ASIGNACION PARA EL EXAMEN FINAL – ANALISIS DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I

Juan Carlos Montalván Figueroajmontalvanf@uni.pe

RESUMEN: En el presente documento se desarrollan las tareas asignadas por el profesor del curso de Análisis de Circuitos Electrónicos I. Se describe la dependencia del parámetro hFE de los transistores BJT con respecto a IC y la temperatura; las frecuencias de trabajo de distintos sistemas de la vida cotidiana. La mayoría de la información se obtuvo de fuentes en la web.

ABSTRACT: In this document the tasks assigned by the course professor are solved. The dependency of hFE parameter, hFE vs IC and hFE vs temperature; the frequency of everyday systems. Most information in this document was obtained from internet sources.

1 INTRODUCCION

Las tareas asignadas en clase por el profesor del curso como una bonificación para el examen final, investigar la dependencia del parámetro hFE, distintas frecuencias de operación de sistemas de la vida cotidiana; nos permiten entender un poco más a fondo el comportamiento de los circuitos integrados, además de la importancia del análisis en frecuencia.

2 DEPENDENCIA DE hFE o β

En el estudio del curso se ha asumido que el valor de β es constante, sin embargo el comportamiento real del transistor nos muestra que hFE depende de la temperatura de operación y la corriente en el colector Ic.

Las siguientes son graficas que proporcionan los fabricantes en el Datasheet:

En el último gráfico, además de la dependencia respecto a IC, también se puede apreciar la dependencia respecto a la temperatura:

3 FRECUENCIAS DE OPERACIÓN

3.1 TRANSMISION DE DATOS

En la siguiente tabla se muestran los valores de ancho de banda y la capacidad, para medios de transmisión de datos conocidos:

Medios de trasmisión de datos

Ancho de Banda

Capacidad Máxima

Cable de pares

250 KHz 10 Mbps

Cable coaxial

400 MHz 800 Mbps

Fibra óptica

2 GHz 2 Gbps

Microondas por

satelital100 MHz 275 Gbps

Microondas

terrestres50 GHz 500 Mbps

Láser 100 MHz

3.2 RADIOFRECUENCIA

El término radiofrecuencia, también denominado espectro de radiofrecuencia o RF, se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético, situada entre unos 3 Hz y unos 300 GHz. El hercio es la unidad de medida de la frecuencia de las ondas, y corresponde a un ciclo por segundo. Las ondas electromagnéticas de esta región del espectro, se pueden transmitir aplicando la corriente alterna originada en un generador a una antena.

Bandas del espectro de Radiofrecuencia

Nombre inglés

Abreviatura inglesa

Frecuencias

Extremely low

frequencyELF 3-30 Hz

Super low frequency

SLF 30-300 Hz

Ultra low frequency

ULF 300–3.000 Hz

Very low frequency

VLF 3–30 kHz

Low frequency

LF 30–300 kHz

Medium frequency

MF300–3.000

kHz

High Frequency

HF 3–30 MHz

Very high frequency

VHF 30-300 MHz

Ultra high frequency

UHF300-3000

MHz

Super high frequency

SHF 3-30 GHz

Extremely high

frequencyEHF 30-300 GHz

3.3 SEÑAL DE VIDEO

La señal de video consta de lo que se llama luminancia y crominancia, y de los sincronismos. La amplitud se sitúa entre los -0,3V del nivel inferior del sincronismo hasta los 0,7V que corresponde al blanco. La señal propia es la referida a la luminancia con los sincronismos, a esta se le añade la señal de crominancia, con su sincronía propia, la salva de color, de tal forma que la crominancia monta encima de la luminancia. El ancho de banda de la señal de luminancia suele ser del orden de 5MHz pero depende del sistema empleado. La portadora se le denomina subportadora de color y es una frecuencia próxima a la parte alta de la banda, en PAL es de 4,43Mhz, evidentemente esta frecuencia tiene relación con el resto de frecuencias fundamentales de la señal de video que están referenciadas a la frecuencia de campo que toma como base, por cuestiones históricas, la frecuencia de la red de suministro eléctrico, 50Hz en Europa y 60Hz en muchas partes de América.

Los sincronismos de línea indican donde comienza y acaba cada línea de las que se compone la imagen de video; se dividen en, pórtico anterior, pórtico posterior y pulso de sincronismo. Los sincronismos verticales son los que nos indican el comienzo y el final de cada campo. Están compuestos por los pulsos de igualación anterior, pulsos de sincronismo, pulsos de igualación posterior y líneas de guarda (donde en la actualidad se inserta el teletexto y otros servicios).

La frecuecia de los pulsos de sincronismo depende del sistema de televisión: en América (con excepción de Argentina y Uruguay que siguen la norma europea) se usa frecuencia de línea (número de líneas) de 525 líneas por campo y 60 campos por segundo mientras que el Europa se utiliza 625 líneas por campo (una frecuencia de 15.625Hz) y 50 campos por segundo, (25 cuadros). Estas cifras se derivan de la frecuencia de la red eléctrica en la que antiguamente se enganchaban los osciladores de los receptores.

3.4 SATELITES

Los satélites comerciales funcionan en tres bandas de frecuencias, llamadas C, Ku y Ka. La gran mayoría de emisiones de televisión por satélite se realizan en la banda Ku.

Bandas C, Ku y Ka

Banda

Frecuencia ascendent

e (GHz)

Frecuencia descendent

e (GHz)

Problemas

C5,925 - 6,425

3,7 - 4,2Interferenc

ia Terrestre

Ku 14,0 - 14,5 11,7 - 12,2 Lluvia

Ka 27,5 - 30,5 17,7 - 21,7 Lluvia

No es conveniente poner muy próximos en la órbita geoestacionaria dos satélites que funcionen en la misma banda de frecuencias, ya que pueden interferirse. En la banda C la distancia mínima es de dos grados, en la Ku y la Ka de un grado. Esto limita en la práctica el número total de satélites que puede haber en toda la órbita geoestacionaria a 180 en la banda C y a 360 en las bandas Ku y Ka. La distribución de bandas y espacio en la órbita geoestacionaria se realiza mediante acuerdos internacionales.

3.5 CELULAR

Las Bandas de frecuencia GSM son las bandas para telefonía móvil designadas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones para la operación de redes GSM.

Argentina - GSM-850 y 1900 MHz. Bolivia - GSM-850 y 1900 MHz. Brasil - GSM-850, 900, 1800 y 1900 MHz. Canadá - GSM-850, 1900 MHz. Chile - GSM-850 y 1900 MHz. Colombia - GSM 850 Y 1900 MHz. Ecuador - GSM-850, 1900 MHz. Estados Unidos - GSM-850, 1900 MHz. Nicaragua - 850-2500 MHz. Panamá - GSM-850, 1900 MHz. Perú - GSM 850-1900 MHz. Venezuela - 850-1900 MHz. México - GSM 850 - 1900 MHz.

Bandas de frecuencia GSM

SistemaBand

a

FrecuenciaSubida (MH

z)Bajada (M

Hz)T-GSM-380 380 380.2–389.8 390.2–399.8

T-GSM-410 410 410.2–419.8 420.2–429.8

GSM-450 450 450.4–457.6 460.4–467.6

GSM-480 480 478.8–486.0 488.8–496.0

GSM-710 710 698.0–716.0 728.0–746.0

GSM-750 750 747.0–762.0 777.0–792.0

T-GSM-810 810 806.0–821.0 851.0–866.0

GSM-850 850 824.0–849.0 869.0–894.0

P-GSM-900 900 890.2–914.8 935.2–959.8

E-GSM-900 900 880.0–914.8 925.0–959.8

R-GSM-900 900 876.0–914.8 921.0–959.8

T-GSM-900 900 870.4–876.0 915.4–921.0

DCS-1800 18001710.2–1784.8

1805.2–1879.8

PCS-1900 19001850.0–1910.0

1930.0–1990.0

3.6 FRECUENCIA CARDIACA

La frecuencia cardíaca en reposo depende de la genética, el estado físico, el estado psicológico, las condiciones ambientales, la postura, la edad y el sexo. Un adulto sano en reposo tiene generalmente el pulso en el rango 60-100. Durante el ejercicio físico, el rango puede subir a 150-200. Durante el sueño y para un atleta joven en reposo, el pulso bien puede estar en el rango 40-60.

La frecuencia cardíaca máxima (FCmáx) es un límite teórico que corresponde al máximo de pulsaciones que se alcanza en una prueba de esfuerzo sin comprometer la salud. Esta FCmáx

varía con la edad y depende del sexo de la persona. Se han propuesto diversas ecuaciones predictoras de la FCmáx.

sexo FCmax

hombre

[(210 - (0,5 * edad en años)) - (0,01 * peso en kg) + 4]

mujer[(210 - (0,5 * edad en años)) -

(0,01 * peso en kg)]

sexo FCmax

hombre[208,7 - (0,73 * edad en

años)]

mujer[208,1 - (0,77 * edad en

años)]

La cifra resultante representa el número máximo de veces que el corazón debería latir por minuto al realizar un esfuerzo físico breve pero muy intenso. Cuando se realiza un ejercicio dinámico tal que produzca los niveles más altos de demanda de oxígeno se tiene la prueba de esfuerzo.

3.7 CEREBRO

ONDAS BETHA: Originan un campo electromagnético con una frecuencia comprendida entre 13 y 30 Hz (vibraciones por segundo). Se registran cuando la persona se encuentra despierta y en plena actividad mental. Los sentidos se hallan volcados hacia el exterior, de manera que la irritación, inquietud y temores repentinos pueden acompañar este estado.

ONDAS ALFA: Tienen una frecuencia de 8 –12 Hz y están asociadas con estados de relajación. Se registran especialmente momentos antes de dormirse. Sus efectos característicos son: relajación agradable, pensamientos tranquilos y despreocupados, optimismo y un sentimiento de integración de cuerpo y mente.

ONDAS THETA: Con una frecuencia de 4-7 hz., se producen durante el sueño (o en

meditación profunda, entrenamiento autógeno, yoga...), mientras actúan las formaciones del subconsciente. Las características de este estado son: memoria plástica, mayor capacidad de aprendizaje, fantasía, imaginación e inspiración creativa.

ONDAS DELTA: Con una frecuencia de 1-3 Hz, surgen principalmente en el sueño profundo y muy raras veces se pueden experimentar estando despierto. Sus estados psíquicos correspondientes son el dormir sin sueños, el trance y la hipnosis profunda. Las ondas delta resultan de gran importancia en los procesos curativos y en el fortalecimiento del sistema inmunitario.

Descripción de cada tipo de Onda

 TIPO DE ONDA y voltajes

FRECUENCIASITUACION MENTAL RELATIVA A LA QUE

CORRESPONDE

DELTA  10-50 micro voltios

0,2 a 3,5 Hz

Estado hipnótico, hemisferio  cerebral

derecho en plena actividad,  sueño

profundo , meditación

THETA 50-100 micro voltios

3,5 a  7,5 Hz

Estado de vigilia, equilibrio entre los

hemisferios izquierdo y derecho, plenitud,

armonía,

ALFA 100-150 micro

voltios7,5 a 13 Hz

Relajación, tranquilidad, creatividad inicio

de actividad plena del hemisferio izquierdo y

desconexión del hemisferio derecho.

BETA 150-200 micro

voltios13 a 28 Hz

Estado de alerta máxima, vigilante,

miedo,  es la situación normal cuando estamos

despiertos, conduciendo, o

trabajando en donde estamos   en estado de alerta, ansiedad.

RAM-ALTA +200 micro voltios

+ de 28 HzEstado de stress y

confusión.