COMPUERTAS LÓGICAS , ELECTRÓNICA

                                                               COMPUERTAS LÓGICAS 

Es un dispositivo electrónico con una función booleana. Suman, multiplican, niegan o afirman, incluyen o excluyen según sus propiedades lógicas. Se pueden aplicar a tecnología electrónica, eléctrica, mecánica, hidráulica y neumática. Son circuitos de conmutación integrados en un chip.

Claude Elwood Shannon experimentaba con relés o interruptores electromagnéticos para conseguir las condiciones de cada compuerta lógica, por ejemplo, para la función booleana Y (AND) colocaba interruptores en circuito serie, ya que con uno solo de éstos que tuviera la condición «abierto», la salida de la compuerta Y sería = 0, mientras que para la implementación de una compuerta O (OR), la conexión de los interruptores tiene una configuración en circuito paralelo.

La tecnología microelectrónica actual permite la elevada integración de transistores actuando como conmutadores en redes lógicas dentro de un pequeño circuito integrado. El chip de la CPU es una de las máximas expresiones de este avance tecnológico.

En nanotecnología se está desarrollando el uso de una compuerta lógica molecular, que haga posible la miniaturización de circuitos

SIMBOLOS:

	Puerta AND		Puerta AND
	Puerta NAND		Puerta NAND
	Puerta OR		Puerta OR
	Puerta NOR		Puerta NOR
	Puerta O exclusiva		Puerta O exclusiva
	Puerta Y exclusiva		Puerta triestado
	Realiza funciones AND y NAND		Realiza funciones OR y NOR
	Inversor		Inversor
	Diferencial		Inversor schmitt
	Buffer		Buffer triestado
	Buffer negado		Driver
Resistencias
	Resistencia símbolo general		Resistencia símbolo general
	Resistencia no reactiva		Resistencia no reactiva
	Resistencia variable		Resistencia variable por pasos o escalones
	Resistencia variable		Resistencia ajustable
	Resistencia ajustable		Impedancia
	Potenciometro		Potenciometro de contacto móvil
	Potenciometro de ajuste predeterminado		Variable por escalones
	Variable de variación continua		NTC
	PTC		VDR
	LDR		LDR
	Elementos de calefacción		Resistencia en derivación corriente y de tensión
	Resistencia con toma de corriente		Resistencia con tomas fijas
	Resistencia dependiente de un campo magnético		Atenuador
	Resistencia de protección		Resistencia de protección
	Resistencia no quemable
Condensadores
	Condensador no polarizado		Condensador no polarizado
	Condensador variable		Condensador ajustable
	Condensador polarizado sensible a la temperatura		Condensador polarizado sensible a la tensión
	Condensador pasante		Condensador de estator dividido
	Condensador electrolítico		Condensador electrolítico
	Condensador electrolítico		Condensador electrolítico multiple
	Condensador con armadura a masa		Condensador diferencial
	Condensador con resistencia intrínseca en serie		Condensador con caracterización de la capa exterior
	Condensador variable de doble armadura		Condensador con toma de corriente
	Condensador polarizado
Diodos
	Diodo rectificador		Diodo rectificador
	Diodo rectificador		Diodo zener
	Diodo zener		Diodo zener
	Diodo zener		Diodo zener
	Diodo varicap		Diodo varicap
	Diodo varicap		Diodo Gunn Impatt
	Diodo supresor de tensión		Diodo supresor de tensión
	Diodo de corriente constante		Diodo de recuperación instantanea Snap
	Diodo túnel		Diodo túnel
	Diodo rectificador túnel		Diodo Schottky
	Diodo Pin		Diodo Pin
	Fotodiodo		Diodo LED
	Fotodiodo bidireccional NPN		Fotodiodo de dos segmentos cátodo común PNP
	Fotodiodo de dos segmentos cátodo común PNP		Diodo sensible a la temperatura
	Puente rectificador		Puente rectificador
	Diodo de rotura bidireccional PNP		Diodo de rotura bidireccional NPN
Transistores
	Transistor NPN		Transistor PNP
	Transistor NPN con colector unido a la cubierta		Transistor NPN túnel
	UJT-n Uniunión		UJT-p Uniunión
	Fototransistor NPN		Multiemisor NPN
	De avalancha NPN		Transistor Schottky NPN
	Transistor JFET canal N		Transistor JFET canal N
	Transistor JFET canal P		Transistor JFET canal P
	PUT uniunión programable		Darlington NPN
	Darlington NP
Tristores
	Tristor SCR Silicon controlled rectifier		Tristor SCS Silicon controlled switch
	Diac		Diac
	Triac		Tristor Schottky PNPN de 4 capas
	Tristor Schottky PNPN de 4 capas		Tristor Schottky PNPN de 4 capas
	Tristor de conducción inversa, puerta canal N controlado por ánodo		Tristor de conducción inversa, puerta canal P controlado por cátodo
	Tristor de desconexión puerta canal N controlado por ánodo		Tristor de desconexión puerta control P controlado por cátodo
	SBS Silicon bilateral switch		SUS Silicon unilateral switch
	Trigger Diac

MATERIALES HERRAMIENTAS:

El entusiasmo por la electrónica y los montajes que encontramos al alcance de un clic en la web, nos llevan a pensar siempre en tener un espacio físico en el hogar dedicado a esa parte de nuestra vida, de nuestra formación. No todos tienen un completo taller o laboratorio montado con las herramientas, insumos e instrumentos más modernos; mucho menos quienes descubren la afición a una edad avanzada. Sin embargo, entre todos podemos armar una pequeña lista de las cosas necesarias, elementales y esenciales que todo “experimentador urbano de la electrónica” debe tener. Nadie nace siendo Ingeniero, alguna vez hay que empezar y si este es tu momento, aquí tienes 10 herramientas que no pueden faltar en tu flamante espacio de trabajo.

MAPAS ESQUEMÁTICOS:

¿Que es un diagrama pictórico?

Un diagrama pictórico es un dibujo realista de un circuito eléctrico, que muestra la apariencia física de sus elementos. Se ha usado este tipo de diagramas para simplificar el aprendizaje, puesto que no son necesarios conocimientos especiales para entenderlos. Un técnico nunca usa estos diagramas en su trabajo.
A continuación tenemos una lista de razones para no usar este tipo de diagramas:

• Es más difícil rastrear el circuito eléctrico en estos diagramas pictóricos. (Rastrear un circuito significa seguir la corriente de electrones a través del circuito.)

• Las partes mecánicas no son de interés primordial y si dificultan la lectura.
• Los diagramas pictóricos de circuitos complicados presentan tal laberinto de alambres y partes entretejidos que ni un experto puede leer.
• Cuesta mucho trabajo hacer un diagrama pictórico de un circuito eléctrico.

El diagrama esquemático es rápido y sencillo, elimina muchos problemas que presenta el pictórico. En un diagrama esquemático, cualquier parte del circuito eléctrico se representa por un símbolo. Solo se muestran las partes del verdadero circuito, y no detalles como aislantes, ménsulas, soportes y herrajes. Una comparación de los tipos de diagramas be hará ver la simplicidad de este último.

• Una pila seca o batería se representa por el símbolo mostrado a la izquierda (el símbolo es el mismo para cualquier tamaño y tipo de pila seca o fuente de energía).

• Los conductores con o sin aislantes son representados por líneas rectas. (El aislante no se indica en un esquema.) Los dobleces del conductor son dibujados como ángulos rectos.
• Se muestra un interruptor simple de cuchilla en la figura 5-15. En la misma un botón interruptor con su respectivo símbolo que es una T invertida sobre un espacio flanqueado por dos puntos (el tipo de botón interruptor que se usa en los timbres de las puertas).

• Una lámpara incandescente es representada por un lazo de alambre (el filamento) que pasa a través de un circulo (el vidrio envolvente).

Caracteristicas diagramas esquematicos

• En un diagrama pictórico se muestra la apariencia física de las partes de un circuito eléctrico. Se usa para mostrar instalaciones de circuitos simples a personas sin entrenamiento.
• Un diagrama esquemático puede ser llamado la "fotostática" de un circuito eléctrico. Solo se muestran las partes principales de la operación del mismo.
• En los dibujos de diagramas esquemáticos se usan símbolos esquemáticos.
• Un diagrama esquemático siempre se dibuja con la ayuda de instrumentos (compas, regla, escuadra, etc.).

Ejemplos de diagramas pictórico

Los diagramas de circuitos deberán ser simples y claros. Todas las líneas seran rectas y siempre que sea posible paralelas entre sí. Si los alambres indican dobleces entre un punto y otro, señálelos en ángulo recto. Si no pueden evitarse algunos cruzamientos, estos deben reducirse al mínimo

El circuito de timbre zumbador

Los circuitos de aparatos automáticos modernos, a veces son complicados. El primer peso para aprender a dibujar circuitos puede verse en el diagramas del circuito de un timbre zumbador, el cual se encuentra en muchas casas. Este circuito tiene los botones interruptores que accionan dos dispositivos con sus fuentes de electricidad. La figura muestra un botón interruptor operando un timbre, y un botón interruptor operando un zumbador.

La figura ilustra el circuito cuando el timbre y el zumbador están en una unidad, con los botones interruptores y las fuentes de electricidad que los alimentan.

En la figura se ha quitado una fuente pero se mantienen los dos interruptores

MULTIMETRO:

Un multímetro, también denominado polímetro,¹ o tester, es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras.

Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya función es la misma (con alguna variante añadida).

FUNCIONES ESQUEMATICOS:

Leyendas

En un esquema, los componentes se identifican mediante un descriptor o referencia que se imprime en la lista de partes. Por ejemplo, M1 es el primer Motor, K1 es el primer Contactor, Q1 es el primer Interruptor magnetotérmico.por cables ya que esto hace que no se entiendan dichas leyendas.

Símbolos

Los estándares o normas en los esquemáticos varían de un país a otro y han cambiado con el tiempo. Lo importante es que cada dispositivo se represente mediante un único símbolo a lo largo de todo el esquema, y que quede claramente definido mediante la referencia y en la lista de partes.

Cableado y conexiones

El cableado se representa con líneas rectas, colocándose generalmente las líneas de alimentación en la parte superior e inferior del dibujo y todos los dispositivos, y sus interconexiones, entre ambas líneas. Las uniones entre cables suelen indicarse mediante círculos, u otros gráficos, para diferenciarlas de los simples cruces sin conexión eléctrica.

Funciones

Posee básicamente dos funciones, derivadas del hecho que los esquemas eléctricos reproducen fielmente los sistemas eléctricos que representan:

Los esquemas eléctricos se realizan para poder montar de forma sistemática o repetitiva los circuitos o sistemas eléctricos que representan, de tal forma que cualquier persona que sea capaz de interpretar correctamente dicho esquema pueda realizar su montaje o instalación.

Otra

LEY DE OHM:

La ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una ley de la electricidad. Establece que la diferencia de potencial  que aparece entre los extremos de un conductor determinado es proporcional a la intensidad de la corriente  que circula por el citado conductor. Ohm completó la ley introduciendo la noción de resistencia eléctrica ; que es el factor de proporcionalidad que aparece en la relación entre  e :

La fórmula anterior se conoce como ley de Ohm incluso cuando la resistencia varía con la corriente,^1 2 y en la misma,  corresponde a la diferencia de potencial,  a la resistencia e  a la intensidad de la corriente. Las unidades de esas tres magnitudes en el sistema internacional de unidades son, respectivamente, voltios (V), ohmios (Ω) y amperios (A).

Otras expresiones alternativas, que se obtienen a partir de la ecuación anterior, son:

•  válida si 'R' no es nulo

•  válida si 'I' no es nula

En los circuitos de alterna senoidal, a partir del concepto de impedancia, se ha generalizado esta ley, dando lugar a la llamada ley de Ohm para circuitos recorridos por corriente alterna, que indica:³

• 

Donde  corresponde al fasor corriente,  al fasor tensión y  a la impedancia.

RESISTENCIAS:

Resistencias de hilo bobinado.- Fueron de los primeros tipos en fabricarse, y aún se utilizan cuando se requieren potencias algo elevadas de disipación. Están constituidas por un hilo conductor bobinado en forma de hélice o espiral (a modo de rosca de tornillo) sobre un sustrato cerámico.

Las aleaciones empleadas son las que se dan en la tabla, y se procura la mayor independencia posible de la temperatura, es decir, que se mantenga el valor en ohmios independientemente de la temperatura.

La resistencia de un conductor es proporcional a su longitud, a su resistividad específica (rho) e inversamente proporcional a la sección recta del mismo. Su expresión es:

En el sistema internacional (SI) rho viene en ohmios·metro, L en metros y el área de la sección recta en metros cuadrados. Dado que el cobre, aluminio y la plata tienen unas resistividades muy bajas, o lo que es lo mismo, son buenos conductores, no se emplearán estos metales a no ser que se requieran unas resistencias de valores muy bajos. La dependencia del valor de resistencia que ofrece un metal con respecto a la temperatura a la que está sometido, lo indica el coeficiente de temperatura, y viene expresado en grado centígrado elevado a la menos uno. Podemos calcular la resistencia de un material a una temperatura dada si conocemos la resistencia que tiene a otra temperatura de referencia con la expresión:

Los coeficientes de temperatura de las resistencias bobinadas son extremadamente pequeños. Las resistencias típicas de carbón tienen un coeficiente de temperatura del orden de decenas de veces mayor, lo que ocasiona que las resistencias bobinadas sean empleadas cuando se requiere estabilidad térmica.

Un inconveniente de este tipo de resistencias es que al estar constituida de un arrollamiento de hilo conductor, forma una bobina, y por tanto tiene cierta inducción, aunque su valor puede ser muy pequeño, pero hay que tenerlo en cuenta si se trabaja con frecuencias elevadas de señal.

Por tanto, elegiremos este tipo de resistencia cuando 1) necesitemos potencias de algunos watios y resistencias no muy elevadas 2) necesitemos gran estabilidad térmica 3) necesitemos gran estabilidad del valor de la resistencia a lo largo del tiempo, pues prácticamente permanece inalterado su valor durante mucho tiempo.

Resistencias de carbón prensado.- Estas fueron también de las primeras en fabricarse en los albores de la electrónica. Están constituidas en su mayor parte por grafito en polvo, el cual se prensa hasta formar un tubo como el de la figura.

Las patas de conexión se implementaban con hilo enrollado en los extremos del tubo de grafito, y posteriormente se mejoró el sistema mediante un tubo hueco cerámico (figura inferior) en el que se prensaba el grafito en el interior y finalmente se disponian unas bornas a presión con patillas de conexión.

Las resistencias de este tipo son muy inestables con la temperatura, tienen unas tolerancias de fabricación muy elevadas, en el mejor de los casos se consigue un 10% de tolerancia, incluso su valor óhmico puede variar por el mero hecho de la soldadura, en el que se somete a elevadas temperaturas al componente. Además tienen ruido térmico también elevado, lo que las hace poco apropiadas para aplicaciones donde el ruido es un factor crítico, tales como amplificadores de micrófono, fono o donde exista mucha ganancia. Estas resistencias son también muy sensibles al paso del tiempo, y variarán ostensiblemente su valor con el transcurso del mismo.

Resistencias de película de carbón.- Este tipo es muy habitual hoy día, y es utilizado para valores de hasta 2 watios. Se utiliza un tubo cerámico como sustrato sobre el que se deposita una película de carbón tal como se aprecia en la figura.

Para obtener una resistencia más elevada se practica una hendidura hasta el sustrato en forma de espiral, tal como muestra (b) con lo que se logra aumentar la longitud del camino eléctrico, lo que equivale a aumentar la longitud del elemento resistivo.

Las conexiones externas se hacen mediante crimpado de cazoletas metálicas a las que se une hilos de cobre bañados en estaño para facilitar la soldadura. Al conjunto completo se le baña de laca ignífuga y aislante o incluso vitrificada para mejorar el aislamiento eléctrico. Se consiguen así resistencias con una tolerancia del 5% o mejores, además tienen un ruido térmico inferior a las de carbón prensado, ofreciendo también mayor estabilidad térmica y temporal que éstas.

Resistencias de película de óxido metálico.- Son muy similares a las de película de carbón en cuanto a su modo de fabricación, pero son más parecidas, eléctricamente hablando a las de película metálica. Se hacen igual que las de película de carbón, pero sustituyendo el carbón por una fina capa de óxido metálico (estaño o latón). Estas resistencias son más caras que las de película metálica, y no son muy habituales. Se utilizan en aplicaciones militares (muy exigentes) o donde se requiera gran fiabilidad, porque la capa de óxido es muy resistente a daños mecánicos y a la corrosión en ambientes húmedos.

Resistencias de película metálica.- Este tipo de resistencia es el que mayoritariamente se fabrica hoy día, con unas características de ruido y estabilidad mejoradas con respecto a todas las anteriores. Tienen un coeficiente de temperatura muy pequeño, del orden de 50 ppm/°C (partes por millón y grado Centígrado). También soportan mejor el paso del tiempo, permaneciendo su valor en ohmios durante un mayor período de tiempo. Se fabrican este tipo de resistencias de hasta 2 watios de potencia, y con tolerancias del 1% como tipo estándar.

Resistencias de metal vidriado.- Son similares a las de película metálica, pero sustituyendo la película metálica por otra compuesta por vidrio con polvo metálico. Como principal característica cabe destacar su mejor comportamiento ante sobrecargas de corriente, que puede soportar mejor por su inercia térmica que le confiere el vidrio que contiene su composición. Como contrapartida, tiene un coeficiente térmico peor, del orden de 150 a 250 ppm/°C. Se dispone de potencias de hasta 3 watios.
Se dispone de estas resistencias encapsuladas en chips tipo DIL (dual in line) o SIL (single in line).

Resistencias dependientes de la temperatura.- Aunque todas las resistencias, en mayor o menor grado, dependen de la temperatura, existen unos dispositivos específicos que se fabrican expresamente para ello, de modo que su valor en ohmios dependa "fuertemente" de la temperatura. Se les denomina termistores y como cabía esperar, poseen unos coeficientes de temperatura muy elevados, ya sean positivos o negativos. Coeficientes negativos implican que la resistencia del elemento disminuye según sube la temperatura, y coeficientes positivos al contrario, aumentan su resistencia con el aumento de la temperatura. El silicio, un material semiconductor, posee un coeficiente de temperatura negativo. A mayor temperatura, menor resistencia. Esto ocasiona problemas, como el conocido efecto de "avalancha térmica" que sufren algunos dispositivos semiconductores cuando se eleva su temperatura lo suficiente, y que puede destruir el componente al aumentar su corriente hasta sobrepasar la corriente máxima que puede soportar.

A los dispositivos con coeficiente de temperatura negativo se les denomina NTC (negative temperature coefficient).
A los dispositivos con coeficiente de temperatura positivo se les denomina PTC (positive temperature coefficient).
Una aplicación típica de un NTC es la protección de los filamentos de válvula, que son muy sensibles al "golpe" de encendido o turn-on. Conectando un NTC en serie protege del golpe de encendido, puesto que cuando el NTC está a temperatura ambiente (frío, mayor resistencia) limita la corriente máxima y va aumentando la misma según aumenta la temperatura del NTC, que a su vez disminuye su resistencia hasta la resistencia de régimen a la que haya sido diseñado. Hay que elegir correctamente la corriente del dispositivo y la resistencia de régimen, así como la tensión que caerá en sus bornas para que el diseño funcione correctamente.

NTC

PTC