Índice analítico Capítulo 1 Conceptos y análisis de circuitos básicos en corriente alterna... 1 1.1 Resistencia puramente óhmica... 1 1.2 La bobina en corriente alterna. Reactancia inductiva (X L )... 1 1.3 El condensador en corriente alterna. Reactancia capacitiva (X C )... 6 1.4 Análisis de los circuitos elementales en corriente alterna... 8 1.4.1 Análisis del circuito puramente resistivo... 8 1.4.1.1 Potencia eléctrica desarrollada... 12 1.4.2 Análisis del circuito puramente inductivo... 15 1.4.2.1 Potencia eléctrica desarrollada... 17 1.4.3 Análisis del circuito puramente capacitivo... 21 1.4.3.1 Potencia eléctrica desarrollada... 23 1.5 Conceptos sobre potencia en corriente alterna (activa, reactiva, aparente y cos φ)... 27 1.5.1 Potencia activa (P)... 27 1.5.2 Potencia reactiva (Q)... 27 1.5.3 Potencia aparente (S)... 28 1.5.4 Factor de potencia (cos φ)... 29 1.6 Ejercicios desarrollados... 33 1.6.1 Cálculo de las potencias en el circuito inductivo... 33 1.6.2 Cálculo de las potencias en el circuito capacitivo... 34 1.7 Ejercicios propuestos... 34 Capítulo 2 Introducción al cálculo de circuitos mediante números complejos... 37 2.1 Introducción a los números complejos... 37 2.2 El operador j (unidad imaginaria)... 38 2.2.1 El operador j hace girar un vector 90º... 38 2.3 Concepto de número complejo... 41
2.4 Formas de expresión de un número complejo... 44 2.4.1 Forma binómica... 44 2.4.2 Forma trigonométrica... 44 2.4.3 Forma polar... 45 2.4.4 Ejercicio de ejemplo: Representación en la forma binómica, polar y trigonométrica:... 46 2.5 Ejercicios desarrollados... 48 2.6 Operaciones básicas con los números complejos... 51 2.6.1 Aplicación de la calculadora... 51 2.6.1.1 Ejemplo de operaciones de conversión mediante calculadora... 51 2.6.2 Suma de números complejos... 53 2.6.2.1 Ejercicio de aplicación... 55 2.6.3 Resta de números complejos... 58 2.6.3.1 Ejemplo de aplicación... 59 2.6.4 Operación de multiplicar... 60 2.6.4.1 Multiplicación en la forma binómica... 61 2.6.4.2 Multiplicación en la forma polar... 61 2.6.5 Operación de dividir... 62 2.6.5.1 División en la forma binómica... 62 2.6.5.1.1 Conjugado de un complejo... 62 2.6.5.2 División en la forma polar... 65 2.7 Aplicación de la notación compleja a los circuitos de electricidad y electrónica... 66 2.8 Ejercicios propuestos... 71 Capítulo 3 Circuitos serie con resistencia, inductancia y capacidad (R - L - C)... 73 3.1 Circuito serie R L... 73 3.1.1 Impedancia... 76 3.1.2 Potencia... 81 3.1.3 Ejercicio de ejemplo análisis... 84 3.2 Circuito serie R-C... 85 3.2.1 Impedancia... 89
3.2.2 Potencia... 89 3.2.3 Ejemplo de ejercicio de análisis... 91 3.3 Circuito serie R-L-C... 93 3.3.1 Principios básicos generales... 93 3.3.2 Ejemplo de cálculo... 98 3.3.3 Circuito R- L - C de carácter inductivo... 101 3.3.4 Circuito R-C-L de carácter capacitivo... 101 3.4 Resonancia en el circuito serie... 103 3.4.1 Principios básicos... 103 3.4.2 Ejemplo de ejercicio... 106 3.5 Ejercicios desarrollados... 109 3.5.1 Circuito R L... 109 3.5.2 Circuito R C... 114 3.5.3 Circuito R-L-C... 116 3.6 Ejercicios propuestos... 120 Capítulo 4 Circuitos paralelo R-L-C: Principios básicos, resonancia y compensación de potencia reactiva... 121 4.1 Introducción... 121 4.1.1 Generalidades sobre suma de intensidades y potencias... 123 4.2 Circuito paralelo R-C... 126 4.2.1 Susceptancia y admitancia... 128 4.2.2 Ejemplo de ejercicio de cálculo de un circuito R-C... 132 4.2.3 Ejemplo de aplicación de las admitancias... 134 4.3 Circuito paralelo R-L... 135 4.3.1 Ejemplo de ejercicio de cálculo de un circuito R-L... 137 4.4 Circuitos paralelo R-L-C... 139 4.4.1 Circuito de carácter capacitivo... 139 4.4.2 Circuito de carácter inductivo... 142 4.4.3 Impedancia... 142 4.4.4 Ejemplo de ejercicio de cálculo de un circuito R-L-C... 143 4.5 Resonancia en el circuito paralelo... 149 4.6 Factor Q... 156 4.7 Compensación de la potencia reactiva... 158
4.7.1 Calculo de los condensadores de compensación... 161 4.8 Ejercicios desarrollados... 167 4.8.1 Montaje paralelo de un motor y una resistencia calefactora... 167 4.8.2 Circuito serie paralelo... 171 4.8.3 Compensación de reactiva... 176 4.8.4 Cálculo del cos φ en función del consumo de P y Q... 179 4.9 Ejercicios propuestos... 180 Capítulo 5 Introducción a la electrónica... 183 5.1 Introducción... 183 5.2 Qué es la electrónica?... 183 5.3 Los semiconductores... 185 5.4 Termistores... 187 5.4.1 NTC... 187 5.4.2 PCT... 188 5.5 Células fotoconductoras. LDR... 189 5.6 Varistor (VDR)... 190 5.7 El diodo... 193 5.7.1 El diodo en polarización inversa... 194 5.7.2 El diodo en polarización directa... 195 5.7.3 Valores de tensión e intensidad básicos del diodo... 197 Capítulo 6 Circuitos de alimentación... 199 6.1 Introducción... 199 6.2 Partes básicas de una fuente de alimentación... 199 6.2.1 Transformador... 200 6.2.2 Rectificación... 200 6.2.3 Filtrado... 200 6.2.4 Regulación de tensión... 201 6.3 Ejemplo de circuitos rectificadores prácticos... 202 6.3.1 Circuito rectificador de media onda... 202 6.3.2 Circuito rectificador de doble onda... 204
6.3.2.1 Puentes rectificadores... 205 6.3.2.2 Circuito práctico rectificador con puente de diodos... 206 6.4 Filtrado... 208 6.4.1 Cálculo práctico del condensador de filtro... 209 6.4.2 Circuito práctico de un alimentador sencillo. Cálculos prácticos... 210 6.5 Diodo zener... 211 6.5.1 Curva característica típica del zener... 213 6.5.2 Circuito estabilizador básico... 214 6.5.3 Ejemplo práctico de circuito estabilizador... 215 Capítulo 7 Diodos LED, Displays, fotodiodos... 219 7.1 El diodo LED... 219 7.2 Aspectos prácticos sobre los LED... 220 7.3 Aplicación práctica del LED... 221 7.3.1 Ejemplo de aplicación en un coche... 221 7.3.2 Diodos LED intermitentes... 222 7.3.3 Simulador automático de alarma para coche... 222 7.4 Displays de 7 segmentos... 224 7.4.1 Ejemplo de montaje práctico... 226 7.4.2 Display de cátodo común... 226 7.5 El fotodiodo... 228 7.5.1 Funcionamiento y características... 228 7.5.2 Circuito básico de aplicación práctica del fotodiodo... 229 Capítulo 8 Transistores... 231 8.1 Introducción... 231 8.1.1 El transistor amplifica... 231 8.1.1.1 Concepto de amplificar... 232 8.2 Principios básicos... 233 8.2.1 El transistor en la práctica... 234 8.2.1.1 Función básica que realiza el transistor... 235 8.2.1.2 Ganancia de corriente (β)... 235
8.2.1.3 Ejemplo de circuito práctico. Control de una carga de potencia... 236 8.2.1.4 Polarización del transistor... 237 8.3 El transistor en conmutación... 240 8.3.1 Estado de corte... 242 8.3.2 Estado de saturación... 242 8.3.3 Circuito práctico: Encendido de un LED... 243 8.3.3.1 Circuito con transistor PNP... 245 8.3.4 Circuito practico de luz crepuscular... 246 8.4 El transistor en amplificación lineal... 248 8.4.1 Circuito práctico de etapa amplificadora... 248 8.4.1.1 Ganancia de señal del circuito... 249 8.4.1.2 Circuito de polarización... 250 8.4.1.3 Condensadores de acoplo de señal... 251 8.5 Circuito Darlington... 252 8.6 Transistores de efecto de campo (FET-MOS)... 253 8.6.1 El transistor FET... 254 8.6.2 el transistor MOSFET... 255 8.7 Transistor UJT... 256 8.8 El Fototransistor... 256 8.8.1 Fototransistor BPW40. Características básicas... 257 8.8.2 Ejemplo de aplicación práctica del fototransistor... 258 8.9 Optoacopladores... 259 8.9.1 Estructura interna y funcionamiento... 259 8.9.2 El optoacoplador 4N26... 260 8.9.3 Circuito de aplicación práctica. Señales optoacopladas... 260 8.10 Ejemplos de aplicaciones del transistor... 261 Capítulo 9 Tiristores... 265 9.1 El tiristor (SCR)... 265 9.1.1 Función básica del tiristor... 266 9.1.2 Circuito práctico de experimentación del tiristor... 266 9.2 Curvas características del tiristor... 269 9.2.1 Datos característicos básicos del tiristor... 271
9.3 Regulación de potencia por ángulo de fase... 271 9.3.1 Rectificación controlada... 273 9.3.1.1 Calculo de la tensión de salida... 275 9.3.2 Circuito práctico regulador de potencia en continua... 276 9.3.2.1 Cálculo de la tensión de salida... 278 9.3.2.2 Montaje práctico de experimentación... 279 9.4 El Triac... 281 9.4.1 Función básica del Triac... 281 9.4.2 Estados de polarización... 282 9.4.3 Interruptor electrónico realizado con Triac... 283 9.5 El Diac... 284 9.5.1 Función básica del Diac... 284 9.5.2 Circuito regulador en alterna con Triac-Diac... 285 9.5.3 Circuito de luz crepuscular con Triac... 287 Capítulo 10 Introducción a los circuitos integrados: Generadores de señal (CI 555)... 289 10.1 Introducción a los circuitos integrados... 289 10.2 El circuito integrado 555. Generador de señales... 292 10.2.1 Estructura interna funcional... 292 10.2.2 Funciones básicas de sus patillas... 292 10.3 El 555 en montaje generador de señales... 295 10.3.1 Diagrama de ondas... 296 10.3.2 Funcionamiento del circuito... 297 10.3.3 Circuito práctico generador de ondas asimétricas... 298 10.3.4 Generador de ondas simétricas de f 1 Hz... 299 10.4 El 555 como monoestable. Temporizador.... 301 10.4.1 Funcionamiento del circuito... 301 10.4.2 Circuito práctico temporizador con el 555... 303 Capítulo 11 Circuitos integrados reguladores de tensión... 307 11.1 Introducción... 307
11.2 Reguladores de tensión serie 78XX/79XX... 308 11.2.1 Características generales... 308 11.2.2 Circuito de aplicación básica... 310 11.2.3 Montaje de un alimentador de 12 V con un 7812... 310 11.2.4 El 79XX. Regulador de salida negativa... 312 11.2.5 Alimentador con salida simétrica basado en un 7812 y 7912... 313 11.2.6 Reguladores de 3 A. Serie 78TXX... 314 11.2.6.1 Fuente de alimentación de 5 V y 3 A basada en un 78T05... 314 11.2.7 Reguladores de 100 ma. Serie 78LXX... 315 11.2.8 Estructura y circuito interno de un regulador 7812... 316 11.3. Reguladores de la serie LM317/337... 317 11.3.1 Características generales... 317 11.3.2 Circuito básico de aplicación del LM317... 318 11.3.2.1 Circuito experimental del LM317... 320 11.3.3 Fuente de alimentación de salida variable basada en el LM 317... 321 11.3.4 Circuito para ajustar la intensidad de salida máxima... 323 Capítulo 12 Amplificadores operacionales... 327 12.1 Introducción... 327 12.2 Características básicas de los amplificadores operacionales... 328 12.2.1 Ancho de banda... 329 12.2.2 Amplificación de tensión... 330 12.2.3 Impedancia de salida... 331 12.2.4 Impedancia de entrada... 332 12.3 Los amplificadores operacionales son amplificadores diferenciales... 333 12.3.1 Alimentación simétrica... 333 12.3.2 Entrada no inversora... 334 12.3.3 Entrada inversora... 335 12.3.4 Curva de respuesta saturación saturación... 336 12.4 Consideraciones prácticas de cálculo con operacionales... 338 12.4.1 El circuito integrado amplificador operacional ua741... 339
12.4.1.1 Características básicas... 339 12.4.1.2 Ajuste del Offset... 340 12.4.1.3 Ganancia (en lazo abierto) en función de la frecuencia... 340 12.5 Circuitos básicos con operacionales. Aplicaciones prácticas... 342 12.5.1 Operación en lazo abierto y lazo cerrado. Realimentación... 342 12.5.2 La fuente de alimentación debe ser simétrica... 342 12.5.3 Circuitos de ajuste del offset... 343 12.5.3.1 Ajuste en lazo abierto... 343 12.5.3.2 Ajuste en lazo cerrado... 344 12.5.4 Circuito seguidor de tensión... 346 12.5.5 Circuito amplificador inversor... 347 12.5.5.1 Ejemplo de cálculo y montaje práctico... 349 12.5.5.2 Experimentación con Multisim... 351 12.5.6 Circuito amplificador no inversor... 352 12.5.6.1 Ejemplo de cálculo... 353 12.5.7 Circuito sumador... 355 12.5.8 Sumador no inversor... 356 12.5.9 Circuito de media aritmética... 358 12.5.10 Circuito restador... 359 12.5.10.1 Ejemplo práctico de cálculo... 360 12.5.11 Circuitos convertidores temperatura tensión... 361 12.5.11.1 Sensor de temperatura: diodo... 361 12.5.11.2 Sensor de temperatura: NTC... 362 12.5.12 Generador de onda cuadrada... 363 12.5.13 Amplificador operacional de potencia para audio (sonido): TDA 2003... 366 12.5.13.1 Circuito práctico amplificador de sonido... 366 Capítulo 13 Introducción a la electrónica de potencia... 371 13.1 Introducción... 371 13.2 Sistemas Rectificadores trifásicos... 373 13.2.1 Rectificadores no controlados... 374 13.2.1.1 Rectificador trifásico de media onda... 376 13.2.2 Rectificador trifásico de doble onda... 381
13.2.3 Rectificadores controlados... 383 13.2.3.1 Rectificador controlado bifásico... 383 13.2.3.2 Puentes rectificadores semi controlados... 386 13.2.3.3 Diodo volante... 387 13.2.3.4 Rectificador trifásico con puente semi controlado... 387 13.3 Inversores Onduladores... 388 13.4 Control de potencia en alterna... 389 13.5 Cicloconvertidores... 390 13.6 Interruptores estáticos... 391 13.7 Convertidores cc/cc. Choppers... 392 13.7.1 Características principales... 392 13.7.2 Tensión continua de salida... 393 13.7.3 Duty cicle... 394 13.8 Resumen de los tipos básicos de convertidores... 396 13.9 Componentes electrónicos de potencia... 397 13.9.1 Diodos de potencia... 397 13.9.1.1 Datos de características del diodo... 398 13.9.2 El tiristor (SCR)... 400 13.9.2.1 Datos característicos del tiristor... 400 13.9.3 El GTO... 401 13.9.4 El MCT... 402 13.9.5 El transistor MOSFET de potencia... 403 13.9.5.1 Ejemplos de MOSFET de potencia comerciales... 403 13.9.6 Transistor IGBT... 404 13.10 Circuitos prácticos... 405 13.10.1 Interruptores estáticos. Activación de cargas en alterna mediante señales digitales... 405 13.10.2 Regulador de potencia conmutado basado en MOSFET... 407 Respuestas a los ejercicios propuestos... 409