ELECTRÓNICA AVANZADA.

En el curso anterior aprendimos a usar las aproximaciones de los sistemas de manera que usabamos la primera aproximación para realizar cálculos mas o menos precisos. Si en la vida real, tenemos en cuenta la resistividad de los materiales, la impedancia del circuito o reactancia de los materiales, estamos dispuestos a hablar de una siguiente aproximación como podría ser la segunda aproximacion. Factores más precisos como la perdida de energía por una mala histéresis en una bobina, el efecto Joule, etc., hacen que nos planteemos una tercera aproximación en la que teniendo en cuenta todos los factores, tendremos un cálculo más preciso de la corriente y el comportamiento de los electrones en el circuito.

En este curso, voy a utilizar los recursos online como la ya conocida página Tinkercad, que me será muy útil a la hora de mostrarte circuitos, cálculos y medidas; compaginándola con el ya también conocido LiveWire.

Thevenin, Norton, Kenelly, Teorema de circuitos, Efectos electrotérmicos, etc., etc., son algunos de los términos que vimos en el anterior curso de electrónica para novatos y que recomiendo encarecidamente que repases si tienes lágunas, pues para la realización del curso que empiezas ahora, vas a necesitar estos conceptos de manera fluida.

Voy a profundizar en este curso en las prácticas y la teoría también va a estar mas concentrada en los conceptos y formaulas más cercanas al mundo laboral que el académico, por lo que es imprescindible adquieras una fuerte estructura matemáticas para que no te atranques en un punto y puedas fluir con el desarrollo del curso. Acuerdate de las lecciones de electromatemáticas en las que te enseñaba conceptos básicos y necesarios que todo técnico en electrónica debe de conocer.

Tampoco voy a volver a describir el funcionamiento de elementos discretos ni las estructuras de los componentes que vamos a tratar en dicho curso, como son los transistores, diodos, condensadores, resistencias, inductancias, etc., etc., ya que ese conocimiento lo he abarcado dentro del anterior curso de electrónica para novatos. Eso si, cuando veamos un componente nuevo no estudiado hasta ahora, si pararé para que aprendas todo sobre él.

Para terminar este apartado, en cuanto a los circuitos electrónicos, sobre las nuevas estructuras haré un seguimiento especial para el entendimiento y la máxima absorción del conocimiento y resolución de los mismos, pero no repasaré los conceptos básicos que deberías de conocer como filtros, amplificadores básicos; más bien ampliaré los conocimientos introduciendo nuevos conceptos sobre los mismos.

Te doy las gracias de nuevo por empezar en este nuevo curso y te deseo lo mejor. Yo voy a estar contigo en todo momento y recuerda que puedes ponerte en contacto conmigo para que te ayude en tu carrera profesional.

Fuentes de tensión.

Partiendo de una primera aproximación, podemos asegurar que una fuente ideal es una fuente de tensión que produce una tensión de salida que es constante.

En la imagen puedes ver un circuito básico con una bateria de 9V y una resistencia en paralelo de 1Ω. Un voltimetro se conecta en paralelo también al conjunto. En una primera aproximación, la batería es ideal y no tiene resistencia interna. El voltímetro no tiene consumo y la resistencia es pura. En esta situacion de idealismo, la tensión que cae en la resistencia es la misma tensión de la fuente, es decir 9V.

En el ejemplo anterior, la tensión de la resistencia se mantiene constante si cambiamos el valor de la resistencia entre 1Ω y 1MΩ

De este ejemplo podemos establecer que una fuente de tensión ideal produce una tensión constante en la carga independientemente de lo grande o lo pequeña que sea la resistencia de carga.

Pero como una primera aproximación no tiene cabida en el mundo real, se usa una segunda aproximación, para que los cálculos con circuitos electrónicos sean lo más parecidos al mundo real ya que una resistencia de carga que tiende a cero, la corriente que circularía tendería a infinito. Y ninguna fuente real puede producir una corriente infinita. Además las fuentes de tensión tienen una resistencia interna que hace que ya caiga una tensión en la propia fuente, por lo tanto la caida en la carga ya no será el valor total de la fuente.

En la imagen anterior puedes ver como la tensión de la carga ha disminuido a una tensión de 8,26V. Si tenemos en cuenta que la batería ofrece una tensión de 9V, entonces se han perdido en algún momento una diferencia de tensión de 0,74V.

En una segunda aproximacion ya tenemos en cuenta la propia resistencia interna de la fuente lo que implica que, mediante Ohm podamos calcular la resistencia de la fuente como una resistencia fictícia de 0,0895883Ω, pero realmente esa resistencia no es una resistencia física real, sino una resistencia que puedes saber que está en el circuito porque puedes comprobar su efecto de perdida de energía.

En la siguiente imagen puedes ver como tanto la corriente como la tensión de la carga disminuyen un poco más debido a la conexión del amperímetro y el voltímetro. Los aparatos de medida también tienen una resistencia interna que afecta a la tensión de la carga.

De lo explicado hasta ahora podemos sacar la conclusión de que mientras mayor es la resistencia de carga respecto a la resistencia de la fuente, mayor será la estabilización de la tensión en la carga (aunque menor será la corriente por la misma).

Y por eso mismo se llegó a la conclusión de que para que una fuente de tensión sea constante, la resistencia de carga deberá de ser al menos 100 veces mayor que la resistencia interna de la fuente.

¿Entonces, ¿el circuito anterior tiene una fuente de tensión constante?. La respuesta es NO. Si multiplicas el valor de 100 por la resistencia interna, verás que te da un valor de 8,95883Ω. El valor de la carga es 1Ω. Para que la fuente de tensión fuese constante, la resistencia de carga debería de valer por lo menos 8,95883Ω. Como solo vale 1Ω, la fuente es inestable frente a la conexión de otras cargas y fenómenos eléctricos.

Fuentes de corriente.

Una fuente de corriente produce una corriente constante para diferentes cargas. Ocurre lo contrario que en una fuente de tensión; aquí la resistencia de la fuente debe de ser al menos 100 veces mayor que la resistencia de carga. Con eso se garantiza que la corriente por la carga sea constante.

La fuente de corriente sustituye su simbolo por el siguiente:

Teoremas de Thevenin y Norton

Visto las fuentes, repasamos el concepto de Thevenin y Norton. En el curso de electrónica para Newbies vimos que la tensión Thevenin era la tensión que aparece cuando se desconecta la carga y se mide la tensión que aparece en dichos terminales, es decir la tensión de circuito abierto. Además vimos que la resistencia Thevenin era la que aparece cuando se cortocircuitan todos los terminales y se mide la resistencia total.

Puedes ver que cualquier circuito por muy complejo que sea, se puede sustituir por otro circuito equivalente que producirá la misma corriente por la R_L.

La corriente de Norton se definia como la corriente por la carga cuando la resistencia de carga se cortocircuitaba. Eso ocasiona que se le llama corriente de cortocircuito. La resistencia de Norton es la resistencia del circuito cuando se desconecta la carga y se mide el circuito con un óhmetro.

Relación entre Norton y Thevenin.

Del mismo modo se puede derivar según la corriente de Norton:

Ecuaciones de Kenelly.

Este tipo de ecuaciones sirven para transformar un circuito con resistencias en triángulo a estrella. Esto suele ser útil cuando teniendo circuitos complejos queremos pasar un circuito en pi (π), a otro en estrella.

Ecuaciones de Kirchhoff.

Para terminar con el tema, repasaremos las cuaciones de Kirchhoff de manera que las normas a seguir son:

● Se establece arbitrariamente el sentido de las corrientes por cada malla. El sentido es el mismo en cada malla.
● De cada malla se deduce una ecuación.
● El primer miembro de cada ecuación será la suma algebraica de todas las FEM de la malla correspondiente.
● El sentido de la corriente será positiva cuando vaya de negativo a positivo (sentido real).
● El segundo miembro de la ecuación estará formado por el producto de IxR.
● Las resistencias compartidas por cada malla, establecerán un producto positivo y otro inverso por cada malla.

Además tendras que tener en cuenta que según la ley de los nodos de Kirchhoff, la corrientes que entran a un nodo son igual a la suma de las corrientes que salen del mismo; y que la sumatoria de fuerzas electromotriz en un circuito o malla resistiva es igual a la tensión total del circuito.

En la zona de prácticas veremos una serie de circuitos complejos y su resolución. Así sin más pasa a la zona de prácticas para más formación.