Post on 13-Jun-2015
ELECTRÒNICA ANALÒGICACOMPONENTS I CIRCUITS
ELECTRÒNICS BÀSICS
IES Cap de LlevantDepartament de Tecnologia
DEFINIM ELECTRÒNICA
ELECTRICITAT: estudi de la generació, transport i distribució de l’energia elèctrica
ELECTRÒNICA: es la rama de la física y especialización de la ingeniería, que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo microscópico de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente. El corrent elèctric travessa components semiconductors i altres components electrònics.
QUÈ SÓN ELS SEMICONDUCTORS?
Són materials que a baixes temperatures es comporten com a aïllants però que en altres condicions presenten certa conductivitat elèctrica.
Principals semiconductors:
SEMICONDUCTORS
silici
germani arseniür de
gal·li Carburi de
silici
COMPONENTS ELECTRÒNICS
Resistències• Fixes• Variables
• Potenciòmetres• Variables amb la temperatura (NTC’s i PTC’s)• Variables amb la llum (LDR)
Condensadors• Fixes• Variables
Diodes
Transistors• pnp• npn
RESISTÈNCIES
LES RESISTÈNCIES
Són components que ofereixen oposició al pas del corrent elèctric.
FUNCIONS: Limitar o regular la quantitat de corrent que circula
pel circuit. (Divisors de tensió i de intensitat)Protegir alguns components pels quals no pot circular
una intensitat elevada.
CARACTERÍSTIQUES:Valor nominal: valor en ohms (Ω)tolerancia: desviació màxima o màxim error respecte
de valor nominal (el que donen les franges). S’expressa en %
LES RESISTÈNCIES FIXES
Es un fil de carbó (grafit) o metàl·lic (wolframi p.e) enrotllat a una base cilíndrica y el seu valor nominal i tolerància ve indicat mitjançant un codi de colors
CODI DE COLORS
LES RESISTÈNCIES VARIABLES (I)
• Es basen en una resistència damunt de la qual llisca un contacte mòbil. Segons on es col·loca el seu valor varia entre 0 i R ohms
POTENCIÒMETRES
• La resistència disminueix quan augmenta la quantitat de llum que reben
RESISTÈNCIES VARIABLES AMB LA LLUM (LDR)
• NTC: si la Tª augmenta el valor disminueix
• PTC: si la Tª augmenta el valor augmenta
RESISTÈNCIES VARIABLES AMB LA TEMPERATURA
FUNCIONAMENT LDR
FUNCIONAMENT TERMISTORS
LES RESISTÈNCIES VARIABLES (II)
EL CONDENSADOR
DEFINICIÓ I ESTRUCTURA
És un component que serveix per emmagatzemar energia durant un curt temps i alliberar-la posteriorment, gràcies ala processos de càrrega i descàrrega.
El formen dues plaques metàl·liques separades per un aïllant (dielèctric). Cada placa duu un terminal per fer la connexió al circuit
FUNCIONAMENT CONDENSADORS
CAPACITAT D’UN CONDENSADOR
CAPACITAT: És el paràmetre que caracteritza el condensador. Representa la relació entre la càrrega elèctrica que emmagatzema i el voltatge al qual es sotmet. Depèn de la mida i forma de les plaques i de la seva separació
Es mesura en FARADS. Però com que la unitat és molt gran s’empren submúltiples:
Mil·lifarad (10-3) Microfarad (10-6)Nanofarad (10-9) Picofarad (10-12)
(Volts) V(Coulombs) Q
(Farads) C
CÀRREGA I DESCÀRREGA (I)
CÀRREGA DEL CONDENSADOR:
El LED està apagat
DESCÀRREGA DEL CONDENSADOR:
El LED està il·luminat
Què passarà amb el LED?
CÀRREGA I DESCÀRREGA (II)
La constant de temps (ζ) és el temps que tarda el condensador en carregar-se o descarregar-se un 63.2%
CONDENSADORS
APLICACIONS DELS CONDENSADORS
Protecció d’elements del circuit: exemple interruptors
Filtres de freqüència Sintonitzadors de freqüència: exemple
la ràdio Carregadors: exemple flash d’una
càmera de fotos Temporitzadors: exemple llum interior
d’un cotxe, llums al carrer
APLICACIONS DELS CONDENSADORS (II)
Conversió AC-DC
EL DÍODE
DEFINIM DÍODE
Component electrònic semiconductor que es caracteritza per permetre el pas del corrent elèctric únicament en el sentit ànode(+) → càtode(-) quan es posa a una diferència de potencial superior a 0.65V.
DIODES
POLARITZACIÓ D’UN DÍODE
Al fet d’aportar una font externa de tensió elèctrica per tal de subministrar l’energia necessària a les càrregues perquè puguin travessar la unió P-N es diu POLARTIZAR
La polarització pot ser INVERSA (no condueix) o DIRECTA. (condueix)
APLICACIONS (I)
Rectificació d’ona (Conversió de corrent altern en corrent continu,...)
Demodulació de ràdio
APLICACIONS (II)
Donar direcció al corrent i protecció de components
Fotocél·lules
Comandaments a distància
Tecnologia OLED: díode orgànic d’emissió de llum
Diodes làser (depilació definitiva, impressores làser, lectors de codis de barres,...)
APLICACIONS (III)
EL DÍODE LED (LIGHT EMITING DIODE)
El seu comportament és idèntic als díodes, es torna conductor quan la polaritat és directa i la seva particularitat és que s’il·lumina.
El voltatge necessari perquè es torni conductor és superior que als díodes normals i és d’uns 2 V, i la intensitat de corrent que hi circula és d’uns 20 mA.
Consumeixen 30 vegades menys que una bombeta
Aplicacions:1.- Indicacions lluminoses (standby,...)2.- Senyals de tràfic3.- Comandaments a distància (infrarroig)4.- Panells informatius5.- Il·luminació6.- llums dels cotxes
CÀLCUL DE LA RESISTÈNCIA DE PROTECCIÓ D’UN DIODE (I)
Quan connectem un diode a una pila, necessitem posar una resistència en sèrie amb ell per protegir-lo, ja que un diode no pot funcionar amb una tensió gran
Podem calcular el valor de la resistència aplicant la llei d’Ohm La tensió que hi ha al diode, serà tensió aportada per la pila
menys la que hi ha a la resistència:
drf VVV
df VIRV I
VVR df
Podemos considerar que, en general, un LED trabaja con una tensión de 2 V y consume una corriente de 0,02 A. (También podríamos considerar como válidas una tensión de 1,5 V y una corriente de 0,015 A).
CÀLCUL DE LA RESISTÈNCIA DE PROTECCIÓ D’UN DIODE (II)
Volem construir un circuit per a una pista d'Scalextric de forma que, en passar el cotxe per la meta, sigui detectat per un sensor i ha d'encendre un LED, mentre el cotxe hi és present. El circuit ha d'anar alimentat per una pila de 4,5 V. Quin valor haurà de tenir el resistor si la intensitat en el LED ha de ser de 0,029 A. Dibuixeu l'esquema suposant que el sensor és un contacte normalment obert.
Ω86.20.029A
2V4.5V
I
VVR df
___EXERCICI___
EL TRANSISTOR
DEFINICIÓ I ESTRUCTURA
Operadors electrònics que poden funcionar com a interruptors controlats electrònicament i com a amplificadors de senyals elèctrics.
Estàn formats per tres capes de material semiconductor als quals se’ls connecten tres terminals:
EMISSORBASECOL·LECTOR
TRANSISTORS
ENCAPSULATS
TIPUS DE TRANSISTORS
En funció de les capes de semiconductor tenim dos tipus diferents de transistor:
Per polaritzar-lo es connecta el pol + al col·lector i a la base
Per polaritzar-lo es connecta el pol - al col·lector i a la base
FUNCIONAMENT
Segons com sigui l’intensitat de base, poden funcionar de 3 formes distintes:
EN AMPLIFICACIÓ: el transistor permet un pas de corrent proporcional i sempre superior a la intensitat que arriba a la base. A la relació entre ambdues corrents s’anomena amplificació o guany
EN SATURACIÓ: si la intensitat que arriba a la base es gran funciona com un interruptor tancat
EN TALL: si la intensitat que arriba a la base és nul·la es comporta com un interruptor obert
ELS SEUS CREADORS.
Inventat als Laboratoris Bell d’Estats Units.
Reberen el Premi Nobel de Física l’any 1956
William ShockleyJohn Bardeen Walter Brattain
EL CIRCUIT INTEGRAT
Un circuit integrat (CI, chip o microchip), és una pastilla petital de material semiconductor sobre la qual ese fabriquen circuits electrònics i protegida per un encapsulat de plàstico o ceàámica, que poseeix conductors metàlics per fer conexió
amb el circuit imprés. .
MICROPROCESADORS
CIRCUITS AMB TRANSISTORS (I)
Al circuit següent, contesteu:a) En la posició que es troba l'interruptor S, quin és l'estat del transistor?
Quin valor tenen Ib i Ic si el transistor de un guany de 40?
b) Si tanquem l'interruptor S, quin serà l'estat del transistor? Quin valor tindran Ib i Ic.
c) En quin estat del transistor el LED estarà encès?d) Serà suficient la intensitat del col·lector per encendre el LED?
___EXERCICI___
CIRCUITS AMB TRANSISTORS (II)
Al circuit següent, contesteu:a) En la posició que es troba l'interruptor S, quin és l'estat del transistor?
Quin valor tenen Ib i Ic si el transistor de un guany de 40 ?
El transistor no condueix (està tallat) i per tant les corrents són 0
b) Si tanquem l'interruptor S, quin serà l'estat del transistor? Quin valor tindran Ib i Ic?
El transistor condueix (està en amplificació) i les corrents seran
c) En quin estat del transistor el LED estarà encès?Quan el transistor està conduint
d) Serà suficient la intensitat del col·lector per encendre el LED?Si
___EXERCICI___
11.4mAΩ1000
0.6V12V
R
VUi
b
begb
456mA11.4mA·40iβi bc
CIRCUITS AMB TRANSISTORS (III)
Al circuit següent, contesteu:a) En la posició que es troba l'interruptor S, quin és l'estat del transistor?
Quin valor tenen Ib i Ic si el transistor de un guany de 40?
b) Si tanquem l'interruptor S, quin serà l'estat del transistor? Quin valor tindran Ib i Ic.
c) Quina diferència de funcionament hi ha amb el circuit anterior?
___EXERCICI___
CIRCUITS AMB TRANSISTORS (IV)
Al circuit següent, contesteu:a) En la posició que es troba l'interruptor S, quin és l'estat del transistor?
Quin valor tenen Ib i Ic si el transistor de un guany de 40 ?
El transistor condueix (està en amplificació) i les corrents seran
b) Si tanquem l'interruptor S, quin serà l'estat del transistor? Quin valor tindran Ib i Ic?
El transistor no condueix (està tallat) i per tant les corrents són 0
c) Quina diferència de funcionament hi ha amb el circuit anterior?Ara el transistor condueix quan obrim l’interruptor
___EXERCICI___
5.7mAΩ2000
0.6V12V
RR
VUi
21 bb
begb
mA2285.7mA·40iβi bc