La Generación Celular

Historia de las Comunicaciones celulares

Por la segunda mitad del siglo XX, fue muy marcada por el espectacular avance que experimentan las telecomunicaciones, siendo en las últimas décadas cuando las comunicaciones móviles se afianzaron entre nosotros, en nuestros hábitos y relaciones conel resto del mundo, este criterio ya cambio ahora se valora de manera diferente, siendo así, el efecto de las frecuencias de radio para su uso en los sistemas móviles, relegando el uso preponderante que tenia la señal de radio de entonces durante la década de los 70 y los 80, de la misma forma fueron cambiando las filosofías de uso para transportar las señales de audio y video de una gran calidad.

USO DE LA NUEVA SEÑAL DE RADIO
Los tradicionales sistemas de radio juegan un papel especial en el desarrollo de los nuevos equipos de comunicación, paulatinamente las bandas mas bajas de los 3 GHz. han tenido que ser abandonadas por sus antiguos usuarios para trasladar su equipamiento a las bandas de decenas de GHz. para poder adaptarse al nuevo crecimiento y desarrollo de la tecnología; además el uso del espectro está aún mas restringido, incluso en operación de sistemas móviles, debido al aumento de la enorme demanda actual.
Algunas redes de sistemas móviles privados, que funcionaban a base de redes de estaciones repetidoras en sistemas simplex, han sido ya desechadas en la actualidad por el derroche de canales de frecuencia asignadas que necesitaban para su correcto funcionamiento. Estos usuarios han sido obligados a migrar hacia sistemas mas inteligentes, tipo trunking o sistemas digitales de cobertura celular donde el uso de la frecuencias disponibles son mas eficientes.

TELEFONIA CELULAR
Este término resulta a partir de utilizar de manera inteligente el espectro de frecuencias disponibles, así como una gestión avanzada de la red de comunicaciones que las utilice, dando así la posibilidad de tener una amplia gama de abonados mucho mas servicios y capacidad en el mismo espacio se pretende dar un uso mas eficiente al cada vez mas escaso espectro de frecuencia que si bien es cierto, siempre ha sido el mismo. Esta filosofía ha cambiado radicalmente el criterio de elección, utilizar el enlace vía cable, ya sea par de hilos de cobre, cable coaxial, tendido de fibra óptica para el uso de todo el sistema fijo, éste cambio se pone de manifiesto en cualquier sector de las telecomunicaciones; por ejemplo; podemos ver como las redes de transmisión vía cable van reemplazando a la difusión vía radio porque la gran demanda de canales es mas facil de transportar y distribuir con una alta calidad a través de un cable. Vemos tambien como se avanza en los sistemas DSL/ADSL/HDSL para utilizar la red de soporte existente en el transporte masivo de información, como es el caso de nuestros hogares.
Todavía podemos recordar las millonarias inversiones que se tornaron pérdidas en la investigación y desarrollo de sistemas de alta definición en la década de los 80.
El proyecto EUREKA europeo dió como fruto un sistema de transporte y tratamiento de video y audio de alta definición, denominado HDTV.
En la tecnología histórica de la telefonía celular y ele uso de sistemas móviles ocurrió algo similar, las priemras redes de servicios móviles, apoyadas en redes de repetidoras, hacian un uso masivo del espectro de frecuencias, existían redes de policías,bomberos,cruz roja, organizaciones militares y gubernamentales que hacían uso exclusivo de sus frecuencias aunque necesitaban la autorización de un organismo de distribución.
Hoy en día ya no caben tantas redes en el espectro, porque la mayoria de las empresas, ya sean del ámbito nacional e ineternacional necesitan hacer uso de las redes móviles para el mayor rendimiento de su labor, el espacio disponible serian totalmente insuficientes si las redes se dimensionaran de forma desordenada y poco eficientes por ello apareció el sistema trunkin en los que un solo operador, con una cantidad de frecuencias muy reducidas de distribución celular, da servicio con una sola red a multiples sistemas móviles y con caracter privado las diferentes empresas utilizan la misma red compartiendo estructuras y frecuencias. Y a pesar de que ello acarrea una mayor dependencia y limitaciones en su uso e incluso saturacion de la red e imposiblidad de fectuar alguna comunicaciones por falta de cobertura, es la calidad contra la capacidad.

Las primeras redes analógicas en las bandas de 150 y 400 Mhz , gozaban del uso de grandes anchos de banda y ocupación simultánea de grupos o canales de dos frecuencias unas de trasmisión y otras de recepción . La calidad de señales de audio que se trasportaba era de calidad, que incluso de los sitemas AMPS/TACS de telefonía móvil analógica en 900 Mhz.,que utilizan también simultáneamente dos frecuencias en el espectro. A su vez la calidad de los sistemas analógicos AMPS/TACS resulta especialmente más alta que la ofrecida por por los nuevos sistemas de telefnía móvil digital GSM/DECT/DCS.Es decir los sistemas fueron evolucionando en el mundo como , trunking,AMPS/TACS,GSM/CT2/DECT/DCS.

LA RED CELULAR
ESta definición abarca cualquier sistema móviles enlazados a una red inetligente que administra las condiciones del enlace de una forma dinámica en fucnión de su situación la cual debe tener las sigientes características .

1.- Distribuir la cobertura entre las diferentes células, equipadas con un gran sistema de antenas con un diagrama de radiación controlado.

2.- La distribución de frecuencias asignadas, para evitar interferencias entre células, lo cual es estudiado mediante propagación radioeléctrica.

3.- comunicación célula móvil, para determinar la situación del móvil que llama.

4.- Administración y tarificación completa de la red, así como las frecuencias asignadas a cada conexión y conmutación de células cuando ello sea necesario por el posible desplazamiento del móvil.

De todo esto se deduce que la configuración celular de redes de servicio móvil es el método más eficiente de utilización compartida de recursos y frecuencias asignadas, y es la única manera de dar cobertura a las necesidades actuales.

SEMICONDUCTORES

SEMICONDUCTORES 1



SEMICONDUCTORES 2



SEMICONDUCTORES 3

LOS SEMICONDUCTORES

Los semiconductores son un punto revolucionario en la historia de la electrónica.Ingresando ya al mundo de los semiconductores que en su mayoriason los componentes activos, justamente una de las características de los componentes activos están formados por material semiconductor, desde el punto de vista de la reacción de un material ante la corriente eléctrica podremos diferenciar entre conductores, aislantes y semiconductores. Los conductores presentan baja resistencia ante ael paso de la corriente eléctrica, mientras que los llmados aislantes presentan una resistencia elevada, los semiconductores son materiales cuyas características eléctricasestan entre las de los conductores y los aislantes, para la fabricación de estos los materiales más utilizados son el silicio, el germanio, el sulfuro de cadmio y el arseniuro de galio. En los conductores los electrones se mueven con gran facilidad, en los aislantes gozan de una menos movilidad, en los emiconductores los átomos comparten electrones para alcanzar una situación estable, en esta situación de equilibrio se comportan casi como aislantes y la estructura que forman se llama cristal, sin embargo producto de la temperatura ambiental puede hacer que algunos de estos electrones se desliguen y queden libres, pudiendo formar parte de una corriente, en este caso, el vacío que deja el electrón liberado se denomina hueco.

TIPOS

Semiconductor intrínseco se le denomina a los semiconductores puros, y en este tipo la corriente se debe a los electrones libres y a los huecos producidos por la energía térmica. Para lograr que los conductores sean más conductivos se le añaden átomos de distintas características que aumenten el número de electrónes libres o de huecos. A este proceso se le denomina dopado, a este conductor dopado se le denomina Extrínseco.

Si el dopado se realiza para aumentar el númerode electrones libres, como resutado tenemos un semiconductor tipo N, y si se realiza para aumentar el número de huecos obtenemos un semiconductor tipo P.

Unión PN

Los semiconductores tipo N y P, por sí mismos, no tienen mayor utilidad práctica, exceptocuando están fuertemente dopados, en cuyo caso se les emplea como resistencias dependientes de la temperatura. Un dispositivo mucho más útil es la unión PN, obtenida al dopar un cristal de Silicio o germanio puro con impurezas pentavalentes y trivalentes de modo que una mitad sea de tipo N y la otra P.

Todos los dispositivos semconductores incluyendo los diodos, los transistores, los tiristores, y los circuitos integrados están basados en la combinación de dos o más capas alternadas de material tipo N y P, es decir poseen una o más uniones PN. Un diodo, por ejemplo es una unión PN.

BOBINAS

MASA Y TIERRA

Probablemente una de las palabras más nombradas en cualquier entorno electrónico es "masa" y "tierra". Primero dejaremos en claro unos conceptos como por ejemplo, para comprobar que un dispositivo trabaja dentro de su rango de tensiones hay que analizar la diferencia de potencial en sus extremos, si un condensador en un extremo recibe 10.000 V. y 10.075 V. en el otro, la diferencia de potencial sería de 75 V. Bajo esta premisa analizaremos el siguiente gráfico.

Para el adecuado funcionamiento de un dispositivo cualquiera lo importante es la diferencia de tensiones, según el gráfico anterior si una persona que se encuantra en un potencial próximo a cero voltios toca uno de los extremos del condensador, entonces no pasaria más que un buen susto, pero por el contrario si sería del otro extremo contrario al de la figura, el corazón se fibrila ocacionando la muerte instantánea.

Para evitar esto, los equipos actuales poseen una toma a tierra, que debe ser conectada a la toma de tierra de los edificios, de esta manera se asegura que el chasis de los equipos de metal se encuentren en un potencial de referencia de cero voltios.

Por lo tanto la información de las tierras es de cero voltios, ahora y las masas, estas no obligan a un circuito que dispongan de cero voltios en su carcaza, la masa simplemente es un retorno de corriente que requiere un circuito.

Los transformadores con toma intermedia son dispositivos que se componen de una parte de entrada y de una parte de salida, la parte de entrada son unicamente dos terminales, son los que se conectan a las red, mientras que la salida son tres terminales, la tensión transformada y un tercer terminal cuyo potencial eléctrico es de cero voltios.

BOBINAS

Las bobinas, denominadas también inductores son componentes diseñados para almacenar temporalmente energía eléctrica en forma de corriente y oponerse a los cambios de corriente.

Físicamente están formadas por varias vueltas de alambre, llamadas espiras, arrolladas en espiral y realizadas sobre un material magnético llamado núcleo. Dicho de otro modo son también un hilo conductor enrrollado circularmente en torno a un eje, guardando unas determinadas proporciones de altura y radio. Las bobinas, por utilizar materiales de fácil consecución, son los únicos componentes electrónicos que pueden ser construidos por los usuarios a la medida de sus necesidades.


Las bobinas pueden ser fijas o variables, dependiendo de si su capacidad para almacenar corriente, llamada inductancia es constante o puede variar, generalmente desplazando el núcleo o seleccionando el número de espiras, tanto las bobinas fijas o variables pueden ser de muy diversos tipos , dependiendo principalmente del material del núcleo y su forma geométrica. Existen bobinas de núcleo de aire de hierro o de ferrita , de forma recta toroidal , rectangular etc.

Las bobinas con núcleo de aire se emplean en casos que no requieran de una inductancia elevada. Ademas se pueden emplear en aplicaciones de potencia , con menores problemas de saturación del núcleo.

Como las bobinas se oponen a las variaciones rápidas de corriente, si se insertan en serie con el resto de los componentes, estos se protegerán ante las sobretenciones más habituales, como son aquellas que aparecen cuando se enciende o apaga un circuito.

Inductancia
La inductancia mide el valor de oposición de la bobina al paso de la corriente y se miden en Henrios (H), pudiendo encontrarse valores de MiliHenrios (mH). El valor depende de:
- El número de espiras que tenga la bobina (a más vueltas mayor inductancia, o sea mayor valor en Henrios).- El diámetro de las espiras (a mayor diámetro, mayor inductancia, o sea mayor valor en Henrios).- La longitud del cable de que está hecha la bobina.- El tipo de material de que esta hecho el núcleo, si es que lo tiene.


- Φm = Flujo magnetico.
- A = Area transversal de la bobina.
- l = Longitud.

Inducción

Es la influencia ejercida por un campo magnético, sobre cuerpos o conductores cercanos a este.
Las bobinas se utilizan en circuitos sintonizados de radios receptores, televisores, transmisores, etc. También podemos verlas en relés, motores eléctricos y transformadores.

Electromagnetismo en las Bobinas

El conocer como funcionan las bobinas es fundamental para comprender los efectos que causa, para ello conoceremos el efecto electromagnético de las mismas. La corriente eléctrica que se genera en el interior de un cable genera un campo magnético a su alrededor, cuya forma es cilíndrica y concéntrica respecto a su eje, si este conductor adquiere una forma circulary en forma de espira, las líneas de campo apuntan al centro, por ello el campo magnético está contenido en el hueco interior de la espiras, por ello la intensidad del campo que se genera en torno a un conductor por el paso de la corriente, es proporcional a la intensidad de dicha corriente. Energía almacenada
La bobina almacena energía eléctrica en forma de campo magnético cuando aumenta la intensidad de corriente, devolviéndola cuando ésta disminuye. Matemáticamente se puede demostrar que la energía, ε , almacenada por una bobina con inductancia , L ,que es recorrida por una corriente de intensidad , I, y está dda por:

EL CONDENSADOR

POTENCIAL ELECTRICO



CAMPO ELECTRICO



CAPACITANCIA



EL CONDENSADOR

¿Como funciona el condensador?

CONDENSADORES

En la época de 1745, por los mismos tiempos, en la Catedral de Camin (Alemania) y en la Universidad de Leyden (Holanda), se buscaba crear dispositivos cuya finalidad era almacenar electricidad . La botella de Leyden, fue el primer "condensador" y dio origen, por su principio de funcionamiento, a los modernos capacitores utilizados
en aparatos electrónicos. La estructura de los componentes modernos es muy diferente de la que tenían los primeros, de 250 años atrás, pero el principio de funcionamiento es el mismo.

Los condensadores son componentes diseñados para almacenar temporalmente energía eléctrica en forma de voltaje y oponerse a los cambios de voltaje. Físicamente están formados por dos superficies metálicas a las cuales se les denomina placas estan separadas por un material aislante llamado dieléctrico, son despues de las resistencias los más abundantes en la mayoria de circuitos. Entre sus característeristicas técnicas tenemos .

Capacidad nominal.- Es el valor teórico esperado al acabar el proceso de fabricación. Se marca en el cuerpo del componente mediante un código de colores o directamente con su valor numérico.

Tolerancia.- Diferencia entre las desviaciones, de capacidad, superiores o inferiores según el fabricante.

Tensión nominal.- Es la tensión que el condensador puede soportar de una manera continua sin sufrir deterioro

Algunos condensadores pueden tener lectura de su valor por colores, semejante al codigo de colores de las resistencias

Los condensadores pueden ser fijos y variables, dependiendo de su capacidad de almacenar voltaje, llamada capacitancia, es constante o se puede variar de alguna forma. Los condensadores fijos se denominan también capacitores y pueden ser de muy diversos tipos, dependiendo de los materiales utilizados para su fabricación existen por ejemplo condensadores: de aluminio, de tintalio, cerámicos, de mica, de papel, etc.

Condensadores cerámicos

Condensadores de papel

Condensadores electrolíticos

Los condensadores fijos, a su vez, pueden ser polarizados o no polarizados, dependiendo de si deben o no deben ser orientados o polarizados en un circuito. Los condensadores cerámicos, por ejemplo siempre son no polarizados, mientras que los de aluminio pueden como no ser polarizados, la polaridad se indica con el signo "+" ( positivo) "-" ( negativo )marcado en el mismo componente.

Los condensadores variables están formados por dos juegos de láminas metálicas paralelas, uno fijo y otro móvil, separados por un dieléctrico, generalmente aire o mica. Se utilizan generalmente como sintonizadores en radios, televisores y otros equipos. También existen condensadores variables llamados trimmers que se utilizan para realizar ajustes finos de capacitancia.

RESISTENCIAS

LEY DE KIRCHHOFF

ANALISIS DE CIRCUITOS 2

ANALISIS DE CIRCUITOS 1

EL RESISTOR

Un resistor es un componente electrónico pasivo que ofrece resistencia al paso de la corriente eléctrica, cuya ecuación de su comportamiento se rige por la famosa ley de OHM, la corriente eléctrica tiene un sentido de circulación que se orienta por los potenciales decrecientes, relacionándose por la ley de Ohm.

Existen dos tipos de resistores lineales y no lineales, podemos definir un resistor lineal como un componente pasivo, cuya relación de tensión y corriente sigue una ley lineal, y su valor nominal de resistencia es constante. Las aplicaciones de los resistores son innumerables, resulta muy dificil encontrar un circuito electrónico hoy en día que no tenga resistencias.

El resistor lineal es el único que no está sujeto a cambios a cambios de su valor, el resto , los llamados no lineales, muestran variaciones de resistencia con diversos factores, la temperatura, tensión, luz, etc.

RESISTORES LINEALES

Son cuyo valor es constante, mensionado anteriormente,dentro de estos se clasifican en variables y fijos, los fijos tienen un valor fijo como su nombre lo dice, y viene impuesto desde el momento de fabricación, en cambio los resistore variables se les puede alterar su valos con ayuda de un esfuerzo físico externo, son ajustables al valor que se desee.

Parámetros de una resistor Lineal

1.- Resistencia nominal Es el valor que se espera tenga el componente, tal como lo indica el fabricante, a una temperatura específica.

2.- Tolerancia Está sujeta a pequeños cambios producto de los márgenes de error que adquieren en su fabricación, estos están normalizados a través de la norma UNE 20 531 79 de tal forma que disponemos de una gama de valores y sus correspondientes tolerancias.

3.- Potencia Nominal Todos los componentes disponen de un valor máximo de potencia admisible, si esto es superado el dispositivo funcionaría erraticamente, esto es debido al concepto de generación de calos con el paso de la corriente, conocido como LYE DE JOULE.

4.- Tensión nominal Es la tensión correspondiente con la resistencia y potencia nominal.

5.- Intensidad nominal Es la intensidad correspondiente con la resistencia y potencia nominal.

6.-Tensión máxima de funcionamiento Es la máxima tensión continua o alterna eficaz que el dispositivo no puede sobrepasar de forma continua a la temperatura nominal de funcionamiento.

7.- Temperatura nominal Es la temperatura de ambiente a la que se define la potencia nominal.

8.- Temperatura máxima de funcionamiento Es la máxima temperatura ambiente en la que el dispositivo puede trabajar sin deteriorarse.

9.- Coeficiente de Temperatura Sujeto a cambios en sus dimensiones y propiedades al ser expuestos a distintas condiciones de ambiente, estos se contraen y expanden.

10.- Coeficiente de tensión La resistencia de un resistor puede variar en función de la tensión suministrada en sus extremos.

11.- Ruido El ruido son todas aquellas señales no deseables de caracter aleatorio, que aparece mezclada con la señal esperada. Este puede provenir de dos focos, el ruido térmico y el ruido de corriente, el primero producido por la propia agitación de los electrónes, esta produce pequeñas tensiones inesperadas, también estos electrones se agitan cuanto mayor sea la temperatura del entorno, la segunda fuente es el ruido de corriente, esta surge por el paso de la corriente por el conductor, y es función inversa de la frecuencia, esto es el ruido decrece según aumenta la frecuencia.

RESISTORES NO LINEALES

Estas resistores se caracterizan porque su valor varía de forma no lineal, en función de muchas magnitudes físicas como la temperatura, tensión, luz, campos magnéticos, etc.. Así estas resistores están consideradas como sensores.
Entre las más comunes podemos destacar las siguientes:

-Termistores o resistores NTC y PTC. En ellas la resistencia es función de la temperatura.

-Varistores o resistores VDR. En ellas la resistencia es función de la tensión.
-Fotoresistores o resistores LDR. En estas últimas la resistencia es función de la luz.

-Termistores
En estos resistores, cuyo valor cambia con la temperatura, además de las características típicas en resistores lineales fijas como valor nominal, potencia nominal, tolerancia, etc., que son similares para los termistores, hemos de destacar otras:

Resistencia nominal: en estos componentes este parámetro se define para una temperatura ambiente de 25ºC:

Autocalentamiento: este fenómeno produce cambios en el valor de la resistencia al pasar una corriente eléctrica a su través. Hemos de tener en cuenta que también se puede producir por una variación en la temperatura ambiente.

Factor de disipación térmica: es la potencia necesaria para elevar su temperatura en 1 ºC. Dentro de los termistores podemos destacar dos grupos: NTC y PTC.

Resistores NTC
Esta resistencia se caracteriza por su disminución del valor resistivo a medida que aumenta la temperatura, por tanto presenta un coeficiente de temperatura negativo.Entre sus características se pueden destacar: resistencia nominal de 10 ohmios a 2M, potencias entre 1 microvatio y 35W, coeficiente de temperatura de -1 a -10% por ºC; y entre sus aplicaciones: regulación, compensación y medidas de temperaturas, estabilización de tensión, alarmas, etc.

Resistores PTC
Estas, s diferencia de las anteriores, tiene un coeficiente de temperatura positivo, de forma que su resistencia aumentará como consecuencia del aumento de la temperatura (aunque esto sólo se da en un margen de temperaturas).

Varistores
Estos dispositivos (también llamados VDR) experimentan una disminución en su valor de resistencia a medida que aumenta la tensión aplicada en sus extremos. A diferencia de lo que ocurre con las NTC y PTC la variación se produce de una forma instantánea.Las aplicaciones más importantes de este componente se encuentran en: protección contra sobretensiones, regulación de tensión y supresión de transitorios.

Fotoresistores
Estas resistores, también conocidas como LDR, se caracteriza por su disminución de resistencia a medida que aumenta la luz que incide sobre ellas.Las principales aplicaciones de estos componentes: controles de iluminación, control de circuitos con relés, en alarmas, etc..

LOS CODIGOS DE COLORES

La banda de colores que incluye la mayor parte de las resistencias tiene como misión la de informar al diseñador de sus características básicas, sin necesisad de hacer uso de complejos manuales técnicos.

Resistencia nominal

Es el valor impuesto por el fabricante, para leer el valor de la resistencia mediante el código de colores debemos en primer lugar situar el componente de la forma adecuada. Tengamos en cuenta que el valor de la resistencia leído puede variar en función de la orientación del componente durante el proceso de lectura.. Para orientar el componente nos ayudamos de la última banda de tolerancia.

Tolerancia del componente

Muestra los margenes de fabricación del componente, implementadas en el valor ohmico del resistor, es el porcentaje del valor nominal sobre el que puede oscilar el valor ohmico.

Los resistores estan hechos de carbón o de metal, pueden ser de muy diversos tipos dependiendo de los materiales utilizados en su fabricación, el método de montaje, la capacidad, de disipación de potencia y otros criterios.

Estas pueden ser fijas o variables, dependiendo de si la cantidad de oposición que presentan al paso de la corriente, es constante o se puede variar por algún medio, las resistencias variables pueden ser de muy diversos tipos dependiendo de los parámetros físicos que controlan su valor (luz, calor, movimiento. etc.)Las controlables por medios mecánicos, por ejemplo girando o deslizando un eje, a todos ellos se les denomina potenciómetros.

Clasificación de componentes

Antes de clasificar los componentes, nos interesa conocer que es un componente electrónico, bueno estos son parte de un circuito electrónico ya sea complejo o simple, se fabrican de una gran variedad de materiales, plásticos, cerámicos, de diversos metales, y aleaciones, tiene una estrura tal que permite la conectividad entre ellos mediante soldadura en una placa impresa con hilos conductores de cobre.










CLASIFICACION



1.-Según su material

Existen los semiconductores y los que no son semiconductores.



2.-Según su forma física

Discretos, los que forman unidades un componente en un encapsulado.

Integrados, los que están formados por un encapsulado e internamente están formados por un complejo juego de componentes.



3.-Según la energía que manejan

Optoelectrónicos, trabajan con energía lumínica.
Electroacústicos, trabajan con energía acústica.
Electromagnéticos, trabajan con magnetismo.

4.-Según su funcionamiento

Activos, modifican, amplifican la energía en base a pequeños impulsos de ella.
Pasivos, no amplifican, ni modifican la energía, la dejan pasar, resisten ante ella, la almacenan.

Los métodos básicos constituyen la herramienta fundamental para el desarrollo de cualquier dispositivo relacionado con la electrónica analógica. Indicados anteriormente en análisis de circuitos, ahora se mensionarán los elementos básicos que intervienen en un circuito para posteriormente analizarlos.

DESCARGAS

ELECTRONICS WORKBENCH Excelente herramienta de diseño de circuitos electrónicos, en su Versión 5.12 , cada vez mas competa y necesaria, con un buen entorno de trabajo.








CIRCUIT MAKER 2000 Consta de un buen entorno para el diseño, simulación, con un completo instrumental de prueba y medición










RESIS103 Herramienta para el cálculo de resistencias, mediante el código de colores












EAGLE Software para el diseño de placas impresas , con una amplia gama de componentes incluye PIC, Microprocesadores, etc.







DC Circuits Challenge Herramienta de evaluación de circuitos serie, paralelo, calculo de valores, etc.

ANALIZANDO UN CIRCUITO

La idea de esta parte práctica, es introducirnos en los métodos de análisis de un circuito, que son de mucha importancia para para entender las bases de la electrónica.

Para ello es recomendable seguir una metodología de análisis de las expuestas anteriormente, el primer paso consta de identificar los componentes que tenemos en el circuito, verificar que tipo de circuito estamos trabando, serie o paralelo.

En la figura siguiente se representa un circuito con componentes resistivos cuyo valor es R, con una determinada configuración de nudos, mallas, con elementos en serie y paralelo, etc.

El circuito consta de siete elementos R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7, revisemos la dstribución de las partes. Sabemos que las ramas de un circuito esta conformada por aquellos elementos por las que circula una única corriente y cuyo extremo son los nodos. Por lo anteriormente expuesto deducimos que el circuito posee seis ramas, tal como indica la figura, también vemos que la RAMA 5 , consta de un único componente pasando de un nudo a otro.

Verificamos también que el circuito consta de cuatro nudos marcados por un punto en la figura, solo nos falta identificar las mallas para ello constatamos lo siguiente con la figura.

Malla 1 Abarca R1, R2, R5, R6 / I1
Malla 2 Abarca R2, R3, R4 / I2
Malla 3 Abarca R6, R7 / I3

Luego se asigna un nombre a las corrientes de cada malla,toda corriente lo tomaremos en el sentido de las agujas del reloj, tal como se muestra en el enunciado anterior.

A ello nos resultan 3 ecuaciones , cualquiera de las 3 podríamos usar, para efectos prácticos utilizamos la de la malla 3, ya que tiene solo 2 componentes.

Para escribir la ecuación de la malla recurrimos a la segunda ley , la cual relaciona las tensiones entre 2 puntos de una rama con las suma de las tensiones parciales entre dichos puntos, verificamos el sentido de las tensiones a ambos extremos del componente, para ello identificamos a la tensión en sentido opuesto al de la corriente, por lo que si ya hemos asignado un sentido a la corriente, la dirección de la tensión tendrá el sentido opuesto.

Tendríamos :

V6-V7=0

R6*I5-R7*I4=0.

LEYES PARA EL ANALISIS DE CIRCUITOS

Para lograr un análisis satisfactorio es recomendable seguir los siguientes criterios. Primero pensar antes de escribir, es un error muy común el empezar a desarrollar un problema recien leido. Por lo general, los problemas de análisis esconden detalles que son fundamentales para llegar al fondo del problema sin complicarnos.

Recuerden que un problema puede ser resuelto de maneras distintas algunos mas sencillos que otros, por ello en importante recapitular mentalmente todos los pasos por los que va a evolucionar el análisis e intentar adelantarse a este acontesimiento, la otra forma consiste en escribir y ver como se resuelve, veremos que cuando mas escribimos mas ecuaciones aparecen.

Una vez seleccionado el método a seguir, hay que aplicarlo debidamente. Priemro que no hay que memorizar complejas fórmulas, debemos aprender a deducirlas, la idea de ello es comprender los pasos realizados , comprender el problema y la solución.

Para realizar el análisis de un circuito, necesitamos conocer unos conceptos previos, de tal manera de poder comprender el tema, como son las leyes de Kirchhoff

Gustav Robert Kirchhoff

Las leyes de Kirchhoff son la base del análisis de un circuito rec en Kirchhoff la responsabilidad de dos conjuntos de leyes fundamentales en la teoría clásica de circuitos eléctricos, que permiten solucionar problemas de índole compleja, resumiendolos en otros mas simples los cuales se pueden abordar por métodos sistemáticos, para ello Kirchhoff elaboró 2 leyes las cuales son las sgtes.

I - Principio de carga conservada

Es la primera de las leyes, también llamada ley de los nudos (o nodos), la cual especifica que la sumatoria de Intensidades de ingreso hacia el nudo, es igual a la sumatoria de intensidades salientes, es válida para corrientes alternas y continuas, vale decir que la sumatoria de corrientes entrantes y salientes suman (0).

II - La conservación de la energía

También llamada ley de las mallas o contorno cerrado, esta ley nos indica que la sumatoria de las tensiones en una malla es igual a (0), dicho de manera distinta, puede ser , la tensión entre 2 puntos de una rama es equivalente es equivalente a la suma de tensiones parciales que componen la rama, la caida de tensión entre 2 puntos es independiente del camino que se recorra

Circuito Serie Paralelo

Circuito Paralelo

Circuito Serie

Ley de Ohm

Electricidad

Principios de Electricidad y Electrónica

Electricidad

ELECTRONICA ANALOGICA

Electrónica
Electricidad

ANALISIS DE CIRCUITOS

El análisis de un circuito consiste en determinar las corrientes que circulan por una rama, también la tensión que existe en cada punto .

El Análisis de un circuito constituye el primer paso hacia el diseño de cualquier dispositivo basado en la electrónica analógica.

Antes de describir los principales metodos existentes para el análisis debemos mensionar las partes de uno de ellos, se compone por las siguientes partes.

RAMAS
Por donde circula corriente en un solo sentido, y no confluye ningún otro elemento que pueda absorber corriente. Un símil puede ser una tubería. La cantidad de agua que pasa a travéz de la tuberia seria la intensidad eléctrica. Por definición, la corriente eléctrica que circula por una rama de un circuito sea el punto que sea de la rama, siempre es la misma, en cambio la tensión en bornes, está condicionada a la ley de Ohm.

MALLA
La malla es un conjunto cerrado de ramas. Las mallas formaran parte fundamental dentro de las técnicas de análisis de un circuito.

NUDO
Un nudo es un punto en el que confluyen tres o mas ramas. El concepto más importante a recordar es que el balance de todas las intensidades correspondientes a la rama que desembocanen un nudo es cero.

- Los nudos: B, D, E y F
- Las ramas: FAB, BCD, DE, FE, BE y FGHD.
- Se han dibujado las mallas 1, 2 y 3 de las siete posibles, que son las que no se pueden subdividir en otros circuitos cerrados.




ASOCIACION DE ELEMENTOS EN UN CIRCUITO
Es importante describir los sistemas que existen para asociar componentes dentro de un circuito. Esta asociación puede ser en serie o en paralelo , y combinados formando así asociaciones complejas para cumplir otras determinadas funciones.

CIRCUITOS EN SERIE
La asociación en serie consiste en situar un elemento detras de otro, dentro de una misma rama. Una rama compuesta por elementos asociados en serie dispone de un conjunto de propiedades que se resumen en las siguientes:

- La corriente que atraviesan todos los elementos de la la rama es la misma.
- La tensión total que existe entre los dos extremos, inicial y final de la rama, es equivalente a las tensiones parciales existentes en los en los extremos de cada uno de los elementos que forman la rama.



CIRCUITOS EN PARALELO
La asociación de elementos en paralelo consiste en partir de una rqama que contiene un determinado elemento y situar entre ambos extremos de la rama más elementos, todos ellos conectados a los extremos principales de la rama. Al igual que sucede en las ramas con elementos asociados en serie, una rama compuesta por elementos asociados en paralelo disponen de detrminados principios.

- La corriente que atraviesa cada elemento de la asociación en paralelo de la rama es distinta.
- La tensión total existente entre los dos extremos inicial y final de la rama es única.



El análisis de un circuito consiste en determinar las corrientes que circular por cada rama, así como las tensiones que existen en cada punto del circuito. Con estos datos seria pñosible hallar otroas datos derivados de estos, como podria ser la potencia disipada de los resistores, etc.

LEY DE OHM

Tenemos que tener en cuenta que la resistencia no es sólo una unidad de medida sino que también dispone de una simbología eléctrica, representada por el (Ω). Esta magnitud eléctricafue formulada incialmente por Georg Simon Ohm, que fue el descubridor de la ley en mensión.

Si existe una ley que encierra el comportamiento de todos los circuitos eléctricos y electrónicos es la ley de Ohm. Esta ley relaciona el voltaje, la resistencia y la intensidad, mediante una sencilla expresión matemática.

Ejemplos:

1.- Conectamos una batería que da 12V de diferencia de potencial entre los extremos de un circuito. La resistencia total del circuito es de 100 Ω. ¿Cuál es la intensidad de corriente que circula por dicho circuito?
* Solución:

V = 12V
I = ¿?
R = 100 Ω
Cálculo: I = V / R → I = 12 / 100 = 0,12

2.-Por un circuito pasa una corriente de 0,1 A. Si la resistencia total del circuito es de 50 Ω, ¿cuál es la diferencia de potencial entre los extremos del circuito?
* Solución:

V = ¿?
I = 0,1 A
R = 50 Ω
Cálculo: V = R · I → V = 50 · 0,1 = 5 V

Electricidad

La Electricidad
Elemento clave para comprender todo concepto de la electrónica y en consecuencia tanto de la analógica, como de la digital. Para comprenderlo, explicare como se encuentra estructurada la materia, este material se compone de una serie de átomos que son los responsables de las propiedades de este conductor, tales como ópticas, físicas, eléctricas, y magnéticas, cada átomo se compone de un núcleo compuesto por protones y neutrones, alrededor del cual giran los electrones en orbitas dispuestas siguiendo complejas leyes cuánticas. En función del elemento varia el número de electrones que giran alrededor del núcleo al igual que el número de capas electrónicas dispuestas en dicha orbita.

Los electrones son partículas con carga eléctrica y serán los responsables directos de la corriente eléctrica. La electricidad surge como un desplazamiento de estos electrones, poseedores de carga eléctrica, a través de diferentes átomos, forzado por un campo eléctrico que los desplaza. La electricidad es por tanto, un desplazamiento de carga eléctrica.

Medición del desplazamiento de carga
La carga eléctrica se mide en Culombios, teniendo en cuenta que la carga eléctrica del electron es de 1,6 x 10 ˉ19 , O 0,00000000000000000016 Culombios, tenemos que averiguar el numero de electrones que se desplazan para saber finalmente cuan es la carga eléctrica total en movimiento. Ahora en cuanto tiempo se desplaza toda esa carga, no es lo mismo decir 100.000 electrones se desplazan en un segundo que en una hora.

Para diferenciarlo se aparece en escena el concepto de Intensidad eléctrica (I)

Intensidad (I)
Es la relación de la carga eléctrica que se desplaza por un conductor y el tiempo empleado en ese desplazamiento la unidad es el Amperio que es la intensidad eléctrica creada al pasar un Culombio en el tiempo de un segundo, por un determinado conductor o sea 6,2 trillones de electrones por segundo.

Voltaje (V) TENSIÓN o DIFERENCIA DE POTENCIAL
Cuando existe una corriente eléctrica, existe un campo eléctrico que fuerza la salida de esos electrones de sus orbitas, nos referimos al Voltaje.

Es la presión que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica. A mayor diferencia de potencial o presión que ejerza una fuente de FEM sobre las cargas eléctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito al que corresponda ese conductor.

Resistencia (R)
Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica.

A.- Electrones fluyendo por un buen conductor eléctrico, que ofrece baja resistencia. B.- Electrones fluyendo por un mal conductor. eléctrico, que ofrece alta resistencia a su paso. En ese caso los electrones chocan unos contra otros al no poder circular libremente y, como consecuencia, generan calor.


Normalmente los electrones tratan de circular por el circuito eléctrico de una forma más o menos organizada, de acuerdo con la resistencia que encuentren a su paso. Mientras menor sea esa resistencia, mayor será el orden existente en el micromundo de los electrones; pero cuando la resistencia es elevada, comienzan a chocar unos con otros y a liberar energía en forma de calor. Esa situación hace que siempre se eleve algo la temperatura del conductor y que, además, adquiera valores más altos en el punto donde los electrones encuentren una mayor resistencia a su paso.

ELECTRONICA

Electrónica
Tiene relación al campo de la ingeniería y de la física aplicada relativo al diseño y aplicación de dispositivos, por lo general circuitos electrónicos, cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para la generación, transmisión, recepción y almacenamiento de información.

Antecedente histórico
La introducción de los tubos de vacío a comienzos del siglo XX propició el rápido crecimiento de la electrónica moderna. Con estos dispositivos se hizo posible la manipulación de señales, algo que no podía realizarse en los antiguos circuitos telegráficos y telefónicos, ni con los primeros transmisores que utilizaban chispas de alta tensión para generar ondas de radio. Por ejemplo, con los tubos de vacío pudieron amplificarse las señales de radio y de sonido débiles, y además podían superponerse señales de sonido a las ondas de radio. El desarrollo de una amplia variedad de tubos, diseñados para funciones especializadas, posibilitó el rápido avance de la tecnología de comunicación radial antes de la II Guerra Mundial, y el desarrollo de las primeras computadoras, durante la guerra y poco después de ella.
Hoy en día pocas cosas se han hecho prescindibles en la vida diaria, como por ejemplo, los teléfonos celulares, computadores, video juegos, etc.

Electrónica Analógica
Principio
La Electrónica Analógica es la base para cualquier circuito. Desde un circuito a base de resistencias, condensadores y bobinas, hasta el mas sofisticado circuito a base de procesadores digitales. Por ello no es posible aislar la electrónica analógica de los avances tecnológicos en cuanto a electrónica se refiere. La electrónica analógica es la base de todo circuito que opera en la actualidad, ya sea analógico o digital.

En este curso se intentara desmitificar algunos temas como por ejemplo, cuando hablamos de circuitos integrados automáticamente se asocia a circuitos digitales, existe un amplio sector de la industria microelectrónica que se dedica a la producción de circuitos integrados analógicos como por ejemplo, módulos de amplificación etc. Basados en encapsulados DIL (Dual In Line).

¿Dónde parte la electrónica?
Todo parte en los principios de la electricidad, todo dispositivo electrónico, ya sea de alta o baja frecuencia, analógico o digital, esta sometido a las leyes de la electricidad. Por lo tanto, todo aquel usuario que intente comprender los principios básicos de la electrónica debe poseer unas bases de la teoría eléctrica, que además le permitirán desenvolverse con una mayor soltura en aquellos problemas que aparezcan del día a día.
Cualquier elemento conductor de los empleados habitualmente en electrónica, se componen a nivel microscópico, de átomos, que a su vez están compuestos por un núcleo y los correspondientes electrones que giran a su alrededor. Serán estos electrones los responsables de la existencia de la corriente eléctrica.