Tema 1. Fundamentos eléctricos de la electrónica. Tecnología de Computadores Curso 2004/2005  2004 - A.D. Urrestarazu 1 Tema 1. Fundamentos eléctricos de la electrónica. 1.1 Ley de Ohm. Leyes de Kirchoff. 1.2 Fuentes de tensión y de corriente 1.3 Teoremas de Thevenin y de Norton 1.4 Condensadores e inductancia. 1.5 Problemas de circuitos eléctricos básicos Bibliografía: Malvino, apartados 1.2, 1.3, 1.4, 1.5 y 1.6 Johnson, capítulos 2 y 7

1.1 Ley de Ohm. Leyes de Kirchoff. Tecnología de Computadores Curso 2004/2005  2004 - A.D. Urrestarazu 2 1.1 Ley de Ohm. Leyes de Kirchoff. Resistor. elemento más simple y con más uso en circuitos Todos los conductores tienen propiedades características de un resistor. Ley de Ohm: el voltaje a través de un resistor es directamente proporcional a la corriente que pasa por el resistor. La constante de proporcionalidad es el valor de la resistencia del resistor medida en ohms (Ω). ─ + v R i v = Ri

Multiplos: kilo-ohm, kΩ, Mega-ohm, MΩ. Tecnología de Computadores Curso 2004/2005  2004 - A.D. Urrestarazu 3 1.1 Ley de Ohm. Leyes de Kirchoff. R se mide en ohms, Ω. Siendo: 1 Ω = 1V/A Multiplos: kilo-ohm, kΩ, Mega-ohm, MΩ. v = Ri es la ecuación de una recta  Resistor lineal v i R 1

1.1 Ley de Ohm. Leyes de Kirchoff. Tecnología de Computadores Curso 2004/2005  2004 - A.D. Urrestarazu 4 1.1 Ley de Ohm. Leyes de Kirchoff. Ojo al elegir el signo algebraico apropiado. ─ + v R i v =  Ri Utilizando el concepto de resistor, definimos: Cortocircuito: un conductor ideal entre dos puntos (R = 0). Circuito abierto: una interrupción en el circuito, no pasa corriente (R = ).

1.1 Ley de Ohm. Leyes de Kirchoff. Tecnología de Computadores Curso 2004/2005  2004 - A.D. Urrestarazu 5 1.1 Ley de Ohm. Leyes de Kirchoff. Algunas definiciones y consideraciones previas: Un circuito está formado por dos o más elementos conectados mediante conductores perfectos (resistencia cero). Se consideran circuito de parámetros concentrados: la energía concentrada por completo dentro de cada elemento del circuito. Nodo: el punto del circuito donde se conectan dos o más elementos. Nodo simple: la unión de dos elementos, no hay derivación de corriente. Nodo principal: la unión de tres o más elementos, hay derivación de corriente.

1.1 Ley de Ohm. Leyes de Kirchoff. Tecnología de Computadores Curso 2004/2005  2004 - A.D. Urrestarazu 6 1.1 Ley de Ohm. Leyes de Kirchoff. Para distinguir claramente los nodos, a veces es conveniente redibujar el circuito. + ─ R1 R2 R3 Nodo 1 Nodo 2 Nodo 3 + ─ a b R1 R2 R3

1.1 Ley de Ohm. Leyes de Kirchoff. Tecnología de Computadores Curso 2004/2005  2004 - A.D. Urrestarazu 7 1.1 Ley de Ohm. Leyes de Kirchoff. Ley de Kirchoff para las intensidades de corriente (LKC): La suma algebraica de las corrientes en un nudo es cero, o lo que es lo mismo, la suma de las intensidades que entran en un nodo es igual a la suma de las intensidades que salen del mismo. Ley de Kirchoff para las tensiones (LKT): La suma algebraica de las tensiones en un camino cerrado en un circuito es cero.

1.2 Fuentes de tensión y de corriente. Tecnología de Computadores Curso 2004/2005  2004 - A.D. Urrestarazu 8 1.2 Fuentes de tensión y de corriente. En electrónica, como en la vida real, dependiendo de la situación: aproximación ideal (o primera aproximación), la más simple segunda, tercera o sucesivas.

1.2 Fuentes de tensión y de corriente. Tecnología de Computadores Curso 2004/2005  2004 - A.D. Urrestarazu 9 1.2 Fuentes de tensión y de corriente. Una fuente ideal de tensión continua produce una tensión de salida que es constante. a b RL 10 V Primera aproximación

1.2 Fuentes de tensión y de corriente. Tecnología de Computadores Curso 2004/2005  2004 - A.D. Urrestarazu 10 1.2 Fuentes de tensión y de corriente. Una fuente ideal de tensión, es sólo un dispositivo teórico. Toda fuente de tensión tiene una resistencia interna. a b RL 10 V 10 V – (i • RS) RS i = VS RS + RL Vab = VS • RL RS + RL Segunda aproximación

1.2 Fuentes de tensión y de corriente. Tecnología de Computadores Curso 2004/2005  2004 - A.D. Urrestarazu 11 1.2 Fuentes de tensión y de corriente. La tensión en la carga depende de los valores de RS y de RL. Cuando RS es, al menos, 100 veces menor que RL, se puede ignorar su valor. RL(min) = 100 RS En este caso se denomina fuente de tensión constante.

1.2 Fuentes de tensión y de corriente. Tecnología de Computadores Curso 2004/2005  2004 - A.D. Urrestarazu 12 1.2 Fuentes de tensión y de corriente. Una fuente ideal de corriente continua produce a través de la carga una corriente constante. RL 2 mA Primera aproximación

1.2 Fuentes de tensión y de corriente. Tecnología de Computadores Curso 2004/2005  2004 - A.D. Urrestarazu 13 1.2 Fuentes de tensión y de corriente. Una fuente ideal de corriente, es sólo un dispositivo teórico. Toda fuente de corriente tiene una resistencia interna. a b RL 2 mA 2 mA – (Vab / RL) RS iL = IS • RS RS + RL VL = IS • RS • RL RS + RL Segunda aproximación

1.2 Fuentes de tensión y de corriente. Tecnología de Computadores Curso 2004/2005  2004 - A.D. Urrestarazu 14 1.2 Fuentes de tensión y de corriente. La corriente en la carga depende de los valores de RS y de RL. Cuando RS es, al menos, 100 veces mayor que RL, se puede ignorar su valor. RL(max) = 0.01 RS En este caso se denomina fuente de corriente constante.

1.3 Teoremas de Thevenin y de Norton Tecnología de Computadores Curso 2004/2005  2004 - A.D. Urrestarazu 15 1.3 Teoremas de Thevenin y de Norton A RL VTH RTH B CUALQUIER CIRCUITO CON FUENTES CONTINUAS Y RESISTENCIAS LINEALES A RL VTH RTH B Equivalente Thevenin Tensión Thevenin, VTH: la tensión que aparece entre los terminales de la carga cuando se desconecta la resistencia de carga. ( tensión en circuito abierto. Resistencia Thevenin, RTH: la que se mide entre los terminales de la carga cuando todas las fuentes se anulan y la resistencia de carga se abre.

Tecnología de Computadores Curso 2004/2005  2004 - A.D. Urrestarazu 16 1.3 Teoremas de Thevenin y de Norton Al calcular la resistencia Thevenin: para anular una fuente de tensión, sustituirla por un cortocircuito. para anular una fuente de corriente, sustituirla por un circuito abierto. Teorema de Thevenin, el circuito equivalente Thevenin de un circuito lineal produce exactamente la misma corriente sobre la carga que el circuito original. IL = VTH RTH + RL

Tecnología de Computadores Curso 2004/2005  2004 - A.D. Urrestarazu 17 1.3 Teoremas de Thevenin y de Norton A RL VTH RTH B CUALQUIER CIRCUITO CON FUENTES CONTINUAS Y RESISTENCIAS LINEALES A RL IN RN B Equivalente Norton Corriente Norton, IN: la corriente por la carga cuando la resistencia de carga se cortocircuita ( corriente por la carga en cortocircuito). Resistencia Norton, RN: la que se mide entre los terminales de la carga cuando todas las fuentes se anulan y la resistencia de carga se abre.

Tecnología de Computadores Curso 2004/2005  2004 - A.D. Urrestarazu 18 1.3 Teoremas de Thevenin y de Norton Al calcular la resistencia Norton (igual que para resistencia Thevenin): para anular una fuente de tensión, sustituirla por un cortocircuito. para anular una fuente de corriente, sustituirla por un circuito abierto. Teorema de Norton, el circuito equivalente Norton de un circuito lineal produce exactamente la misma tensión en los extremos de la carga que el circuito original. IN • RN • RL VL = RN+ RL

Tecnología de Computadores Curso 2004/2005  2004 - A.D. Urrestarazu 19 1.3 Teoremas de Thevenin y de Norton Los teoremas de Thevenin y Norton son duales, se obtiene uno a partir del otro intercambiando: Tensión  Corriente Fuente de tensión  Fuente de corriente Serie  Paralelo Resistencia en serie  Resistencia en paralelo A VTH RTH B IN RN IN = VTH = IN • VN RTH = RN