Alfredo José Constaín Aragón - Electrónica análoga

Después de aplicar el lazo se tiene:

Esta propiedad, denominada Voltaje de entrada nulo en un amplificador realimentado negativamente es muy importante cuando se estudien los Amplificadores Operacionales y como se puede ver, entre más alta sea la Ganancia de voltaje del amplificador básico, más cercana al ideal se encontrará esta condición.

1.1.12.3 Variaciones relativas de las dos funciones de transferencia (con y sin realimentación)

Se quiere establecer la relación entre AGmf y Agmo, como medida práctica del efecto estabilizante de la realimentación positiva en los esquemas estudiados{21}. Para ello se realiza la diferenciación de la ecuación (21):

Por lo tanto,

O sea, desarrollando y reemplazando

Por lo tanto,

O sea,

Esto quiere decir que las variaciones porcentuales de la función de transferencia en señal con realimentación negativa son disminuidas en el factor de realimentación, si se utiliza un lazo cerrado para el control de variaciones. Así, en un amplificador de transistor BJT, si se utiliza una Re=130 Q, con una corriente de colector de polarización de 1 mA a 20°C, entonces rd ~ 26 Q. En este caso, la variación porcentual de la Ganancia de voltaje se mejora en un factor de seis. Por ejemplo, si en el transistor sin Re, amplificador propiamente dicho, las variaciones porcentuales de la ganancia son del orden del 30%, entonces con realimentación negativa de emisor por Re se disminuyen a 5%.

El paso de una corriente a través de un material (una resistencia) implica una caída de voltaje, o sea el gasto de una energía. De acuerdo con la Ley de Joule, esta se puede computar como una potencia gastada en un determinado proceso en el tiempo:

De acuerdo con el estudio de las leyes de calor, en ciertas circunstancias muy usuales, toda transformación o paso de calor de un sistema a otro implica un aumento de temperatura, por lo tanto, en componentes eléctricos en los cuales haya el paso de una corriente gastando un voltaje, se produce un aumento de la temperatura. Este aumento de la temperatura es uno de los inconvenientes más serios en el diseño y la operación de circuitos electrónicos, al punto que el ingeniero de electrónica debe saber perfectamente el cálculo de las temperaturas finales de operación de los dispositivos y cómo asegurarse de que éstas no se superen en determinadas circunstancias. Estas técnicas se denominan chequeo térmico, y en este texto se detallarán sus fundamentos (ver Anexo con un estudio del tema).

Un diseño es el cálculo a priori de las características operativas de un circuito, a partir de las características individuales de sus componentes. El montaje de un circuito es la interconexión de esos componentes de acuerdo con lo planeado (calculado) utilizando primero una proto board y segundo un circuito impreso (baquelita con pistas de cobre especialmente diseñadas){22}. Las pruebas del circuito se hacen comparando los valores de voltaje y corriente en los componentes con aquellos valores teóricos calculados en la etapa de diseño.

Las pruebas de polaridad se hacen primero (solamente con el multímetro) y luego las pruebas de señal (solamente con el osciloscopio). Las primeras deben ser satisfactorias de acuerdo con el diseño, si esto es así, se pasa a las segundas.

Para un montaje adecuado se requiere una proto board, puentes de unión y caimanes de interconexión (Figura 1.38).

Los buses se deben utilizar para poner fuentes (voltajes activos de polarización) y tierra (punto extendido de referencia). Un montaje físico de electrónica debe ser lo más parecido en su configuración al dibujo esquemático, con el fin de hacer los seguimientos de señal de manera cómoda. Los circuitos integrados (pastillas) se colocan atravesando un canal central que hay en la proto board28.

Para realizar el montaje de un circuito previamente diseñado se requiere, además, de una fuente de señal o generador. Y de un osciloscopio para hacer el seguimiento de dichas señales. Para garantizar el uso óptimo de estos dos instrumentos es necesario revisar cuidadosamente los manuales de usuario, de tal forma que se esté absolutamente seguro de que se usan de acuerdo con lo que se quiere. Normalmente, las sondas o puntas deben colocarse “x1” y revisar que la programación en el osciloscopio sea la misma. Para el generador la punta también debe estar en “x1” El rango de frecuencia y la medición de voltaje deben igualmente ajustarse29.

Antes de verificar el circuito propiamente dicho, se verifica la operación del osciloscopio mediante la función de calibración (onda cuadrada a 5 V pico a pico). Luego, con el osciloscopio ya calibrado, se verifica el generador de señal.

El circuito propiamente dicho se verifica, de acuerdo con el diseño previo, de la siguiente manera:

Polarización, usando exclusivamente el multímetro en la función voltaje. Las mediciones se hacen en los puntos clave de cada diseño.

La operación de señal, usando exclusivamente el osciloscopio, en los puntos clave de cada diseño.

A. Disipadores térmicos de aluminio

Es necesario algunas veces tener en cuenta accesorios especiales a utilizarse con los circuitos electrónicos. Un accesorio especial, a veces de uso obligatorio es el Disipador térmico de aluminio. Éste tiene por función transportar el calor generado en el efecto Joule, evitando que el dispositivo pueda fallar por alcanzar la temperatura de falla de la unión semiconductora. Para dispositivos de Silicio, esta temperatura se sitúa alrededor de los 180° Centígrados. En el Anexo se adjunta una guía de cálculo de los disipadores para cada caso específico.