domingo, 14 de diciembre de 2014

El Transistor JFET en alterna.

Anterior: Polarización del transistor JFET.

Para poder utilizar el JFET en alterna será necesario conocer antes unos temas que son de importancia,  ya que si no se interpretan de manera adecuada se tendrá problemas a la hora de implementar los circuitos del transistor JFET en alterna, esto es en los circuitos de amplificación con el JFET.
Se han preparado una serie de vídeos publicados en el canal de youtube de mrelberni, en los cuales se comenta sobre estos temas, los cuales son:

El JFET en alterna

1.-El JFET en alterna, la transconductancia.

 La transconductancia es un  término matemático muy útil cuando se quieren realizar circuitos de amplificación con el JFET, también con el mosfet, se representa mediante gm e indica cuanto es el cambio en el valor de la corriente de drenaje ID cuando se cambia el valor de la tensión compuerta fuente VGS, con respecto al punto operación al cual se ha polarizado el JFET, matemáticamente esto  se ve así:
gm=(ΔID)/(ΔVGS), su unidad es el mho o el siemens que es Ω-1
Si ΔVGS se hace muy pequeño, la transconductancia será la pendiente de la curva de transferencia en el punto de operación Q, esto es
gm=(dID)/(dVGS), donde ID está dado por la ecuación de Shockley.
Cuando se quiere hacer trabajar el jfet en alterna, esto es en circuitos de amplificación, se polariza por ejemplo por divisor de tensión, el circuito quedará como se ve en la figura.
el jfet en alterna transconductancia
Los condensadores en alterna se comportan como cortocircuitos, se comentará sobre esto mas adelante, la señal alterna vi llegará a la entrada, por lo tanto la tensión compuerta fuente en alterna será vgs=vi, como el JFET está polarizado en

Polarización del transistor JFET

Anterior: Gráfica de transferencia del JFET.

La polarización del JFET se realiza mediante tensión continua y consiste en prepararlo para que en  un circuito, en el cual se le quiere utilizar,  a través del JFET circule  una cantidad de corriente ID por el drenaje, y a su vez se obtenga una tensión entre el drenaje y la fuente VDS para esa cantidad de corriente ID, a esto  se le llama obtener el punto de operación o punto Q. La corriente ID va depender de la tensión compuerta fuente VGS que exista en la malla de entrada, la VDS dependerá de la malla de salida del circuito, para ver esto será de utilidad la gráfica de entrada y la de salida del JFET.
Anteriormente se ha visto que el JFET tiene una corriente drenaje fuente de saturación IDSS, la cual indica cual es la corriente máxima que podrá circular entre el drenaje y la fuente, entonces la corriente ID al cual se polarizará el transistor solo podrá tener valores comprendidos entre 0mA y IDSS.
Como la corriente de la compuerta IG=0, hay que tener siempre presente que la corriente de drenaje ID y la corriente de fuente IS son iguales esto es ID=IS, tanto para transistores de canal n como para los de canal p, tampoco hay que olvidarse de la ecuación de Shockley, con esto en mente ya se puede ver algunos tipos de polarización.
Se verán 3 tipos de polarización: Para ver los diferentes  tipos de polarización  se utilizará un JFET de canal n, se procederá a obtener una ecuación en la malla de entrada y otra en la malla de salida.  Para polarizar un JFET de canal p se procederá de manera

Curva de transferencia del transistor JFET

Anterior: Pruebas con el JFET.

Curva de transferenciaLa curva que resulta de al unir los puntos que se obtienen al realizar las medidas en la malla de entrada del circuito visto en el  tema anterior, se conoce como curva de transferencia o de transconductancia, esto porque se transfiere corriente ID por el drenador del JFET en este caso uno de  canal n, al variar la VGS, en otras palabras sería algo así, la corriente que se circule por el drenador va a depender de la tensión que este presente entre la compuerta y la fuente; como se ve es una curva parabólica y esa curva obedece en forma aproximada a una ecuación cuadrática,  se dice aproximada porque en los circuitos con JFET reales los valores obtenidos con la ecuación muchas veces se alejan del valor medido, esta ecuación es conocida como ecuación de Shockley.
Para cualquier circuito que se realice con un JFET será necesario tener a mano la curva de transferencia, algunas hojas de datos traen la curva de transferencia, pero es mas útil si la obtiene uno mismo y esta se consigue con la ayuda de esa ecuación.
En la figura se ve la ecuación de Schockey, con la cual se puede calcular la ID si se conoce el valor de VGS, o también se puede calcular

El JFET, pruebas con el transistor jfet.

Una forma de familiarizarce con el JFET es haciendo pruebas, medidas en el JFET, un inicio puede ser por ejemplo mantener la tensión compuerta fuente VGS=0, luego variar la tensión drenaje fuente VDS y ver como varía la corriente de drenaje ID, lo que si hay que tener en cuenta y ver en la hoja de datos es cual es el valor de la VDSmáx que se le puede aplicar al JFET que se esté utilizando para no dañar el transistor. El circuito que se puede utilizar es el siguiente:
el jfet circuito de prueba 1
Como se puede ver en el circuito propuesto la tensión VGS=0, la tensión VDS será variable del que se pueden ver sus valores con la ayuda del voltímetro, ese voltaje variable lo proporcionará la fuente de alimentación VDD, la corriente ID a través del drenaje se mide con el amperímetro, en un inicio la VDS será la mínima que

El transistor JFET, conociendo sus características.

El transistor JFET es un dispositivo mediante el cual se puede controlar el paso de una cierta cantidad de corriente haciendo variar una tensión, esa es la idea principal; existen 2 tipos de JFET los de canal n y los de canal p, se comentará para el caso de JFET de canal n, lo que se comente para el de canal n, es similar para el de canal p, la diferencia será el sentido de las corrientes y las tensiones sobre el JFET; constan de 3 pines, los cuales reciben los nombres de drenaje(D), compuerta(G) y fuente(S); lo que hace el JFET es controlar la cantidad de corriente que circula entre el drenaje y la fuente, esa corriente se  controla mediante la tensión que exista entre la compuerta y la fuente.el jfet _2N3819
En la imagen anterior se muestra un JFET de canal n, en este caso el 2N3819, se muestran los 3 pines que tiene con sus

sábado, 13 de diciembre de 2014

Fuente de Alimentación, varias fuentes útiles.

Anterior: El  Regulador.

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Con lo comentado en las secciones anteriores ya se puede construir una fuente de alimentación, en este caso se va a comentar 3 fuentes de alimentación básicas que no deberían faltar si se va a dedicar al estudio de la electricidad y de la electrónica.
          Las fuentes de alimentación que se verán son:

Fuente de alimentación de 5V 1A

Se preparará el esquema de construcción de esta fuente; en este caso se necesita que en la salida de la fuente se obtenga un voltaje de continua de 5V, a la vez que debe poder suministrar hasta 1A de corriente continua, por lo cual se utilizará el regulador integrado 7805 con un encapsulado TO-220, al cual se le debe colocar un radiador ya que cuando mas corriente entregue se calentará; en la hoja de datos del 7805  hay un dato simbolizado como VDROP, este indica cual debe ser la diferencia mínima  entreel voltaje de entrada Vent del regulador y su voltaje de salida Vsal, para el caso del 7805 ese valor es VDROP=2V, por lo tanto Vent=Vsal+VDROP=(5+2)V,  entonces la tensión de entrada para el regulador tendrá que ser como mínimo Vent=7V.
Esa tensión de 7V en la entrada del 7805 tiene que ser el valor mínimo Vmín de la tensión filtrada, se ha visto también que el valor máximo de la tensión filtrada es  Vmáx=Vmín+Vppr, donde Vppr es el valor del voltaje pico pico de la tensión de rizo, esto hay que tenerlo en cuenta.
Hay que calcular cuanto tiene que ser el valor del voltaje pico que se deberá obtener en el secundario del transformador que se utilizará, para que una vez rectificada y filtrada se obtengan 7V como mínimo en la entrada

El regulador para la tensión alterna filtrada

Anterior: Filtro.

El regulador

Hasta el momento se ha rectificado y filtrado la tensión alterna obtenida del secundario del transformador, el filtrado se ha hecho procurando que la tensión rizo pico pico Vppr sea aproximadamente 10% de la tensión de pico (Vp-1,4); como se comentó en la sección anterior esto se hace para no provocar que por los diodos rectificadores y por la bobina del secundario circule demasiada corriente como para dañarlos; si se mide la tensión que se obtiene a la salida del filtro sobre la resistencia de carga con un osciloscopio, se observará que la tensión no es totalmente continua sino que tendrá un rizo. Ocurre que si se cambia la resistencia de carga, la tensión continua medida también variará, para evitar estas situaciones es necesario regular la tensión continua que sale del filtro.  Para obtener la tensión totalmente continua, esto es sin rizo, y que esta no varié al cambiar la resistencia de carga se utiliza el regulador, el cual se puede hacer mediante diodos  zener y transistores; pero existen reguladores integrados que serán los que se utilizarán ya que son confiables, baratos y fáciles de utilizar; la idea de lo que se hará se resume en la siguiente figura
el regulador
Como se puede ver lo que se hará será pasar la corriente filtrada a través del regulador integrado, del cual se obtendrá una corriente continua pura. Se utilizarán los reguladores de la serie 78XX para obtener salidas en continua de valores fijos tales como 5V, 12V, 24V entre otros, la hoja de datos de estos integrados se puede

Filtro de la corriente alterna rectificada

Anterior: El Rectificador.

La onda rectificada se pasa por un filtro, el cual está constituido por uno o mas condensadores electrolíticos, para obtener un nivel de tensión continua mucho mejor que el que se obtiene con solo la rectificación con el puente de diodos, en la imagen siguiente se representa como estaría el circuito para la fuente de alimentación hasta el momento con el condensador de filtro incluido.
Filtro
El voltaje de salida rectificado tiene un valor de voltaje en continua igual a Vcd = 2(Vp-1,4)/π también se ha visto que la frecuencia del voltaje rectificado es el doble de la frecuencia del voltaje que sale del secundario del transformador, por ejemplo si

El rectificador, rectificación de la tensión alterna.

Anterior: El Transformador. 

Lo que hace el rectificador es convertir la corriente alterna que sale del secundario del transformador a corriente continua, lo que pasa es que esta corriente aún no es totalmente continua, si no que consta de una parte continua y una parte alterna; el rectificador esta constituido por diodos, de los que se aprovecha la propiedad que tienen de conducir la corriente eléctrica en un solo sentido, cuando conducen se dice que están polarizados en forma directa y cuando no conducen se dice que están polarizados en forma inversa.
La corriente alterna en un momento tendrá valores positivos, luego de un tiempo tendrá valores negativos, su valor de voltaje irá alternando en el tiempo, ademas pasado un tiempo sus valores de voltaje se repiten y es a ese tiempo que tardan en repetirse esos valores a lo que se le llama periodo, de ahí que se diga que la corriente alterna es periódica,

El transformador.

Anterior: Introducción. 

El transformador.

Existen muchos tipos de transformadores, en este caso se utilizará el transformador monofásico, el cual está constituido por dos bobinas separadas, montadas  sobre un núcleo hecho de chapas de hierro, estas bobinas están eléctricamente aisladas; a una de las bobinas se le conoce como primario del transformador y a la otra bobina como secundario del transformador, cada bobina tiene un número determinado de vueltas de hilo de cobre.
IMPORTANTE: Al hacer pasar corriente alterna a través de una bobina, en esta aparece un campo magnético variable, cuya frecuencia será igual a la frecuencia de la corriente alterna; por otro lado, si se tiene un campo magnético variable y ha este se le acerca una bobina, en la bobina aparecerá una corriente alterna cuya frecuencia será igual a la frecuencia del campo magnético variable; es en esto en lo que se basa el funcionamiento del transformador.
Será el primario del transformador el que se conecte a la red eléctrica (220VCA, 110VCA, depende del país en el que se encuentre), una vez conectado, la corriente alterna provocará que en el primario aparezca un campo magnético variable el cual será reforzado por el núcleo de hierro, la frecuencia de este campo magnético será la misma que la de la red eléctrica(50Hz, 60Hz); será este campo magnético variable, el que

Fuente de alimentación-Introducción

Fuente de alimentación-Introducción

Si se está empezando en esto de la electrónica, lo primero que hay que implementarse es una fuente de alimentación, esta fuente lo que hará será convertir la corriente alterna que llega a través de las instalaciones eléctricas domesticas, en corriente continua, que es la forma de corriente que se utiliza en los circuitos electrónicos.
Se tiene que seguir un orden al construir una fuente de alimentación, la idea básica se resume en el siguiente gráfico, en el cual se muestra la en forma en que se procederá.
Proceso
Según se vé en el gráfico anterior, la entrada será la corriente  alterna que se obtiene de los enchufes, esto va depender del país donde te encuentres por ejemplo 220V/50Hz, 110V/60Hz, en el siguiente enlace puedes ver una lista de las tensiones y frecuencias por países; esa corriente alterna que llegue por los enchufes, habrá que reducirla mediante un transformador a valores adecuados de alterna para los circuitos electrónicos, por ejemplo a 24VAC (VAC quiere decir voltios de corriente alterna), 12VAC, 5VAC.
Una vez que se obtiene la tensión alterna reducida, se comienza con el proceso de transformarla a corriente continua(VCC), para ello, primero la tensión reducida obtenida del transformador se pasará a través de un rectificador, el cual está formado por diodos; lo que se obtiene del rectificador se pasará por un filtro, el cual está formado por uno o mas condensadores electrolíticos y por último lo que salga del condensador se hará pasar por un regulador de tensión, a partir del cual ya se obtiene en la salida la corriente  continua que se utilizará en los circuitos electrónicos.
En lo que sigue se  comentará sobre cada una de las etapas que forman parte de la construcción de una fuente de alimentación.

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