UD 2 ELECTRONICA ANALOGICA VAL 15 16 trad no revisada

Texto completo

(1)Electrònica. analògica. Luis García Molina. I.E.S. Serra Perenxisa (Torrent).

(2) introducció •. Què ha suposat l'electrònica?. • –. Miniaturització de les màquines i els controladors.. –. Automatització de màquines.. –. Programació de màquines.. –. Robòtica i intel·ligència artificial (IA). –. Control de processos.. –. Revolució en el tractament de dades: INFORMÀTICA.. –. Revolució en les comunicacions: televisió, telefonia mòbil, internet, comunicació per satèl·lit, per cable .... –. (...). – •. ACTIVITAT 1. CONTESTA: –. Quins aparells coneixes que portin dispositius electrònics?. –. Vaig donar un exemple d'un aparell on s'hagi produït un procés de miniaturització i, alhora, creixement de les seves capacitats..

(3) introducció •. Què té en comú l'electrònica amb l'electricitat?. •. Pràcticament tot el vist per electricitat normal val en electrònica !. Així que ja tenim molt camí fet:. • – Els circuits elèctrics són semblants: generadors, elements conductors, elements maniobra, receptors ... – Els electrons en circulació dels conductors són moguts pel voltatge dels generadors i donen l'energia perquè funcionin els receptors. – Funcionen amb corrent contínua ... – Elements en sèrie i paral·lel ... – Resistències, bombetes, piles, interruptors, polsadors ... – La llei d'Ohm, la potència elèctrica ... – Les interaccions electromagnètiques ... – Tot això és igual ....

(4) introducció Què és diferent respecte a l'electricitat? A-Nous elements: semiconductors (Díodes, transistors) al costat dels clàssics resitores, capacitancias i bobines Noves resistències (termistors, LDR ...) Els components són petitíssims: circuits integrats. B-Voltatges d'alimentació petits, De pila o d'endoll. Es passa de 220 V a 5V en petits transformadors C-Funcionen amb corrent contínua: El corrent altern de l'endoll es passa a contínua en els rectificadors. O generada en piles minúscules. D-Circuits en plaques de materials especials, Amb pistes de coure en comptes de cables. E-MANEJA PRINCIPALMENT SENYALS DE TENSIÓ. ACTIVITAT Quins són B) Què és C) Què és. 2: els nous components que fan servir els circuits electrònics? un rectificador? un transformador?.

(5) Com es fan les plaques electròniques? 1. Disseny de circuit imprès en full transparent. 2. llum degrada només en les zones ombrejades de thethe capa fotosensible. Lleuger. 3 -3 Capa protectora d'un material fotosensible. -2 Capa de coure -1 Capa de base de plàstic. 4. 5. La placa es perfora i s'insereixen components. Només queden les àrees no degradades, Protegeixen algunes línies en la capa de coure.. Un líquid àcid elimina les àrees de coure sense protecció.

(6) Circuits Integrats Què es pot trobar en un tauler electrònic? Una placa electrònica conté: > Línies de coure conductores > Grans components electrònics (LEDs, transistors, díodes, inductàncies, resistències, condensadors, ...) > Circuits integrats de components miniaturitzats. Altres components. Circuits integrats. Els circuits integrats estan fets bàsicament de components semiconductors (transistors i díodes) i resistors. Tot extremadament miniaturitzat i integrat en milers o fins i tot milions de components (per exemple, un processador de l'ordinador)..

(7) 0 -Introducció I-Components passius II-Semiconductors III Circuits sensors IV Circuits amplificadors.. I. Components passius.

(8) 0.Introduction. Components Electrònics Resistors (valor fix). LINEALS. Potenciòmetres (valor de la variable). P1-Resistors NO LINEALS PASSIUS P2-condensadors:. normal. Termo resistor. fotoresistor. electrolític. P3-inductors (bobines). Semi CONDUCTORS. S1-Díodes S2-transistors. LEDs. fotodíodes. fototransistor.

(9) PASSIU: P1-resistències La seva funció és dificultar el pas del corrent fins als valors que necessitem.. I.RESISTORES LINEALS FIXOS: Sempre valen el mateix.. VARIABLES (Potenciòmetres): Tenen un regulador per ajustar el valor.. •.

(10) PASSIU: P1-resistències • II. Resistors no lineals – Termistors: El valor de resistència varia amb la temperatura. S'utilitzen quan volem alguna cosa que s'activi o s'apagui en funció de la temperatura. • NTC: com més gran sigui la temperatura, menor resistència. • PTC: la temperatura més alta, més resistència.. – LDR: El seu valor varia amb la llum. • Com més llum, menor és la resistència. – VDR: El seu valor varia amb la tensió, positiva o negativament..

(11) P-PASSIU: P2condensadors •. Condensadors o condensadors. En ser activats acumulen electrons entre les seves plaques, fins al punt que poden taponar el corrent. En ser desactivats retornen els electrons al circuit per on van arribar.. • •. Estan formats per dues plaques de material conductor separats per un dielèctric. Material dielèctric Plate 1. Placa 2. Material dielèctric Plate 1. Placa 2. electrons. Carregant i l'embalatge del corrent. descàrrega.

(12) P2condensadors. I-CONDENSADORS FIXOS: Es classifiquen segons el material de què estan fets:. -condensadores de paper, de plàstic (polièster) de mica, ceràmics .... -electrolíticos: Porten líquid dins.. II-CONDENSADORS VARIABLES: El seu valor es pot ajustar amb un regulador..

(13) P-PASSIU: P3-inductàncies •. Les bobines o inductàncies. Com els condensadors emmagatzemen temporalment energia que retornen al circuit en un altre moment.. •. En les bobines es produeixen fenòmens complexos: es produeix un camp magnètic que, si varia, indueix corrents que suavitzen els canvis.. •. Per això s'usen en rectificadors, i circuits de sintonització de ràdio-televisió. El seu ús principal és el transformador.. •. Estan formats per enrotllaments de fil sobre un nucli..

(14) P3-PASSIU: inductàncies •. I.con NUCLI D'AIRE: – bobina atropellada al voltant d'un nucli no magnètic.. •. II. Amb NUCLI MAGNÈTIC – - Bobina atropellada al voltant d'un metall.. •. III. Amb NUCLI DE FERRITA (ferrites) – bobina atropellada al voltant d'un òxid metàl·lic.. http://www.brielco.net/b2c/index.php? page=pp_producto.php&md=0&ref=VEL100L. http://www.directindustry.com/prod/baumann-springs/product15571-253198.html. http://integracionelectronica.blogspot.com.es/p/guia-deelemtos-mas-usados-en.html.

(15) introducció. ACTIVITAT 1.1: Dibuixa els següents circuits: a) Un circuit format per una pila i un resistor, 1 termoresistor i una LDR, els 3 en paral·lel B) Una pila, un resistor i 2 bobines en sèrie, els 3 en sèrie. C) Una pila, un condensador normal i una resistència variable en paral·lel, i tot això en sèrie amb 2 condensadors electrolítics..

(16) 0 -Introducció I-Components passius II-Semiconductors III Circuits sensors IV Circuits amplificadors.. II. Components de semiconductors DÍODE I L'TRANSISTOR.

(17) conductor, aïllant i semiconductor •. •. Cridem MATERIALS CONDUCTORS a aquells els àtoms de cedeixen electrons fàcilment quan se sotmet a voltatge. Condueixen el corrent elèctric. – Exemple. METALLS (com ara coure, alumini ...) – Cridem MATERIALS AÏLLANTS a aquells els àtoms de no cedeixen electrons i per tant no condueixen l'electricitat – Exemple: fusta, plàstic, pedra .... •. Cridem MATERIALS SEMICONDUCTORS a aquells els àtoms donen electrons a una quantitat limitada i desitjada ("a la carta"). Necessiten ser dopats amb petites quantitats d'altres àtoms. – Exemple: germani o silici dopat amb gal·li o Arsènic.. •. Semiconductors poden ser de dos tipus: – "P" TIPUS (positiu) SEMICONDUCTORES: • Té forats positius, i captura electrons. – "N": TIPUS (negatiu) SEMICONDUCTORES: • Dóna electrons.. •. EL DÍODE I DEL TRANSISTOR estan fetes de materials semiconductors, en unir-se capes tipus "p" i tipus "n".. P. N 10.

(18) Semiconductors díode EL DÍODE És un component dels circuits electrònics. Està fet de materials semiconductors. És una unió d'un semiconductor "p" amb u "n".. P. N. ÚS: La seva principal característica és que només condueix el corrent en un sentit. Això ens permet assegurar el sentit del corrent a la nostra conveniència..

(19) Semiconductors transis EL TRANSISTOR És un component dels circuits electrònics. És una unió triple de semiconductors, 2 tipus. TRANSISTOR "NPN". TRANSISTOR "PNP". P. N intensitat. P N. intensitat. N P. Nosaltres estudiarem el tipus "NPN". intensitat intensitat.

(20) Semiconductors transis EL TRANSISTOR: funcionament 1 •. FUNCIONA COM UN petitíssim AMPLIFICADOR DE LA CORRENT – El corrent que li arriba per la base (B) és petita. – El corrent que passa del col·lector (C) a l'emissor (E) és molt més gran. – Per això podem dir que amplifica el corrent que li arriba. .. Alta intensitat Petit intensitat.

(21) Semiconductors transis •. EL TRANSISTOR: funcionament 2. •. FUNCIONA COM UN petitíssim INTERRUPTOR AUTOMÀTIC: – Si li arriba un petit corrent a la base (B), s'encén i deixa passar el corrent des del col·lector (C) a l'emissor (E). – Si no li arriba corrent a la base (B) s'apaga, i no deixa passar corrent entre col·lector (C) i emissor (E). El transistor en tall (apagat). JO. El transistor en saturació (en). intensitat. intensitat intensitat. intensitat.

(22) Analògic i l'electrònica digital Depenent de quin dels 2 modes de Operacions del transistor s'estigui utilitzant (amplificador petit o petit botó automàtic) ... hi ha dues branques de l'electrònica: • ELECTRÒNICA ANALÒGICA: Utilitzant el transistor com un petit amplificador podem controlar els senyals de tensió. Exemples de circuits electrònics analògics: -per augmentar i disminuir el voltatge del senyal al valor requerit (amplificació / ATENUACIÓ) - Per convertir el corrent altern a corrent continu en rectificadors. (RECTIFICACIÓ) - Per seleccionar certes parts de senyals (FILTRAT) - En la conversió de senyals analògics en senyals digitals i viceversa. •. ELECTRÒNICA DIGITAL: Utilitzant el transistor com un petit botó automàtic podem controlar SENYALS DE NOMÉS 2 VALORS: AMB TENSIÓ-Sí (1) I SENSE TENSIÓ-no (0). - Proporciona una major velocitat i eficàcia en el tractament de la informació. - Utilitza nous circuits: portes lògiques, biestables ... - Gairebé qualsevol tipus de senyal analògic es pot traduir en un senyal binari..

(23) 0.Introduction. ELECTRÒNICA:. analògics i digitals electrònica. electricitat amb valors petits i components petits com transistor. Base de. Transistor com un amplificador. Transistor com un petit botó d'auto-. ELECTRÒNICA ANALÒGICA. Base de. ELECTRÒNICA DIGITAL. Que utilitza Senyals continus de tensió. V. Que utilitza Senyals de tensió de només 2 valors. 1. V 0. t. 1 0. 0. t.

(24) III. ANALOG ELECTRÒNICA. 0 -Introducció I-Components passius II-Semiconductors III Circuits sensors IV Circuits amplificadors.. III. SENSOR A. CIRCUITS.

(25) I.ANALÓGICA: SENSORS. ANALOG circuits bàsic CIRCUITS ELECTRÒNICS SENSORS: Imagineu que volem aconseguir que les bombetes s'encenguin automàticament quan es faci de nit.. + relé. Circuit de potència Control de sensor de llum del circuit. Per això necessitem: a) Un circuit electrònic que sigui un sensor que detecti la llum que hi ha (CIRCUIT DE CONTROL). b) El circuit amb la bombeta (CIRCUIT DE POTÈNCIA).. Quan sigui de nit, el sensor enviarà un senyal al circuit de bombetes i el posarà en marxa, mitjançant un interruptor automàtic (relé) que està 30 en els dos circuits..

(26) Aquí tenim el diagrama del sensor electrònic analògic i el circuit de potència.. 1 circuit de control Font de tensió 4'5V. 2 circuit, el poder Relé (Coil) (Connectors). Díode Resistències fixes Generador 12 V Transistor LDR Planta (0 volts). Bombeta 31.

(27) I.ANALÓGICA: SENSORS. ANALÒGICA sensors Funcionament:quan és de DIA Circuit 1, de control Quan hi ha llum, la LDR té poca resistència (400Ω). Els electrons en arribar al punt "X" trien anar-se'n per on menys resistència hi ha (per la LDR, en l'altre camí hi ha 4000Ω!). Llavors, al transistor no li arriba corrent per la base. El transistor està en tall, com un interruptor obert. La bobina del relé no és excitada i deixa els connectors com estan.. Circuit 2, de potència Amb la bobina apagada els connectors es queden així. En aquesta posició no la bombeta roman apagada (és de dia no?).. I. I. X. I 32.

(28) I.ANALÓGICA: SENSORS. ANALÒGICA sensors Funcionament: quan és de NIT • 1, de control Circuit. Circuit 2, de potència. Quan •no hi ha llum, la LDR té molta resistència. (8000Ω).. Amb la bobina encesa dels connectors canvien de posició. Així a la bombeta li arriba corrent i s'encén (va bé perquè és de nit no?).. Els electrons en arribar al punt "X" trien anar-se'n per on menys resistència hi ha (per la R de 4kΩ).. I. Llavors, al transistor sí li arriba corrent per la base. El transistor entra en saturació, com un interruptor tancat. Amb per com els. el transistor així, passa corrent la bobina, que és excitada. Així, un imant, atreu els connectors i canvia de posició.. I. I. X. 28. I.

(29) ACTIVITAT 4.1: Danalyze següent circuit electrònic. Pots pensar per què podríem fer-lo servir? Indicar el circuit de control, el circuit de potència i el relé. Escriu el nom de tots els seus components. Explicar com funciona amb paraules, en ambdós casos: durant el dia i la nit. ACTIVITAT 4.2: Dissenyi un circuit que encendre les estufes quan fa fred (utilitzant un termistor NTC) Indicar el circuit de control, el circuit de potència i el relé. Escriu el nom de tots els seus components. Explicar com funciona amb paraules, en ambdós casos: durant el dia i la nit.. ACTIVITAT 4.1: Dissenyar un circuit que la seva vegada s'obre una porta quan es detecta una persona. Podeu utilitzar un sensor d'infrarojos amb un emissor de raigs infrarojos direccional. 34.

(30) 0 -Introducció I-Components passius. III. B. AMPLIFICADOR CIRCUITS. II-Semiconductors III Circuits sensors IV Circuits amplificadors.. És B = ------És a dir, La fórmula de guany. 37.

(31) AMPLIFICATOR 1: El transistor si mateix. Ja hem dit que el transistor en si funciona com un petit amplificador. Recordeu que el corrent aconseguit per la base és molt menor que els lliurats a través de l'emissor. •. És a dir,. En aquest circuit, amb una tensió de 1,5 V, la intensitat resultant és 0'750 mA.. J O. •. És. altaveu. Si afegim un transistor, la intensitat que té en la seva sortida és de 39 mA. (52 vegades més que l'original).. J O. ALTAVEU! 39.

(32) AMP 2: Dos transistors (Darlington parell). •. Aconseguirem un amplificador més fort simplement unir dues transitors.. •. En aquest circuit, en les mateixes condicions que l'anterior amb el mateix senyal d'entrada de 1,5 V, la intensitat resultant és 350 mA (467 vegades més gran que en primera!). Darlington parell. 1 2 J O. ALTAVEU! 40.

(33) AMP 3: Amplificador Operacional (AO). L'amplificador operacional és un circuit integrat format per molts petits transistors. El seu símbol és: •. http://www.cosasdeingenieria.com /. Imagina que el senyal de ràdio arriba a 1,5 V. altaveu. •. Si un AO, el senyal de tensió s'amplifica fins que puguem sentir (la tensió de sortida és de 6 V). ALTAVEU!. 42.

(34) II.ANALÓGICA: AMPLIFICADORS. ACTIVITAT 4.5: Dibuixar els circuits amplificadors per tal de fer una televisió més gran amb: a) Un transistor b) Un parell Darlington c) Un amplificador operacional.. 43.

(35) FI.

(36)