1 OBJETIVOS Conocer que es un sistema electrónico Saber
discernir entre un sistema electrónico de procesamiento de
información y un sistema electrónico de potencia.
Conocer las ventajas y desventajas de los sistemas digitales y
analógicos. Comprender la necesidad de
interrelación de los s. digitales con los
analógicos
2 OBJETIVOS (cont) Conocer los conceptos básicos sobre
amplificadores y sus diferentes tipos: Amplificadores de
tensión Amplificadores de corriente Amplificadores de
transresistencia Amplificadores de transconductancia.
3 OBJETIVOS (cont) Conocer las característica mas
importantes de los Amplificadores: Ganancia, impedancia de
entrada e impedancia de salida Conocer las limitaciones de los
amplificadores respecto a su respuesta frecuencial, y los
conceptos claves al respecto: ganancia compleja, frecuencia de
corte y ancho de banda, respuesta a un escalón,
4 OBJETIVOS (cont) Conocer las características mas
importantes de los Amplificadores diferenciales y sus ventajas
Comprender los conceptos de: Ganancia en modo común y en
modo diferencial Señal en modo común y en modo
diferencial Impedancia de entrada en modo común y en modo
diferencial Razón de rechazo en modo común
5 Figura 1.1. Diagrama de bloques de un sistema
electrónico simple: una radio AM. Radio de frecuencia
Amplificador de radio-frecuencia Mezclador Filtro de frecuencia
intermedia Amplificador de radio- frecuencia Mezclador Filtro de
frecuencia intermedia Detector de pico Amplificador de sonido
Oscilador local Sintetizador de frecuencias Control Digital
Memoria digital Teclado Pantalla Antena Altavoz Amplificador de
frecuencia intermedia 1.1. SISTEMAS ELECTRÓNICOS Sistemas
E.: radio AM, GPS, Encendido electrónico automóvil
Subsistemas o bloques funcionales: Amplificador, filtro,
oscilador
6 EL PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN Y LA
ELECTRÓNICA DE POTENCIA
7 Figura 1.2. Las señales analógicas toman valores
continuos de amplitudes. Las señales digitales toman unas
pocas amplitudes discretas. Amplitud Amplitud Valores
lógicos Tiempo Tiempo (a) Señal analógica
(b) Señal digital – A + A SISTEMAS ANALÓGICOS Y S.
DIGITALES
8 Amplitud Amplitud Valores lógicos Tiempo Tiempo (a)
Señal analógica (b) Señal digital – A + A
SISTEMAS ANALÓGICOS Y S. DIGITALES (CONT) El mundo real es
analógico (Aunque a nivel de la mecánica
cuántica tampoco) Los transductores son dispositivos que
convierten cualquier magnitud física en una señal
eléctrica. El formato de la señal eléctrica
que proporcionan los transductores es normalmente
analógico Un teclado proporciona señales en formato
digital
9 CONVERSIÓN SE SEÑALES ANALÓGICAS A
DIGITALES Y VICEVERSA Convertidor analógico digital: (ADC
Analog to digital converter) Convierte señales
analógicas al formato digital Procedimiento: 1°) Se
realice un muestreo, es decir una medición en instantes de
tiempo periódicos (frecuencia de muestreo) 2°) A la
citada medición se le asigna una palabra de código
de longitud adecuada Convertidor digital – analógico
(DAC digital to analog converter) Convierte señales en
formato digital a señales analógicas Los sistemas
analógicos son los que procesan señales
analógicas Los sistemas digitales son los que procesan
señales digitales Los sistemas modernos incluyen elementos
analógico y digitales
10 Figura 1.3. Conversión de una señal
analógica en un equivalente digital aproximado mediante
muestreo. Cada valor de muestra viene representado por un
código de 3 bits. Los convertidores reales utilizan
palabras de código más largas. Amplitud Valores de
muestra Señal analógica Palabras de código a
tres bits Señal digital que representa bits de
código sucesivos CONVERSIÓN SE SEÑALES
ANALÓGICAS A DIGITALES
11 Figura 1.4. Aparece un error de cuantificación cuando
se reconstruye una señal analógica a partir de su
equivalente digital. Error de cuantificación
Reconstrucción Señal analógica original
ERROR DE CUANTIFICACIÓN Cuanto mayor es El n° de zonas
menor es el error. A mayor n°de zonas, palabras de
código mas largas
12 Figura 1.5. Es posible determinar las amplitudes originales de
una señal digital después de añadir ruido.
Esto no es posible para una señal analógica. (a)
Señal analógica (b) Señal digital (c)
Señal analógica con ruido (d) Señal digital
con ruido VENTAJAS RELATIVAS DE LOS SISTEMAS ANALÓGICOS Y
DIGITALES
13 VENTAJAS RELATIVAS DE LOS SISTEMAS ANALÓGICOS Y
DIGITALES (CONT)
14 Figura 1.6. Diagrama de flujo típico para el
diseño de sistemas electrónicos. Desarrollo de las
especificaciones del sistema Generación de planteamientos
de solución Diseño de diagramas de bloques del
sistema, incluyendo las especificaciones del documento
Diseño de los circuitos internos de cada bloque
Construcción de circuitos prototipos Prueba Montaje del
sistema prototipo Prueba y finalización del diseño
Producción Enunciado del problema Descarte de los
planteamientos de solución que no sean prácticos En
este libro se estudiará principalmente esta actividad
Sistema en funcionamiento DISEÑO DE SISTEMAS
15 Figura 1.7. Diagrama de flujo del proceso de diseño de
circuitos. Especificaciones del bloque funcional Diseño
final *Utilizando el análisis teórico, una
simulación por computador, o pruebas reales con los
circuitos. Selección de la configuración del
circuito Selección de los valores de los componentes
Estimación de las prestaciones* Construcción del
prototipo Prueba DISEÑO DE CIRCUITOS
16 Figura 1.15. Amplificador electrónico. Terminales de
entrada Terminales de salida Fuente de señal
Símbolo de masa Carga Amplificador 1.4 CONCEPTOS
BÁSICOS SOBRE AMPLIFICADORES Resistencia de carga Ganancia
en tensión
17 Figura 1.16. Forma de onda de entrada y sus correspondientes
formas de onda de salida. (a) Forma de onda de entrada (b) Forma
de onda de salida de un amplificador no inversor (c) Forma de
onda de salida de un amplificador inversor 1.4 CONCEPTOS
BÁSICOS SOBRE AMPLIFICADORES (CONT) Amplificador no
inversor Amplificador inversor
18 Figura 1.17. Modelo de un amplificador electrónico, que
incluye una resistencia de entrada Ri y una resistencia de salida
Ro. Fuente de tensión controlada por tensión Modelo
de amplificador de tensión Modelo del amplificador de
tensión Impedancia de entrada Impedancia de salida
19 CONCEPTO DE IMPEDANCIA DE ENTRADA E IMPEDANCIA DE SALIDA
Impedancia de entrada es el cociente entre la tensión de
entrada y la corriente de entrada. Impedancia de salida es el
cociente entre la tensión en vacío y la corriente
de cortocircuito.
20 CONCEPTO DE IMPEDANCIA DE ENTRADA E IMPEDANCIA DE SALIDA En
circuitos lineales, otra forma de calcular la impedancia de
salida es como se indica en la figura b. 1°) Anulamos todos
los generadores. (f. tensión c.c. f corriente c.a )
2°) Aplicamos a la salida una tensión de prueba vT .
3°) La impedancia de salida será el cociente entre la
tensión de prueba y la corriente de prueba
21 Figura 1.18. Fuente, modelo de amplificador y carga para el
Ejemplo 1.1. EJEMPLO 1.1
22 Figura 1.19. Conexión en cascada de estos dos
amplificadores. Amplificador Amplificador 1.5.- AMPLIFICADORES EN
CASCADA
23 Figura 1.20. Amplificadores en cascada del Ejemplo 1.2.
Primera etapa Segunda etapa Carga EJEMPLO 1.2 (Amplificadores en
cascada)
24 Figure 1.21. Modelo simplificado de los amplificadores en
cascada de la Figura 1.20. Consulte el Ejemplo 1.3.
Amplificadores en cascada: Circuito equivalente
25 Figura 1.22. La fuente de alimentación proporciona
potencia al amplificador a partir de varias fuentes de
tensión constantes. Conectado a varios puntos de los
circuitos internos (que no se muestran) Fuente de
alimentación 1.6.- FUENTES DE ALIMENTACIÓN Y
RDTO.
26 Figura 1.23. Ilustración del flujo de potencia. Entrada
de la fuente de alimentación Entrada de la fuente de
señal Potencia de la señal de salida hacia la carga
Potencia disipada en el amplificador FLUJO DE POTENCIA EN UN
CIRCUITO E.
27 Figura 1.24. Amplificador del Ejemplo 1.4. Ejemplo del
cálculo del rdto de un amplificador
28 Figura 1.25. Modelo de amplificador de corriente. Modelo de
amplificador de corriente Amplificador de corriente
29 Figure 1.26. Amplificador de corriente de los Ejemplos 1.5,
1.6 y 1.7. Carga en cortocircuito Conversión de un
amplificador de corriente en amplificador de tensión La
conversión es inmediata aplicando la dualidad de los
teoremas Thevenin-Norton
30 Figura 1.27. Modelo de amplificador de corriente equivalente
al modelo de amplificador de tensión de la Figura 1.26.
Consulte el Ejemplo 1.5.
31 Figura 1.28. Modelo de amplificador de transconductancia.
Fuente de corriente controlada por tensión Amplificador de
transconductancia Fuente de corriente dependiente de
tensión
32 Figura 1.29. Amplificador de transconductancia equivalente al
amplificador de tensión de la Figura 1.26. Consulte el
Ejemplo 1.6.
33 Figura 1.30. Modelo de amplificador de transresistencia. Fin
de tensión controlada por corriente Amplificador de
transresistencia Fuente de tensión dependiente de
corriente
34 Figura 1.31. Amplificador de transresistencia equivalente al
amplificador de tensión de la Figura 1.26. Consulte el
ejemplo 1.7.
35 Figura 1.32. Si se desea medir la tensión en circuito
abierto de una fuente, el amplificador deberá presentar
una resistencia de entrada alta, como se muestra en (a). Para
medir la corriente en cortocircuito se requiere una resistencia
de entrada baja, como se muestra en (b). (a) Si Rin >> Rs,
entonces vin ? vs (b) Si Rin << Rs, entonces iin ? is
Aplicaciones que requieren una impedancia de entrada alta o
baja
36 Cualquier fuente de señal puede sustituirse por su
circuito equivalente Thevenin o Norton. Algunas fuentes de
señal se asemejan físicamente mas bien a un
circuito equivalente Thevenin, y otras mas bien a un circuito
equivalente Norton (a) Si Rin >> Rs, entonces vin ? vs (b)
Si Rin << Rs, entonces iin ? is Fuentes de señal.
Modelos equivalentes Thevenin y Norton
37 Figura 1.33. Si la impedancia de salida Ro del amplificador es
mucho menor que la menor de las resistencias de carga, la
tensión es prácticamente independiente del
número de interruptores cerrados. Aplicaciones que
requieren una impedancia de entrada alta o baja (Cont)
38 Figura 1.34. Para evitar reflexiones, la resistencia de
entrada del amplificador Ri deberá ser igual a la
resistencia característica Zo de la línea de
transmisión. Señal que se desplaza hacia el
amplificador Línea de transmisión de impedancia
característica Z0 Reflexión si Ri ? Z0 Aplicaciones
que requieren una impedancia determinada A alta frecuencia y con
señales de frentes abruptos, es necesario que Zi, Zcarga y
Zo (Impedancia característica de la línea de
transmisión)sean iguales. (Ejemplo: Zo=52 ohmios, Zo=75
ohmios)
39 AMPLIFICADORES IDEALES Amplificador ideal de tensión
Fuente de tensión controlada por tensión Zi=
infinita Zo=0 [µ]= adimensional b) Amplificador ideal de
corriente Fuente de corriente controlada por corrinte Zi= 0
Zo=infinita [ß]= adimensional
ESTA PRESENTACIÓN CONTIENE MAS DIAPOSITIVAS DISPONIBLES EN
LA VERSIÓN DE DESCARGA