1. PRESENTANDO A LOS PROTAGONISTAS...
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- Eugenia Córdoba Ortíz
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1 Contenido Parte 1. PRESENTANDO A LOS PROTAGONISTAS Un primer contacto con la instrumentación Introducción Conceptos de tierra y masa. Riesgos eléctricos La conexión a tierra Severidad de una electrocución Material e instrumentación Primeras medidas Medida de resistencias y verificación de tolerancias Medidas sobre una carga en continua y en alterna Impedancia de salida del generador de funciones Estudio de un filtro pasivo RC de primer orden Introducción Función de transferencia de tensión Diseño Respuesta en frecuencia Módulo de la ganancia de tensión Argumento de la ganancia de tensión Respuesta temporal Material e instrumentación Verificación experimental El diodo de unión p-n Introducción Curvas características corriente-tensión Material e instrumentación... 40
2 3.4 Verificación experimental Característica i-v de un diodo de señal Característica i-v de un diodo zéner Polarización directa Polarización inversa El transistor de unión bipolar Introducción Curvas características La configuración Darlington Material e instrumentación Verificación experimental El amplificador operacional Introducción El amplificador operacional ideal El amplificador operacional real Material e instrumentación Verificación experimental Parte 2. ELECTRÓNICA LINEAL AMPLIFICADORES DE TENSIÓN 6. Amplificador monoetepa en emisor común Introducción Diseño de un amplificador en emisor común Recta estática de carga Recta dinámica de carga Deducción del punto Q Umbral de distorsión Deducción de las expresiones de diseño Diseño de las resistencias de emisor y colector Diseño de las resistencias de la red de polarización de la base Diseño de las capacidades de acoplo Aplicación práctica Diseño de las resistencias de emisor y colector Cálculo del punto Q Diseño del divisor resistivo de polarización de la base Diseño de las capacidades de acoplo Análisis del diseño propuesto Punto Q Ganancia Umbral de distorsión... 90
3 6.3.4 Resistencia de entrada Resistencia de salida Frecuencia inferior de corte Criterio para la determinación del ancho de banda Material e instrumentación Verificación experimental Punto Q Umbral de distorsión Respuesta en frecuencia Módulo de la ganancia de tensión Fase de la ganancia de tensión Resistencia de entrada Resistencia de salida Amplificador bietepa en emisor común Introducción Diseño y análisis preliminar Circuito propuesto Especificaciones de diseño Segunda etapa: diseño y análisis posterior Primera etapa: diseño y análisis posterior Diseño de las capacidades Análisis adicional mediante simulación Punto Q Ganancia de tensión Umbral de distorsión Impedancias de entrada y salida Material e instrumentación Verificación experimental Punto Q Umbral de distorsión Respuesta en frecuencia: módulo de A v Respuesta en frecuencia: fase de A v Resistencias de entrada y salida Circuitos amplificadores con el µa Introducción Desviaciones en continua Velocidad de respuesta El amplificador inversor Cancelación de las desviaciones de continua El amplificador inversor acoplado en alterna El amplificador no inversor El amplificador no inversor acoplado en alterna
4 8.6 Ancho de banda Amplificadores en cascada Diseño y análisis Amplificador inversor Amplificador no inversor Amplificadores en cascada Material e instrumentación Verificación experimental Amplificador inversor Medidas en continua Salida a frecuencias medias Respuesta en frecuencia del módulo de A v Efectos no lineales: el slew rate Amplificador no inversor Amplificadores en cascada OSCILADORES SENOIDALES 9. El oscilador en puente de Wien Introducción Ganancia mínima y frecuencia de oscilación Estabilización de la amplitud Diseño y análisis Especificaciones de diseño Diseño de un oscilador sin amplitud estabilizada Análisis del diseño obtenido Diseño de un oscilador con amplitud estabilizada Análisis del diseño obtenido Efecto de la posición de los polos en la distorsión Material e instrumentación Verificación experimental Montaje de un oscilador sin amplitud estabilizada Montaje de un oscilador con amplitud estabilizada El oscilador de desplazamiento de fase Introducción Ganancia mínima y frecuencia de oscilación Diseño y análisis Especificaciones de diseño Diseño con red de realimentación estándar Análisis del diseño obtenido Respuesta en frecuencia de la red de realimentación Diseño y análisis con cuatro etapas RC Respuesta en frecuencia de la red de realimentación
5 10.4 Material e instrumentación Verificación experimental Montaje de un oscilador con tres etapas RC Montaje de un oscilador con cuatro etapas RC OTROS CIRCUITOS Y SISTEMAS LINEALES 11. El circuito integrador con el µa Introducción El integrador básico Desviación en ausencia de señal Respuesta en frecuencia del integrador básico Respuesta temporal del integrador básico Un integrador práctico sin compensación Un integrador práctico parcialmente compensado Un integrador práctico totalmente compensado Respuestas ante diferentes entradas periódicas Entrada sinusoidal Entrada cuadrada Entrada triangular Aplicaciones del circuito integrador Material e instrumentación Verificación experimental Problemas prácticos del integrador básico Un integrador práctico sin compensación Un integrador práctico con compensación parcial Un integrador práctico con compensación total Estudio comparativo de filtros pasivos y activos Introducción Función de transferencia y orden de un filtro Filtros paso bajo y paso alto Filtros pasa banda y elimina banda Realizaciones físicas de filtros seleccionados Filtro RC paso bajo de primer orden Filtro RC paso alto de primer orden Filtro RC paso bajo de segundo orden Filtro RLC pasa banda de segundo orden Filtro activo pasa banda de segundo orden Circuito generador de señal periódica cuadrada Diseño del multivibrador astable Cinco casos de estudio Filtro pasivo RC paso bajo de primer orden Filtro pasivo RC paso bajo de segundo orden
6 Filtro pasivo RC paso alto de primer orden Filtro pasivo RLC pasa banda de segundo orden Filtro activo pasa banda de segundo orden Material e instrumentación Verificación experimental Montaje del circuito astable Filtro RC paso bajo de primer orden Filtro RC paso bajo de segundo orden Filtro RC paso alto de primer orden Filtro RLC pasa banda de segundo orden Filtro activo pasa banda de segundo orden El sumador ponderado: conversión D/A Introducción El convertidor de resistencias ponderadas Diseño y análisis de un convertidor de tres bits Diseño Análisis Respuesta ante una secuencia de palabras digitales Desviaciones por la tolerancia de las resistencias Material e instrumentación Verificación experimental Medidas con V ref = V CC Medidas con V ref < V CC Parte 3. ELECTRÓNICA NO LINEAL CONFORMADORES DE SEÑALES PULSADAS 14. Un generador de onda cuadrada y triangular Introducción Diseño Especificaciones de funcionamiento Circuito escogido para la implementación Diseño del disparador de Schmitt Diseño del integrador inversor Análisis Estimación de las desviaciones Efectos perniciosos de la frecuencia Reflexiones sobre el integrador no compensado Material e instrumentación Verificación experimental
7 15. Un generador de pulsos de parámetros ajustables Introducción Astable basado en el CI Monoestable basado en el CI Diseño Topología propuesta Especificaciones de funcionamiento Circuito escogido para la implementación Diseño del astable Diseño del monoestable Análisis Estimación de las desviaciones Cargabilidad del Material e instrumentación Verificación experimental Montaje del astable. Análisis Montaje del monoestable y conexión al astable Cargabilidad del Conformador de señal PWM con el Introducción Generador PWM básico Diseño Análisis Generador PWM con moduladora externa Principio de funcionamiento Diseño del circuito astable Diseño del circuito monoestable Diseño de la capacidad C g Análisis asistido mediante simulación Material e instrumentación Verificación experimental Generador de señal PWM básico Generador PWM con moduladora externa Un oscilador controlado por voltaje con el Introducción Generadores de funciones integrados El generador de funciones NE/SE El generador de funciones XR Un VCO basado en el temporizador Diseño Análisis asistido mediante simulación Material e instrumentación Verificación experimental
8 CIRCUITOS CON DIODOS 18. El rectificador de media onda Introducción Rectificación Distorsión inducida por la frecuencia Rectificador de pico de media onda Efecto del filtrado sobre la señal rectificada Implicaciones prácticas del generador de señal Material e instrumentación Verificación experimental Rectificación de media onda Filtrado de la señal rectificada Modulación y demodulación AM Introducción AM: definición Generación de señal AM Generación con circuitos integrados analógicos Generación con dispositivos discretos Realización física con diodo Realización física con transistor Demodulación de señal AM Diseño basado en diodos y análisis de la respuesta Especificaciones de diseño Circuito propuesto Etapa de generación de señal modulada Filtro paso alto Filtro paso bajo Detector de envolvente Material e instrumentación Verificación experimental Etapa generadora de señal modulada (etapa 1) Filtro paso alto (etapa 2) Sintonización de la portadora Filtro paso bajo (etapa 3) Detector de envolvente (etapa 4) El detector de pico de precisión Introducción Detector de pico de precisión básico Detector de pico de precisión mejorado Respuesta ante entradas de amplitud variable Respuesta con etapa de retención
9 20.4 Material e instrumentación Verificación experimental Detector de pico de precisión básico Detector de pico de precisión mejorado Variante con etapa de retención Apéndices A. Material e instrumentos A.1 Introducción A.2 La placa de prototipos A.3 La fuente de alimentación A.3.1 Prestaciones y manejo A.3.2 Cableado de la fuente con una carga genérica A.3.3 Alimentación sobre la placa de prototipos A.3.4 Desacoplo de la fuente de alimentación A.4 El polímetro A.5 El generador de funciones A.6 El osciloscopio A.6.1 El osciloscopio PROMAX A.6.2 El osciloscopio HAMEG A.6.3 Sondas de medida para osciloscopio B. Código de colores y valores estándar de resistencias B.1 Código de colores B.2 Valores estándar C. Valores estándar de condensadores C.1 Valores estándar de condensadores D. Componentes. Identificación de pines y terminales D.1 Resistencias y potenciómetros D.2 Condensadores D.3 Bobinas D.4 Diodos D.5 Transistores D.6 Circuitos integrados analógicos E. Bibliografía E.1 Libros y manuales E.2 Artículos de investigación E.3 Hojas de características técnicas E.4 Enlaces web de interés
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