOS Y APLICACIONES DIGITALES 5.

De acuerdo a la tabla de la fig.3.7, ajustar paso a paso la fuente de poder de tal manera que Vin

varíe en valores pequeños, anote en cada paso el valor de Vd mostrado en el voltímetro V y la corriente Id mostrado en el amperímetro A. Llenar la tabla antes mencionada.

Fig. 3.7 6.

Con los datos obtenidos en la tabla 3.7, realizar la curva característica del diodo y dibujarla en la gráfica de la fig.3.8.


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Fig. 3.8 7.


8.



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PRÁCTICA No.4 EL DIODO COMO RECTIFICADOR

Objetivos: Objetivos: El alumno utilizará el osciloscopio para visualizar la señal de entrada y salida de un diodo rectificador y con ello comprender el funcionamiento de este componente. Así mismo aprenderá a comprobar el funcionamiento de este dispositivo como diodo ideal. Material y equipo necesario:      

Generador de señales. Osciloscopio Cable telefónico. Protoboard. Diodo. Resistencia de 1 k .

Teoría: La corriente y voltaje que las compañías distribuyen a nuestras casas, comercios u otros es alterna. Para que los artefactos electrónicos que allí tenemos puedan funcionar adecuadamente, la corriente alterna debe de convertirse en corriente continua. Para realizar esta operación se utilizan diodos semiconductores que conforman circuitos rectificadores. Inicialmente se reduce el voltaje de la red (110 / 220 voltios u otro) a uno más bajo como 12 o 15 Voltios con ayuda de un transformador. A la salida del transformador se pone el circuito rectificador. La tensión en el secundario del d el transformador es alterna, y tendrá un semiciclo positivo y uno negativo Polarización del diodo en sentido directo Durante el semiciclo positivo el diodo queda polarizado en directo, permitiendo el paso de la corriente a través de él. (Ver fig.4.1).

Fig.4.1


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Si el diodo es considerado como ideal, este se comporta como un cortocircuito, (ver fig.4.2), entonces toda la tensión del secundario aparecerá en la resistencia de carga.

Fig.4.2 Polarización del diodo en sentido inverso Durante el semiciclo negativo, la corriente suministrada por el transformador querrá circular en sentido opuesto a la flecha del diodo. Si el diodo es considerado ideal entonces este actúa como un circuito abierto y no habrá flujo de corriente,

Fig.4.3 La forma de onda de salida de un rectificador de 1/2 onda será com o se muestra en la fig.4.4.

Fig.4.4


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Desarrollo: 1.

En un protoboard, alambrar un circuito que se muestra en la fig 4.5.

Fig. 4.5 2.

Conectar el generador de señales en la entrada del circuito de la fig.4.5 marcado como Vin.

3. Ajustar la salida del generador de señal es a 4 V pico a pico, con forma de onda senoidal de 200 Hz. 4.

Conectar el osciloscopio en forma dual para visualizar la señal del generador de señales en el canal 1, el canal 2 conectarlo a los puntos marcados como A y B del circuito de la fig.4.5.

5. Dibujar en la fig.4.6 las formas de las señales del canal 1 y 2 observadas en el osciloscopio. Fig. 4.6

6. Ajustar el generador de señales señales para onda cuadrada y repita los pasos 4 y 5 para la fig.4.7.


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Fig. 4.7 7. Ajustar el generador de señales señales para onda triangular y repita los pasos 4 y 5 para la fig.4.8.

Fig. 4.8 8.


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PRÁCTICA No.4 EL DIODO COMO RECTIFICADOR

Objetivos: Objetivos: El alumno utilizará el osciloscopio para visualizar la señal de entrada y salida de un diodo rectificador y con ello comprender el funcionamiento de este componente. Así mismo aprenderá a comprobar el funcionamiento de este dispositivo como diodo ideal. Material y equipo necesario:      

Generador de señales. Osciloscopio Cable telefónico. Protoboard. Diodo. Resistencia de 1 k .

Teoría: La corriente y voltaje que las compañías distribuyen a nuestras casas, comercios u otros es alterna. Para que los artefactos electrónicos que allí tenemos puedan funcionar adecuadamente, la corriente alterna debe de convertirse en corriente continua. Para realizar esta operación se utilizan diodos semiconductores que conforman circuitos rectificadores. Inicialmente se reduce el voltaje de la red (110 / 220 voltios u otro) a uno más bajo como 12 o 15 Voltios con ayuda de un transformador. A la salida del transformador se pone el circuito rectificador. La tensión en el secundario del d el transformador es alterna, y tendrá un semiciclo positivo y uno negativo Polarización del diodo en sentido directo Durante el semiciclo positivo el diodo queda polarizado en directo, permitiendo el paso de la corriente a través de él. (Ver fig.4.1).

Fig.4.1


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Si el diodo es considerado como ideal, este se comporta como un cortocircuito, (ver fig.4.2), entonces toda la tensión del secundario aparecerá en la resistencia de carga.

Fig.4.2 Polarización del diodo en sentido inverso Durante el semiciclo negativo, la corriente suministrada por el transformador querrá circular en sentido opuesto a la flecha del diodo. Si el diodo es considerado ideal entonces este actúa como un circuito abierto y no habrá flujo de corriente,

Fig.4.3 La forma de onda de salida de un rectificador de 1/2 onda será com o se muestra en la fig.4.4.

Fig.4.4


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Desarrollo: 1.

En un protoboard, alambrar un circuito que se muestra en la fig 4.5.

Fig. 4.5 2.

Conectar el generador de señales en la entrada del circuito de la fig.4.5 marcado como Vin.

3. Ajustar la salida del generador de señal es a 4 V pico a pico, con forma de onda senoidal de 200 Hz. 4.

Conectar el osciloscopio en forma dual para visualizar la señal del generador de señales en el canal 1, el canal 2 conectarlo a los puntos marcados como A y B del circuito de la fig.4.5.

5. Dibujar en la fig.4.6 las formas de las señales del canal 1 y 2 observadas en el osciloscopio. Fig. 4.6

6. Ajustar el generador de señales señales para onda cuadrada y repita los pasos 4 y 5 para la fig.4.7.


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Fig. 4.7

Fig. 4.8 7. Ajustar el generador de señales señales para onda triangular y repita los pasos 4 y 5 para la fig.4.8. 8.


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PRÁCTICA No.5 EL TRANSFORMADOR Objetivos: Objetivos: El alumno observará, analizará y medirá la señal de salida de un transformador para comprender la importancia de este componente, en la construcción de fuentes de poder. Material y equipo necesario:     

Multímetro digital. Osciloscopio Transformador. Cable eléctrico calibre 14 o 16. Clavija.

Teoría: Es un dispositivo que se encarga de "transformar" el voltaje de corriente alterna que tiene a su entrada en otro diferente que entrega a su sali da. El transformador se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se han arrollado varias espiras (vueltas) de alambre conductor. Este conjunto de vueltas se llaman bobinas y se denominan: Bobina primaria o "primario" a aquella que recibe el voltaje de entrada y Bobina secundaria o Secundario" a aquella que entrega el voltaje transformado (ver fig.5.1). o o o

o

La Bobina primaria recibe un voltaje alterno que hará circular, por ella, una corriente alterna. Esta corriente inducirá un flujo magnético magnético en el núcleo de hierro Como el bobinado bobinado secundario está arrollado sobre el el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circulará a través de las espiras de éste. Al haber un flujo magnético magnético que atraviesa atraviesa las espiras del "Secundario", "Secundario", se generará generará por el alambre del secundario una tensión. En este bobinado secundario habría una corriente si hay una carga conectada (el secundario está conectado a una resistencia por ejemplo) .

La razón de la transformación del voltaje entre el bobinado "Primario" y el "Secundario" depende del número de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario. En el secundario habrá el triple de voltaje.

La fórmula: Número de espiras del primario (Np) Voltaje _________________________________ = ______________________________ del secundario (Ns) Voltaje del secundario (Vs)

del primario (Vp) Número de espiras

Entonces: Vs = Ns x Vp / Np ING. FCO. ARMANDO PAYÁN GUERRERO

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Un transformador puede ser "elevador o reductor" dependiendo del número de espiras de cada bobinado. Si se supone que el transformador es ideal. (la potencia que se le entrega es igual a la que se obtiene de él, se desprecian las perdidas por calor y otras), entonces: Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps). Pi = Ps Si tenemos los datos de corriente y voltaje de un dispositivo, se puede averiguar su potencia usando la siguiente fórmula. Potencia (P) = Voltaje (V) x corriente (I) P = V x I (watts) Aplicamos este concepto al transformador transformador y... P(bobinado primario) = P(bobinado secundario) y... La única manera de mantener la misma potencia en los dos bobinados es de que cuando el voltaje se eleve la corriente se disminuya en la misma proporción y viceversa. Entonces: Número de espiras del primario (Np) Corriente del secundario (Is) ________________________________ = _________________________ Número de espiras del secundario (Ns) Corriente del primario (Ip) Así, para conocer la corriente en el secundario cuando tengo la corriente Ip (corriente en el primario), Np (espiras en el primario) y Ns (espiras en el secundario) se utiliza si guiente fórmula: Is = Np x Ip / Ns

Fig.5.1 La diferencia de la corriente alterna con la corriente continua, es que la continua circula sólo en un sentido. La corriente alterna (como su nombre lo indica) circula por durante un tiempo en un sentido y después en sentido opuesto, volviéndose a repetir el mismo proceso en forma constante. Este tipo de corriente es la que nos llega a nuestras casas y la usamos para alimentar la TV, el equipo de sonido, la lavadora, la refrigeradora, etc. En la fig.5.2 aclara el concepto: ING. FCO. ARMANDO PAYÁN GUERRERO

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Fig.5.2 En este caso el gráfico muestra el voltaje (que es también alterno) y tenemos que la magnitud de éste varía primero hacia arriba y luego hacia abajo (de la misma forma en que se comporta la corriente) y nos da una forma de onda llamada: onda senoidal. El voltaje varía continuamente, y para saber que voltaje tenemos en un momento específico, utilizamos la fórmula; V = Vp x Seno (Θ) donde Vp = V pico (ver ( ver gráfico) es el valor máximo que obtiene la onda y Θ es una distancia angular y se mide en grados

Aclarando un poco esta última parte y analizando el gráfico anterior, se ve que la onda onda senoidal es periódica (se repite la misma forma de onda continuamente) .Si se toma un período de ésta (un ciclo completo), se dice que tiene una distancia angular de 360 o. Y con ayuda de la fórmula que ya dimos, e incluyendo Θ (distancia angular para la cual queremos saber el voltaje) obtenemos el voltaje instantáneo de nuestro interés. Para cada distancia angular diferente el valor del voltaje es diferente, siendo en algunos casos positivo y en otros negativo (cuando se invierte su polaridad.) FRECUENCIA:(f) Si se pudiera contar cuantos ciclos de esta señal de voltaje suceden en un segundo FRECUENCIA:(f) tendríamos: la frecuencia de esta señal, con unidad de ciclos / segundo, que es lo mismo que Hertz o Hertzios. PERIODO:(T)E PERIODO:(T) l tiempo necesario para que un ciclo de la señal anterior se produzca, se llama período (T) y tiene la fórmula: T = 1 / f , o sea el período (T) es el inverso de la frecuencia (f). VOLTAJE PICO-PICO:(Vpp) PICO-PICO:(Vpp) Analizando el gráfico se ve que hay un voltaje máximo y un voltaje mínimo. La diferencia entre estos dos voltajes es el llamado voltaje pico-pico (Vpp) y es igual al doble del Voltaje Pico (Vp) (ver fig.5.2). VOLTAJE RMS.(Vrms): RMS.(Vrms): Se puede obtener el voltaje equivalente en corriente continua (Vrms) de este voltaje alterno con ayuda de la fórmula Vrms = 0.707 x Vp. ING. FCO. ARMANDO PAYÁN GUERRERO

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Este valor de voltaje es el que obtenemos cuando utilizamos un voltímetro. Ahora, algo para pensar........: pensar........: Si se prepara un voltímetro para que pueda medir voltajes en corriente alterna (a.c.) y medimos la salida de un tomacorriente de una de nuestras casas, lo que vamos a obtener es: 110 Voltios o 220 Voltios aproximadamente, dependiendo del país donde se m ida. El voltaje que leemos en el voltímetro es un VOLTAJE RMS de 110 o 220 Voltios.!!! Cuál será el voltaje pico (Vp) de esta señal??? Revisando la fórmula del párrafo anterior despejamos Vp. Vp = Vrms / 0.707  

Caso Vrms = 110 V, Vp = 110 / 0.707 = 155.6 Voltios Caso Vrms = 220 V, Vp = 220 / 0.707 = 311.17 Voltios

Desarrollo: 10. Conectar cable eléctrico al primario del transformador, aislar las conexiones con cinta aislante. Conectar una clavija para toma de 120 VCA al cable eléctrico del primario. 11. Conectar las puntas de prueba del osciloscopio en la salida del transformador entre los puntos marcados como A y C, como se mu estra en el diagrama eléctrico e léctrico de la fig.5.3.

Fig. 5.3 12. En la fig.5.4, dibujar la forma de onda observada en el osciloscopio.


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Fig. 5.4 13. Medir y anotar el Vpp de la señal, así como su frecuencia, periodo y valor Vrms. 14. Ahora realizar la medición con el el multímetro digital en modo de CA, anote el voltaje medido. 15. Cambiar las puntas del osciloscopio a los puntos marcados como A y B y repetir los pasos 3, 4 y 5 para la fig.5.5


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Fig.5.5 16. Cambiar las puntas del osciloscopio a los puntos marcados como B y C y repita los pasos 3, 4 y 5.

comparar los valores de la señal con los obtenidos en los puntos A y C y anote sus observaciones. 17. Anotar sus comentarios y conclusiones. 18. Entregar un reporte de práctica.


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PRÁCTICA No.6 RECTIFICACIÓN DE ONDA COMPLETA

Objetivos: Objetivos:E l alumno observará, analizará y medirá la señal de salida de un rectificador de onda completa. Material y equipo necesario:     

Multímetro digital. Osciloscopio Rectificador de onda completa. Protoboard. Cable telefónico

Teoría: El circuito rectificador de onda completa de la fig 6.1 que se muestra, es el que se utiliza si, lo que se desea es utilizar todo el voltaje del secundario del transformador (en el caso de un transformador con derivación central). En el circuito con transformador con derivación central, la tensión de salida depende de la mitad de la tensión del secundario

Fig.6.1 En este circuito con puente de diodos, los diodos, D1 y D3 son polarizados en directo en el semiciclo positivo, los diodos D2 y D4 son polarizados en sentido inverso. i nverso. Ver que la corriente atraviesa la carga RL.

El semiciclo negativo, la polaridad del transformador es el inverso al caso anterior y los diodos D1 y D3 son polarizados en sentido inverso y D2 y D4 en sentido directo. La corriente como en el caso anterior también pasa por la carga RL. en el mismo sentido que en el semiciclo positivo (ver fig.6.2). ING. FCO. ARMANDO PAYÁN GUERRERO

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Fig.6.2 La salida tiene la forma de una onda rectificada completa (ver fig.6.3). Esta salida es pulsante y para "aplanarla" se pone un condensador (capacitor) en paralelo con la carga. Este capacitor se carga a la tensión máxima y se descargará en RL mientras que la tensión de salida del secundario del transformador disminuye a cero ("0") voltios, y el ciclo se repite. Ver las figuras.

Fig.6.3

Desarrollo: 1.

Montar en un protoboard el puente rectificador y conectar la salida del transformador en las entradas del puente marcadas como . (ver fig 6.4)


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Fig 6.4 2. Conectar las puntas de prueba del osciloscopio en la salida del puente rectificador en los puntos marcados como + y – (ver fig.6.4). 3.

En la fig.6.5, dibujar la forma de onda observada en el osciloscopio.

Fig. 6.5 4.

Medir y anotar el Vpp de la señal, así como su frecuencia y periodo

5. Ahora realizar la medición con el el multímetro digital en modo de CC, anote el voltaje medido. medido. 6.

Cambiar la entrada del puente rectificador a los puntos marcados como A y C y repetir los pasos 3, 4 y 5 para la fig.6.6


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Fig.6.6 7.


8.



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PRÁCTICA No.7 FUENTES DE PODER

Objetivos: Objetivos: El alumno aplicará los conocimientos obtenidos del transformador, rectificación de una señal y capacitores para construir una fuente de corriente continua regulada. Material y equipo necesario:                

Multímetro digital. Osciloscopio Rectificador de onda completa. Capacitor de 3300 o 4700 f. Regulador 7805. Protoboard. Placa de cobre. Acido férrico. Pluma de tinta permanente. Gabinete para proyectos. Porta fusible. Fusible. Interruptor. Lámpara indicadora. Bornes toma corriente. Cable calibre 18.

Teoría: Muchos circuitos necesitan para su funcionamiento, una alimentación de corriente continua (CC.), pero lo que normalmente se encuentra es alimentación de corriente alterna (CA.) En el gráfico de la fig. 7.1 se muestra el funcionamiento de una fuente, con ayuda de un diagrama de bloques y las formas de onda esperadas al inicio (entrada), al final (salida) y entre cada uno de ellos.


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Fig 7.1  

 

  



La señal de entrada, que va al primario del transformador, es una onda senoidal cuya amplitud dependerá del lugar en donde vivimos (110 / 220 Voltios c.a. u otro). El transformador transformador entrega en su secundario una señal con una amplitud menor a la señal de entrada y ésta deberá tener un valor que esté de acorde a la tensión (voltaje) final de corriente continua que se desea obtener. Por ejemplo si se desea obtener una tensión final en corriente directa de 12 Voltios, el secundario del transformador deberá tener una tensión en c.a. no menor a los 9 voltios, quedando este valor muy ajustado (recordar que el valor pico el el secundario es: Vp = 1.41 x Vrms = 1.41 x 9 = 12.69 Voltios). Si se toman en cuenta las caídas de tensión en en las diferentes etapas (bloques) de la fuente de poder, posiblemente ya no se puedan obtener los 12 voltios esperados. En este caso se escogería un transformador con una tensión en el secundario de 12 voltios c.a.. Con esta tensión en c.a. se obtiene una tensión pico: Vp = 1.41 x 12 = 16.92 voltios. El rectificador convierte la señal anterior en una onda de corriente continua pulsante, y en el caso del diagrama, se utiliza un rectificador de 1/2 onda (elimina la parte negativa de la onda.) El filtro, formado por uno o más condensadores condensadores (capacitores), alisa o aplana la onda anterior eliminando el componente de corriente alterna (c.a.) que entregó el rectificador. Los capacitores se cargan al valor máximo de tensión entregada por el rectificador y se descargan lentamente cuando la señal pulsante del desaparece. (ver el diagrama) El regulador recibe la señal proveniente del filtro y entrega entrega una tensión constante constante sin importar las variaciones en la carga o del voltaje de alimentación. Los transformadores se utilizan para disminuir o elevar voltajes de corriente alterna. Los rectificadores rectificadores están formados por diodos y se utilizan el proceso de transformación transformación de una señal de corriente alterna a corriente continua, permitiendo el paso o no de los semiciclos de ondas de corriente alterna - Los filtros, pueden ser de varios tipos y se utilizan para eliminar los componentes de C.A. no deseados. Los reguladores son un grupo de elementos o un elemento electrónico.

Los circuitos integrados reguladores, no son más que una fuente de alimentación estabilizada mediante un diodo zener, y este zener está colocado entre las patillas In y Adj del integrado. Para entender porqué realzamos la tensión de salida de un circuito integrado de este tipo, cuando en su ING. FCO. ARMANDO PAYÁN GUERRERO

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entrada "Adj" colocamos un diodo o una resistencia, vamos a partir de un supuesto práctico, veamos el circuito de la fig.7.2.

Fig.7.2 En el gráfico de la izquierda vemos una fuente de alimentación estabilizada mediante diodo zener, a fines de entender el supuesto que nos ocupa, hemos considerado un circuito en el que hay una línea común, los 0V, y dos positivas de +10V y +25V referenciadas a esos 0V. Si nosotros colocamos el zener entre la línea de +25V y la línea de 0V, tal y como vemos en el gráfico, las salidas que obtendremos serán de +5V y +10V (siempre referidas a la línea de 0V). El circuito equivalente con un integrado regulador lo vemos en la figura de la derecha. Si, ahora, nosotros el zener lo disponemos entre la línea de 10V y la de 0V, obtendremos en la salida +25V y +5V. El esquema de este circuito y su equivalente con un integrado regulador lo vemos en la fig.7.3.

Fig.7.3 En el supuesto de que nosotros el zener lo coloquemos entre la línea de 25V y la de 10V, el diodo estabilizará la tensión de salida de estas dos líneas en 5V, pero las salidas que obtendremos serán de 10V, por un lado, ya que esta línea no la hemos tocado y de 15V por el otro. Estos 15V vienen determinados por la suma de los 10V de la línea anterior y los 5V que el zener ha estabilizado entre las dos líneas positivas:

Fig.7.4


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Teniendo en cuenta lo explicado al principio de este tutorial, de la caída de tensión en las resistencias en serie, si nosotros entre la línea 0V y la patilla "Adj" del integrado colocamos una resistencia, estamos colocando dos resistencias en serie entre la línea +25V y la de 0V (la resistencia del integrado más la resistencia que hemos añadido). Hemos, pues, creado una línea ficticia de 10V (en el ejemplo de arriba); la tensión de salida, como el caso del zener explicado en último lugar, será de 10V+5V=15V. En el supuesto de que, en vez de una resistencia, entre esta entrada del integrado y masa (0V), colocamos un diodo, sabemos que los diodos provocan una caída de tensión (que por generalizar para este ejemplo, vamos a considerar de 1,5V). Estamos en el mismo supuesto que cuando colocábamos una resistencia, por lo que la tensión de salida ser: 5V+1,5V= 6,5V (ver fig.7.5).

Fig.7.5 Desarrollo: 1.

De acuerdo al diagrama de bloque de la fig.7.1, construya un prototipo de una fuente de poder de +5Vcc regulada.

2.

De acuerdo a los resultados obtenidos en las prácticas del transformador, rectificador de onda completa, conectar un capacitor C de 1000 f en la salida del rectificador como se ilustra en la fig.7.6.

Fig.7.6


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Dibujar en la fig. 7.6 la señal obtenida con el filtro (capacitor), para este valor de C.

Fig 7.6 4. Ahora utilice un multímetro digital para medir el voltaje C.C que se obtiene con el filtro, anote este valor.

5. Sustituya el valor de C por un valor mas grande, por ejemplo 3300 f ó 4700 f y repita el paso 4. 6.

Consulte la hoja de datos del regulador 7805. Determinar cual valor de C es adecuado, así como cuales de los tres cables del secundario del transformador utilizará para cumplir con estos

parámetros de entrada del regulador antes mencionado. 7.

Conectar el regulador como se ilustra en la fig.7.7.


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Fig.7.7. 8.

Con el multímetro digital, medir y anotar el voltaje de salida Vcc de fuente como se ilustra en la fig.7.7.

9.

El voltaje Vcc deberá ser de +5Vcc.

10. Fabricar el circuito impreso de la fuente utilizando para ello el procedimiento que el profesor indique. 11. Montar los componentes de la fuente en el circuito impreso y soldar sus terminales. 12. Montar la tarjeta en el gabinete de proyectos y fijarla a ella mediante tornillo, cuidando de aislar la parte inferior de la tarjeta con el chasis del gabinete. 13. Alambrar el primario del transformador al interruptor general de la fuente así como el porta fusible

en el secundario. Si no conoce la forma de hacer estas conexione, asesórese del profesor. 14. Si así lo desea, puede montar un led indicador adicional en la salida Vcc. 15. Anotar sus comentarios y conclusiones. 16. Entregar un reporte de pr áctica. áctica.


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PRÁCTICA No.8 EL TRANSISTOR Objetivos: Objetivos:E l alumno aplicará los conceptos teóricos de los transistores. Material y equipo necesario: Multímetro digital.  Protoboard.  

Transistor BC548 o TIP31C



Resistencias de 220, 470, 2.2 K y 4.7K.



Potenciometro.



Leds.



Fototransistor.



Fotocelda.



Fuente de poder.

Teoría: El transistor bipolar es el más común de los transistores, y como los diodos, puede ser de germanio o silicio. Existen dos tipos transistores: el NPN y el PNP, y la dirección del flujo de la corriente en cada caso, lo indica la flecha que se ve en el gráfico de la fig.81. de cada tipo de transistor. El transistor es un dispositivo de 3 patillas con los siguientes nombres: base (B), colector (C) y emisor (E), coincidiendo siempre, el emisor, con la patilla que tiene la flecha en el gráfico de transistor.

Transistor PNP

Transistor NPN Fig.8.1

El transistor es un amplificador de corriente, esto quiere decir que si le introducimos una cantidad de corriente por una de sus patillas (base), el entregará por otra (emisor) , una cantidad mayor a ésta, en un factor que se llama amplificación. Este factor se llama ( beta) y es un dato propio de cada transistor. ING. FCO. ARMANDO PAYÁN GUERRERO

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Entonces:   

Ic (corriente (corriente que pasa por la patilla colector) es igual a b (factor de amplificación) por Ib (corriente que pasa por la patilla base). Ic = β * Ib

Ie (corriente (corriente que pasa por la patilla emisor) emisor) es del mismo valor que Ic, sólo que, la corriente corriente en un caso entra al transistor y en el otro caso sale de el, o viceversa.

Según la fórmula anterior las corrientes no dependen del voltaje que alimenta el circuito (Vcc), pero en la realidad si lo hace y la corriente Ib cambia ligeramente cuando se cambia Vcc. (Ver fig8.2).

Fig.8.2 En el segundo gráfico de la fig.8.2, las corrientes de base (Ib) son ejemplos para poder entender que a mas corriente la curva es mas alta Regiones operativas del transistor Región de corte: Un transistor esta en corte cuando: corriente de colector= corriente de emisor = 0, (Ic = Ie = 0) En este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistor es el voltaje de alimentación del circuito. (como no hay corriente circulando, no hay caída de voltaje, ver Ley de Ohm). Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base = 0 (Ib =0) Región de saturación: saturación:U n transistor está saturado cuando:


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corriente de colector = corriente de emisor = corriente máxima, (Ic = Ie = I máxima) En este caso la magnitud de la corriente depende del voltaje de alimentación del circuito y de las resistencias conectadas en el colector o el emisor o en ambos, ver ley de Ohm. Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base es lo suficientemente grande como para inducir una corriente de colector β veces más grande. (recordar que Ic = β * Ib)

Región activa: activa: Cuando un transistor no está ni en su región de saturación ni en la región de corte entonces está en una región intermedia, la región activa. En esta región la corriente de colector (Ic) depende principalmente de la corriente de base (Ib), de β (ganacia de corriente de un amplificador, es un

dato del fabricante) y de las resistencias que hayan conectadas en el colector y emisor). Esta región es la mas importante si lo que se desea es utilizar el transistor como un amplificador. Configuraciones: Hay tres tipos de configuraciones típicas en los amplificadores con transistores, cada una de ellas con características especiales que las hacen mejor para cierto cierto tipo de aplicación. y se dice que el transistor no está conduciendo. Normalmente este caso se presenta cuando no hay corriente de base (Ib = 0).   

Emisor común Colector común Base común

Nota: Corriente de colector y corriente de emisor no son exactamente iguales, pero se toman como tal, Nota: debido a la pequeña diferencia que existe entre ell as, y que no afectan en casi nada a los circuitos hechos con transistores. Desarrollo: 1. Realizar el montaje da figura 8.3. 2. Comprobar o funcionamiento del Led cando se tocan los cables que forman el interruptor. interruptor. 3.

Sustituir a resistencia resistencia de 2.2K 2.2K por por una de 27K. ¿Qué sucede?

4. Conectar en serie con la resistencia de 2.2K un potenciómetro. ¿Qué ¿Qué sucede ó variar o valor do potenciómetro?


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Fig.8.3 5. Realizar el montaje de la figura 8.4. 6. ¿Qué sucede cando pasas la mano por arriba del fototransistor? fototransistor?

Fig.8.4

7. Monta el circuito de la figura 8.5 y comprueba lo que sucede cuando agarras con la mano cada uno de los cables que forman el interruptor.


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Fig 8.5 8. Monta el circuito de la figura 8.6 y comprueba lo que sucede cuando iluminas la foto celda marcada como 2000.

Fig 8.6 9.



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PRÁCTICA No.9 EL AMPLIFICADOR OPERACONAL Objetivos: Objetivos: El alumno construirá circuitos de aplicación de los amplificadores operacionales y comprenderá el funcionamiento de estos dispositivos. Material y equipo necesario: Multímetro digital.  Osciloscopio.  Generador de funciones.  Protoboard. 



AMP-OP LM741



Resistencias de diversos valores.



Potenciometro.



Fuentes de poder.

Teoría: Un amplificador operacional ( AMP-OP.) AMP-OP.) es un circuito electrónico (normalmente se presenta como circuito integrado) integrado) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia): Vout = G·(V+ − V−) El primer amplificador operacional monolítico data de los años 1960, 1960, era el Fairchild μA702 (1964), diseñado por Bob Widlar. Le siguió el Fairchild μA709 (1965), también de Widlar, y que constituyó un gran éxito comercial. Más tarde sería sustituido por el popular Fairchild μA741 (1968), de David Fullagar, y fabricado por numerosas empresas, basado en tecnología bipolar. AMP-OP. se empleaban para operaciones matemáticas (suma, resta, Originalmente los AMP-OP. multiplicación, multiplicación, división, i ntegración, derivación, e tc) en c alculadoras analógicas. D e ahí su nombre. AMP-OP. ideal tiene una ganancia infinita, una impedancia de entrada infinita, un ancho de El AMP-OP. banda también infinito, una impedancia de salida nula y ningún ningún ruido. Como la impedancia de entrada es infinita también se dice que las lasc orrientes de entrada son cero. El símbolo de un AMP-OP AMP-OPe s el mostrado en la siguiente figura 9.1:

Fig. 9.1 ING. FCO. ARMANDO PAYÁN GUERRERO

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Los terminales son:     

V +: entrada no inversora V -: entrada inversora V OUT: salida V S+: alimentación positiva V S-: alimentación negativa

Las patillas de alimentación pueden recibir diferentes nombres, por ejemplo en los AMP-OP basados en enF ET VDD y V SSr espectivamente. Para los basados en BJT son VCC y V EE. Normalmente los pines de alimentación son omitidos en los diagramas eléctricos por claridad. CONFIGURACIONES

COMPARADOR

Fig. 9.2 

Esta es una aplicación sin la realimentación. Compara entre entre las dos entradas entradas y saca una salida en función de qué entrada sea mayor. ma yor. Se puede usar para adaptar niveles lógicos.

SEGUIDOR

Fig. 9.3 Se usa como un buffer , para eliminar efectos de carga o para adaptar impedancias (conectar un dispositivo con gran impedancia a otro con baja impedancia y viceversa)  Como la la tensión tensión en las dos patillas de de entradas entradas es igual: igual: V out = V in  Z in = ∞ 


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INVERSOR

Fig. 9.4



El análisis de este circuito es el siguiente: V+ = V - = 0



Definiendo corrientes: y de aquí se despeja

Para el resto de circuitos el análisis es similar.  Z in = R in 

NO INVERSOR

Fig. 9.5 

Zin

= ∞


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SUMADOR

Fig. 9.5 La salida está invertida  Para resistencias independientes R 1, R2, ... R n 

La expresión se simplifica mucho si se usan resistencias del mismo valor  Impedancias de entrada: Z n = R n 

RESTADOR

Fig. 9.6 

Para resistencias independientes R 1,R2,R3,R4:

Igual que antes esta expresión puede simplificarse con resistencias iguales  La impedancia diferencial entre dos entradas es Z in = R 1 + R 2  


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INTEGRADOR IDEAL

Fig. 9.7 

Integra e invierte la señal (V in y V outs on funciones dependientes del tiempo)

V iniciale s la tensión de salida en el origen de tiempos (t = 0)  Este circuito también se usa como filtro 

NOTA: En la práctica se realizan modificaciones a este circuito porque no es estable.

DERIVADOR IDEAL

Fig. 9.8



Deriva e invierte la señal respecto al tiempo


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MANUAL DE PRÁCTICAS DE PRINCIPIOS ELECTRICOS Y APLICACIONES DIGITALES 

Este circuito también se usa como filtro

Fig. 9.9


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Desarrollo: 1. Conectar un AMP-OP LM741 como comparador comparador de acuerdo a la figura 9.2 (Utilizar (Utilizar un protoboard). 2. Con una fuente de poder dual, aplicar voltajes a V1 y V2 (ver (ver hoja de especificaciones de la figura 9.9) de acuerdo a la siguiente tabla:

V1(Volts) V2(Volts) Vout(Volts) 10

0

9

1

8

2

7

3

6

4

5

5

4

6

3

7

2

8

1

9

0

10

1

9

2

8

3

7


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3.

4

6

5

5

6

4

7

3

8

2

9

1

10

0

Con los diferentes valores de Vout obtenidos por cada par de valores V1 y V2, realizar una

comparación con los valores teóricos. Anotar tus observaciones.

4. Conectar un AMP-OP LM741 como seguidor de Voltaje como se ilustra en la figura 9.3. voltajes a Vin acuerdo a la siguiente tabla: tabla: 5. Con una fuente de poder, aplicar voltajes Vin(Volts)

Vout(Volts)

0 1 2 3 4 5 6


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7 8 9 10

6.

Con los diferentes valores de Vout obtenidos por cada valor de Vin, realizar una comparación con los valores teóricos. Anotar tus observaciones.

7. Conectar un AMP-OP LM741 como inversor como se ilustra en la figura 9.4. Tomar Rf=10K y Rin=1k. 8.

Utilice un generador de funciones y un osciloscopio en el para alimentar la entrada del circuito inversor y medir la salida del mismo.

9.

Aplicar una señal cuadrada de 1 Vpp en Vin.

10. Graficar la señal de salida Vout de acuerdo a lo que se observa en el osciloscopio.


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11. Aplicar una señal cuadrada de 5 Vpp en Vin. 12. Graficar la señal de salida Vout de acuerdo a lo que se observa en el osciloscopio.

13. Repetir pasos del 9 al 12 con una señal tipo senoidal y dibuje las graficas:


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14. Reducir los valores de Rf y Rin a la mitad y repita los pasos 9 al 12. 15. Aumentar al doble del original los va lores de Rf y Rin y repita los pasos del 9 al 12.


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16. Conectar un AMP-OP LM741 como no inversor como se ilustra en la figura 9.5. Tomar R1=10K y R2=10k.

17. Aplicar una señal cuadrada de 5 Vpp en Vin y graficar la la salida.

18. Modificar los valores de R1 y R2 y anotar los cambios en la salida Vout. 19. Conectar un un AMP-OP LM741 como sumador como se ilustra en la figura 9.6. Tomar Rf=10k,

R1=10k y R2=5k y R3=1k.


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20. Aplicar con fuentes de poder diferentes V1=1V, V2=2V y V3=5V. Tomar la lectura Vout con un multimetro. Verificar este resultado en forma teórica. LM741 como restador como se ilustra en la figura 9.7. Tomar R1=10k y 21. Conectar un AMP-OP LM741 R2=5k, R3=1k y R4=560. V2(Volts) V1(Volts) Vout(Volts) 10

0

9

1

8

2

7

3

6

4

5

5

4

6

3

7

2

8

1

9

0

10

1

9

2

8

3

7

4

6


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5

5

6

4

7

3

8

2

9

1

10

0

22. Anotar tus conclusiones y e ntregar un reporte de práctica


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|PRÁCTICA No.10 TIRISTORES Objetivos: Objetivos:E l alumno aplicará los TIRISTORES en sistemas de cómputo. Material y equipo necesario: Multimetro digital.  Osciloscopio.  Protoboard. 



1 SCR C-106B



1 Res Resis iste tenc ncia ia de 3.3 3.3 K



1 Resistencia Variable



1 Diodo rectificador IN4007 o equivalente



1 Lámpara miniatura 127 Vca



1 Fusible de 0.5 Amp. c/porta fusible



Cable eléctrico (cal. 14)



Timer 555.



MOC 3011



Triac MAC 216-A6



Clavija.



Resistencias de diversos valores.



Potenciometro.



Fuente de poder.

- ½ W (R1)

Teoría: Muchos sistemas digitales controlan a otros otros sistemas o realizan realizan funciones de control tales que deben ser interconectados a una etapa de manejo de de potencia, con base en TIRISTORES (triacs, SCR, etc.) para actuar sobre cargas resistivas o inductivas en sistemas de iluminación, iluminación, o en procesos industriales o en control de de velocidad de dem otores, e ntre otros. El manejo de potencia, es decir la l a manipulación de altas corrientes, de hasta varios centenares de amperios, implica el tener consideraciones de de seguridad eléctrica para los operarios y de protección para el sistema digital. Es deseable que la interconexión entre ambas etapas (la digital y la de potencia) se haga por un medio de acoplamiento que permita aislar eléctricamente los dos sistemas. Esto se puede lograr con los ING. FCO. ARMANDO PAYÁN GUERRERO

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dispositivos llamados OPTOACOPLADORES, mediante los cuales se obtiene un acoplamiento óptico y, al mismo tiempo, tiempo, un aislamiento eléctrico. Por ello también se les conoce como OPTOAISLADORES. El acoplamiento se efectúa en el rango del espectro infra-rojo a partir de dispositivos emisores de luz, usualmente IRED (infra-rojo) LEDs (diodos emisores de luz), actuando como emisores y utilizando dispositivos detectores de luz (optodetectores), actuando como receptores. La razón fundamental para llevar a cabo acoplamiento óptico y aislamiento eléctrico es por protección de la etapa o sistema digital ya que si ocurre un corto en la etapa de potencia, o cualquier otro tipo de anomalía eléctrica, el OPTOACOPLADOR protege toda la circuitería digital de control. El sistema digital puede variar entre un sistema discreto o un sistema de m ayor integración (en escalas SSI, MSI, VLI o VLSI) o un sistema integrado programable a nivel de memorias (EPROM o EEPROM) o a nivel de dispositivos programables "inteligentes" (microprocesadores, microcontroladores, microcontroladores, dispositivos lógicos programables, arreglos lógicos programables, controladores lógicos programables o computadores). UTILIZACIÓN DE OPTO ACOPLADORES Veamos a continuación algunos dispositivos OPTOAISLADORES, extraídos del manual de reemplazos ECG (para dispositivos semiconductores), semiconductores), en donde se pueden apreciar varias tipos de elementos de OPTOACOPLAMIENTO: por fototransistor, fotodarlington, fotoSCR, fotoTRIAC, fotoFET, etc. Todos ellos se estudian en la la teoría de la opto electrónica con dispositivos semiconductores basados en Silicio (Si) o Germanio (Ge) (Ver figura 10.1)


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Fig.10.1 Trabajaremos, a manera de ejemplo, con el OPTOACOPLADOR MOC 3011 (o MOC 3010) figura 10.2, que corresponde al caso ECG 3047 (o 3048) de los diagramas anteriores. La siguiente es la distribución de pines del circuito integrado (IC) optoaclopador seleccionado. NC significa que este pin o patilla no se conecta.

Fig.10.2 El siguiente es el el diagrama de bloques general para la conexión de un sistema digital a una etapa de potencia mediante el uso de un optoaclopador.

Diagrama de bloques para interconexión de un sistema digital y un sistema de potencia Continuando con el ejemplo, como sistema de potencia vamos a trabajar con un sistema de iluminación (carga resistiva) cuya potencia es manejada por un TRIAC. En lo que sigue, se expondrán las configuraciones estándar empleadas para hacer acoplamiento óptico entre sistemas digitales y etapas de potencia. El montaje requerido se selecciona de acuerdo con las necesidades del sistema. ING. FCO. ARMANDO PAYÁN GUERRERO

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MONTAJE ESTÁNDAR BÁSICO (CON LOGICA DIGITAL POSITIVA)

Fig.10.3

MONTAJE SI LA LÓGICA DIGITAL ES NEGATIVA.

Fig.10.4 MONTAJE PARA ASEGURAR DISPARO Y PERMITIR MONITOREO ADICIONAL DE LA SALIDA

Fig.10.5


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En ocasiones hay dificultades por problemas de corriente para disparar el TRIAC, en cuyo caso una solución alterna sería con un transformador de IMPULSOS o de PULSOS, con el cual no hay acoplamiento óptico pero se logra un acoplamiento inductivo. La relación de espiras del transformador es 1:1.

Fig.10.6 Un transformador de impulsos típico es el CAR 2767A serie 07175. Se utiliza en aplicaciones industriales y en electromedicina. Ahora bien, si la carga no es resistiva, es necesario adicionar una red RC o RL para garantizar el disparo del TRIAC. Esta Esta red tiene cierta complejidad, pero permite asegurar precisión en los disparos y, además, protege contra disparos aleatorios e indeseados producidos por ruidos electromagnéticos. Para obviar los problemas de corriente también puede utilizarse un amplificador con cont ransistor, p ero en este caso ya no se tiene aislamiento eléctrico. Para finalizar este artículo, se da un ejemplo de de cálculo para una etapa de potencia basada en un Triac. EJEMPLO DE CÁLCULO DE UNA CARGA SEGÚN EL TRIAC SELECCIONADO En este ejemplo partimos de dos hechos: la potencia se controlará con un TRIAC, y la carga a manejar será resistiva como en el caso de las lámparas para un sistema de luces secuenciales en arreglos de de navidad (lámparas exteriores) o en una discoteca o en un teatro. un teatro. El Triac se selecciona de acuerdo a la corriente de operación y esta dependerá del número de lámparas a utilizar. Los pasos para el cálculo son como sigue: 1. Definición de parámetros: 1. Sean N= Número de lámparas a utilizar utilizar por cada TRIAC. W= El Vatiaje o potencia de cada una de las lámparas (40 W, 60 W, 100 W, etc.) V= Voltaje de la red (110 V ó 220 V). Este voltaje es RMS I= La corriente consumida por cada lámpara I’ = La corriente especificada del TRIAC (según el manual del fabricante)

2. Cálculo de la corriente que consume cada lámpara: I= W/V. 3. Cálculo de N: N= I’/I.


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NOTA 1: Por seguridad, es conveniente disminuir N en un 30% aproximadamente. Recuerde que nunca se debe trabajar cerca del límite del regímen máximo especificado por el fabricante. NOTA 2: Cada TRIAC debe llevar su buen disipador de calor. calor. No olvide que cuando se manejan altas corrientes, hay tendencia a fuerte disipación de potencia en forma de calor y este es el principal enemigo de los semiconductores. Continuando con el ejemplo, supongamos que se tiene: V= 110 V (de la línea de alimentación de voltaje) W= 40 Watts (potencia nominal de cada una de las lámparas) I’= 6 A (corriente del Triac, según las especificaciones del manual)

Aplicando el paso 2, se tiene: I = 40/110 = 0.363 A = 363 mA Luego, aplicando el paso 3, se tiene N = 6/0.363 N =16.5 Lámparas En forma práctica y teniendo en cuenta la Nota 1, Tomar N= 10 Lámparas. Lám paras. Otro ejemplo puede ser a la inversa, es decir partir del número de lámparas y hallar la corrien te I’, del TRIAC, necesaria para operar el sistema. Una vez hallada se tiene en cuenta el criterio del 30% más para seleccionar el Triac comercial que cumpla con el requerimiento. CONCLUSIÓN Siempre que se vaya a interconectar un sistema digital cualquiera a un sistema de potencia, es necesario hacer optoacoplamiento, para garantizar aislamiento eléctrico. De no hacerlo se corren enormes enormes riesgos que se traducirán en problemas de seguridad eléctrica, daños costosos en los los sistemas de control digitales y perjuicios al al proceso de dep roducción sobre el cual se está operando. El optoaclopador es un dispositivo relativamente simple, muy fácil de usar, con una amplia variedad de tipos de acoplamiento y de muy bajo costo. bajo costo. Por ello sería imperdonable no hacer uso de él cuando se va a controlar potencia. En cuanto al cálculo de la carga o del dispositivo de manejo de corriente en la etapa de potencia siempre será absolutamente recomendable hacer uso del criterio de seguridad del 30% respecto de los regímenes máximos señalados por el fabricante. Es la única manera de evitar dolores de cabeza, algunas veces irreversible, en el manejo de dispositivos de potencia.


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Desarrollo: 1.

La figura 10.7 muestra la distribución de pines del SCR C-106B.

Fig.10.7 2. Calcular el valor valor de R2 para el circuito circuito básico de de disparo mostrado mostrado en la figura 10.8.

Fig.10.8


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Datos R1 = 3.3 K VMax = 127 Vca IGT = 200 f Por ley de Ohm VMax = IGTRab

Despejando Rab Sustituyendo valores para obtener Rab Rab = R1 + R2,

Despejamos R2 3.

Visualizar la lámpara RL y anotar sus observaciones cuando R2 varía.

4.

Implementar en un protoboard el circuito de la figura 10.9, correspondiente a un oscilador monoestable formado por IC1 (Timer 555). Escoger valores adecuados para R1, R2 y C1 para producir un disparo temporizado en la salida 3 del Timer 555.

Fig.10.9 ING. FCO. ARMANDO PAYÁN GUERRERO

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Implementar en un protoboard el circuito de la figura 10.10, correspondiente a la etapa de potencia. Utilizar el triac MAC 216- A6 A6 y un timbre o lámpara lámpara como ZL

Fig.10.10 6.

Verificar que cuando Vcc= 5Volts en el pin 1 del MOC3011, se activa la carga ZL.

7.

Acoplar la etapa del oscilador con la de potencia y verifique que un circuito de baja potencia puede activar una carga grande por medio de un Triac.

8.

Anotar tus conclusiones y e ntregar un reporte de práctica


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ELECTONICA DIGITAL


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PRÁCTICA No.11 COMPUERTAS LOGICAS TTL Comprender el funcionamiento de las compuertas lógicas TTL.

Material:           

Protoboard CL.74LS00 o 74LS10. CL.74LS02 o 74LS27. CL.74LS04. CL74LS08 o 74LS11. CL.74LS32. CL.74LS86. Fuente de 5 Vcc. Led Resistencia de 220 o 330 Ω Alambre telefónico.

Teoría preliminar: A continuación se ilustran los de cada una de las compuertas lógicas básicas, con la finalidad de que el alumno la use de guía para el desarrollo de la práctica.


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NAND

74LS00 NOT

74LS04

74LS10

X

Y

F

0 0 1 1

0 1 0 1

1 1 1 0

NOR

74LS02 AND

TABLA DE VERDAD X

F

0 1

1 0

TABLA DE VERDAD

74LS08

X

Y

Z

Y

0 0 0 0 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1

0 1 0 1 0 1 0

1 1 1 1 1 1 1

X

Y

F

0 0 1 1

0 1 0 1

1 0 0 0

TABLA DE VERDAD X

Y

F

0 0 1 1

0 1 0 1

0 0 0 1

TABLA DE VERDAD X Y Z Y 0 0 0 0 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1

0 1 0 1 0 1 0

0 0 0 0 0 0 0

TABLA DE VERDAD 74LS11

NOR

X

Y

Z

Y

0 0 0 0 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1

0 1 0 1 0 1 0

1 0 0 0 0 0 0

74LS27 TABLA DE VERDAD OR EXCLUSIVO X

Y

F

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 0


TABLA DE VERDAD X

Y

F

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 1

74LS32

TABLA DE VERDAD

74LS86

TABLA DE VERDAD

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Desarrollo: 1.- En un protoboard alambrar el circuido de la siguiente figura:

2.- X y Y son las entradas de la compuerta com puerta lógica en el caso de las 2 entradas y X, Y y Z para las de 3 entradas. F es la salida para todos los casos. En estas entradas deberán colocarse niveles lógicos para comprobar prácticamente la respectiva compuerta. Si se quiere poner un 0 en una entrada, esta se debe conectar a tierra del circuito; si se quiere poner un 1 entonces se conecta a +5Vcc. El led indica el estado lógico de la salida, encendido=1, apagado=0. 3.- Energizar el circuito y comprobar su tabla de verdad. 4.- Anotar los resultados en forma de tabla de verdad. 5.- Realizar el mismo procedimiento para las com puertas:     

NOT. OR. NAND. NOR. OR Exclusiva.

6.- Escribe tus conclusiones y elabora un reporte de práctica.


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PRACTICA No. 12 ALGEBRA DE BOOLE Objetivos: Reducir por algebra de Boole funciones booleanas, implementar prácticamente las funciones resultantes y comprobar la aplicación del algebra de boole.           

Protoboard CL.74LS00 o 74LS10. CL.74LS02 o 74LS27. CL.74LS04. CL74LS08 o 74LS11. CL.74LS32. CL.74LS86. Fuente de 5 Vcc. Led Resistencia de 220 o 330Ω

Alambre telefónico.

Teoría preliminar: George Boole (1815-1864) Nacido el 2 de Noviembre de 1815 en Lincoln, Lincolnshire (Inglaterra), (Inglaterra), primero concurrió a una escuela en Lincoln, luego a un colegio comercial. Sus primeras instrucciones en matemática, matemática, sin embargo fueron de su padre quién le dio también a George la afición para la construcción de instrumentos ópticos. El El interés de George se volvió a los idiomas y recibió instrucción en Latín de una librería local. A la edad de 12 años había llegado a ser tan hábil en Latín que provocaba controversia. Él tradujo del latín una Oda del poeta Horacio de lo cual su padre estaba tan orgulloso que tenía su publicación. No obstante el talento era tal que un maestro de de escuela local cuestionaba que nadie con 12 años podría haber escrito con tanta profundidad. Boole no estudió para un grado académico, pero a la edad de 16 años fue un profesor auxiliar de colegio. Mantuvo su su interés en idiomas e intentó ingresar a la Iglesia. Iglesia. Desde 1835, sin embargo, pareció haber cambiado de idea ya que abrió su propio colegio y empezó a estudiar matemáticas por si mismo. Tardó en darse cuenta que había perdido casi cinco años tratando de aprender las materias en vez de tener un profesor experto. En ese periodo Boole estudió los trabajos de Laplace y Lagrange, tomando apuntes, los cuales llegaron a ser más tarde las bases para sus primeros papeles matemáticos. Comenzó a estudiar álgebra de métodos algebraicos para la solución de ecuaciones de ecuaciones diferenciales fue publicada por Boole en el y Aplicación de métodos Sociedad. Su trabajo Transaction of the Royal Society y por este trabajo recibió la medalla de la Real Sociedad. matemático fue el comienzo que le trajo fama Boole fue nominado para una cátedra de matemáticas de matemáticas en el Queens College, en 1849, donde enseñó por el resto de su vida, ganándose una reputación como un prominente y dedicado profesor. En el 1854 publicó Las leyes del pensamiento sobre las cuales son basadas las teorías matemáticas de de Lógica y Probabilidad. Boole aproximó la lógica en una nueva dirección reduciéndola a una álgebra simple, incorporando lógica en las matemáticas. Agudizó la analogía entre los símbolos algebraicos y aquellos que representan formas lógicas. Su álgebra consiste en un un método para resolver problemas de lógica que recurre solamente a a los valores binarios 1 y 0 y a tres operadores: AND (y), OR (o) y NOT (no). Comenzaba el álgebra de la lógica llamada Algebra Booleana la cual ahora encuentra aplicación en la la construcción de computadores, computadores,c ircuitos eléctricos, e tc. Boole también trabajó en ecuaciones diferenciales, diferenciales, el influyente Tratado en Ecuaciones Diferenciales apareció en Cálculo de las Diferencias Finitas (1860), y métodos 1859, el el cálculo de las diferencias finitas, Tratado sobre el Cálculo generales en probabilidad. probabilidad. Publicó alrededor de 50 escritos y fue uno de los primeros en investigar las ING. FCO. ARMANDO PAYÁN GUERRERO

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propiedades básicas de los números, tales como la propiedad distributiva. Muchos honores le fueron concedidos a Boole, fue reconocido como el genio en su trabajo recibió grandes honores de las universidades de Dublín y Oxford y fue elegido miembro académico de la Real Real Sociedad (1857). Sin embargo, su carrera que comenzó un tanto tarde terminó infortunadamente temprano cuando murió a la edad de 49 años, el 8 de Diciembre de 1864 en Ballintemple, County Cork (Irlanda). Las circunstancias son descritas por Macfarlane de la siguiente forma: "Un día en el 1864 camino desde su casa al colegio, una distancia de dos millas, con una lluvia torrencial y luego dio una conferencia con la ropa empapada. El resultado fue un resfrío febril el cuál pronto dañó sus pulmones y terminó su carrera....." Lo que a Macfarlane le faltó decir es que la esposa de Boole (Mary nieta de Sir George Everest, de quién después fue nombrada la montaña) creía que el remedio podría ser la causa. Ella puso a Boole en cama y arrojó cubos de agua sobre la cama, ya que su enfermedad había sido causada por mojarse. mojarse. El trabajo de Boole llegó a ser un paso fundamental en la la revolución de los computadores, cuando Claude Shannon en 1938, demostró como las operaciones booleanas elementales, se podían representar mediante circuitos conmutadores eléctricos, y como la combinación de estos podía representar operaciones aritméticas y lógicas complejas. complejas. Shannon demostró asimismo que el álgebra de Boole se podía utilizar para simplificar c ircuitos conmutadores. Como hemos visto anteriormente a mediados del siglo XIX, George Boole (1815-1864), (1815-1864) , en sus libros: "The Mathematical Analysis of Logic" (1847) y "An Investigation of te Laws of Thought" (1854) , desarrolló la idea de que las proposiciones lógicas podían ser tratadas mediante herramientas matemáticas. Las proposiciones lógicas (asertos, frases o predicados de la lógica clásica) son aquellas que únicamente pueden tomar valores Verdadero/Falso, o preguntas cuyas únicas respuestas posibles sean Sí/No. Según Boole, estas proposiciones pueden ser representadas mediante símbolos y la teoría que permite trabajar con estos símbolos, sus entradas (variables) (variables) y sus salidas (respuestas) es la Lógica Simbólica desarrollada por él. Dicha lógica simbólica cuenta con operaciones lógicas que siguen el el comportamiento de reglas algebraicas. Por ello, al conjunto de reglas de la Lógica Simbólica se le denomina ÁLGEBRA DE BOOLE. BOOLE. A mediados del siglo XX el álgebra Booleana resultó de una gran importancia práctica, importancia que se ha ido incrementando hasta nuestros días, en el manejo de información digital (por eso hablamos de Lógica Digital). Digital). Gracias a ella, Shannon Shannon (1930) pudo formular su teoría de la codificación y John Von Neumann pudo enunciar el el modelo de de arquitectura que define la la estructura interna de los ordenadores desde la primera generación. constantes del Álgebra booleana, admiten sólo uno de dos valores en sus entradas y Todas las variables y constantes salidas: Sí/No, Sí/No, 0/1 o Verdadero/Falso. Verdadero/Falso. Estos valores bivalentes y opuestos pueden ser representados por números binarios de un dígito (bits ( bits), ), por lo cual el Álgebra booleana se puede entender cómo el Álgebra del Sistema Binario. Binario. Al igual que en álgebra tradicional, también se trabaja con letras del alfabeto para denominar variables y formar ecuaciones para obtener el resultado de ciertas operaciones mediante una ecuación o expresión booleana. booleana. Evidentemente los resultados de las correspondientes operaciones también serán binarios. Todas las operaciones operaciones (representadas por símbolos determinados) pueden ser materializadas mediante elementos físicos de diferentes tipos (mecánicos, eléctricos, neumáticos o electrónicos) que admiten entradas binarias o lógicas lógicas y que devuelven una respuesta (salida) también binaria o lógica. Ejemplos de dichos estados son: Abierto/Cerrado Abierto/Cerrado (interruptor), Encendida/Apagada (bombilla), Cargado/Descargado (condensador) , Nivel Lógico 0/Nivel lógico 1 1( salida lógica de un circuito semiconductor), etcétera. Los dispositivos con los cuales se implementan las las funciones lógicas son llamados puertas puertas (o compuertas) y, habitualmente, son dispositivos electrónicos basados en en transistores. Estos dispositivos, y otros que veremos a lo largo de esta unidad, son los que permiten el diseño, diseño, y la ulterior implementación, de los circuitos de ING. FCO. ARMANDO PAYÁN GUERRERO

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cualquier ordenador moderno, así como de muchos de los elementos físicos que permiten la existencia de las telecomunicaciones modernas, el el control de de máquinas, e tcétera. De hecho, pensando en los ordenadores como una jerarquía de niveles, la base o nivel inferior sería ocupada por la lógica digital (en el nivel más alto del ordenador encontraríamos los actuales actuales l enguajes de programación de alto nivel). En esta unidad se representan las puertas lógicas elementales, algunas puertas complejas y algunos ejemplos de circuitos digitales simples, así como algunas cuestiones de notación. Por otra parte se plantean actividades de trabajo, muchas de las cuales implican una respuesta escrita en vuestro cuaderno de trabajo. El deseo del autor es que os resulte sencillo y ameno adentraros en el mundo de la lógica digital y despertaros la curiosidad, tanto por ella, como por la la m atemática que subyace en ella. DEFINICIÓN El álgebra de Boole es un conjunto en el que: a. Se han definido dos dos funciones binarias (que necesitan dos parámetros) que llamaremos aditiva (que representaremos por x + y) y multiplicativa (que representaremos por xy) y una una función monaria (de un solo parámetro) que representaremos por x'. b. Se han definido dos elementos (que designaremos por 0 y 1) c. Tiene las siguientes propiedades: a. Conmutativa respecto a la primera primeraf unción: x + y = y + x b. Conmutativa respecto a la segunda función: xy = yx c. Asociativa respecto a la primera función: (x + y) + z = x + (y +z) d. Asociativa respecto a la segunda función: función: (xy)z (xy)z = x(yz) e. Distributiva respecto a la primera función: (x (x +y)z = xz + yz f. Distributiva respecto a la segunda función: (xy) (xy) + z = (x + z)( y + z) g. Identidad respecto a la primera función: x + 0 = x h. Identidad respecto a la segunda función: función: x1 = x i. Complemento respecto a la primera función: x + x' = 1 j. Complemento respecto a la segunda función: xx' = 0 Propiedades del álgebra de Boole a. b. c. d. e. f. g. h. i.

Idempotente respecto a la primera función: x + x = x Idempotente respecto a la segunda función: xx = x Maximalidad del 1: x + 1 = 1 Minimalidad del 0: x0 = 0 Involución: Involución:x '' = x Inmersión respecto a la primera función: x + (xy) = x Inmersión respecto a la segunda función: x(x + y) = x Ley de Morgan respecto a la primera función: (x + y)' = x'y' Ley de Morgan respecto a la segunda función: (xy)' = x' + y'

* Ley de De Morgan generalizada El complemento de una función se obtiene complementando todas las variables que intervienen en ella e intercambiando las operaciones adición y yp roducto. E sto puede expresarse simbólicamente de la forma: [ f( A, B, C, ... , +, · ) ] ' = f( A', B', C', ... , ·, + ) Teorema de la descomposición de funciones ING. FCO. ARMANDO PAYÁN GUERRERO

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Toda función puede descomponerse, con respecto a cualquiera de las variables de las que depende, según la siguiente relación: f( A, B, C, ... ) = A · f( 1, B, C, ... ) + A' · f( 0, B, C, ... ) Siendo f (1, B, C, ...) la función resultante de sustituir, en la función original, todas las A por 1, y las A' por 0. El segundo término, f(0,B,C,...) es la función resultante de sustituir las A por 0 y las A' por 1. Desarrollo: 1.- Reducir por algebra de boole las siguientes funciones booleanas: a) b) c) d)

F= XYZ+XYZ’+X’Y’Z’+XY’Z’ T=WXYZ+(W’X’YZ+W’X’YZ) D=ABCDE+AB’CDE+A’B’C’D’E’+A’B’C’DE I=[(A+B+C)’+(A’+B+C)]’

2.- En un protoboard, implementar cada una de las funciones originales del paso 1.

3.- En otro protoboard implementar las funciones reducidas por algebra de Boole.

4.- Realizar un prueba lógica de cada combinación de entrada entrada de la función original y comparar con su correspondiente combinación en la función reducida.

5.- Anotar tus observaciones.


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PRACTICA No. 13 CIRCUITOS MSI DECODIFICADORES Objetivos: Conocer el funcionamiento practico de los decodificadores. Material:    

Protoboard. 8 Led’s

8 resistencias (220 o 330). Fuente de 5 volts.

Teoría preliminar: Circuito TTL 74ls138.

Desarrollo: 1.- En un protoboard conectar un 74ls138 de acuerdo al siguiente diagrama:


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2.- De acuerdo a la tabla de verdad descrita en la teoría preliminar verificar su funcionamiento 3.- Anotar tus observaciones y realizar un reporte de práctica


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PRACTICA No.14 DECODIFICADORES BCD A 7 SEGMENTOS Objetivos: Conocer el funcionamiento practico de un dispositivo visualizador en 7 segmentos. Material:    

Protoboard Display 7 resistencias (220Ω)

1 Cl.74ls47.

Teoría Preliminar: connection diagram dip (TOP VIEW)


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1) 2) 3) 4)

e- Ánodo d-Ánodo Cátodo Común c-Ánodo 5) Pt Ánodo(punto) 6) b-Ánodo 7) a-Ánodo 8) Cátodo Común 9) F-Ánodo 10) G-Ánodo


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Desarrollo: 1.- En un protoboard conectar un 74ls47 y un display de acuerdo al siguiente diagrama.

2.- De acuerdo a la tabla de verdad del 74ls47 verificar su funcionamiento. 3.- Anotar tus observaciones, conclusiones y realizar un reporte de practica.


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PRACTICA No.15 CODIFICADORES DE PRIORIDAD Objetivos: Conocer el funcionamiento practico de los decodificadores. Material:      

1 Cl.74ls47 1 Cl.74ls147. 1 Protoboard 1 Display 7 Resistencias de 220Ω Fuente de 5 Vcc.

Teoría Preliminar:

Desarrollo: 1.- En un protoboard conocer un 47ls147 como se muestra en la siguiente figura:


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2.- Analizar su tabla de verdad y comprobar su funcionamiento. 3.- Anotar observaciones, conclusiones y realizar un reporte de práctica.


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PRACTICA No.16 MULTIPLEXORES Objetivos: Conocer y comprobar el funcionamiento practico de los Multiplexores. MATERIAL:        

Cl.74LS151. Cl.74LS157. Cl.74LS47. Display. Led 7 Resistencias de 330Ω

Protoboard. Fuente de 5 Vcc.

Teoría Preliminar:

74LS151

74LS157


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Desarrollo: 1.- Conectar un led a la salida de un Mux 74LS151 como se ilustra en la siguiente figura:

2.- Analizar la tabla de verdad del 74LS151 y comprobar su funcionamiento, anotar tus conclusiones sobre este chip. 3.- Conectar un 74LS157 como se ilustra en la siguiente figura:


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4.- Analizar la tabla de verdad y comprobar el funcionamiento del mux 74LS157. 5.- Realizar un reporte de práctica con tus conclusiones.


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PRACTICA No.17 DEMULTIPLEXORES Objetivo: Conocer el funcionamiento practico de los d emultiplexores. Material:         

1 74LS138 1 Timer 555 8 Led’s 8 Res. de 330Ω 1 Res. de 1kΩ

1 potenciometro 1 capacitor electrolítico Protoboard Fuente de 5 Vcc.

Teoría Preliminar: Se utilizará el 74LS138 como demultiplexor, ya que este dispositivo tiene la característica de funcionar como un decodificador y como un demultiplexor conectándolo de manera adecuada. Desarrollo: 1.- En un protoboard implementar el siguiente circuito:

2.- Aplicar todas las condiciones posibles en las entradas A, B y C, verificar el estado de la salida para cada una de estas combinaciones; llenar una tabla de verdad con los resultados obtenidos. 3.- Elabora tus conclusiones y un reporte de práctica.


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PRACTICA No.18 COMPARADORES DE MAGNITUD Objetivo: Conocer el funcionamiento practico de los c omparadores de magnitud. Material:     

1 74LS85 3 Led’s 3 Res. de 330Ω

Protoboard Fuente de 5 Vcc.

Teoría Preliminar:

Desarrollo: 1.- En un protoboard conectar led’s a las 3 salidas del comparador. 2.- Aplicar todas las condiciones posibles como se muestra en la tabla de verdad del chip en todas las entradas y verificar el estado de las salidas para cada una de estas combinaciones y comprobar su funcionamiento. 3.- Elaborar tus conclusiones y un reporte de práctica.


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PRACTICA No. 19 SUMADORES Y RESTADORES Objetivos: Conocer el funcionamiento practico de un sumador y un restador digital. Material:       

174LS83 1 Led 8 Res. de 330 Ω 74LS08, 74LS04, 74LS32, 74LS47 1 display 1 interruptor NA Fuente de 5 Vcc.

Teoría Preliminar: En la práctica no existe un chip que realice directamente una resta, se realiza complementando a dos el número negativo y después se efectúa una suma, así que para sumar y restar se utilizará un chip sumador 74LS83.

Desarrollo: 1.- En un protoboard implementar un circuito que sea capaz de restar y sumar con un CL.74LS83, este circuito se ilustra en la siguiente figura.


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2.- Si no se pulsa el switch SW, se realiza la suma A y B, si se pulsa entonces se realiza la operación A menos B. Realizar un análisis del circuito sumando y restando varios números, ¿Cuándo sucede un acarreo por acarreo por el pin C4 del 74Ls83? ¿Qué función tiene C0? 3.- De acuerdo al análisis del punto 2 realizar tus conclusiones sobre el funcionamiento del 74LS83 y del diagrama sumador y restador. 4.- Elaborar un reporte de práctica.


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PRACTICA No.20 CONTADORES Objetivo: Conocer el funcionamiento de un contador digital y conectarlo en sus múltiples formas. Material:      

2 74Ls193 14 Res. de 330 Ω 74LS08, 74Ls47 2 Display Protoboard Fuente de 5 Vcc.

Teoría Preliminar: Datos del 74LS193

Desarrollo: 1.- En un protoboard conectar un 74Ls193 de tal forma que efectúe su conteo en forma ascendente como en el circuito que se ilustra en la figura 1. Verificar lo que sucede en el Led conectando en TCu. 2.- Proporcionar números binarios en las terminales Po-P3 y activar la Terminal P L en cualquier instante y anota tus observaciones. 3.- Activar la Terminal MR en cualquier instante del conteo y anotar tus observaciones. 4.- Conectar la señal de reloj proveniente del timer 555 ahora a la Terminal CP D, para que se efectué el conteo descendente. Desconectar el Led de la Terminal TC U, y conectarlo en TC D, y anotar las observaciones pertinentes.


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5.- Proporcionar Números binarios en las terminales P0-P3 y activar la Terminal PL en cualquier instante y anotar tus observaciones. 6.- Activar la Terminal MR en cualquier instante del conteo y anota tus observaciones. 7.- Un contador conectado como MOD-10, significa que resetea en el número 10, es decir, que solo efectúa conteo del 0 al 9. Realizar esta operación en forma ascendente conectando una compuerta AND como se ilustra en la figura 2. 8.- Con esta conexión repetir los pasos 1,2,3,4 y 5 en ese orden y anotar tus observaciones. 9.- Analizar la conexión del MOD-10, y conectarlo ahora como un MOD-5, MOD-2 y MOD-9. 10.- Conectar 2 chips 74LS193 en cascada para efectuar conteos de 2 dígitos como se ilustra en la siguiente figura 3.


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11.- Conectar los displays de tal manera que a la derecha este el digito mas significativo y a la izquierda el menos. 12.- Realizar pruebas en conteo ascendente y descendente. 13.- Conectar el contador del digito m ás significativo como MOD-2 y el del menos significativo como MOD-10. 14.- Realizar un reporte de práctica con tus conclusiones.


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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: 1. Arthur F. Fundamentos de Electricidad y Magnetismo. Ed. MC Craw Hill.

2. Luis L. Cantu. Electricidad y Magnetismo. Ed. Limusa.

3. Ing. Arturo Delgado Vázquez. Un Semestre de Electricidad y Magnetismo. Ed. I.T.C.J.

4. Fredrick J. Física para Estudiante de Ciencia e Ingeniería. Ed. MC Graw Hill.

5. Halliday and Resnick. Física Parte II. Ed. C.E.C.S.A.

6. Electrónica Practica 1. Ed. MC Graw-Hill.

7. Robert Boylestand, Louis Nashelsky. Electrónica, Teoría de Circuitos. Ed. Prentice Hall. ING. FCO. ARMANDO PAYÁN GUERRERO

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8. Malvino. Principios de Electrónica. Ed. MC Graw-Hill.

9. Robert F. Coughlin, Fredrick F. Driscoll. Circuitos Integrados Lineales y Amplificadores Operacionales. Ed. Prentice Hall.

10. William David Cooper. Instrumentación Electrónica y Mediciones. Ed. Prentice Hall.

11. Stanley Wolf. Guía para Mediciones Electrónicas y Prácticas de Laboratorio. Ed. Prentice Hall.

12. Mano, M. Morris. Ed. Lógica digital y diseño de computadores. Ed. Prentice Hall

13. Ronald Tocci. Ed. Sistemas Digitales. Ed. Prentice Hall


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Manual de Practicas Principios Electricos y Aplicaciones Digitales

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