Alfredo José Constaín Aragón - Electrónica análoga

Por regla general, los transistores pequeños de plástico no utilizan disipador de aluminio, los transistores pequeños metálicos, o no utilizan disipador o utilizan una pequeña brida metálica. Los transistores medianos metálicos utilizan brida y los transistores metálicos grandes utilizan obligatoriamente disipador metálico, en algunos casos los disipadores pueden ser refrigerados por líquido o mediante la adición de cooler o ventiladores dispuestos entre sus rendijas. Para el uso de disipadores es recomendable el uso de cremas para transferencia de calor que permitan transferir rápidamente el calor generado en el núcleo del encapsulado al disipador dispuesto en el diseño.

B. Tarjetas de baquelita

En términos generales, el siguiente cuadro indica la fiabilidad de operación del circuito en diferentes alternativas de implementación.

En todo proceso de manejo se señales es usual adoptar una referencia con el fin de simplificar el análisis de dicho proceso. Sin embargo, hay algunas diferentes “tierras” que se definen de acuerdo al contexto que se maneja.

1.2.3.1 Tierra

Referencia de retorno de corriente para un bucle generado a partir de una fuente de voltaje.

1.2.3.2 Tierra de baja impedancia

En los circuitos electrónicos, una “carga” es una resistencia (o impedancia)31 que consume una determinada corriente cuando ella se pone en el circuito en cuestión. Es importante que el suministro del potencial de “tierra” (referencia) sea de “baja impedancia” o de baja resistencia interna, es decir, cuando se montan o verifican referencias de voltaje, estas deben ser suministradas desde fuentes de baja impedancia (o equivalentes Thevenin). Si eso no ocurre, en cuanto la “carga” solicite corriente, este flujo inducirá una caída de voltaje dentro de la fuente, falseando el propio valor del voltaje sobre la carga.

1.2.3.3 Tierra de señal de “Modo común”

En la vida moderna es necesario instalar grandes aparejos de conducción de las señales eléctricas de suministro domestico e industrial32. Esta es una red física que se encuentra por doquier, en casas, oficinas, fábricas, etc.

Por otra parte, dentro de los artefactos desarrollados por el hombre, los hay que generan altos niveles de interferencia debido a la naturaleza de su señal (abrupta)33 acoplándose capacitivamente a diferentes puntos que puedan hacer “bucle cercano” con su propia tierra. Su “propia tierra” es un punto eléctrico de retorno de los aparejos eléctricos en sí mismos, pero que también sirve de retorno a las señales interferentes referidas a ella. Una señal interferente (ruido) de Modo Común es una interferencia que esta referida a la tierra de las instalaciones eléctricas de 60 Hz34, aunque también son muy usuales en los circuitos de puente, como el de Wheatstone, en el que los valores de la señal interferente de Modo Común puede ser varios órdenes más grande que las señales diferenciales (de equilibrio de puente) que normalmente se tienen cuando se usa este artefacto en proyectos de instrumentación electrónica, por ejemplo, en termometría.

Como quiera que un capacitor maneja básicamente una señal de corriente proporcional al cambio de voltaje, se dice entonces que un acople capacitivo es un acople de “alta impedancia” y se representa circuitalmente como una fuente Norton35. Mucho del esfuerzo de diseño en un circuito electrónico se hace para minimizar el efecto nocivo de los acoples de Modo común, que, como se dice, afectan por igual a cables muy cercanos de la entrada de circuitos de amplificación de transductores en ambientes industriales.

1.2.3.4 Tierra de instrumentación

En los circuitos de instrumentación es necesario dotar de un retorno o “tierra” que tenga características especialmente buenas en la llamada “resistencia de bucle”, ya que si los caminos de retorno de una señal en estos circuitos no es suficientemente “fluida” (con baja resistencia), se pueden generar los llamados “voltajes de de bucle de tierra”, que implican un cierto error36 al proyectarse como ruido a las entradas de los amplificadores.

Cuando se tiene el temor de que las “tierras de instrumentación” puedan implicar un problema para proyectar voltajes interferentes en los amplificadores, se utilizan las llamadas fuentes o cargas flotantes{23}, en las que por aparte se puedan tender conexiones especiales (únicas) para conducir y aplicar las señales. Los Amplificadores Operacionales son dispositivos muy indicados para diseñar y construir este tipo de dispositivos.

Entonces, en los amplificadores de instrumentación, en los que el problema del ruido es importante, en especial el llamado “lazo de tierra”, se aconseja dar un camino alterno para señales de potencia e independizar los caminos para señal de información.

1.2.3.5 Tierra de protección

Usualmente en los equipos eléctricos y electrónicos se adiciona un llamado “Polo a tierra”, cuya ficha de tres polos se muestra en la Figura 1.46, que es un tercer hilo que va conectado a la carcasa metálica del equipo y conduce una corriente accidental, generada por un contacto accidental interno de un punto de voltaje con la carcasa metálica (Figura 1.47).

Esta corriente es conducida a un punto de baja resistencia en la tierra de la instalación mediante un barraje de cobre conocido como “Copper Welt”{24} (Figura 1.48) y que se interconecta con el punto de referencia general para las instalaciones eléctricas de casas e industrias.

Desde el punto de vista del diseño de instrumentación electrónica, esta facilidad es a veces un problema a tener en cuenta dado que ofrece un punto de acople para las llamadas señales interferentes de Modo común. Pero otras veces puede ser una solución al ofrecer una referencia muy buena para apantallamientos electroestáticos.

Una pantalla electrostática{25} (Figura 1.49) es una jaula cerrada de material muy buen conductor que impide la penetración de campos eléctricos, y por lo tanto la presencia de señales interferentes. Este tipo de protección es cara, pero a veces es indispensable en instrumentación crítica{26}.