APUNTES DE LA ASIGNATURA
ELECTRÓNICA GENERAL
Juan García Ortega
Francisco Pérez Ridao
Federico Barrero García
Sergio Toral Marín
Departamento de Ingeniería Electrónica
Sección de Publicaciones Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Universidad de Sevilla
Título: Apuntes de la asignatura Electrónica General Autores: Juan García Ortega, Francisco Pérez Ridao, Federico Barrero García y Sergio Toral Marín Edita: Sección de Publicaciones
Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla
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23/01/2013
1
Electrónica General2º curso
Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Juan GarcíaFrancisco Pérez
Federico BarreroSergio Toral
www.dinel.us.es
- Introducción a la electrónica- 1ª parte: Dispositivos electrónicos básicos- 2ª parte: Electrónica analógica- 3ª parte: Sistemas electrónicos digitales
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
Introduccióna la Electrónica
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
Índice
1. ¿Qué es la Electrónica?
2. Ámbitos de aplicación y utilidad
3. Historia y evolución de la Electrónica
4. Áreas de la Electrónica
2Introducción
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
Electricidad Electrónica
¿Qué es la Electrónica?
“Electrónica es la ciencia y tecnología
relativas al paso de partículas cargadas
eléctricamente a través de un gas, del vacío
o de un semiconductor”
3Introducción
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
4
¿Como afecta a los diversos campos de la ingeniería?
Ámbitos de aplicación y utilidad
Introducción
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
5
Ámbitos de aplicación y utilidad
Introducción
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
6
Ámbitos de aplicación y utilidad
Introducción
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
7
Ámbitos de aplicación y utilidad
Introducción
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
8
Ámbitos de aplicación y utilidad
Introducción
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
9
Ámbitos de aplicación y utilidad
Introducción
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
10
Esquema básico de un encendido electrónico
Ámbitos de aplicación y utilidad
Introducción
Electró
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Gen
eral –1ª P
arte
Encendido electrónico con microprocesador
11
Ámbitos de aplicación y utilidad
Introducción
Electró
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Gen
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arte
Comparación entre diversos tipos de encendido
12
Ámbitos de aplicación y utilidad
Introducción
Electró
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Gen
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arte
13
Sistema Nº ss
DTR Distronic 3
ECT Transmisión elctr. 9
RCU Ctrl. techo solar 7
ABS Antibloqueo frenos 4
ZV Cierre centralizado 3
LWR Ajuste dinam. faros 6
CDI Ctrl. inyección 11
AAC Climatizador 13
ABC Ctrl. activo cuerpo 12
TPM Press. neumaticos 11
ESP Ctrl. estabilidad 14
PTS Paridronic 12
Ámbitos de aplicación y utilidad
Sistemas electrónicos en un automóvil
Introducción
Electró
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Gen
eral –1ª P
arte
14
Sistema de gestión de flujo de energía en un vehículo híbrido
Ámbitos de aplicación y utilidad
Introducción
Electró
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Gen
eral –1ª P
arte
15
Ámbitos de aplicación y utilidad
Introducción
Sistema de control
Sistema microprocesador encargado de
gestionar el flujo de energía, activando
los distintos elementos del sistema.
La información la obtiene de una serie
de sensores electrónicos.
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
16
Ámbitos de aplicación y utilidad
Introducción
Inversor
Es el encargado de convertir la corrientecontinua de la batería en corriente alterna, usadapara accionar los motores eléctricos.
Electró
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Gen
eral –1ª P
arte
17
Ámbitos de aplicación y utilidad
Introducción
Sistemas aviónicos, sensores aviación, sistemas de guerra
electrónica
Control de sistemas de energía renovable,
conversión de energía.
Sistemas de tracción, control de flujo de
energía, conversión de energía.
Sensoresindustriales y
control de procesos.
Comunicaciones y redes de servicios.
Gestión del tráfico terrestre, marítimo y
aéreo.
Electrónica de consumo.
Computación.
Etc…
Electró
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Gen
eral –1ª P
arte
18
1888 Generación de radiación electromagnética (Hertz)
1895 Transmisión de radio a 3 Km (Marconi)
1897 Tubo de rayos catódicos (Braun)
1904 1º diodo o válvula de vacio (Fleming)
1906 Triodo o dispositivo de 3 terminales (De Forest)
1920 1ª emisora de radio (Westinghouse Electric Corp.)
Historia y evolución de la Electrónica
Introducción
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
19
1946 1ª computadora (ENIAC)
• 17468 válvulas de vacio
• 32 toneladas
• 2,4 x 30 metros cuadrados
• 5000 sumas
• 300 multiplicaciones
por segundo
Historia y evolución de la Electrónica
Introducción
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
20
1948 Se inventa el 1º transistor (Bell Lab)
Historia y evolución de la Electrónica
Introducción
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
21
1951 Transistores discretos
1959 Jack Kilby inventa
el primer circuito integrado (premio Nobel en 2000)
1960 Integración a pequeña
escala (SSI, 100 cmp/chip)
Historia y evolución de la Electrónica
Introducción
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
22
Desarrollo de la microelectrónica
Historia y evolución de la Electrónica
Introducción
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
23
10mm10km
500m 500 m
70mm
¿Escala de integración?
Historia y evolución de la Electrónica
Introducción
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
24
¿Coste de la electrónica?
Historia y evolución de la Electrónica
Introducción
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
25
Áreas de la Electrónica
Introducción
Medida analógica de temperatura
Medida digital de temperatura
Según la tecnología usada
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
26
Áreas de la Electrónica
Introducción
- Electrónica industrial
• Control de procesos
• Automatización de
procesos
- Electrónica de potencia
• Conversión de energía
• Flujos de energía
Según el área de aplicación
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
- Instrumentación electrónica
• Sensores
• Instrumentos de
medida
- Telecomunicación
• Procesamiento de información
- Microelectrónica
• Circuitos integrados
27
Áreas de la Electrónica
Introducción
Según el área de aplicación
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
28
Estructura de un sistema microelectrónico
Dispositivoelectrónico
Circuitoelectrónico
Sistemaelectrónico
Áreas de la Electrónica
Introducción
Según la complejidad
Electró
nica
Gen
eral –1ª P
arte
29
ElectrónicaAnalógica
Trayectoriade estudio de la
asignatura
Áreas de la Electrónica
Introducción
ElectrónicaDigital
DispositivosElectrónicos
Básicos- Complejidad ascendente
- De Analógica a Digital
- Área genérica
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
Parte 1. Dispositivos electrónicos
básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
2 Dispositivos electrónicos básicos
Índice
1. Dispositivos elementales2. La unión PN y el diodo3. Transistores BJT y MOSFET4. El amplificador operacional
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
- Dispositivos elementales
Resistencia
Condensador
Inductancia
3
Dispositivos elementales
Potenciometro
LDR
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
4
- Materiales semiconductores
Si, Ge
AsGa, SCd…
AlGaAs…
InGaAsP…
- Portadores de carga
(electrones y huecos)
La unión PN y el diodo
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
5
- Materiales semiconductores
- Semiconductor intrínseco (p = n)
- Semiconductor tipo N; dopaje tipo N (p < n)
- Semiconductor tipo P; dopaje tipo P (p > n)
La unión PN y el diodo
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
6
- Unión de un semiconductor N y otro P
La unión PN y el diodo
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
7
- Unión PN polarizada directamente
La unión PN y el diodo
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
8
La unión PN y el diodo
- Unión PN polarizada inversamente
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
9
P N
La unión PN y el diodo
- El diodo de unión PN
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
10
Parámetros básicos
V ~ 0,7 V
VBR ~ 100s V
Pmax ~ miliwatios - watios
La unión PN y el diodo
- El diodo rectificador (modelo ideal)
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
11
Parámetros básicos
V ~ 0,7 V
VBR ~ 1,5 - 300 V
Pmax ~ watios
La unión PN y el diodo
- El diodo Zener (modelo ideal)
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
12
La unión PN y el diodo
-LED y PIN
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
13
Característica estática Modelo simplificado
Parámetros característicos
etc…
La unión PN y el diodo
- Otros diodos (Schottky, Varicap, Tunel, Gunn, láser, etc…)
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
14
Caso 1: Vcc = 12 V, R = 1K , V = 0,7 V
Caso 2: Vcc = -10 V, R = 1K , V = 0,7 V
Caso 3: R = 1K , V = 0,7 V, Vz = 5 V
limitador
rectificador
La unión PN y el diodo
- Ejemplos de uso
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
15
La unión PN y el diodo
- Ejemplos de uso
Detector de paso
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
16
Transistores BJT y MOSFET
- El transistor Bipolar de Unión (BJT)
El transistor bipolar BJT se comporta como una fuente de
corriente controlada por otra corriente (Efecto Transistor)
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
17
Transistores BJT y MOSFET
- El transistor Bipolar de Unión (BJT)
Sin Efecto Transistor: comportamiento como dos diodos enfrentados
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
18
Transistores BJT y MOSFET
- El transistor Bipolar de Unión (BJT)
Con Efecto Transistor: comportamiento como fuente de corriente
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
19
Transistores BJT y MOSFET
- El transistor Bipolar de Unión (BJT)
Parámetros básicos: Ganancia , Potencia máxima Pmax
Tensiones típicas (VBE, VCE), Frecuencia de corte fc
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
20
Transistores BJT y MOSFET
- El transistor Bipolar de Unión (BJT)
Modelo aproximado del BJT
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
21
Transistores BJT y MOSFET
- El transistor Bipolar de Unión (BJT)
BJT en ACTIVA
UE PD, UC PI
VBE = 0,7 V
VCE > 0,2 V
IC = · IB
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
22
Transistores BJT y MOSFET
- El transistor Bipolar de Unión (BJT)
BJT en SATURACIÓN
UE PD, UC PD
VBE = 0,7 V
VCE = 0,2 V
IC < · IB
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
23
Transistores BJT y MOSFET
- El transistor Bipolar de Unión (BJT)
BJT en CORTE
UE PI, UC PI
VBE < 0,7 V
IB = 0
IC = 0
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
24
Transistores BJT y MOSFET
- Ejemplos de usoCaso 1: Vs = 0 V (corte)
Caso 2: Vs = 1,2 V (activa)
Caso 3: Vs = 2,4 V (saturación)
Caso 4: Vs = 1,2 + 0,1 sen(wt)
Caso 5: Vs = 1,2 1,2 V
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
25
Transistores BJT y MOSFET
- El transistor de efecto de campo (MOSFET)
- El transistor MOSFET se comporta como una fuente de corriente controlada
por una tensión
- Existen 16 símbolos diferentes para 8 transistores MOSFET posibles
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
26
Transistores BJT y MOSFET
- El transistor de efecto de campo (MOSFET)
pMOS
VSG
GD
S
VSD
IG=0
IS
ID
Parámetros básicos: Tensión umbral VT , Kn ( Cox·W/L), Potencia
máxima Pmax , Frecuencia de corte fc
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
27
Transistores BJT y MOSFET
- El transistor de efecto de campo (MOSFET)
Modelo aproximado del MOSFET
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
MOSFET en CORTEVGS VT
IG = 0
ID = 0
28
Transistores BJT y MOSFET
- El transistor de efecto de campo (MOSFET)
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
29
Transistores BJT y MOSFET
- El transistor de efecto de campo (MOSFET)
MOSFET en
CONDUCCIÓN
VGS > VT
IG = 0
ID = f (VGS, VDS)
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
30
El amplificador operacional (OP AM)
- El amplificador operacional real
- Circuito amplificador hecho con transistores (ej. RC741)
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
31
El amplificador operacional (OP AM)
- El amplificador operacional real
- Circuito amplificador hecho con transistores (ej. RC741)
- Vo proporcional a la diferencia de tensiones de entrada (Vin+ - Vin
-)
- Saturación. Ganancia (A) finita
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
32
El amplificador operacional (OP AM)
- El amplificador operacional ideal
- Vo proporcional a la diferencia de tensiones de entrada (Vin+ - Vin
-)
- NO HAY Saturación. Ganancia (A) infinita
- Corrientes nulas por los terminales de entrada (Iin = 0)
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
33
El amplificador operacional (OP AMP)
- Circuito equivalente y comparación entre ideal-realCaracterísti
caA.O. Ideal A.O. Real
A Infinita Finita (decrece con f)
Vo A • (V(+)-V(-)) A • (V(+)-V(-)) +
½ A•(V(+)+V(-))
Zi Infinita < 100 K
Zo 0 > 100
Saturación Imposible Satura en +/-Vcc
Circuito No (concepto) Circuito Integrado
Potencia No limitada Señal (mW)
Dispositivos electrónicos básicos
ElectrónicaG
eneral –1ª Parte
Vin+
Vin-VO
VREFV(Pop)
R
34
El amplificador operacional (OP AMP)
- Ejemplos de uso
Caso 1: Avisador óptico de
umbral de luminosidad
Caso 2: Amplificador de audio
Vo = Vin+·(R1+R2)/R1
Dispositivos electrónicos básicos
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
Parte 2. Electrónica analógica
Clase 1: Rectificadores y Filtros Básicos.
Clase 2: Amplificadores, Interruptores y Drivers.
Clase 3: Sistemas Electrónicos Analógicos.
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
2
Clase 1:
Rectificadores y Filtros Básicos 1.1 Circuitos rectificadores.
1.2 Rectificador con filtrado.
1.3 Regulador zener.
1.4 Filtros pasivos RC.
1.5 Filtros activos con A.O.
1.6 Rectificadores y Filtros comerciales.
2 Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
3
1.1 Circuitos rectificadores.
Rectificar: obtener tensión (corriente) continua a partir de tensión (corriente) alterna.
Tipos de rectificadores:
Baja f : 50Hz, red, audio, etc.
Alta f : fuentes conmutadas, circuitos RF, etc.
Media Onda: rectifica semionda positiva o negativa.
Onda Completa: rectifica todo.
(a) Objetivos
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
4
1.1 Circuitos rectificadores.
(b) Rectificador de media onda
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
5
1.1 Circuitos rectificadores.
(b) Rectificador de media onda
Rectificador con modelo ideal de diodos
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
6
1.1 Circuitos rectificadores.
Características:
Rectificador activo.
Compensa Vf de diodos.
Inconvenientes:
Requiere A.O. y fuente (+/-Vcc)
Rectifica sólo en señal (poca potencia).
Funciona mal en alta f (A.O...)
(d) Rectificador de media onda con A.O.
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
7
1.1 Circuitos rectificadores.
Mejora el rendimiento de rectificación.
Eleva tensión (corriente) media/eficaz de salida.
Con/sin aislamiento (galvánico) de red.
Requiere 4 diodos y/o transformador especial.
(e) Rectificador de onda completa
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
8
1.1 Circuitos rectificadores.
(e) Rectificador de onda completa
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
9
1.1 Circuitos rectificadores.
(f) Comparación de rectificadores
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
10
1.2 Rectificador con filtrado.
- Filtrar: eliminar componentes indeseadas: tensiones o intensidades.
- Filtrado de rectificador: suprimir toda variación de tensión en la salida (AC), dejando sólo continua (DC).
- Tipos: Pasivos (R, L, C) y Activos.
(a) Filtrado
Condensadores e inductancias de filtrado
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
11
1.2 Rectificador con filtrado.
Basados en el uso de condensadores e inductancias.
C paralelo reduce dV/dt ... C infinito V=cte (no real)
L serie reduce di/dt ... L infinito I=cte. (no real).
Problema: C y L voluminosos, pesados y caros en baja f.
Diferentes topologías posibles de filtrado paso bajo.
(b) Filtros pasivos
¿Qué hay que saber siempre de L y C?
Idealmente:
i= C dV/dt e=L di/dt
Pero NO EXISTEN ...idealmente.
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
12
1.2 Rectificador con filtrado.
(c) Filtrado simple capacitivo.
Filtrado simple R-C, con R pequeña parásita (D, trafo, etc.) y C alta (electrolíticos).
Elegir C para reducir rizado de tensión ( Vo).
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
13
1.3 Regulador zener.
(a) Diodo zener.
Diodo Zener: diodo de unión especialmente diseñado para trabajar en ruptura no destructiva en P.I. (ruptura zener).
Especificar: Vz, Pmax.
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
14
1.3 Regulador zener.
Regular: Mantener constante la tensión de salida (variando Vi, Io, T, etc.)
Regulador zener: - Red Rs - Z - Ro. - Rs limita Izmax. - Ro representa la carga - Zener P.I. en ruptura: Vo = Vz. Limites: - Reducida potencia de salida - Mal rendimiento: Pz = Vz RS=(Vi- - Vz varía con Iz Vo varía con Io
(b) Regulador zener básico
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
15
1.3 Regulador zener.
Fuente con Regulador zener: red Rs-Z (regulador zener básico) añadido a rectificador con filtrado.
Aplicación: regulador de tensión en circuitos de poca potencia.
(c) Regulador zener completo
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
16
1.4 Filtros pasivos RC.
- Filtro P/B
Vi = Vc +R
= Vo + RC dVo/dt
(sin carga de salida)
- Filtro P/A
Vi = Vc + R
= Vc + RC dVc/dt
(sin carga de salida)
Circuitos eléctricos básicos ...
(a) Filtros básicos sin carga
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
17
1.4 Filtros pasivos RC.
(b) Comportamiento en frecuencia
Diagrama de Bode
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
18
1.4 Filtros pasivos RC.
(c) Filtros básicos con carga
La carga altera mucho el filtrado.
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
19
1.5 Filtros activos con A.O.
- F.A. : utilizan circuitos electrónicos activos (con transistores o amplificadores operacionales).
- F.A. con A.O. : Basados en el uso de A.O., con resistencias y condensadores, pero evitando inductancias.
- Ventajas: Soportan carga. Diseño fácil (programas en red).
- Limitaciones: límites propios del A.O. (poca potencia, baja f, saturables, alimentados +/-Vcc, etc.)
- Clasificación:
- Ideales (no existen) / reales.
- Filtros P/B, P/A, PasoBanda...
- Filtros 1º orden, 2º orden...
- Topologías (circuitos) diferentes
(a) Características
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
20
1.5 Filtros activos con A.O.
(b) Filtros de 1º orden P/B y P/A
Filtrado pasivo + amplificador (A.O. seguidor, tema 4): Vo = V+.
Frecuencias de corte (-3dB): fc1=1/(2 R1C1) , fc2=1/(2 R2C2)
Pendiente 20dB/dec = 6dB/oct
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
21
1.5 Filtros activos con A.O.
(c) Filtro de 1º orden Pasobanda
Filtro P/B seguido de filtro P/A.
Ubicar adecuadamente fc1 y fc2.
En audio corresponde a sonidos
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
22
1.5 Filtros activos con A.O.
(d) Filtros de 2º orden P/B y P/A
Topología: Sallen-Key.
fc=1/2 RC (R=R1=R2 , C=C1=C2)
Pendiente: 40 dB/dec=12dB/oct
Simulado con A.O. RC5532
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
23
1.5 Filtros activos con A.O.
(e) Aplicaciones para Diseño de Filtros
Programas de diseño de filtros en red.
Ejemplo: FilterPro (www.ti.com)
Diseño fácil de numerosos filtros.
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
24
1.6 Rectificadores y filtros comerciales.
Diodos zener de señal y potencia (20W)
Puente rectificador filtrado
Puente rectificador simple y trifásico
(a) Rectificadores comerciales
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
25
1.6 Rectificadores y filtros comerciales.
Filtro para audio de 3 vías
(b) Filtros pasivos comerciales
Ejemplo de aplicación:
Filtro divisor de frecuencias (bafles). filtro pasivo de 3 vías.
P/B f bajas P/banda P/A f altas
Inductores y condensadores especiales: Alta potencia Bajas pérdidas Voluminosos (caros)
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
26
1.6 Rectificadores y filtros comerciales.
Ejemplo de aplicación:
Crossover RANE AC23.
filtro activo de 3 vías estéreo.
P/B activo
P/banda activo
P/A activo f altas
Múltiples opciones para fc1 (11) y fc2 (12).
(c) Filtros activos comerciales
Filtro activo RANE AC23
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
27
Clase 2:
Amplificadores, Interruptores y Drivers. 2.1 Amplificadores básicos con A.O.
2.2 Interruptores con BJT y MOSFET.
2.3 Drivers de led y motores.
2.4 Amplificadores y drivers comerciales.
27 Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
28
2.1 Amplificadores básicos con A.O.
El A.O. Ideal es un concepto, NO es un circuito, no requiere alimentarse.
Componentes eléctricos ideales (R, L, C, etc.) también son conceptos: los componentes reales son complejos.
¿Qué se pretende?: facilitar ciertos diseños electrónicos.
(a) A.O. Ideal
Símbolo de un A.O. (Ideal o real)
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
29
2.1 Amplificadores básicos con A.O.
El A.O. real es un circuito integrado (CI) complejo.
Miles de A.O. diferentes:
RC741, OP27, RC5534...
Ninguno es perfecto.
Consultar hojas características de fabricante.
¡No es necesario conocer circuito interno para diseñar aplicaciones¡
(b) A.O. Real
RC741: Circuito interno equivalente.
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
30
2.1 Amplificadores básicos con A.O.
Característica A.O. Ideal A.O. Real
Av Infinita (Avd) Finita
(decrece con f)
Vo Avd (V(+)-V(-)) Avd (V(+)-V(-)) +Avc (V(+)+V(-))
Zi Infinita <100.000
Zo 0 >100
Saturación Imposible Satura en +/-Vcc
Circuito No (concepto) Circuito Integrado
Potencia No limitada reducida
(c) Comparación de A.O. ideal y real
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
31
2.1 Amplificadores básicos con A.O.
(c) Comparación de A.O. ideal y real
Comportamiento en frecuencia de un A.O. real (LM741)
Electrónica analógica
Electró
nica G
eneral
2ª Parte
32
2.1 Amplificadores básicos con A.O.
(A) Amplificador inversor: Vo = - (R2/R1) Vi
(B) Sumador tensión: Vo = - (R3/R1) Vi1 - (R3/R2) Vi2
Si Vi > 0
Supuesto básico: A.O. Ideal V(+) = V(-) V(-) = 0V (tierra virtual) A.O. Ideal I(+) = I(-) = 0
(d) Inversores
Electrónica analógica
Electró
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2ª Parte
33
2.1 Amplificadores básicos con A.O.
(C) Amplificador NO inversor: Vo = (1+R2/R1) Vi (Vo > Vi)
(D) Seguidor Tensión: Vo = Vi (Io >> Ii)
Supuesto básico: A.O. Ideal V (+) = V(-) = Vi (corto virtual) A.O. Ideal I(+) = I(-) = 0
(e) No inversores
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34
2.1 Amplificadores básicos con A.O.
Vo = (R2/R1) Vi = (R2/R1) (Vi+ - Vi-)
Vi: Entrada flotante.
Si Vi+ = 0 Amp. Inversor ,, Vi- = 0 Amp. No inversor
(f) Amplificador diferencial
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35
2.2 Interruptores con BJT y MOSFET
Característica INT. IDEAL INT. REAL
Int. Abierto (OFF)
__/ __
I = 0
V de circuito
I << 1mA
(V<Vmax)
Int. Cerrado (ON)
__---__
V = 0
I de circuito
V > 1 mV
(I<Imax)
Potencia No limitada P<Pmax
Tecnología No real Eléctrico /
Electrónico
(a) Interruptores Ideales y reales
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36
2.2 Interruptores con BJT y MOSFET
Característica INT. con BJT
Int. Abierto (OFF)
__/ __
CORTE
Vbe)c < 0.5V
Ico > 1mA
Vce < Vce)max
Int. Cerrado (ON)
__---__
SATURA
Vbe)s > 0.8V
Vce)s > 0.2V
Ic < Ic)max
Potencia P = Vce Ic
P < Pmax
Tecnología Electrónico
(b) interruptor BJT
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37
2.2 Interruptores con BJT y MOSFET
(c) BJT en circuitos de conmutación
Numerosos circuitos de conmutación diferentes.
Los circuitos TTL digitales son de conmutación.
La Electrónica de potencia se basa en conmutación.
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38
2.2 Interruptores con BJT y MOSFET
Característica INT. con MOSFET
Int. Abierto (OFF)
__/ __
CORTE
Vgs < V
V < Vds)max
Int. Cerrado (ON)
__---__
LINEAL
Vgs > V
Vds < Vgs-V
Vds)lin > 0V
I < Id)max
Potencia P= Vds Id
P < Pmax
Tecnología Electrónico
(d) Interruptor MOSFET
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39
2.2 Interruptores con BJT y MOSFET
(e) MOSFET en circuitos de conmutación
MOSFET es más fácil de atacar que BJT (Ig=0).
MOSFET permite frecuencias mayores.
Lógica CMOS basada en MOSFET conmutando.
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40
2.3 Drivers de led y motores
- Driver (excitador): circuito capaz de gobernar (atacar) adecuadamente una carga, dando la tensión y corriente requeridas.
- Carga: circuito pasivo o activo conectado a la salida del driver.
- Ejemplos de cargas: resistencias, relés, luces, motores (AC o DC), altavoces, etc.
- Diseño: cada circuito excitador (driver) se diseña para la carga conectada. Cambio de carga requiere cambio de driver.
(a) Drivers
Driver para motor Driver para reles
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41
2.3 Drivers de led y motores
- LED: Diodo Emisor de Luz (emite luz en P.D.)
- Valores típicos: Vf = 2V , Id = 10mA , P = 2mW
- Alto rendimiento lumínico.
(b) Driver para leds
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2ª Parte
42
2.3 Drivers de led y motores
(c) Driver de motor
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2ª Parte
43
2.4 Amplificadores y drivers comerciales
NE5532
A.O. de
señal
LM1875
A.O. de
Potencia
Amplificador de audio realizado
con NE5532 y LM1875
(a) Amplificadores operacionales comerciales
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44
2.4 Amplificadores y drivers comerciales
LMD18245
(3A, 55V, Motor driver)
LM3915
(10 leds driver)
Aplicación de LM3915
Aplicación de driver de motor
(b) Drivers comerciales
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2ª Parte
45
Clase 3:
Sistemas Electrónicos Analógicos. 3.1 Sistemas Electrónicos lineales.
3.2 Amplificador de audio.
3.3 Circuitos Electrónicos no lineales.
3.4 Regulador serie.
3.5 Electrónica de Potencia.
45 Electrónica analógica
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2ª Parte
46
3.1 Sistemas Electrónicos Lineales
Función lineal (matemáticas):
f(x+y) = f(x) + f(y) (propiedad de superposición)
f(ax) = af(x) (propiedad homogénea)
¿Es lineal? ¿f(ax+by)=af(x)+bf(y) ?
Circuito (electrónico) lineal :
Circuito cuya salida (Vo, Io) es función lineal de la entrada (Vi, Ii). Ejemplo: un seguidor de tensión.
Sistema (electrónico) lineal:
Sistema complejo formado por varios circuitos más simples, que realiza una función definida con comportamiento lineal. Ejemplo: Un amplificador de audio.
(a) Sistema Electrónicos Lineales
Previo mezclador
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47
3.1 Sistemas Electrónicos Lineales
No linealidad (matemáticas):
f(ax+by) af(x)+bf(y) No es lineal
Circuito (electrónico) NO lineal :
Circuito cuya salida (Vo, Io) NO es función lineal de la entrada (Vi, Ii). Ejemplo: un comparador de tensión.
Sistema (electrónico) NO lineal:
Sistema complejo formado por varios circuitos más simples, que realiza una función definida con comportamiento NO lineal. Ejemplo: Una fuente de alimentación conmutada.
(b) Sistema Electrónico no lineal
Reproductor de CD
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48
3.2 Amplificador de audio
Característica Tipos de Amplificadores
Amplificación
básica
Tensión Vo = k Vi
Corriente Io = k Ii
Otros (Vo = k i ; Io = k Vi)
Potencia Señal (mW) / Potencia (W)
Tecnología Transistores / válvulas / C.I.
Transistor BJT, MOSFET, JFET...
Saturación Lineales / Conmutados
Frecuencia Baja f (audio), Alta f (RF)
Aplicaciones Audio, Video, Instrum., etc.
(a) Tipos de amplificadores
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2ª Parte
49
3.2 Amplificador de audio
(a) Tipos de amplificadores
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2ª Parte
50
3.2 Amplificador de Audio
Frecuencias (fmin, fmax)
Audiofrecuencias Básico: 20Hz - 20kHz
Mejor: DC - 100kHz
Tipo de Amplificador Tensión(Vi) / Tensión(Vo)
Tensión(Vi) / Corriente(Io)
(Pre)amplificadores
Etapas potencia
Impedancia de entrada (Zi)
Alta 1K - 100K
Impedancia de Salida (Zo)
Baja (previos)
Muy Baja (etapas potencia)
100 - 1k
4 -
Distorsión (THD)
Muy reducida << 1%
Potencia (P)
Baja (previos)
Alta (etapas potencia)
<10 W
10 - 1000W
(b) Características audioamplificadores.
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51
3.2 Amplificador de Audio
Vi: fuente de señal de audio ,, R6, R11: modelo de carga ideal
Primer requisito: polarizar adecuadamente. Después, amplificar.
No se utilizan en potencia.
(c) Circuitos amplificadores básicos: EC y CC
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52
3.2 Amplificador de Audio
Amplifica tensión e intensidad.
Inversor de fase.
Zi alta y Zo baja.
(d) Emisor Común
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53
3.2 Amplificador de Audio
Sólo amplifica intensidad.
Seguidor de tensión (Av=1).
Zi alta y Zo baja.
(e) Colector Común
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54
3.2 Amplificador de Audio
CI simplifica mucho el diseño.
Muy pocos componentes externos.
Potencia limitada por CI.
Ejemplo: TDA2030 (14W sobre 4
Amplificador estéreo con TDA 2030
Esquema simplificado de
amplificador con TDA2030
(f) Amplificador integrado
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55
3.2 Amplificador de Audio
Circuitos muy complejos.
Multietapa.
Multitransistor.
Electrónica de potencia analógica.
(g) Sistemas amplificadores reales
Amplificador integrado CYRUS I
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56
3.3 Circuitos Electrónicos No Lineales
La salida NO es amplificación lineal de la entrada: Vo(t) k Vi(t)
Circuito Diferenciador: Vo = - RC dVi/dt (OJO con RF)
Circuito Integrador: Vo =Voi - (1/RC) (OJO con DC)
(a) Circuitos Diferenciador e integrador
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57
3.3 Circuitos Electrónicos No Lineales
(b) Comparador simple
Trabaja en saturación.
Si V+ > V- Vo = +Vcc
Si V+ < V- Vo = -Vcc
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58
3.3 Circuitos Electrónicos No Lineales
(c) Comparador con histéresis
Utiliza comparador simple. Si V+ > V- Vo = +Vcc Si V+ < V- Vo = -Vcc Umbrales de cambio: ViL, ViH
Curva de histéresis
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59
3.3 Circuitos Electrónicos No Lineales
Generan señales periódicas. No hay entradas, ! sólo salidas !. Pueden ajustar amplitud, f, forma onda... Ejemplo: Generador de onda triangular
(Vt) y cuadrada (Vc). IC1: Integrador ; IC2: Comparador con
histéresis ; IC3: Seguidor de tensión.
(d) Osciladores
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60
3.4 Regulador serie.
(a) Regulador serie básico
Q1 en serie permite aumentar la potencia regulada. Q1 activa, Vbe ~ 0.7V, Vb = Vz = cte , Vo = 0.7 - Vz Límites: Vz y Vbe no son constantes Vo no es
constante. Pérdidas en Q1.
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61
3.4 Regulador serie.
(b) Regulador serie mejorado
Requiere uso de A.O. (IC1, debe ser alimentado). IC1 amplifica linealmente error:
VD1= VR3 (R2+R3)/R3.
Mejora regulación de carga y línea (Vo muy constante).
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62
3.4 Regulador serie.
(c) Comparación de reguladores
Comparación de regulación de línea en
regulador serie básico y mejorado.
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2ª Parte
63
3.4 Regulador serie.
(d) Reguladores integrados
Integran diferentes funciones: regulación y protección.
Reguladores positivos y negativos: +5, +9, +12, -5, -9, -12... etc.
Requieren condensadores y radiador térmico externos.
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2ª Parte
64
3.5 Electrónica de Potencia
Campo de trabajo específico del Ingeniero Industrial.
Caracteristicas:
BJT, MOSFET, IGBT, etc. en conmutación.
Alto rendimiento (... 95%).
Tipos de Convertidores de Potencia:
AC/DC , DC/DC , DC/AC y AC/AC.
(a) Convertidores de Potencia
doble IGBT 50A 1200V
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65
3.5 Electrónica de Potencia
Incluyen convertidores AC/DC y DC/DC conmutando en alta frecuencia.
Uso extenso en alimentación de circuitos electrónicos: ordenadores, TV, audio, etc.
Diversos circuitos característicos (topologías).
Ventajas: alto rendimiento y reducido tamaño.
Inconvenientes: Diseño complejo, tensiones peligrosas, alto EMI (interferencias).
(b) Fuentes Conmutadas
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2ª Parte
66
3.5 Electrónica de Potencia
Convertidor DC/DC básico de amplio uso.
Vd circuito de control (CI, controlador integrado).
Vo = (Ton/T) V1 ,, T = Ton + Toff (T<<1s) ,, Vo < Vi
(c) Convertidor Reductor
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2ª Parte
67
3.5 Electrónica de Potencia
Ejemplo de convertidor reductor:
V1 = 10V ,, Ton = 0.5T Vo = 5V
f = 10kHz (T= 100 s)
0.000m 0.200m 0.400m 0.600m 0.800m 1.000m-1.000
0.000
4.000
8.000
12.000
v (1)T
v (2)
CIRCUIT1.CIR
(d) Ejemplo de convertidor
Electrónica analógica
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
Parte 3. Sistemas electrónicos
digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
2
Electrónica analógica y digital: ¿Qué es un SED?
Sistemas electrónicos digitales
ANALÓGICO ANALÓGICODIGITAL
Introducción
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
3
Sistemas que procesan una señal codificada en binario
Introducción
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
4
Pero también….
Introducción
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
5
Introducción
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
6
Introducción
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
7
Introducción
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
8
PC-104Estándar de ordenador empotrado para aplicaciones industriales
Define las dimensiones y el factor de forma de la placa base y el bus del sistema (ISA o PCI según la especificación)
Es un estándar para módulos compatibles con los PCs que pueden
ser apilados uno sobre otro para crear un sistema de cómputo
empotrado
Introducción
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
9
Introducción
@rtAC
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
10
¿Por qué la Electrónica Digital?
Lo mismo que ahora se hace con electrónica digital, hace unos pocos años
se hacía con elementos analógicos pero:
Poco flexible, nada portable, fiabilidad baja, elevado coste de
mantenimiento
¿Y dónde queda la Electrónica Analógica? SENSORES
Introducción
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
11
Wikipedia
ENIAC vs Z3
Transistor: Laboratorios BELL (J. Bardeen, W. Houser y W. Bradford)
Jack S. Kilby (Texas Instruments): circuito integrado
Intel 4004: Primer microprocesador
Introducción
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
12
1. Estructura general de un Sistema Electrónico Digital
2. Elementos de control de proceso
3. Periféricos
4. Otros elementos y componentes más básicos
5. Algún SED de aplicación industrial
Índice
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
13
SEDSistema abierto basado en componentes electrónicos con capacidad de
procesar datos digitalizados
Componentes de un SEDComponente (o componentes) de control: µP, µC, DSP, DSC, FPGA, PSoC
Elementos auxiliares o Periféricos
Almacenamiento de información
Comunicaciones
Integración con sensores (CAD/CDA)
Otros elementos más simples: puertas lógicas…
Estructura general de un SED
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
14
BUSES
MASTER
SLAVES
Estructura general de un SED
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
15
Bus de Direcciones: selecciona origen o destino (unidireccional): M líneas: capacidad de direccionar 2M posiciones/direcciones
Bus de Datos: transferencia de datos (bidireccional)N líneas: bits transmitidos en paralelo (tamaño de los datos)
Bus de Control: heterogéneo, depende del microprocesador
Estructura general de un SED
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
16
Características principales del SED
1 sólo componente de control: MASTER
Muchos periféricos accedidos por líneas eléctricas (BUSES): SLAVES
MASTER gestiona los BUSES
Mapa de memoria
Temporización del acceso
Elementos simples para garantizar el acceso coherente del MASTER a los
SLAVES: puertas lógicas, multiplexores (mapa de memoria), contadores
(tiempo de acceso)
Estructura general de un SED
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
17
Microprocesador
Microcontrolador
DSP – Digital Signal Processor
DSC – Digital Signal Controller
FPGA (CPLD)
PSoC – Programable System on Chip
Elementos de control de proceso
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
18
DSP: TMS320DM643
PSoC FPGA
µPs
Elementos de control de proceso
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
19
Características principales del MAESTRO - IIntérprete de comandos, con capacidad de ejecutar instrucciones y programas
creados por los usuarios (acceso a MEMORIA DE PROGRAMA) y de operar
internamente con datos (acceso a MEMORIA DE DATOS).
Sistema síncrono en la ejecución (CICLO DE EJECUCIÓN): necesita un
RELOJ.
http://www.eastaughs.fsnet.co.uk/cpu/execution-fetch.htm
Elementos de control de proceso
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
20
Características principales del MAESTRO - II
Diagramas de tiempos
Sistema asíncrono o síncrono en el acceso a la información (datos oinstrucciones): CICLO DE ACCESO. En todo caso, necesita del RELOJControlador interno para la gestión del acceso
Elementos de control de proceso
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
21
PERIFÉRICOS
Dispositivos electrónicos más o menos complejos que
ayudan al µP en el procesamiento que realiza y que es
accedido en lectura/escritura
Almacenamiento: MemoriasConvertidores
ComunicacionesOtros
INFO
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
22
ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN (PROGRAMAS Y DATOS)La información manejada por el SED debe conservarse
ADAPTACIÓN DIGITAL-ANALÓGICA: CONVERSIÓNEl SED procesa datos digitales generados a partir de sensores (CAD) y genera actuación mediante actuadores que se controlan de forma analógica (CDA)
TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN: COMUNICACIÓNEl SED necesita habitualmente transferir información a otros SEDs
Principales tipos de Periféricos
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
23
¿Qué es una memoria?Es un dispositivo que es capaz de proporcionar un medio físicopara almacenar la información procesada por un sistema digitalSED: memorias de semiconductoras
¿Para qué se emplean? Para almacenar programas y datos en Sistemas Microprocesadores
¿Qué es una palabra?Es un grupo de bits a los que se puede acceder de manera simultáneaMemorias x8, x16, x32
¿Qué es una dirección?Es la posición de identificación de una palabra en memoria
Almacenamiento: Memorias
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
24
Matriz de Celdasde
Memoria
Dec
odif
icad
orde
dir
ecci
ones
Circuito de E/S
(Ai) Líneas deDirecciones
(Di) Líneas de Datos
ControlCE
OE
Almacenamiento: Memorias
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
25
Almacenamiento: MemoriasClasificación
Tecnología de almacenamiento
Tipo de accesoAsíncrono - Síncrono
No volátil VolátilROM
PROMEPROM
EEPROMFLASH
SRAMFIFO
ROMsASRAM
SDRAMSBSRAMEstática - Dinámica
DRAM
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
26
Almacenamiento: MemoriasROM, PROM, EPROM
¿Electrónica Digital?
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
27
Almacenamiento: MemoriasEEPROM y FLASH
¿Electrónica Digital?
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
28
Almacenamiento: Memorias
“Biestables”
¿Electrónica Digital?
DRAMASRAM
1 transistor (C parásita)
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
29
Almacenamiento: MemoriasDispositivos especiales
FIFO DPRAM
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
30
ADC – Analog to Digital Converter, Circuito encargado de convertir una señalanalógica en digital
DAC – Digital to Analog Converter, Circuito encargado de convertir una señal digital en analógica
Sample & hold – Obtención de muestras periódicas de la amplitud de la señalanalógica
Frecuencia de muestreo – Número de muestras por segundo
Codificación – Traduce los valores obtenidos durante la cuantización a valoresbinarios según la resolución (no. de bits) del convertidor
Convertidores
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
31
Convertidores
Sample & Hold
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
32
Señal Analógica
Señal Digital
Convertidores
Resolución
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
33
ConvertidoresClasificación
CDA
DACOUTVOUT
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
34
ConvertidoresCDA
¿Electrónica Digital?
Red de resistencias ponderadas
Red de resistencias R-2R
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
35
ConvertidoresCAD
AproximacionesSucesivas
Bucle Abierto Bucle CerradoFlash
RampaV/f
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
36
ConvertidoresCAD
FlashR2
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
37
ConvertidoresCAD
Aproximaciones sucesivasVIN
VDAC
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
38
Comunicación serie
Síncrona
clk
dataB0 B1 B2 B3 B4 B5
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
39
Comunicación serie
Asíncrona
Startbit B0 B1B2 B3 B4 B5 B6
ParityStop bits
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
40
Ejemplos de comunicación SERIE
Baudios: Bits transmitidos/segundo
Periféricos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
41
Puertas lógicas¿Para qué sirven? base de la electrónica digital
Álgebra de BOOLE
Otros elementos y componentes más básicos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
42
Puertas lógicasDefinición y familias lógicas
Base de la lógica combinacional: la salida depende sólo de la entradaPuerta lógica ideal:
Familia lógica: misma tecnología de fabricación(presentan características similares en susentradas, salidas y circuitos internos).
2000
Otros elementos y componentes más básicos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
43
Puertas lógicasCaracterísticas de la puerta real
Niveles de corrienteIOH, IOL, IIH, IIL
FAN-OUTPuertas posibles a la salida de
la considerada
IOH
IOL
IIL
IIH
Niveles de tensiónVOH, VIH, VOL, VIL
Márgenes de ruido
Tiempos
HAY FAMILIAS QUE NO SON COMPATIBLES ENTRE SÍ
Otros elementos y componentes más básicos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
44
Puertas lógicasEjemplo “Interior de la puerta lógica” de tecnología TTL tipo NOT
OTRAS TECNOLOGÍAS FIJAN EL “1” Y EL “0” (SALIDA TOTEM-POLE) O GENERAN
SALIDA TRIESTADO (“1”, “0”, “Z”)
Fija un estado de salida: “0”Rpull-up para fijar el “1”
Puerta lógica de tecnología
CMOS tipo NOT
Otros elementos y componentes más básicos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
45
Puertas lógicasAlgún dispositivo comercial
Otros elementos y componentes más básicos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
46
BiestablesBase de la lógica secuencial: ALMACENAMIENTO. Tienen realimentación y la salida depende no sólo de la entrada sino también de la salida/estado anterior
Biestable RSAsíncrono
Síncrono(nivel/flanco)
Biestable T
Biestable JKJ K Qk+10 0 Qk0 1 01 0 11 1 NOT(Qk)
T Qk+10 Qk1 NOT(Qk)
Otros elementos y componentes más básicos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
47
BiestablesBiestable D (REGISTRO: Almecenamiento de BIT)
D Qk+10 01 1
Dispositivos comerciales con señales externas de inicialización asíncrona CLEAR/PRESET
LATCH vs FLIP-FLOP
Otros elementos y componentes más básicos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
48
BiestablesEjemplo de registro de desplazamiento con biestables D
74HC595 – 8 bits
Otros elementos y componentes más básicos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
49
Codificadores, decodificadores
Otros elementos y componentes más básicos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
50
Multiplexores y demultiplexores
X
X0 X1 X2 X3
AB
74LS151
Otros elementos y componentes más básicos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
51
Contadores
Otros elementos y componentes más básicos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
Ejemplo de diseño de SEDPLANTEAMIENTO
Ejemplos
Sistemas electrónicos digitales
ElectrónicaG
eneral –3ª Parte
Ejemplo de diseño de SEDSOLUCIÓN
Ejemplos
Sistemas electrónicos digitales
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