Electrónica – 5 EM – ITS Lorenzo Massa Pagina 1 La...

Electrónica – 5 EM – ITS Lorenzo Massa Pagina 1 Unidad 1 - Ing. Juan Jesús Luna Alumno:

Introducción:

La electrónica 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 de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente para la generación, transmisión, recepción o almacenamiento de información (voz o música en un receptor de radio, imagen en una pantalla de televisión, o datos en una computadora).

Utiliza una gran variedad de conocimientos, materiales y dispositivos, desde los semiconductores hasta las válvulas termoiónicas; tiene una gran variedad de aplicaciones para la vida del hombre, como por ejemplo: las telecomunicaciones, la computación, la medicina, la mecánica entre otras.

Historia

Circuito Se considera que la electrónica comenzó con el diodo de vacío inventado por John Ambrose Fleming en 1902. El funcionamiento de este dispositivo está basado en el Efecto Edison. Edison fue el primero que observó en 1883 la emisión termoiónica, al colocar una lámina dentro de una bombilla para evitar el ennegrecimiento que producía en la ampolla de vidrio el filamento de carbón. Cuando se polarizaba positivamente la lámina metálica respecto al filamento, se producía una pequeña corriente entre el filamento y la lámina. Este hecho se producía porque los electrones de los átomos del filamento, al recibir una gran cantidad de energía en forma de calor, escapaban de la atracción del núcleo (emisión termoiónica) y, atravesando el espacio vacío dentro de la bombilla, eran atraídos por la polaridad positiva de la lámina. El otro gran paso lo dio Lee De Forest cuando inventó el triodo en 1906. Este dispositivo es básicamente como el diodo de vacío, pero se le añadió una rejilla de control situada entre el cátodo y la placa, con el objeto de modificar la nube electrónica del cátodo, variando así la corriente de placa. Este fue un paso muy importante para la fabricación de los primeros amplificadores de sonido, receptores de radio, televisores, etc. Lee De Forest es considerado el Padre de la electrónica, ya que antes del Triodo, solo nos limitábamos a convertir la corriente alterna en corriente directa o continua, o sea, solo se construían las Fuentes de Alimentación, pero con la creación del Triodo de Vacío, vino la Amplificación de todo tipo de señales, sobre todo la de Audio, la Radio, la TV y todo lo demás, esto hizo que la industria de estos equipos tuvieran un repunte tan grande que ya para las décadas superiores al 1930 se acuñara la palabra por primera vez de "Electrónica" para referirse a la tecnología de estos equipos emergentes. Conforme pasaba el tiempo, las válvulas de vacío se fueron perfeccionando y mejorando, apareciendo otros tipos, como los tetrodos (válvulas de cuatro electrodos), los pentodos (cinco electrodos), otras


válvulas para aplicaciones de alta potencia, etc. Dentro de los perfeccionamientos de las válvulas se encontraba su miniaturización. Pero fue definitivamente con el transistor, aparecido de la mano de Bardeen y Brattain, de la Bell Telephone Company, en 1948, cuando se permitió aún una mayor miniaturización de aparatos tales como las radios. El Transistor de Unión apareció algo más tarde, en 1949. Este es el dispositivo utilizado actualmente para la mayoría de las aplicaciones de la electrónica. Sus ventajas respecto a las válvulas son entre otras: menor tamaño y menor fragilidad, mayor rendimiento energético, menores tensiones de alimentación, etc. El transistor no funciona en vacío como las válvulas, sino en un estado sólido semiconductor (silicio), razón por la que no necesita centenares de voltios de tensión para funcionar. A pesar de la expansión de los semiconductores, todavía se siguen utilizando las válvulas en pequeños círculos audiófilos, porque constituyen uno de sus mitos más extendidos. El transistor tiene tres terminales (el emisor, la base y el colector) y se asemeja a un Triodo: la base sería la rejilla de control, el emisor el cátodo, y el colector la placa. Polarizando adecuadamente estos tres terminales se consigue controlar una gran corriente de colector a partir de una pequeña corriente de base. En 1958 se desarrolló el primer Circuito Integrado, que alojaba seis transistores en un único chip. En 1970 se desarrolló el primer Microprocesador, Intel 4004. En la actualidad, los campos de desarrollo de la electrónica son tan vastos que se ha dividido en varias disciplinas especializadas. La mayor división es la que distingue la Electrónica Analógica de la Electrónica Digital. La electrónica es, por tanto, una de las ramas de la ingeniería con mayor proyección en el futuro, junto con la Informática.

Aplicaciones de la electrónica

La electrónica desarrolla en la actualidad una gran variedad de tareas. Los principales usos de los circuitos electrónicos son el control, el procesado, la distribución de información, la conversión y la distribución de la energía eléctrica. Estos usos implican la creación o la detección de campos electromagnéticos y corrientes eléctricas. Entonces se puede decir que la electrónica abarca en general las siguientes áreas de aplicación:

• Electrónica de Control • Telecomunicaciones • Electrónica de Potencia

Un sistema electrónico es un conjunto de circuitos que interactúan entre sí para obtener un resultado. Una forma de entender los sistemas electrónicos consiste en dividirlos en las siguientes partes:

1. Entradas o Inputs – Sensores (o Transductores) electrónicos o mecánicos que toman las señales (en forma de temperatura, presión, etc.) del mundo físico y las convierten en señales de corriente o voltaje. Ejemplo: El termopar, la foto resistencia para medir la intensidad de la luz, etc.


2. Circuitos de procesamiento de señales – Consisten en artefactos electrónicos conectados juntos para manipular, interpretar y transformar las señales de voltaje y corriente provenientes de los transductores. 3. Salidas u Outputs – Actuadores u otros dispositivos (también transductores) que convierten las señales de corriente o voltaje en señales físicamente útiles. Por ejemplo: un display que nos registre la temperatura, un foco o sistema de luces que se encienda automáticamente cuando esté oscureciendo. Como ejemplo supongamos un televisor. Su entrada es una señal de difusión recibida por una antena o por un cable. Los circuitos de procesado de señales del interior del televisor extraen la información sobre el brillo, el color y el sonido de esta señal. Los dispositivos de salida son un tubo de rayos catódicos o monitor LCD que convierte las señales electrónicas en imágenes visibles en una pantalla y unos altavoces. Otro ejemplo puede ser el de un circuito que ponga de manifiesto la temperatura de un proceso, el transductor puede ser una termocupla, el circuito de procesamiento se encarga de convertir la señal de entrada en un nivel de voltaje (comparador de voltaje o de ventana) en un nivel apropiado y mandar la información decodificándola a un display donde dé la temperatura real y si esta excede un límite preprogramado activar un sistema de alarma (circuito actuador) para tomar las medida pertinentes. Señales electrónicas Es la representación de un fenómeno físico o estado material a través de una relación establecida; las entradas y salidas de un sistema electrónico serán señales variables. En electrónica se trabaja con variables que toman la forma de Tensión o Corriente estas se pueden denominar comúnmente señales. Las señales primordialmente pueden ser de dos tipos: • Variable Analógica – Son aquellas que pueden tomar un número infinito de valores comprendidos entre dos límites. La mayoría de los fenómenos de la vida real dan señales de este tipo. (presión, temperatura, etc.) • Variable Digital – También llamadas variables discretas, entendiéndose por estas, las variables que pueden tomar un número finito de valores. Por ser de fácil realización los componentes físicos con dos estados diferenciados, es este el número de valores utilizado para dichas variables, que por lo tanto son binarias. Siendo estas variables más fáciles de tratar (en lógica serían los valores V y F) son los que generalmente se utilizan para relacionar varias variables entre sí y con sus estados anteriores. Tensión Es la diferencia de potencial generada entre los extremos de un componente o dispositivo eléctrico. También se puede decir que es la energía capaz de poner en movimiento los electrones libres de un conductor o semiconductor. La unidad de este parámetro es el Voltio (V). Existen dos tipos de tensión: la continua y la alterna. • Voltaje Continuo (VDC) – Es aquel que tiene una polaridad definida, como la que proporcionan las pilas, baterías y fuentes de alimentación. • Voltaje Alterno (VAC) – Es aquel cuya polaridad va cambiando o alternando con el transcurso del tiempo. Las fuentes de voltaje alterno más comunes son los generadores y las redes de energía doméstica. Corriente eléctrica También denominada intensidad, es el flujo de electrones libres a través de un conductor o semiconductor en un sentido. La unidad de medida de este parámetro es el Amperio (A). Al igual que existen tensiones continuas o alternas, las intensidades también pueden ser continuas o alternas, dependiendo del tipo de tensión que se utiliza para generar estos flujos de corriente.


Resistencia Es la propiedad física mediante la cual todos los materiales tienden a oponerse al flujo de la corriente. La unidad de este parámetro es el Ohmio (Ω). No debe confundirse con el componente resistor. La propiedad inversa es la conductancia eléctrica. Circuitos electrónicos Se denomina circuito electrónico a una serie de elementos o componentes eléctricos (tales como resistencias, inductancias, condensadores y fuentes) o electrónicos, conectados eléctricamente entre sí con el propósito de generar, transportar o modificar señales electrónicas. Los circuitos electrónicos o eléctricos se pueden clasificar de varias maneras:

Por el tipo de información Por el tipo de régimen Por el tipo de señal Por su configuración

Analógicos Digitales Mixtos

Periódico Transitorio Permanente

De Corriente Continua De Corriente Alterna

Mixtos

Serie Paralelo Mixtos

La electrónica analógica es una parte de la electrónica que estudia los sistemas en los cuales sus variables; tensión, corriente, etc., varían de una forma continua en el tiempo, pudiendo tomar infinitos valores (al menos teóricamente). En contraposición se encuentra la electrónica digital donde las variables solo pueden tomar valores discretos, teniendo siempre un estado perfectamente definido.

Zonas de Trabajo: Corte, Zona Activa o de Amplificación y Saturación: En una Válvula Triodo, la tensión aplicada en la Rejilla controla la corriente que circula entre el Cátodo y el Ánodo; de esta manera se pueden distinguir tres Zonas de Trabajo: 1 – Corte o Bloqueo: La tensión aplicada a la Rejilla es tal que no deja pasar nada (o muy poca) corriente entre Cátodo y Ánodo. 2 – Activa o Lineal: La corriente que circula entre Cátodo y Ánodo es proporcional a la tensión aplicada a la Rejilla. Es la zona donde se produce amplificación. 3 – Saturación: La tensión en la Rejilla es tal que deja pasar toda la corriente posible entre Cátodo y Ánodo (Esto depende del circuito externo de la válvula). Analogía Válvula – Transistor: El Transistor es un elemento electrónico que trabaja de una forma similar a una válvula; dispone de tres terminales: 1 – Emisor: Emite electrones, de forma similar al Cátodo de la válvula. 2 – Colector: Colecta o recolecta los electrones emitidos por el emisor, de forma similar al Ánodo de la válvula. 3 – Base: Es un terminal de control, de forma similar a la rejilla de la válvula.


En la válvula, una tensión (Tensión de Rejilla, Reja, Grilla o Pantalla; que normalmente es chica) controla una corriente (Corriente entre Cátodo y Ánodo, que normalmente es grande); en un Transistor, una corriente (Corriente de Base, que normalmente es chica) controla una corriente (Corriente entre Emisor y Colector, que normalmente es grande). Hoy en día el transistor, inventado en 1948, ha reemplazado casi completamente al tubo de vacío en la mayoría de sus aplicaciones. Al incorporar un conjunto de materiales semiconductores y contactos eléctricos, el transistor permite las mismas funciones que el tubo de vacío, pero con un costo, peso y consumo de potencia más bajos, y una mayor fiabilidad. Los progresos subsiguientes en la tecnología de semiconductores, atribuible en parte a la intensidad de las investigaciones asociadas con la iniciativa de exploración del espacio, llevó al desarrollo, en la década de 1970, del circuito integrado. Estos dispositivos pueden contener centenares de miles de transistores en un pequeño trozo de material, permitiendo la construcción de circuitos electrónicos complejos, como los de los microordenadores o microcomputadoras, equipos de sonido y vídeo, y satélites de comunicaciones. El año 1948 marca una clara separación en la electrónica:

Antes del Transistor Después del Transistor Viejo Moderno

Electrónica Caliente (Necesita elemento calefactor)

Electrónica Fría (No necesita elemento calefactor)

Electrónica Gaseosa (Presencia de gases en el interior del elemento)

Electrónica de Estado Sólido (No tiene gases en el interior del elemento)

Caro (Vidrio, Vacío, mucho metal) Barato (el Silicio es muy barato) Mucho consumo Poco consumo

Genera mucho calor No genera tanto calor Muy voluminoso Permite la miniaturización

Ventajas de la Electrónica Digital frente a la Electrónica Analógica: La electrónica digital usa los componentes activos en corte y en saturación. Si se analizan estos 2 puntos de trabajo en el TBJ, se observara que en ninguno de ellos se produce consumo de potencia por parte del elemento activo ya que en corte la corriente vale 0 A (es un circuito abierto), por lo tanto la potencia que disipa es 0 W. En saturación se comporta como un cortocircuito, es decir la tensión entre colector y emisor es 0 V, por lo tanto la potencia que disipa es 0 W. El consumo de potencia se da en el pasaje por la Zona Activa, lo que se produce cuando pasa de Corte a Saturación y de Saturación a Corte; obviamente si ese pasaje se produce muchas veces por unidad de tiempo (mayor frecuencia) aumentara el consumo. En el siguiente cuadro se visualizan las ventajas y desventajas de cada uno:

Electrónica Digital Electrónica Analógica Más Barato Más Caro

Consume Menos (Permite la Miniaturización y la Portabilidad)

Consume Mas

Mayor Inmunidad al Ruido Eléctrico (Permite Mayor Alcance)

Menor Inmunidad al Ruido Eléctrico

El mundo real no es digital El mundo real es analógico Herramientas Básicas del Taller de Electrónica:

El taller ideal se suele armar progresivamente. En primer lugar, se adquieren las herramientas más elementales, luego, las más complejas y, por último, los instrumentos. No es necesario realizar una


gran compra de elementos, ya que muchos de ellos resultan costosos, y otros, si bien son más baratos, suelen ser muchos en cantidad y debe priorizarse su adquisición. Las herramientas de taller o laboratorio tienen una gran durabilidad y, muchas veces, pasan de una generación a otra. Tanto es así que mucha gente utiliza las herramientas de su padre o de su abuelo, aunque claro está que, con el tiempo, y gracias a los nuevos materiales y a las bajas en los costos por la industrialización, se han hecho cada vez más accesibles al bolsillo de una persona promedio. Algunas de las herramientas más importantes en detalle son:

• Alicate: el alicate común produce un corte en forma de “V” y está indicado para cortar cables o

terminales gruesos. Tiene que ser de mango aislado, pero no necesariamente grande, ya que no se lo usará en líneas energizadas, sino en alambres de conexión sin energía domiciliaria.

• Alicate de corte al ras: esta herramienta es de particular importancia en el laboratorio y se utiliza normalmente para recortar los terminales sobrantes en las placas de circuito impreso, ya que sus hojas de corte tienen un lado en ángulo y otro totalmente plano, por lo que puede lograrse un corte al ras de la tarjeta. No se debe emplear para cables o terminales gruesos porque pueden dañar la hoja de corte, y es preferible mantenerla en condiciones para su función específica.

• Pinza de fuerza: es una pinza convencional con mango aislado, utilizada para sujetar tuercas cuando se montan disipadores de calor y otros elementos.

• Pinza de punta: estas pinzas pueden ser de punta recta u oblicua y se emplean para sujetar componentes o doblar terminales, según sea necesario.

• Pinza Bruselas: son pequeñas pinzas de punta que se usan para manipular diminutos componentes; por ejemplo, para introducir los alambres en un protoboard o tablero de experimentación.

• Destornilladores: aunque resulte obvio, en electrónica los destornilladores cumplen un papel fundamental para ajustar controles electrónicos y ajustar o retirar tornillos. Se recomienda adquirir un kit de destornilladores pequeños, con punta plana y en cruz para electrónica.

Aunque pueden parecer evidentes algunos usos, la experiencia práctica con la electrónica ha llevado a la conclusión de que muchos errores se cometen por el uso inadecuado de las herramientas. Esto se da en parte porque, al no tener a veces los elementos adecuados, es necesario utilizar los que sí se tienen, en reemplazo de esos; por otra parte, muchas veces sí se tienen los elementos adecuados, pero no se los utiliza por simple comodidad. Esto lleva a que ciertas herramientas que fueron creadas para alguna función en especial terminen por ser utilizadas para otras actividades para las que no fueron pensadas; con esto solo se consigue que, pasado un tiempo, se rompan o pierdan su precisión.

Soldador y accesorios El soldador es fundamental para los trabajos electrónicos, ya que todas las conexiones se unen por medio de una aleación de estaño y plomo, o una soldadura libre de plomo. Se recomienda un soldador

de lápiz de 35 o 40 watts de potencia, porque de esta forma resulta suficiente para la mayoría de los trabajos de soldadura de componentes y partes. Es importante el uso de un soporte para poder depositarlo sin riesgos sobre el banco, cuando está caliente. Tener en cuenta que algunos soportes, además, cuentan con una espuma de limpieza renovable para la punta del soldador, algo muy útil debido a los residuos que se acumulan en ella y por esta razón se encargan de entorpecer la correcta soldadura de los elementos.

Por otra parte, el estaño o soldante es un alambre que se presenta en un diámetro de entre 0.5 mm y 1 mm, compuesto de una aleación de 60% de plomo y 40% de estaño. Además, en su núcleo cuenta con una pasta a base de resina natural, que ayuda a la soldadura.


Sobre la seguridad Cuando se trabaja en electrónica, se manipulan elementos que suelen requerir precauciones y cuidados, ya que pueden llegar a poner en peligro incluso la vida propia o ajena. Si se toman unos pocos recaudos, ya se comienza a limitar las probabilidades de que ocurra algo grave, pero es necesario poner en práctica dichos recaudos.

Probablemente, no exista técnico en electrónica (ni ingeniero) que no haya sentido alguna vez el displacer de recibir una descarga eléctrica, lo cual hace comprender sus riesgos. En esta línea, el primero de los equipos de seguridad que se debe instalar en el taller es el interruptor

diferencial o disyuntor. A pesar de tomar todas las medidas posibles para mantenerse aislados de tierra, existe una situación de extrema peligrosidad, y es la conexión a la pulsera antiestática. No olvidar que esta pulsera conecta a tierra, todo lo contrario de lo que se evita con el piso aislante de goma y los recaudos de aislamiento del banco de trabajo. En caso de que, por accidente, se toque con la mano el terminal positivo o “vivo” de la red de canalización, quedaremos con nuestro cuerpo conectado directamente a la red eléctrica. Si bien el interruptor diferencial actuaría en consecuencia, sería preferible no llegar a esta situación. Una solución definitiva a este problema es aislar de la red eléctrica externa el taller por completo o, en su defecto, el banco de trabajo. Para ello, se puede colocar un transformador con relación 1:1 y de la potencia adecuada. Por ejemplo, si se tiene una tensión nominal de 220V (considerando que esto dependerá del país en el cual se encuentre), se tendrá que considerar que el transformador utilizado deberá ser de 220V de entrada y de 220 V de salida, conectando esta última al banco de trabajo. Por otra parte, si se tiene previsto realizar la conexión de aparatos que presenten un gran consumo de energía, será necesario emplear un transformador que posea una potencia mínima de 1 KVA (VA: volt amper, K: kilo) o superior.

Instrumentos de laboratorio El Polímetro, Multímetro o tester: Es un instrumento imprescindible para cualquier aficionado, técnico o profesional de electrónica.

Con este aparato se puede realizar la mayor parte de las medidas necesarias, como para el ajuste o reparación de equipos electrónicos. Los testers son instrumentos que pueden realizar medidas de diversas magnitudes eléctricas. Esto es posible debido a que están dotados de diferentes circuitos eléctricos que se seleccionan dependiendo de la magnitud eléctrica que se quiera medir y el orden de magnitud de su valor.


Básicamente los testers pueden ser de dos tipos:

• Analógicos • Digitales

En los testers analógicos el valor de la medida eléctrica lo indica una aguja que se mueve sobre una escala graduada.

Por el contrario, los testers digitales dan directamente el valor numérico en una pantalla, siendo mucho más cómodos de manejar.

A pesar de la gran variedad de modelos, los distintos aspectos generales relacionados con el manejo, tanto de los testers como de los voltímetros, amperímetros u óhmetros, son básicamente los mismos independientemente de que sean analógicos o digitales. A continuación se repasan los aspectos básicos que hay que tener en cuenta a la hora de realizar una medida de intensidad, tensión o resistencia independientemente del instrumento concreto que se esté utilizando. Siempre se recomienda leer íntegramente el manual que trae cada uno de los aparatos que se vayan a utilizar en el laboratorio.


Medida de resistencias: Para medir resistencias, el óhmetro aplica una diferencia de potencial entre sus terminales mediante una pila interna de valor conocido, mide el valor de la intensidad que circula e indica el valor resistivo existente entre los terminales, que deduce por la ley de Ohm. Por ello para medir resistencias el circuito debe estar ABIERTO, es decir la resistencia no debe estar alimentada por ninguna otra fuente para no alterar el resultado de la medida. Los testers digitales no necesitan ajuste previo para medir resistencias. En primer lugar, se busca la selección correspondiente a resistencia marcada con el símbolo <<Ω>> y se selecciona la escala apropiada al valor, es decir, si se pretende medir una resistencia de 330 ohmios la escala adecuada es la correspondiente a 2000 ohmios. Se Tocan los terminales de la resistencia con las puntas de prueba sin tocarlos con los dedos, y se verá el resultado en la pantalla. Hay que tener en cuenta el factor de tolerancia. (5% oro y 10% plata). Medida de tensiones: Para medir tensiones se conecta el voltímetro en PARALELO entre los puntos que se quiera medir, así la diferencia de potencial entre sus terminales será la misma que entre dichos puntos. Con el fin de no alterar las características del circuito y que la derivación de corriente a través del voltímetro sea despreciable, éstos tienen una resistencia interna muy grande. Al medir la tensión, hay que determinar si es continua o alterna. Brevemente se recuerda, que la tensión continua, es aquella que no cambia de polaridad, y la suministran, pilas, baterías, fuentes de alimentación, etc., mientras la alterna, es aquella que cambia alternadamente con el tiempo, y es la que se encuentra en el toma de red de los hogares. En los testers, la tensión directa se suele marcar con las siglas DC o CD o el simbolo V=, mientras que la alterna con las siglas AC o CA o el símbolo V~. Para medir tensiones en AC, se selecciona la sección correspondiente (V~) y por defecto las escala más alta. Las medidas de tensión continua se efectúan de forma similar, se selecciona en el grupo (V=), y se elige la escala mayor, sobre todo si no se sabe el valor aproximado de la tensión a medir. Se debe tener en cuenta la polaridad, como norma se conecta la punta roja al terminal positivo y la negra al negativo. Si se conectan las puntas invertidas se obtendrá una medida correcta pero con signo negativo <<->>. Medida de intensidades: Al igual que la tensión la corriente puede ser continua o alterna. La mayor parte de los testers sólo permiten realizar medidas en corriente continua y hasta de hasta unos cuantos miliamperios. Es muy importare no sobrepasar las corrientes máximas porque causan la destrucción inmediata del aparato. Para medir intensidades se debe conectar el amperímetro en SERIE con el elemento por el cual se quiere saber qué intensidad de corriente circula, de esta forma por el amperímetro circulará la misma intensidad de corriente que por dicho elemento. Con el fin de no alterar las características del circuito donde se está midiendo, los amperímetros tienen una resistencia interna muy pequeña. Como se describió anteriormente hay que seleccionar la escala mayor e ir bajando hasta obtener la medida correcta. El osciloscopio: El osciloscopio es un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo. El eje vertical (Y) representa el voltaje; mientras que el eje horizontal (X) representa el tiempo.


¿Qué se puede hacer con un osciloscopio?

• Determinar directamente el periodo y el voltaje de una señal. • Determinar indirectamente la frecuencia de una señal • Determinar que parte de la señal es DC y cual AC. • Localizar averías en un circuito. • Medir la fase entre dos señales. • Determinar que parte de la señal es ruido y como varía este en el tiempo.

Uso de Placas Experimentales tipo Protoboard

El protoboard o breadbord: Es una especie de tablero con orificios, en la cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para armar circuitos. Como su nombre lo indica, esta tableta sirve para experimentar con circuitos electrónicos, con lo que se asegura el buen funcionamiento del mismo.

De uso temporal

Patrón típico de disposición de las láminas de material conductor en un protoboard.

Es en la actualidad una de las placas de prueba más usadas. Está compuesta por bloques de plástico perforados y numerosas láminas delgadas, de una aleación de cobre, estaño y fósforo, que unen dichas perforaciones, creando una serie de líneas de conducción paralelas. Las líneas se cortan en la parte central del bloque de plástico para garantizar que dispositivos en circuitos integrados tipo DIP (Dual In line Packages) puedan ser insertados perpendicularmente y sin ser tocados por el proveedor a las líneas de conductores. En la cara opuesta se coloca un forro con pegamento, que sirve para sellar y mantener en su lugar las tiras metálicas.

Debido a las características de capacitancia (de 2 a 30 pF por punto de contacto) y resistencia que suelen tener los protoboard están confinados a trabajar a relativamente baja frecuencia (inferior a 10 ó 20 MHz, dependiendo del tipo y calidad de los componentes electrónicos utilizados).

Los demás componentes electrónicos pueden ser montados sobre perforaciones adyacentes que no compartan la tira o línea conductora e interconectados a otros dispositivos usando cables, usualmente unifilares. Uniendo dos o más protoboard es posible ensamblar complejos prototipos electrónicos que cuenten con decenas o cientos de componentes.

El nombre protoboard es una contracción de los vocablos ingleses prototype board y es el término que se ha difundido ampliamente en los países de habla hispana. Sin embargo, particularmente en Estados Unidos e Inglaterra, se conoce como breadboard. Anteriormente un breadboard era una tabla utilizada como base para cortar el pan, pero en los principios de la electrónica los pioneros usaban dichas tablas para montar sus prototipos, compuestos por tubos de vacío, clavijas, etc., los cuales eran asegurados por medio de tornillos e interconectados usando cables.


De uso permanente y/o temporal

Perfboard con material conductor alrededor de cada perforación.

Perfboard: Placa de circuito perforada cuyos huecos están circundados por material conductor, usualmente cobre, pero que no están interconectados entre sí. Este tipo de placas requieren que cada componente esté soldado a la placa y además las interconexiones entre ellos sean realizadas a través de cables o caminos de soldadura.

Stripboard: Es un tipo especial de perfboard con patrón, en donde los agujeros están interconectados formando filas de material conductor.

Estos tipos de placas generalmente se fabrican uniendo una lámina de material conductor, usualmente cobre o una aleación de él, a una base de material plástico sintético denominado baquelita. Cuando este tipo de placas se usan para construir perfboard, perfboard con patrón o stripboard, reciben el nombre genérico de "baquelita universal".

Aprender a montar un circuito en un protoboard El protoboard está dividido en dos áreas principales que son los nodos y las pistas. Los nodos tienen conexión y por ende conducen a todo lo largo (aunque algunos fabricantes dividen ese largo en dos partes). Las líneas rojas, azules, verdes y amarillas te indican como conducen los nodos. No existe conexión física entre ellos es decir, no hay conducción entre las líneas rojas, azules, verdes y amarillas. En los nodos se acostumbra a conectar la fuente de poder que usan los circuitos o las señales que se quieren inyectarle a ellos desde un equipo externo. Por su parte, las pistas (en morado) proveen puntos de contacto para los pines o terminales de los componentes que se colocan en el protoboard siguiendo el esquemático del circuito, y conducen como están dibujadas. Son iguales en todo el protoboard. Las líneas moradas no tienen conexión física entre ellas (se las debe hacer con cablecitos).


Estos funcionan como mininodos y se usan para interconectar los puntos comunes de los circuitos que se montan. Cuando no alcanzan los huecos disponibles, se puede llevar un cable desde la pista de interés a otra que esté libre y continuar allí con las conexiones.

Supongamos que se quiere montar el circuito muy sencillo de más abajo en el protoboard. Hay muchas formas de hacerlo y éstas son prácticamente infinitas. La forma en que se interconectan depende de que tan ordenado y visionario sea el armador, aunque la práctica da muchas herramientas adicionales. Hay unos circuitos que dan hasta miedo verlos por el desastre que se hace en el protoboard, pero otros se dedican a cortar los cable y a doblarlos de manera tal que el trabajo terminado parece un obra de arte. Depende de cada uno.

En el protoboard, podría verse así:


En el medio de las pistas hay un canal más ancho. Esto se hace para que los chips o integrados puedan calzar adecuadamente en las pistas. Como las dimensiones de los encapsulados están normalizados internacionalmente, cualquier chip que se coloque, podrá ajustarse en la manera que se muestra en el dibujo:

Las líneas azules están allí para que se vea como las pistas ponen a disposición las conexiones a los pines del integrado. Fíjarse también como se interconectaron los nodos con los cables rojos y azules. Los integrados siempre se colocan de esta forma (de derecha a izquierda o de izquierda a derecha, como mejor convenga pero nunca de arriba hacia abajo, tomando como referencia el dibujo anterior). De todas formas, no podrán colocarse de esa manera porque no van a encajar. Hay que tener cuidado de no confundir la orientación de las pista a fin de no ocasionar un cortocircuito. Por otro lado, las señales o voltajes de alimentación, tierras, etc. que se conecten en los nodos, tendrán que llevarse por medio de cables a las pistas u otros nodos que interesen. Y para terminar, algunos ejemplos:


Es importante cuando se mete un componente como una resistencia, un diodo, o algún transistor chico (tipo TO-92), que vienen con unas cintas pegadas a los costados (SIEMPRE, aunque se las vendan sueltas, originalmente venían con la cinta). Esas cintas, dejan un pegote después de haberlas sacado. Lo que se hace, es cortar un pedacito de pata con el alicate, eliminando la parte que tenía la cinta pegada. ¿Por qué se hace esto? Cuando se las pone en el protoboard, si tienen el pegote, pueden hacer falso contacto, y lo que es más importante, dejan el protoboard lleno de pegote por adentro, y no se puede limpiar. Lo que termina en un protoboard arruinado. También, si se ponen transistores, o cosas con patas muy gruesas, los zócalos que tiene el protoboard, toman juego, y después no hacen contacto, a esto también hay que prestarle atención. No porque entre, tiene que servir para un protoboard. Normalmente, si no entra con poca presión, no es para usarlo en un protoboard. Porque además de esto, el protoboard no soporta corrientes muy grandes (no es para armar la etapa de potencia de un amplificador), y se puede quemar, derretir, etc. Más allá de eso, es una herramienta por demás útil para hacer prototipos y pruebas. Técnicas y Trucos para soldar y Desoldar Componentes Electrónicos La función de la soldadura electrónica es fijar los componentes entre sí o sobre placas de circuito impreso, y sobre todo, asegurar su perfecto contacto eléctrico. El modelo de soldador (también llamada cautín en el continente americano) será de más o menos potencia y con un determinado modelo de punta, pendiendo del tipo de componentes a soldar. No obstante, y de manera genérica se puede recomendar un soldador tipo lápiz de más o menos 50W, y si estamos tratando de soldar componentes electrónicos de uso normal, una punta mediana o fina. De cualquier modo, y aunque se pueden encontrar muchas recomendaciones y soldadores con todo tipo de características, debe ser uno mismo el que vaya probando, en principio, con soldadores básicos con una sola condición muy importante, que sea de una calidad media-alta y después, si se cree necesario, ir probando con otros modelos o características hasta encontrar el tipo de soldador o punta que mejor se adapte a nuestra técnica de soldadura o necesidades.


Y por qué no un soldador de los baratos. Pues básicamente por tres motivos:

1. La escasa calidad de la punta de este tipo de soldadores que se desgasta inmediatamente y hace muy imprecisa la soldadura. 2. La escasa estabilidad de temperatura de estos soldadores, lo que hace que varíen las condiciones en que funde el estaño de una soldadura a la siguiente. 3. La imposibilidad de sustituir la punta del soldador, ya no como repuesto, sino para adaptarla al tipo de soldadura que deseamos realizar (punta extrafina para componentes SMD, gruesa para conectores de potencia, etc.)

Estación de Soldadura/Desoldadura Además del soldador, necesitaremos el estaño para fundir y soldar. Usar un estaño apropiado para soldadura electrónica, con alma de resina y de no más de 1 mm. de diámetro. El estaño que usemos debe tener un color plateado brillante, en ningún caso mate. Este tipo de estaño para soldadura electrónica en realidad es una aleación de en torno al 60% estaño y el 40%

plomo. Su interior es hueco y contiene una resina que actuará como decapante que al calentarse prepara las superficies a soldar y hace que la aleación de estaño y plomo fluya correctamente al fundirse, rellenando todos los huecos y haciendo que una vez solidificado quede perfectamente unido a las superficies metálicas.


Para saber si una soldadura es correcta sólo es necesario mirar su aspecto. Si ha quedado de color plateado brillante (el mismo color del estaño con el que soldamos) y en forma cónica en caso de soldaduras en placas de circuito impreso o alargada en caso de soldadura entre componentes, la soldadura es correcta.

Aspecto de soldaduras correctamente realizadas. Si su color es opaco (sin brillo) y con forma redondeada y con exceso de estaño, la soldadura no es correcta. Este tipo de soldaduras se suelen llamar soldadura “frías” y aunque el componente parece fijado, no asegura el correcto contacto eléctrico, por lo que será fuente de problemas y errores de funcionamiento del circuito electrónico.


Ejemplos de soldaduras fallidas. La técnica para realizar una correcta soldadura se resume en tres pasos: 1. Calentar con el soldador los elementos a soldar. 2. Aplicar estaño en su justa medida. 3. No retirar el soldador hasta que el estaño se extienda.

Técnica de Soldadura en Electrónica. Aunque en un principio pueda parecer complicado o uno piense que nunca será capaz de dominar esta técnica, con algunos metros de cable de estaño, placas viejas, un soldador de mediana calidad y


paciencia para probar una y otra vez, cualquiera puede soldar componentes electrónicos sin ningún problema, y con el tiempo y la práctica, dominar la técnica perfectamente. Pero como siempre, ver el modo en que lo hacen otros, sobre todo si llevan años soldando y desoldando componentes, y sobre todo, escuchar sus comentarios y consejos vale más que cualquier libro o manual escrito. Se recomienda ver los videos cuyos links se detallan a continuación: https://www.youtube.com/watch?v=egNCznafPmg https://www.youtube.com/watch?v=GYVRrD_gCoI https://www.youtube.com/watch?v=MaYq3araCBE Fuentes de Alimentación. Todo circuito electrónico necesita una tensión continua que polarice convenientemente los componentes; la Fuente de Alimentación es la que provee esta energía. Clasificación: Se las puede clasificar desde distintos puntos de vista: 1 – De una salida (Valores normales son 5V, 9V, 12V y 24V) o de varias salidas (Varios valores de tensión) 2 – Simples (Brindan solamente tensión positiva) o Simétricas (Brindan valores de tensión positiva y negativa) 3 – Reguladas (Mantienen estable la salida ante variaciones de algunos parámetros) y No Reguladas (Salida no estabilizada) 4 – A su vez las Reguladas se clasifican en Lineales (Regulación continua o analógica) y Conmutadas (Regulación digital si - no) 5 – Fijas (No se puede variar el valor de la tensión de salida) y Variables (Se puede variar el valor de salida) 6 – Con Protecciones (Hay distintos tipos de protecciones, las más comunes son contra Sobre Carga y contra Corto Circuito) y Sin Protecciones Especificaciones Técnicas: Las más importantes son: 1 – Valor/es de la/s tensión/es de salida. 2 – Capacidad de corriente de salida; también se puede especificar la Potencia. 3 – Regulación de Carga: Es una medida de la capacidad de mantener constante la tensión de salida ante cambios bruscos en la corriente que solicita la carga. 4 – Regulación de Línea: Es una medida de la capacidad de mantener constante la tensión de salida ante cambios tensión de línea (220VAC).

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