guia de aprendizaje electrónica

DIRECCIÓN GENERAL DE CENTROS DE FORMACIÓN PARA EL TRABAJO

Guía de Aprendizaje para Mantenimiento Preventivo y Correctivo de Circuitos

Electrónicos Analógicos y Digitales

México, D. F. Mayo del 2013

SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR

Guía de Aprendizaje para Mantenimiento Preventivo y Correctivo de Circuitos Electrónicos Analógicos y Digitales.

DR Secretaría de Educación Pública, DGCFT, 2013.

Av. División del Norte No. 2786, Col. Parque San Andrés, C. P. 04040, México, D. F. Impreso en México.

La reproducción total o parcial de esta obra, incluida la portada, y su transmisión por cualquier medio mecánico, electrónico, fotográfico, audiográfico o algún otro, requiere la autorización previa por escrito de la Secretaría de Educación Pública. Lo contrario representa un acto de piratería perseguido por la Ley Penal.

ISBN: En trámite.

DIRECTORIO

SECRETARIO DE EDUCACIÓN PÚBLICA Lic. Emilio Chuayffet Chemor

SUBSECRETARIO DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Dr. Rodolfo Tuirán Gutiérrez

DIRECTOR GENERAL DE CENTROS DE FORMACIÓN PARA EL TRABAJO

Dr. B. Efrén Parada Arias

DIRECCIÓN TÉCNICA

COORDINADORA DE ORGANISMOS DESCENTRALIZADOS ESTATALES DE LOS INSTITUTOS DE FORMACIÓN PARA EL TRABAJO

Ing. Alejandra Patricia Fernández Gutiérrez

DIRECTOR DE APOYO A LA OPERACIÓN Lic. Adolfo González Flores

ENCARGADO DE LA SUBDIRECCIÓN DE PLANEACIÓN Arq. Gonzalo Zamudio Correa

SUBDIRECTORA ACADÉMICA Lic. Rebeca González Hernández

SUBDIRECTORA DE VINCULACIÓN Y APOYO ACADÉMICO Lic. Concepción Novelo Freyre

COORDINADOR ADMINISTRATIVO Mtro. Roberto Jairo Juárez Salazar

JEFE DEL DEPARTAMENTO DE PROGRAMACIÓN Y PRESUPUESTACIÓN

Lic. Pedro Herrera Pérez

ÍNDICE

Página

Presentación 7

1. Instrucciones para el uso de la guía 11

2. Submódulo (s) de aprendizaje 15

Mantenimiento de circuitos electrónicos analógicos Práctica 1 Equipo herramienta y suministros Práctica 2 Comprobación de circuitos eléctricos y electrónicos Práctica 3 Diagnostico de fallas

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Mantenimiento de circuitos electrónicos analógicos Práctica 4 Comprobación de circuitos de lógica binaria Práctica 5 Diagnosticar fallas en circuitos electrónicos digitales

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3. Práctica final 239

4. Glosario 257

5. Anexo 267

Norma de Institución Educativa CENICA008.01 Mantenimiento de Circuitos Electrónicos Analógicos y Digitales.

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PRESENTACIÓN

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La Dirección General de Centros de Formación para el Trabajo participa activamente en la instrumentación del nuevo modelo educativo basado en competencias, lo que ha implicado entre otras acciones el diseño curricular de cursos de formación para y en el trabajo. Como producto básico de ello se han obtenido paquetes didácticos, integrados por tres documentos, entre los que se incluye la Guía de aprendizaje que en este momento tienes en sus manos.

Acerca del referente básico La Norma de Competencia es un referente para que las acciones de formación se basen en estándares de ejecución, reflejados en documentos educativos como la paquetería didáctica, la cual es un apoyo que te permitirá lograr las competencias indicadas en el perfil de egreso, así como en el objetivo general del curso.

La Norma de Competencia define el desempeño de un individuo en el lugar de trabajo; precisando los conocimientos, habilidades, destrezas y actitudes que se requieren para satisfacerlo. Para asegurar su relevancia, dichas normas son determinadas de manera conjunta entre el sector educativo, los empleadores y los trabajadores de las distintas ramas de la actividad económica nacional.

¿Qué es la Guía de aprendizaje? Es un documento elaborado para apoyar tu formación y presenta la información teórica más significativa relacionada con el Mantenimiento Preventivo y Correctivo de Circuitos Electrónicos Analógicos y Digitales, así como los procedimientos operativos de cada tema de aprendizaje, para ser ejercitados en forma individual o grupal en diversos contextos que pueden ser reales o simulados.

¿Qué demostraré al final del curso? El objetivo de este curso es que seas capaz de realizar la reparación de circuitos electrónicos analógicos y digitales, a través de la interpretación de diagramas esquemáticos electrónicos, del uso de equipos, herramientas y suministros, así como documentará las actividades que realice en servicios de mantenimiento, para proporcionar un servicio de calidad.

La norma de competencia es el referente para la elaboración de la

paquetería didáctica.

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¿Qué contiene esta Guía de aprendizaje? Cada submódulo incluye un conjunto de prácticas por tema de aprendizaje y una al final del curso. Al inicio de cada submódulo se presenta un mapa conceptual en el que observarás los conceptos principales que se abordan en el mismo.

En cada práctica encontrarás un sumario que presenta en forma clara y sencilla información relacionada con las actividades y operaciones que se te pide posteriormente que realices como parte central de la misma, las cuales contarán con la supervisión directa de tu docente y te serán evaluadas con instrumentos de evaluación como: cuestionario (evidencias de conocimiento), guía de observación (evidencias por desempeño) y listas de cotejo (evidencias por producto) que permitirán integrar tu portafolio de evidencias.

También se incluye un glosario donde podrás consultar el significado de términos relacionados con el curso y un anexo que incluye la Norma de Institución Educativa vinculada con el curso, la cual te describe lo que el sector productivo necesita en sus cuadros de producción.

Acerca de la certificación Además de obtener el reconocimiento académico que te otorga el plantel al término del curso, a través de una constancia, en la calificación completa: CENICA008.01 Mantenimiento de circuitos electrónicos analógicos y digitales.

La guía de aprendizaje contempla prácticas que ayudarán en tu proceso de formación.

¡Recuerda que eres el constructor de tu aprendizaje!

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1. INSTRUCCIONES PARA EL USO DE LA GUÍA

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Para el mejor aprovechamiento de esta guía de aprendizaje se recomienda que identifiques los referentes visuales en las prácticas de aprendizaje y en la final que te indican…

El objetivo de la práctica describe lo que debes lograr al ejercitar de manera suficiente las actividades operativas y descritas en cada práctica.

El sumario presenta la información más significativa de tipo teórico, así como la descripción de los procedimientos operativos que necesitas para realizar las actividades de la práctica.

Los recursos de apoyo consideran el equipo, herramienta, material o insumos que se utilizarán, para el desarrollo de las actividades de la práctica.

El lugar determina si la práctica se llevará a cabo en el aula, taller de capacitación o en el sector productivo, a través de visitas.

La duración establece el tiempo total para desarrollar las actividades de la práctica.

El procedimiento describe las actividades operativas que debes hacer como parte de la práctica. Incluye medidas de seguridad e higiene y recomendaciones para el mejor aprovechamiento de los recursos de apoyo y lograr calidad.

Los instrumentos de evaluación cuestionario, guía de observación y lista de cotejo que permiten evaluar el dominio de la información, el desempeño durante el desarrollo de la práctica y la calidad de los productos generados.

Las referencias bibliográficas aluden a los libros, revistas, manuales y normas, entre otros, que son apoyo para ampliar la información de los sumarios y que podrás consultar en tu plantel o en alguna biblioteca externa.

El área de notas es un espacio destinado para escribir tus ideas clave, palabras, conceptos principales, dudas o para representar en forma gráfica la información que requieres aclarar o enriquecer.

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Las prácticas de aprendizaje te permitirán adquirir competencias instrumentadas en situaciones reales o simuladas sobre aspectos abordados en cada submódulo y la práctica final, te dará la oportunidad de recuperar los temas abordados a lo largo del curso, con lo que podrás resolver una problemática en una perspectiva globalizadora.

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2. SUBMÓDULO DE APRENDIZAJE

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MANTENIMIENTO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS ANALÓGICOS

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Objetivo del submódulo de aprendizaje Al finalizar el submódulo el alumno comprobará y diagnosticará circuitos electrónicos analógicos, empleando el equipo, herramienta y suministros cumpliendo con las normas de seguridad e higiene para realizar trabajos con calidad.

Mapa conceptual:

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Práctica 1 Equipo herramienta y suministros

Objetivo de la práctica Operar el equipo, utilizar la herramienta y suministros del taller de electrónica para aplicarlos en la comprobación de circuitos eléctricos y electrónicos.

Sumario Es importante tener conocimiento de la seguridad e higiene en el trabajo y el conocimiento y la operación del equipo, la herramienta y el uso de los suministros para realizar reparaciones de circuitos electrónicos, por este motivo se tratará la siguiente información:

La Secretaria y del Trabajo y Previsión Social (STPS), emite normas, para tal fin existen tres normas que se refieren a las actividades laborales en el área de electricidad y electrónica las cuales son las siguientes:

NOM-004-STPS-1999, que se refiere a los sistemas de protección y dispositivos de seguridad en la maquinaria y equipo que se utilice en los centros de trabajo.

NOM-017-STPS-2001, que se refiere al equipo de protección personal, selección, uso y manejo en los centros de trabajo

NOM-022-STPS-1999, sobre la electricidad estática en los centros de trabajo

Es necesario que te familiarices con los conceptos de seguridad e higiene, para que los puedas aplicar en las actividades que realices en el momento en que compruebes y diagnostiques circuitos eléctricos y electrónicos

1.1.1 Seguridad e higiene

Higiene en el trabajo: Se refiere a un conjunto de normas y procedimientos tendientes a la protección de la integridad física y mental del trabajador, preservándolo de los riesgos de salud inherentes a las tareas del cargo y al ambiente físico donde se ejecutan.

Está relacionada con el diagnóstico y la prevención de enfermedades ocupacionales a partir del estudio y control de dos variables: el hombre y su ambiente de trabajo, es decir que posee un carácter eminentemente preventivo, ya que se dirige a la salud y a la comodidad del empleado, evitando que éste enferme o se ausente de manera provisional o definitiva del trabajo.

Condiciones ambientales de trabajo: Son las circunstancias físicas que cobijan al empleado en cuanto ocupa un cargo en la organización.

Condiciones de tiempo: Duración de la jornada de trabajo, horas extras, períodos de descanso, etc.

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Condiciones sociales: Son las que tienen que ver con el ambiente o clima laboral (organización informal, estatus, etc.).

Los tres puntos más importantes de las condiciones ambientales de trabajo son:

Iluminación, ruido y condiciones atmosféricas.

La iluminación se refiere a la cantidad de luminosidad que incide en el lugar de trabajo.

El ruido se considera como un sonido o barullo indeseable, la legislación laboral estipula que el nivel máximo de intensidad de ruido en el ambiente de trabajo es de 85 decibeles.

Las condiciones atmosféricas que inciden en el desempeño del cargo son principalmente la temperatura y la humedad.

La seguridad del trabajo: Es el conjunto de medidas técnicas, educacionales, médicas y psicológicas empleadas para prevenir accidentes, tendientes a eliminar las condiciones inseguras del ambiente, y a instruir o convencer a las personas acerca de la necesidad de la implantación de prácticas preventivas.

Un plan de seguridad implica, necesariamente, los siguientes requisitos:

La seguridad en sí, es una responsabilidad de línea y una función de staff frente su especialización.

Las condiciones de trabajo, el ramo de actividad, el tamaño, la localización de la empresa, etc., determinan los medios materiales preventivos.

La seguridad no debe limitarse sólo al área de producción. Las oficinas, los depósitos, etc., también ofrecen riesgos, cuyas implicaciones atentan a toda la empresa.

El problema de seguridad implica la adaptación del hombre al trabajo.

La seguridad de trabajo complementa tres áreas principales de actividad:

Prevención de accidentes.

Prevención de robos.

Prevención de incendios.

Electricidad estática: Las medidas de seguridad e higiene que deben tomarse para evitar accidentes son: No usar objetos metálicos como anillos, esclavas o relojes; uso de equipo de protección personal, apoyos visuales de seguridad e higiene, así como la identificación de voltajes de tomas de corriente, entre otros.

Es de importancia que tomes en cuenta la electricidad estática en cómo se genera y cuáles son los riesgos.

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La electricidad estática se genera por contacto y separación de materiales disímiles. Por ejemplo, se genera cuando un líquido fluye dentro de un caño o sale, desde un orificio, hacia un recipiente receptor.

Los principales riesgos de la electricidad estática son los incendios y las explosiones provocadas por descarga de chispas que contienen energía suficiente como para encender cualquier vapor, gas o polvo inflamable. Por otra parte, una descarga de electricidad estática recibida por un operador puede hacerlo reaccionar en forma involuntaria, lo que puede dar por resultado una caída y, por consiguiente, una lesión.

Una chispa entre dos cuerpos surge cuando hay buena conductividad eléctrica entre estos; en consecuencia es necesario conectar a tierra y empalmar entre sí los recipientes que contienen líquidos inflamables para evitar que la electricidad estática produzca una chispa.

El empalme se realiza para eliminar una diferencia de potencial (Voltaje) entre dos objetos. La conexión a tierra tiene como finalidad eliminar una diferencia de potencial entre el objeto y la tierra

Los empalmes y las conexiones a tierra son efectivas solamente cuando los objetos que están empalmados son conductores.

1.1.2 Equipo del taller de electrónica

Se entiende como equipo todo el instrumento que se utiliza para realizar pruebas y alimentar los circuitos electrónicos donde se verán en particular las fuentes de alimentación, el Multímetro, el Osciloscopio y el Generador de funciones.

Para operar el equipo se requiere tomar en cuenta la siguiente información:

Parámetros de los instrumentos de medición (terminología) Siempre que se trate de dar mantenimiento preventivo o correctivo (reparación de fallas) a circuitos electrónicos analógicos o digitales se utiliza equipo para alimentarlo y medir su funcionamiento, A la hora de utilizar un instrumento o equipo entran en juego una serie de términos relacionados con la medición. Estos parámetros caracterizan cada instrumento o equipo y entre ellos podemos destacar:

Exactitud: Aproximación con que la lectura de un instrumento o equipo se acerca al valor real de la variable medida.

Precisión: Capacidad de un instrumento o equipo de dar siempre un mismo resultado al medir la misma magnitud.

Resolución: Cambio más pequeño en el valor medido al cual responde el instrumento o equipo.

Sensibilidad: Respuesta de un instrumento o equipo respecto a un cambio en la variable medida.

No debes confundir los términos precisión y exactitud. La precisión no garantiza la exactitud, pero la exactitud necesita de la precisión. Mientras que la exactitud está referida

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al grado de aproximación entre el valor medido y el valor real, la precisión especifica el grado de concordancia de un conjunto de medidas.

La exactitud de los instrumentos o equipos depende del tipo de presentación de las medidas, analógicas o digitales. En indicadores analógicos este se da en % a fondo de escala (por ejemplo 3% a fondo de escala), mientras que en indicadores digitales se expresa en % más un número de conteos del dígito menos significativo (por ejemplo 0,05% +/- 1 dígito).

La resolución en instrumentos o equipos de presentación analógica es la típica de los sistemas gráficos y escalas (unos 0,3 mm), sin embargo en los de presentación digital esta se corresponde con el significado del dígito menos significativo.

El aumento de la resolución de un instrumento depende de la sensibilidad y la aplicación.

Siempre que utilices algún equipo tendrás que leer el manual de operación correspondiente para que puedas utilizarlo correctamente.

Fuentes de alimentación: Las fuentes de alimentación como su nombre la indica es el equipo que suministra el voltaje para alimentar los circuitos electrónicos y puedan funcionar, existen fuentes de alimentación de voltaje directo, (Vcd).

Generador de señales: Podemos decir que todo estudiante, experimentador, técnico o profesional en electrónica debe tener uno o varios instrumentos para poder realizar efectivamente su trabajo. La cantidad y calidad de los mismos depende lógicamente, del tipo de trabajo a realizar. Después del multímetro, el segundo instrumento en importancia podría ser el Osciloscopio y luego el generador de señales. Otros instrumentos como un frecuencímetro, medidores de condensadores y bobinas, probadores de transistores, medidores de espectro, etc. En la figura siguiente tenemos un generador de señales, en el cual se han señalado sus partes más importantes. Este instrumento es uno de los más comunes que se pueden encontrar en el banco de trabajo de un experimentador electrónico.

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Aspectos generales Los generadores son instrumentos que producen señales de prueba para ser aplicadas a los circuitos que ensamblamos con el fin de determinar su buen funcionamiento. También pueden ser muy útiles en la reparación de aparatos de audio como amplificadores, grabadoras y equipos de sonido en general. Los más comunes son los generadores en la escala de señales llamadas “de audio” o sea entre 0 y 100 kHz. Generalmente, producen señales con forma de onda seno, triangular, cuadrada y algunas veces en forma de diente de sierra.

Estos instrumentos se utilizan para entregar o inyectar diferentes tipos de señal a los circuitos electrónicos, ya sean prototipos, de producción industrial, o a circuitos que requieran reparación. Esta señal debe ser entonces escuchada, observada, medida o analizada por algún otro medio para determinar si el aparato bajo prueba o análisis está trabajando bien. En otras palabras, los generadores de señal permiten simular, de una manera fácil y precisa, las señales reales que se procesan en los diferentes aparatos electrónicos. Este proceso, en forma general, se representa en la siguiente figura.

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Tal es el caso, por ejemplo, de los generadores de audio que nos permiten analizar el funcionamiento de un amplificador de sonido reemplazando la señal de entrada de un micrófono o de un reproductor de cornpacdisc y analizarla por medio de un osciloscopio (es otro instrumento de medición).

Tipos de generadores de señal Los generadores de señal se clasifican según las señales que producen, la frecuencia de las mismas, su construcción y por algunas características especiales que les incorporan sus fabricantes. Es tan amplio el espectro, que podemos encontrar desde un generador de onda cuadrada que nosotros mismos podemos fabricar con dos transistores, unas cuantas resistencias y condensadores, hasta sofisticados generadores programables con microprocesador, interfase para computadora, teclado y pantalla, entre otros. En la siguiente figura tenemos una muestra de algunos de estos modelos de generadores.

Parámetros de los generadores Es importante, al tratar este tema, conocer o repasar algunos conceptos básicos y la terminología que se utiliza para describir las funciones y características de los generadores de señal. Se dice que son generadores de señal porque producen una corriente eléctrica o electrónica que tiene una forma de onda variable o corriente alterna con características definidas.

Esta señal, como ya lo mencionamos, debe simular o reproducir un tipo de onda similar a la que se encuentra en las aplicaciones reales. Tal es el caso de los generadores de señal de audio que cubren el espectro del oído humano que va desde los 20 Hz hasta los 20 KHz. En este caso, se deben producir señales que tengan características similares a las que producen los diferentes elementos de un sistema de sonido como un micrófono, un tocadiscos, etc. En otros casos, por ejemplo, se requiere generar las señales que produce una emisora de FM o de televisión, y para ello existen generadores de señal especializados en este tipo de señales.

Las principales características que tiene una señal son la forma de onda, la frecuencia y la amplitud. La forma de onda, como su nombre lo indica, tiene que ver con la forma geométrica que tiene la señal y son las más comunes en electrónica la forma seno o senoidal, la onda cuadrada, los pulsos, la onda triangular, la onda diente de sierra y las ondas de forma compleja que resultan de la combinación de varias señales o de algún proceso dentro de un circuito; en la figura siguiente tenemos la representación de estas formas de onda.

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La frecuencia se dice que es el número de veces que una onda se produce durante un segundo figura siguiente. Estas unidades (ciclos por segundo o cps), también se conocen como Hertz (Hz). La frecuencia se expresa, además de los Hertz, en KHz (Kilohertz o miles de Hertz), MHz (Millones de Hertz) y GHz (Gigahertz o sea 1,000 MHz.)

De acuerdo a la frecuencia, se establecen diferentes categorías de señales como las de baja frecuencia (audio), radiofrecuencia (RF), frecuencias altas (HF), frecuencias muy altas (VHF) y frecuencia ultra altas (UHF), entre otras. En estos rangos tenemos entonces generadores que producen de 2 ó 3 Hertz hasta generadores que producen señales de varios GHz. Así mismo, los generadores de señal vienen fabricados para cada una de estos tipos de frecuencia ya que el manejo de las señales es diferente para cada rango. La amplitud de una señal se refiere a su tamaño lo que en términos eléctricos es lo mismo que el voltaje. Se han establecido básicamente tres formas de medir la amplitud o voltaje en las señales: voltaje pico o Vp, voltaje pico a pico o Vpp y voltaje RMS (Root Mean Square), también llamado voltaje efectivo. Los dos primeros se miden directamente sobre

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la onda, y el tercero se calcula de acuerdo a los anteriores, figura siguiente. El voltaje RMS es para el cual están calibradas o establecidas las escalas de los multímetros. El voltaje pico y el pico a pico se pueden establecer matemáticamente por medio de la expresión mostrada en la figura siguiente o por medio de un osciloscopio tal como lo explicaremos cuando se hable de este importante instrumento.

En cuanto a la amplitud de la señal, los generadores vienen con diferentes rangos según sea y el voltaje efectivo o RMS (Root Mean Square – raíz media cuadrática). Un generador de audio, por ejemplo, viene con amplitudes desde 0 hasta l0 Vpp y los generadores de RF vienen con amplitudes menores ya que este tipo de señales se manejan generalmente a niveles bajos de voltaje. Los generadores de señal incluyen otras características como posibilidad de modulación, señales simétricas, cambio de pendiente, señales aleatorias, barrido de frecuencia, señales programables en cuanto a forma de onda y frecuencia, etc.

Osciloscopio: Este instrumento es el unico donde se puede medir la frecuencia y la amplitud de las señales, por medio de una pantalla, tienes que aprenderte las funciones especificas de cada perilla o boton para calibrar y seleccionar los parametros de medición, en la siguiente figura, se muestra un ejemplo de un osciloscopio analógico, pero se pueden encontrar digitales, de distintas marcas y capacidades, es importante que te familiarises con el manual de opreración del osciloscopio que utilizarás para las pruebas que efecturaras en circuitos electronicos

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Multímetro: El multímetro es el instrumento más utilizado por las personas que realizan mantenimientos y pruebas en circuitos electrónicos, por el cual se pueden medir el Voltaje, Resistencias, corrientes, temperaturas, capacitancias, componentes eléctricos y electrónicos.

Existen diferentes tipos de multímetros según su uso, pueden ser para trabajos de electricidad, electrónica, mecánica, etc.

Es importante que cuando utilices un instrumento o equipo estés bien documentado de la operación del mismo ya que para un trabajo de calidad se requiere utilizar las herramientas, equipo y los suministros adecuados al trabajo aplicando las medidas de seguridad e higiene.

1.1.3 Herramienta y suministros del taller de electrónica

La herramienta y los suministros son muy importantes identificarlos y utilizarlos para realizar trabajos de calidad y minimizar los riesgos de seguridad e higiene, la herramienta se puede clasificar en mecánica y eléctrica, la mecánica es toda aquella que es necesario una acción o manipulación por parte de la persona que la utilizará y que no requiere otro tipo de energía para realizar algún trabajo, de lo cual de seguro tu estas familiarizado con desarmadores, pinzas, martillos, etc., pero existen diferentes herramientas según el tipo de trabajo que se realiza aunque también determinadas herramientas se pueden utilizar para diferentes trabajos, la herramienta eléctrica se identifica por toda aquella que aparte de la acción o manipulación física de una persona, requiere energía eléctrica para su funcionamiento y realizar un trabajo, alguna herramienta de ejemplo sería un taladro, una sierra eléctrica, un desarmador eléctrico, etc., los cuales se pueden utilizar para distintos trabajos que no se relacionan entre sí, como en el área de la carpintería, la electricidad, plomería, etc., por este motivo tenemos que identificar y utilizar correctamente las herramientas mecánicas y eléctricas para realizar trabajos de reparaciones electrónicas.

Para utilizar de la mejor manera la herramienta es importante consultar los manuales del fabricante y tomar en cuenta las medidas de seguridad e higiene que se recomienda con las indicaciones de operación, manipulación y condiciones físicas y eléctricas para su uso, a continuación se relaciona la lista de las herramientas más comunes que utilizarás para

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la reparación de circuitos electrónicos, pero posiblemente te encuentres con herramienta muy especial que se tiene que utilizar para la reparación de circuitos electrónicos especiales, y por lo general el mismo fabricante proporciona la herramienta o está integrada en el manual de servicio.

La herramienta que se utiliza normalmente para la reparación de circuitos electrónicos es la siguiente:

Herramienta:

Mecánica Eléctrica

Desarmadores Allen Cautín tipo lápiz de 30 W con su base

Desarmadores de relojero y de caja Taladro

Desarmadores planos y Phillips Lámpara con lupa

Desarmadores Torx Mini taladro (Moto-Tools)

Extractor de soldadura Aspiradora

Juego de caimanes Multicontacto polarizado

Pinzas de corte Desarmadores eléctricos

Pinzas de electricista

Pinzas de punta

Pinzas pelacable

Pulsera antiestática

Base para fijar placas de circuitos electrónicos

A continuación te presentamos información de las herramientas más usuales para las reparaciones electrónicas:

Tipos de herramientas En las siguientes secciones se describen algunas de las principales herramientas manuales y eléctricas utilizadas en la práctica electrónica. Para varias de ellas no se proporcionan mayores detalles debido a que su uso es muy conocido. Entre las herramientas analizadas figuran las pinzas, los desarmadores, los cautines eléctricos y los taladros, con sus correspondientes accesorios y variantes. En futuras oportunidades se describirán otras herramientas especializadas a medida que las situaciones lo ameriten.

Estuche de herramientas para reparaciones electrónicas

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Las pinzas: son herramientas metálicas compuestas de dos brazos trabados por un perno que permite abrirlos y volverlos a cerrar. En los extremos de los brazos se encuentran las mandíbulas las cuales, de acuerdo a su forma, pueden servir para apretar, tensar, cortar o doblar. Los principales tipos de pinzas utilizadas en electrónica son las de corte y las de punta. También se dispone de pinzas especialmente diseñadas para pelar alambres y cables, remachar terminales, extraer e insertar circuitos integrados y otras aplicaciones.

Los desarmadores: son herramientas que se utilizan para girar tornillos o tuercas. Constan de un cuerpo de acero con uno de sus extremos forjado en forma de cuña. El otro extremo va sólidamente encajado en un mango aislante. Los desarmadores más utilizados en electrónica son los de punta plana y los de punta en cruz o Phillips. Algunos vienen magnetizados o con puntas removibles para proporcionar mayor flexibilidad.

Los cautines: los cautines se utilizan para efectuar uniones eléctricas mediante soldaduras de estaño. Se complementan con varios accesorios como estaciones de control de temperatura, soportes, juegos de puntas, desoldadores, etc. Algunos cautines son inalámbricos y otros son a gas. Estos últimos utilizan generalmente butano como combustible.

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El cautín eléctrico: consta básicamente de una punta de cobre o níquel fijada a un tubo metálico dentro del cual está ubicada una resistencia calefactora. Esta última calienta tanto la punta como el tubo. En la mayoría de los casos, las puntas son reemplazables y vienen en distintas formas según la aplicación.

Las soldaduras: empleadas en electrónica son aleaciones de estaño y plomo. Se presentan generalmente en forma de carretes de alambre con núcleo de resina. La resina facilita la adherencia de la soldadura.

Los desoldadores: se utilizan para retirar la soldadura alrededor de los terminales de componentes previamente soldados. El usuario simplemente calienta la unión soldada con un cautín convencional y, una vez derretida la soldadura, presiona el botón de disparo. De inmediato se forma un vacío en la punta que succiona la soldadura.

Como soldar: Si tú no has ensamblado ningún circuito electrónico anteriormente, entonces necesitarás leer algunos conceptos básicos antes de comenzar. Los pasos a continuación describen los procedimientos para preparar, soldar e inspeccionar todo tipo de componentes electrónicos. Con algunas pocas herramientas y un poco de paciencia, entonces no tendrás problemas en ensamblar y probar sus proyectos.

Herramientas básicas: Soldador tipo lápiz 30w, pequeño paño para limpieza, pinza de punta pequeña, alicate pequeño y estaño 1mm 60/40 con alma de resina. (Todos estos componentes son fácilmente adquiridos en cualquier casa de electrónica).

Dobla las terminales de los componentes (cuando sea necesario) para lograr una correcta inserción en la plaqueta.

Inserta los componentes según la indicación de los planos.

Comprueba que el soldador posea la temperatura correcta, para esto toque la punta del estaño con la punta del soldador, si el estaño se derrite inmediatamente, entonces la temperatura es correcta. Limpie la punta del soldador con el paño y ya está listo para soldar.

Calienta la unión del componente con la plaqueta como se ve en la figura (solo unos pocos segundos, el exceso de temperatura puede dañar la plaqueta y/o el componente).

Luego toca la sección a soldar con la punta del estaño (sin retirar el soldador). Cuando el estaño se derrita sobre la plaqueta, retire el estaño y el soldador. Deje enfriar un segundo.

Corta el excedente del terminal del componente con el alicate.

Por último inspecciona la soldadura.

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Una buena soldadura debe verse como un pequeño cono de estaño rodeando completamente la unión del terminal con la plaqueta. Debe de tener un aspecto brillante, de no ser así, significa que se ha realizado una soldadura fría. Esto puede deberse a que el soldador no tuvo la temperatura adecuada (paso 4), o no se precalentó lo suficiente la unión (paso 5), o bien se movió el componente cuando aún no se había enfriado la soldadura (paso 6).

El peligro de las soldaduras frías es el hecho de que pueden quebrarse y realizar falsos contactos en un futuro. Para solucionarlo simplemente repita los pasos 4 a 6.

Es normal que alrededor de la soldadura quede una pequeña aureola de grasa. Esto es el resto de la resina que trae el estaño en su interior. Para removerla simplemente usa un cepillo de dientes estándar y con él cepilla suavemente las secciones soldadas.

Los caimanes: se consideran también como una herramienta muy útil ya que se utilizan para alimentar los circuitos, para conectar equipo de prueba a los circuitos, etc. Son un par de sujetadores unidos por un cable con aislante de un mismo color y se distinguen por que los fabrican de distintos colores.

La pulsera antiestática: es una herramienta muy importante porque nos ayuda a estar descargándonos de cargas estáticas que pueden perjudicar a los componentes de los circuitos electrónicos, en un extremo tiene una pulsera donde está una parte metálica que se une a la muñeca unidos por un cable de tipo espiral donde en el otro extremo está una punta de sujeción tipo caimán.

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Los taladros: Son una herramienta diseñada para la realización de perforaciones en láminas metálicas y otras superficies. Deben ir acompañados de un juego de brocas o mechas metálicas de diámetro y longitud adecuadas al tipo de trabajo. Algunos taladros, además de perforar, pueden ser empleados también para introducir y extraer tornillos, martillar y realizar otras funciones.

El taladro eléctrico: es una herramienta muy útil para realizar perforaciones en cajas de montaje, tarjetas de circuito impreso y otras superficies. También se dispone de taladros inalámbricos que operan mediante baterías recargables.

Los mini taladros o Moto-Tools: Son un tipo de taladro miniatura que puede girar a un gran número de revoluciones por minuto y adaptarse para muchas funciones útiles como perforar, pulir, esmerilar, lijar, grabar, cortar, etc. Para ello necesita de los accesorios adecuados.

Suministros: Se entiende como suministros todos los materiales que se utilizan para realizar mantenimientos preventivos y la reparación a circuitos electrónicos, generalmente son materiales que no se reciclan y que pierden sus propiedades o se desgastan por el uso, también son telas, plásticos o papeles antiestáticos, algunos materiales son nocivos para la salud y se requiere aplicar las medidas de higiene y seguridad para su uso, traslado, almacenamiento y al desecharlos, pueden estar hechos con solventes, alcoholes.

Cuando tengas que utilizar algún suministro y no lo conozcas lee las recomendaciones del fabricante y asegurarte que su aplicación no perjudicará a tu salud, al circuito, al equipo y a la herramienta, algunos suministros pueden estar almacenados en botes de aerosol, en estado líquido, gaseoso o sólido.

También como suministros son los dispositivos que se requieren para la reparación del circuito electrónico dañado, y pueden ser resistencias, transistores, circuitos integrados, etc...

Recursos de apoyo

Herramienta Equipo Suministros

Juego de desarmadores Multímetro digital y Material impreso:

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planos y Phillips Juego de desarmadores

de relojero y de caja Desarmadores Torx Desarmadores Allen Extractor de soldadura Lámpara con lupa Taladro Minitaladro Pinzas de punta y de

corte Cautín tipo lápiz de 30 W

con su base Pulsera antiestática Brocha de 1.5 pulgadas Aspiradora Juego de caimanes Tablilla de experimentos

(Protoboard) Multicontacto polarizado

analógico Capacitómetro digital Frecuencíometro Medidor de temperatura Capacheck Osciloscopio analógico o

digital Generador de señales Fuente de alimentación de

voltaje regulado y variable de 1.5 Vcd a 24Vcd

Reglamento de seguridad e higiene

NOM-004-STPS-1999, sistemas de protección y dispositivos de seguridad en la maquinaria y equipo que se utilice en los centros de trabajo.

NOM-017-STPS-2001, equipo de protección personal - selección, uso y manejo en los centros de trabajo

NOM-022-STPS-1999, electricidad estática en los centros de trabajo

Normas y procedimientos del fabricante, institución o reglamento interno.

Manuales de equipo y de circuitos electrónicos analógicos

Diagramas esquemáticos de circuitos electrónicos.

Reportes de tareas Orden de trabajo Alcohol isopropílico Franela Espuma limpiadora Aire comprimido Silicón de transferencia de

calor Silicón para lubricación Cotonetes Soldadura 60/40 de 1 mm Pilas AA 1.5 Pilas 9Vcd Alambre del No 22 Liquido Flux Placa fenólica Cloruro ferrico Spray limpiador Plumón de tinta

permanente Tiras autoadheribles Minibrocas Juego de brocas Cutter Masking tape

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Termofilm

Lugar Aula-taller de capacitación.

Duración XXX horas.

Procedimiento Antes de iniciar las actividades de la práctica y, en coordinación con el instructor, organízate en equipos de tres a cinco personas para realizar las siguientes actividades. También es importante que cuando trabajes con herramienta, suministros o algún equipo que no conozcas es necesario que te documentes con el manual de operación o de servicio, si no existiera apóyate en el instructor. Es importante que seas cooperativo y responsable con tu equipo de trabajo y que escuches las recomendaciones e indicaciones del instructor:

Actividad 1 Seguridad e Higiene 1. Porta la bata, la pulsera antiestática y los zapatos antiestáticos 2. No portes objetos metálicos en las manos, el cuello y en el cabello 3. Identifica las salidas de emergencia en el taller o laboratorio 4. Identifica las áreas de no circulación 5. Identifica la ubicación de los extintores así como el botiquín de primeros auxilios 6. Identifica el área donde trabajarás 7. Identifica y respeta las indicaciones de los anuncios de seguridad e higiene 8. Organiza en un lugar limpio y seguro el equipo, la herramienta y los suministros

Actividad 2 Operación de equipo 1. Coloca la fuente de alimentación en un lugar seguro para trabajar con ella 2. Mide con el multímetro el voltaje de la toma de corriente donde se conectará la fuente

de alimentación 3. Conecta la fuente de alimentación y enciéndela 4. Conecta las terminales de las puntas del multímetro a las salidas de la fuente de

alimentación 5. Calibra la fuente de alimentación con los siguientes voltajes indicados en la lista

siguiente, utilizando el multímetro para verificar el valor correcto de cada voltaje 1.5 Vcd 3.5 Vcd 5 Vcd 12 Vcd

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15 Vcd 20 Vcd 24 Vcd

6. Realiza mediciones de resistencias de carbón de los valores indicados en la siguiente tabla y apunta en la segunda columna el valor que se obtuvo con el multímetro

Valor de banda de colores

Valor obtenido con Multímetro

100 Ω

220 Ω

470 Ω

1 kΩ

3.3 kΩ

4.7 kΩ

10 kΩ

33 kΩ

47 kΩ

150 kΩ

330 kΩ

1 MΩ

50MΩ

7. Realiza mediciones de capacitores electrolíticos con el equipo correspondiente de los siguientes valores indicados en la tabla y anota en la segunda columna los valores medidos.

Valor de banda de colores

Valor obtenido con el Capacitómetro

1 µF

2.2 µF

4.7 µF

10 µF

22 µF

47 µF

100 µF

220 µF

470 µF

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1000 µF

2200 µF

3300 µF

4200 µF

8. Realiza mediciones con el multímetro y la tablilla protoboard con la función de

continuidad y pruebas del embobinado a 5 bobinas y a 5 transformadores de distintos valores de sus embobinados primarios y secundarios de distintas capacidades

9. Realiza la prueba directa e inversa para diodos rectificadores y un transistores de tipo BJT de tipo NPN y PNP, la información del fabricante, utilizando el multímetro y la tablilla protoboard

10. Coloca en un lugar seguro el generador de funciones para conectarlo a la toma de corriente según las características que vienen indicadas en el mismo aparato (generalmente es de 120 Vca)

11. Coloca el osciloscopio cerca del generador de funciones en un lugar seguro para conectarlo

12. Enciende y calibra el osciloscopio 13. Conecta el osciloscopio en la salidas de las señales del generador de funciones 14. Produce con el generador de funciones las señales de la siguiente tabla y corrobóralo

con el osciloscopio 15. Calcula el periodo, el Voltaje RMS de cada señal de la tabla 16. Mide con el Osciloscopio, el voltaje pico y el voltaje pico pico de cada señal de la

tabla

Señal tipo Senoidal

01 Khz. A 05 Vca.

05 Mhz. A 20 Vca.

20 Mhz. A 12 Vca.

10 Mhz. A 10 Vca.

50 Mhz. A 5 Vca.

Señal Triangular

01 Khz. A 05 Vca.

05 Mhz. A 20 Vca.

20 Mhz. A 12 Vca.

10 Mhz. A 10 Vca.

50 Mhz. A 5 Vca.

Señal Cuadrada

01 Khz. A 05 Vca.

05 Mhz. A 20 Vca.

20 Mhz. A 12 Vca.

10 Mhz. A 10 Vca.

50 Mhz. A 5 Vca.

Actividad 3 Herramienta y Suministros 1. Elabora un vale para el préstamo de herramienta, suministros y equipo 2. Manipula los distintos tipos de desarmadores 3. Manipula los diferentes tipos de pinzas

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4. Manipula el extractor de soldadura 5. Manipula los caimanes 6. Manipula la base para fijar placas de circuitos electrónicos 7. Suelda y desolda cinco resistencias de carbón de cualquier valor en una placa para

prácticas de soldadura 8. Suelda y desolda cinco capacitores electrolíticos y de poliéster en una placa para

prácticas de soldadura 9. Suelda y desolda cinco circuitos integrados de 4, 6, 8 ,12 y mas de 16 patillas en una

placa para practicas de soldadura 10. Realiza barrenos con brocas de distintas medidas con un taladro en un tramo de 10

centímetros por 10 centímetros de placa fenólica 11. Realiza la actividad anterior con un minitaladro 12. Registra en la siguiente tabla los datos que vienen impreso en los circuitos

integrados que se utilizaron en la actividad de soldadura, utilizando la lámpara con lupa.

Fabricante No. Genérico No. de pines

13. Quita los tornillos de la tapa de un equipo electrónico con el taladro eléctrico y retira la

tapa, no sin antes cerciorarte que no esté conectado al suministro eléctrico y que no esté funcionando

14. Aspira el polvo o la basura que se encuentra en el interior del aparato electrónico. 15. Arma el equipo que aspiraste con el taladro eléctrico 16. Utiliza los suministros de limpieza y lubricación en una placa electrónica de práctica

con componentes electrónicos 17. Utiliza los suministros para desoldar y soldar los componentes electrónicos en una

placa de prácticas. 18. Ordena las herramientas y los suministros para realizar las siguientes actividades

Reporte de ejercicios Elabora en tu cuaderno de prácticas o ejercicios el reporte para cada una de las

prácticas sin omitir ningún dato de la lista siguiente:

a) Nombre de la persona que realiza la practica b) Fecha y Grupo c) Resumen de las actividades que se desarrollaron d) Firma de la persona que elabora el reporte e) Nombre y firma del que recibe el reporte

1. Limpia el lugar de trabajo y organiza la herramienta, los suministros y el equipo y entrégalo al almacén.

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Al finalizar la práctica, lleva a cabo con tus compañeros una sesión de retroalimentación para compartir la experiencia, aclarar dudas y situaciones problemáticas que se presentaron en la ejercitación de la información aprendida, de igual forma se verificará el aprendizaje de este tema con los instrumentos de evaluación.

Es importante que integres, con apoyo del docente, tu portafolio de evidencias.

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Instrumento de evaluación Cuestionario

Nombre del alumno:

Referente con NIE Nombre del docente:

Fecha:

Submódulo: Mantenimiento de circuitos electrónicos analógicos

Calificación: CENICA008.01

Tema: Manejo de Equipo, Herramienta y suministros eléctricos

Unidad: UENICA0016.01

Práctica no 1: Equipo, herramienta y suministros Elemento: E00033

INSTRUCCIONES: Marca con una “X” el inciso que corresponda a la respuesta correcta

1. Al medir la corriente eléctrica con un amperímetro de uso electrónico, este se deberá conectar:

a) En paralelo con la fuente de alimentación b) En paralelo con la carga c) En serie con la carga d) En paralelo con el fusible del circuito

2. ¿Cuál es la condición adecuada para realizar la medición de un componente resistivo de un circuito electrónico?

a) Durante la operación normal del circuito b) Con el voltaje de polarización ajustado a la mitad del valor c) Con la fuente de voltaje apagada d) Con la fuente de voltaje apagada y el componente fuera del circuito

3. Los siguientes son el periodo de cuatro señales sinodales. ¿Cuál de ellas se considera una señal de audiofrecuencia?

a) 002 segundos b) 000033 segundos c) 0000083 segundos d) 000004 segundos

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4. Si se tiene en la pantalla de un osciloscopio una señal sinodal con un voltaje de pico a pico de 38 volts, ¿cuál será su voltaje eficaz?

a) 0.1343 volts b) 1.343 volts c) 13.43 volts d) 134.3 volts

5. Si un voltímetro análogo tiene una sensibilidad de 20,000 ohms/volt, ¿Cuál será su impedancia al colocar el selector del mismo en la escala de 50 volts?

a) 20,000 ohms b) 50,000 ohms c) 0000083 segundos d) 000004 segundos

6. Al probar cuatro diodos de silicio con un multímetro digital en la función de “prueba de diodos”, se obtienen las siguientes lecturas en polarización directa. ¿cuál de los diodos se encuentra en buen estado?

a) 0 volts b) 0.01 volts c) 0.6 volts d) Infinito

7. ¿Cuál es el valor de la frecuencia de una señal en la pantalla de un osciloscopio que ocupa 2.5 divisiones de de anchura por ciclo? si el control “ time/Divisiòn” está ajustado a 10 uS/división

a) 25KHZ b) 40 KHZ c) 100 KHZ d) 200 KHZ

8. ¿Qué valores resistivos se deben obtener cuando se prueba un diodo polarizándolo con un multímetro analógico seleccionando la función “ohms”?

a) Baja resistencia en una dirección y baja en dirección opuesta b) Alta resistencia en una dirección y alta en dirección opuesta c) Alta resistencia en una dirección y baja resistencia en dirección opuesta d) Valores infinitos en ambas direcciones

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9. ¿Cuál de los siguientes se considera un suministro de uso electrónico?

a) Multímetro b) Soldadura c) Cautín de estación d) Osciloscopio

10. ¿Cuál de los siguientes no se considera un suministro de uso electrónico? a) malla para desoldar

a) malla para desoldar b) soldadura c) líquido flux d) pinzas de punta

Firman de común acuerdo

Alumno Docente

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Instrumento de evaluación Guía de observación

Nombre del alumno:


Fecha:


Calificación: NUTUR00.01


Unidad: NUTUR00.01


INSTRUCCIONES: Observe si el alumno que se está evaluando ejecuta las actividades siguientes y marque con una “X” el cumplimiento o no en la columna correspondiente.

CE* Reactivos Cumplimiento

Observaciones Si No

1

1. Se presenta portando la ropa y el equipo para su seguridad e higiene

2. Utiliza la pulsera antiestática

3. Identifica las anuncios y equipo para la seguridad e higiene en el área de trabajo

4. Se comporta con responsabilidad y orden en el lugar de trabajo

5. Aplica las acciones de seguridad e higiene tonando en cuenta la normatividad vigente

3

6. Manipula las siguientes herramientas mecánicas:

a) Desarmadores

b) Pinzas

c) Extractor de soldadura

d) Caimanes

e) Base para fijar placas de circuitos electrónicos

7. Solda y desolda cinco resistencias de carbón de cualquier valor en una placa para prácticas de soldadura

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Observaciones Si No

8. Aplica la soldadura con destreza y limpieza para fijar componentes electrónicos

9. Desolda con destreza y limpieza componentes electrónicos

10. Desolda y solda componentes electrónicos de un circuito electrónico con orden y limpieza

2

1. Coloca, conecta, alimenta y calibra o ajusta el siguiente equipo siguiendo las recomendaciones del fabricante en el manual del usuario.

a) Fuente de alimentación de Vcd

b) Multímetro analógico

c) Multímetro digital

d) Generador de funciones

e) Osciloscopio

2. Opera el siguiente equipo:





e) Osciloscopio

3. Realiza los cálculos matemáticos para calcular los valores siguientes de las señales que observa en el osciloscopio:

a) Voltaje pico

b) voltaje pico pico

c) Voltaje RMS

d) Frecuencia

e) Periodo

4. Ordena y limpia el equipo:





e) Osciloscopio

5. Enciende y calibra el osciloscopio.

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Observaciones Si No

6. Conecta correctamente el osciloscopio en la salidas de las señales del generador de funciones.

7. Produce con el generador de funciones las señales y corrobóralo con el osciloscopio.


Alumno Docente

* CE se refiere a los Criterios de Evaluación correspondientes de la NTCL o NIE.

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Instrumento de evaluación Lista de cotejo (Hoja de diagnóstico)

Nombre del alumno: Referente con NIE Nombre del docente:

Fecha:






INSTRUCCIONES: Marque con una “X” el cumplimiento o no, que a su juicio merezca el alumno en la generación de productos.


Observaciones Si No

1P 1. El reporte de la práctica o ejercicio contiene los siguientes datos:

a) Nombre de la persona que realiza la practica

b) Fecha y Grupo

c) Resumen de las actividades que se desarrollaron

d) Firma de la persona que elabora el reporte

e) Nombre y firma del que recibe el reporte


Alumno Docente

* CE se refiere a los Criterios de Evaluación correspondientes de la NIE.

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Bibliografía

CEKIT, S.A. Curso Práctico de Electrónica Moderna Argentina (2000).

NTE Electronics, INC. Semiconductores, EUA. (2007).

PRENTICE HALL. Fundamentos de electrónica, Robert L. Boylestad. EUA. (2004).

PRENTICE HALL. Fundamentos de Sistemas digitales, T.L. Floyd. EUA. (2000).

México Digital Comunicación, S.A. de C.V. C.Ds de los Años 1,2,3,4, y 5 México (2000 al 2006).

Notas

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Práctica 2 Comprobar circuitos eléctricos y electrónicos básicos

Objetivo de la práctica Armar circuitos eléctricos y electrónicos para confirmar su funcionamiento con el auxilio de los equipos de medición y generación de señales electrónicas, registrando las variables eléctricas y observando al osciloscopio el comportamiento de las mismas, para que posteriormente sea factible aplicar los métodos de diagnóstico en caso de fallas.

Sumario Para que puedas determinar si un circuito electrónico analógico funciona sin problemas, tienes que realizarle las pruebas correspondientes de acuerdo a la función para la cual fue diseñado o bien, de acuerdo al manual de servicio en el caso de equipos comerciales, para realizar esta operación se requiere que utilices las herramientas, los equipos y los suministros necesarios para las prácticas comprendidas en el submódulo, pero también se requiere que tengas el conocimiento y la destreza de identificar los componentes del circuito electrónico, aplicando las medidas de seguridad e higiene para tu persona, el equipo y los materiales. A continuación se te presenta la información para que puedas realizar las determinadas pruebas de funcionamiento con la calidad que se requiere y redactar el reporte de funcionamiento sin errores.

1.2.1 Componentes eléctricos pasivos.

Es importante que estés de acuerdo que los componentes son los elementos constructivos básicos de los circuitos y que en un circuito, cada componente cumple una función específica dependiendo de su tipo y de la forma como esté conectado con los demás.

Los componentes son de gran importancia dentro de cualquier sistema electrónico. Si cualquiera de ellos falla, falta, o está mal instalado o seleccionado, el circuito o el sistema se verá afectado en la función para la cual fue diseñado.

En electrónica las cosas son mucho más fáciles de lo que aparentan por dos razones fundamentales:

En primer lugar, aunque los sistemas electrónicos constan de una gran cantidad de componentes o partes, estos últimos se agrupan en un número muy limitado de tipos básicos, cada uno con sus propias variantes.

En segundo lugar, los componentes se agrupan formando circuitos que cumplen funciones determinadas. Nuevamente, aunque un sistema electrónico puede constar de muchos circuitos, estos pertenecen a un número limitado de categorías básicas. La combinación de circuitos da origen a sistemas, los cuales se utilizan en comunicaciones, control de potencia, audio, video, entretenimiento y otras aplicaciones.

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Los componentes, son los bloques constructivos básicos de los sistemas electrónicos. La función de un componente es manipular la corriente eléctrica que circula a través de un circuito de alguna forma, por ejemplo limitarla, almacenarla, interrumpirla, amplificarla, dirigirla, transferirla.

Tipos de componentes

En electrónica se utilizan diversos componentes para conducir, controlar, seleccionar, dirigir, interrumpir, almacenar y en general manipular la corriente eléctrica de muy variadas formas.

En electrónica tienes que tomar en cuenta todos los componentes que forman un circuito electrónico y no solo los componentes lineales y semiconductores como transistores y circuitos integrados, si no también los cables, conectores, fusibles, placas de circuitos, etc. Por esta razón se clasifican los componentes electrónicos en diferentes tipos, esto te servirá para entender de una forma muy sencilla el funcionamiento de cada uno de ellos, para que lo apliques en el diagnóstico y la reparación de circuitos electrónicos analógicos y digitales. Refiriéndonos a los componentes pasivos podríamos clasificarlos como se indica a continuación:

Pasivos o Resistencias o Condensadores o Bobinas o Transformadores

Electromecánicos o Alambres o Cables o Interruptores o Conectores

Pilas y baterías

Transductores

Las resistencias, los condensadores, las bobinas y los transformadores se conocen colectivamente como componentes pasivos lineales.

Los alambres, los cables, las tarjetas de circuito impreso, los interruptores, los relés, solenoides y motores, los conectores, los disipadores de calor, las cajas de montaje, etc.; Son dispositivos que realizan funciones eléctricas simples partiendo de acciones

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mecánicas internas o externas. Por esta razón se denominan componentes electromecánicos.

Estructura atómica de los conductores y aislantes Los elementos tienen propiedades conductoras o no de acuerdo a su estructura atómica. El grado de conductividad de un elemento viene dado por la cantidad de electrones de la última órbita del átomo.

El cobre es un conductor. El átomo de cobre posee 29 protones en el núcleo y 29 electrones planetarios que giran en órbitas dentro de cuatro capas alrededor del núcleo. La primera capa contiene 2 electrones, la segunda 8, la tercera 18 y la cuarta, o capa más externa, 1 electrón.

El número máximo permitido en la cuarta capa es de 2 x 42, o sea, 32. Entonces, este único electrón en la capa más externa no se halla ligado con fuerza al núcleo. Se puede mover fácilmente.

Un átomo de un aislante posee dos o más órbitas, con cada una de ellas completada con la cuota de electrones. Por ejemplo, si un átomo tiene un núcleo de 10 protones, tendrá 10 electrones. En la primera capa tendrá 2 electrones, y el la segunda 8. Como la segunda órbita está completa, es muy difícil desalojar a un electrón fuera del átomo.

La diferencia importante entre conductores y aislantes es que en un conductor hay uno o dos electrones en la capa externa, por lo tanto no están ligados con fuerza al núcleo, mientras que los aislantes tienen su última órbita completa o casi completa.

Para el caso de los semiconductores son elementos fabricados, que no se hallan en la naturaleza.

Los elementos utilizados en la producción de semiconductores (mayoritariamente silicio), no poseen ninguna propiedad que sea de utilidad para conducir electrones, pero mediante un proceso conocido como doping, se adicionan átomos de impurezas (antimonio, fósforo, boro, galio, etc.) logrando dispositivos que permiten el paso de cargas eléctricas bajo determinadas condiciones. En el tema se tratarán los aspectos relativos a los semiconductores empleados en electrónica

Fenómenos asociados a la corriente eléctrica El paso de corriente eléctrica deja a su paso una serie de fenómenos físicos, que han sido estudiados y en algunos casos fueron aprovechados para otros usos, como por ejemplo el magnetismo.

Vamos a repasar brevemente los principales fenómenos asociados a la circulación de electrones.

Temperatura En todo aparato existe un calentamiento debido al funcionamiento. Esto se debe a que no existen conductores perfectos. Todo conductor posee una resistencia intrínseca, que aunque sea muy baja, produce un consumo extra de energía, que al no ser aprovechada por el equipo, es disipada al ambiente en forma de calor.

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Campo magnético alrededor de un conductor Cuando circula corriente a través de un conductor, se inducen campos electromagnéticos en torno al mismo. Este principio es el que se utiliza para los motores eléctricos, en los cuales el campo que generan los bobinados de alambre de cobre, son combinados con otros campos para producir esfuerzos que hagan girar al rotor del motor. Los generadores aplican el mismo principio, pero para la obtención de energía.

También puede introducir interferencias, como cuando acercamos un cable con 220V de alterna a un cable que transporta una señal de audio.

Imantación Si se introduce un metal dentro de un campo electromagnético producido por corriente continua de gran intensidad, se logra ordenar las moléculas del metal, haciendo que este tome propiedades magnéticas. Esto no se produce con corriente alterna, ya que al cambiar constantemente el sentido del campo, no se logra ningún efecto magnetizador.

Fuerza contraelectromotriz Es una fuerza que se produce en todos los bobinados. Es debido a que toda carga eléctrica tiende a oponerse a la causa que le dio origen. Las cargas inductivas como relés, bobinas, parlantes, etc. pueden generar rebotes de corriente muy grandes.

Tensión Es la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. Su unidad de medida es el Volt.

Corriente Es la cantidad de electrones que circulan por un conductor en el lapso de 1 segundo. Su unidad de medida es el Ampere.

Resistencia Es el grado de oposición que genera un material al paso de la corriente eléctrica. Su unidad de medida es el Ohm.

Impedancia Es lo mismo que la resistencia. La diferencia es que la primera se refiere a corriente continua, y la segunda para corriente alterna.

Inductancia Fenómeno producido en las bobinas, las cuales presentan mayor impedancia cuanto mayor sea la frecuencia de la corriente aplicada. Su unidad es el Henry.

Capacitancia Fenómeno producido en los condensadores, los cuales presentan menor impedancia cuanto mayor sea la frecuencia de la corriente aplicada. Su unidad es el Faradio.

Conductancia Es la inversa de la resistencia. Su unidad es el Siemens.

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Resistencias Definición La resistencia eléctrica es la oposición que ofrece un elemento a la circulación de electrones a través del mismo.

Esta propiedad viene determinada por la estructura atómica del elemento. Si la última órbita de un átomo esta completa o casi completa por el número máximo de electrones que puede alojar, existirá una fuerza de ligado que hará que los electrones no puedan ser arrancados fácilmente del átomo.

Tipos de resistencias Las resistencias que comercialmente se utilizan son de carbón prensado, de película metálica (metal film), y de alambre.

Las resistencias de carbón prensado están hechas con gránulos de carbón prensado, que ofrecen resistencia al paso de la corriente eléctrica.

Son comunes en aplicaciones de baja disipación. Típicamente se fabrican para soportar disipaciones de ¼, ½, 1 y 2 watts. Sin embargo, estas últimas ya no son tan comunes, por su tamaño relativamente grande. Además, son bastante variables con la temperatura y el paso del tiempo.

Las resistencias de película metálica o metal film, son utilizadas para aplicaciones donde se requiera una disipación elevada y gran estabilidad frente a los cambios de temperatura, y al propio paso del tiempo.

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Están hechas con una película microscópica de metal, la cual es bobinada sobre un sustrato cerámico.

Las resistencias de alambre son utilizadas para trabajar con altas disipaciones. Están hechas con alambre de alta resistividad bobinado sobre un sustrato cerámico. En muchos casos están vitrificadas, para funcionar a altas temperaturas.

Las disipaciones más comunes son de 5, 10, 15 y 20 watts.

Debido a su disipación, no es extraño encontrar resistencias de este tipo que trabajen a temperaturas de hasta 100º C.

Existen las llamadas resistencias variables, que pueden variar su resistencia por medio de un cursor que se desplaza sobre una pista de material resistivo. Los más comunes son lo potenciómetros y los preset. Los primeros son resistencias variables, mientras que los últimos son ajustables.

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Asociación serie y paralelo Cuando se necesitan formar valores no comerciales de resistencias, o lograr obtener una menor disipación de potencia en cada una, se recurren a las asociaciones.

Las resistencias pueden asociarse en serie, paralelo, y combinaciones de ambas.

Comprobación de resistencias Para realizar la comprobación del estado de una resistencia, se necesita tener la herramienta fundamental para la electrónica, el Multímetro.

Para medir su valor y comprobar si está bien o no, tendremos que fijarnos en el código de colores de la resistencia para averiguar su valor, y compararlo con la lectura del multímetro.

Para ello, seleccionaremos la escala apropiada, de acuerdo al valor de la resistencia. La convención para el código de colores es la siguiente

En este ejemplo, la primera cifra es un 2, la segunda es también un 2, y la tercera es el multiplicador, en este caso es 103, o sea, 1000.

El cuarto color es la tolerancia, o sea, la variación que puede tener la resistencia con respecto al valor que figura en su código.

Para evitar complicaciones, se usan múltiplos para valores grandes de resistencias

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Kilo ohm: Kohm= 1 x 10-3 = Mega ohm: Mohm=1000000

CÓDIGO DE COLORES PARA RESISTENCIAS

Color Valor Multiplicador Tolerancia

Negro 0 1 0%

Marrón 1 10 2%

Rojo 2 100

Naranja 3 1000

Amarillo 4 10000

Verde 5 100000 5%

Azul 6 1000000

Violeta 7

Gris 8

Blanco 9

Dorado (+ , -)5%

Plateado (+ , - )10%

Sin color (+ , - )20%

Si el valor tiene una tolerancia de mas o menos 10 %, podemos considerarla funcional para aplicaciones generales. Si su valor dista mucho del impreso en los colores, debemos reemplazarla por otra nueva.

Variación de la resistencia con el tiempo y la temperatura: Toda resistencia tiene un coeficiente de variación por envejecimiento, y también por variación térmica.

Las resistencias de carbón son las menos estables, ya que tienen una variación importante en los dos sentidos.

Las resistencias de metal film son mucho más estables que estas últimas.

Las resistencias de alambre también son estables.

Las resistencias de carbón tienen un coeficiente de corrimiento por temperatura de (6/10000) x ºC negativo promedio, mientras que las de metal film poseen un corrimiento de (5/100000) x ºC positivo promedio.

Asociando en serie una resistencia de carbón y una de metal film, se puede obtener una resistencia de corrimiento térmico nulo.

Rt=Rcarbon + Rmf

Rcarbon=Rt / 13 Rmf=Rt – Rcarbon

Capacitores Definición El capacitor es un componente que, como su nombre lo indica, almacena energía durante un tiempo, teóricamente infinito, pero que en la realidad depende de la RSE (resistencia serie equivalente), un tipo de resistencia de pérdida que presenta todo capacitor.

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El capacitor se comporta como un circuito abierto para la corriente continua, pero en alterna su reactancia disminuye a medida que aumenta la frecuencia.

Hay capacitores de varios tipos. Aquí vamos a centrarnos en lo más comunes.

Tipos de capacitores Cerámicos Son condensadores muy baratos, pero tienen la desventaja de ser muy variables con el tiempo y la temperatura. Además, su capacidad es baja en relación con su tamaño. Generalmente se utilizan como acopladores en audio.

Poliéster Son condensadores muy grandes en función de su capacidad, pero son muy estables con el tiempo y la temperatura. Permiten obtener aislaciones muy altas (comercialmente los hay hasta de 630 volts). Generalmente se utilizan como base de tiempo en osciladores que requieran mucha estabilidad. En cuestiones de audio, presentan mejor sonido que los cerámicos.

Electrolíticos Son capacitores que logran grandes capacidades en tamaños reducidos. Esto se debe a que presenta una construcción con una sustancia química como dieléctrico, en vez de poliéster o cerámica como los anteriores. Eso produce que este tipo de capacitor tenga polaridad. Su desventaja es que son extremadamente variables con el tiempo y la temperatura, y su costo es relativamente alto a altas capacidades o altas aislaciones. Su uso se centra generalmente en filtros de fuente y salida de audio de amplificadores.

Tantalio Es parecido al anterior en el hecho de que permite obtener altas capacidades en pequeños tamaños, pero son más estables que los anteriores con respecto a la temperatura y el transcurso del tiempo. También presentan polaridad. Se utilizan sobre todo en audio.

Variables Presentan la característica de poder variar su capacidad, variando la superficie de las placas del condensador, o la distancia entre ellas.

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Asociación serie y paralelo Al igual que las resistencias, se pueden formar combinaciones en serie o en paralelo de capacitores. La diferencia radica en que el valor resultante es totalmente al inverso de las resistencias.

Asociación serie En este tipo, los capacitores son colocados uno a continuación del otro. La capacidad total es la siguiente

Para dos capacitores Ct=(C1 x C2) / (C1 + C2)

Para mas de dos capacitores Ct=1 / ( (1 / C1) + (1 / C2) + … + (1 / Cn) )

Asociación paralelo En este tipo, los capacitores son colocados todos juntos, uniendo sus extremos. La capacidad total es el siguiente:

Ct=C1 + C2 + … + Cn

Comprobación de capacitores Para comprobar el estado de un capacitor se requiere de un capacitómetro el cual permite verificar su capacitancia (C). Además puede emplearse un medidor de resistencia Equivalente (ESR), el que le permite medir su capacidad de reactancia Capacitiva.

Para comprobar un capacitor necesitaremos de un multímetro analógico (con aguja, no con display), o de un comprobador de capacitores, aunque este último es un instrumento bastante costoso.

Como en la práctica la unida del Faradio es muy grande, se usan submúltiplos

Micro Faradio: µF= 1 x 10-6 = 0.000001F

Nano Faradio: nF= 1 x 10-9 = 0.000000001F

Pico Faradio: pF= 1 X 10-12 = 0.0000000000001F

Con un multímetro analógico en la escala de ohms, procederemos a comprobar el estado del mismo. Para ello, seleccionaremos la escala correspondiente, que se muestra en la siguiente tabla:

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TABLA DE ESCALA PARA MEDICIÓN DE CAPACITORES

< 1 µF R x 10000

1 – 10 µF R x 1000

10 – 47 µF R x 100

47 – 470 µF R x 10

> 470 µF R x 1

Bobinas Definición La bobina es un enrollado de alambre de cobre sobre un núcleo, que puede ser de aire (sin núcleo), de ferrita, hierro, etc.

Con la corriente continua funciona como un conductor, oponiendo una resistencia que depende de la resistencia total del alambre bobinado.

En alterna, en cambio, tiene la propiedad de aumentar su reactancia a medida que aumenta la frecuencia. Es a la inversa del capacitor.

Combinado con el capacitor se pueden obtener circuitos resonantes, en los cuales la resonancia se produce cuando coinciden las frecuencias de corte de ambos elementos.

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Las bobinas más comunes son:

Con núcleo de hierro Este tipo está hecho con un bobinado de alambre de cobre sobre un soporte de hierro dulce. Este tipo de bobinas solo son apropiadas para aplicaciones de electroimán, donde la corriente a través del bobinado induce un efecto de imantación temporal sobre el hierro.

Con núcleo de aire La bobina esta arrollada en el aire, o sea, que no lleva núcleo. La inductancia de este tipo de bobinas es muy baja, pero tiene la ventaja de que son muy apropiadas para trabajar en altas frecuencias.

Con núcleo de ferrita Este material está hecho con hierro, carbono y otros metales, produciendo una barra a partir de un granulado muy fino de estos elementos. Se utilizan mucho en receptores de radio. Este núcleo permite aumentar la inductancia de la bobina, y son apropiados para altas frecuencias.

Con núcleo laminado Este núcleo está compuesto por delgadas chapas de silicio, que se entrelazan formando un núcleo compacto. Permite manejar elevadas potencias, y disminuye las pérdidas y el calentamiento.

Una aplicación típica de las bobinas es el transformador. Es un dispositivo que consta básicamente de un bobinado primario, al cual se le aplica una tensión alterna, y uno secundario, del cual se extrae otra tensión mediante la inducción magnética del núcleo. Esta tensión depende de la relación de espiras entre los bobinados.

Este tipo de dispositivos “no funciona con corriente continua”, ya que es necesario la acción de una corriente alterna para lograr una inducción magnética.

Dependiendo de su aplicación, los núcleos pueden ser también de ferrita o de aire, para altas frecuencias.

Las bobinas se miden en Henry, pero como en la práctica es una unidad muy grande, se utilizan submúltiplos:

Mili Henry: mH=1 x 10-3 = 0.001H Micro Henry 1µH=1 x 10-6 = 0.000001H

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Simbología: La simbología electrónica mas usada para que sea una referencia rápida y efectiva es la siguiente:

Puertas lógicas

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

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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

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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 multiple

Condensador con armadura a masa

Condensador diferencial

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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

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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

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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 NPN

Tiristores

Tristor SCR Silicon controlled rectifier

Tristor SCS Silicon controlled switch

Diac

Diac

Triac

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

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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

Transistores Mosfet

Tipo empobrecimiento 3 terminales



Tipo enriquecimiento sustrato unido al surtidor 3 terminales

Tipo enriquecimiento sustrato unido al surtidor 3 terminales

Tipo empobrecimiento sustrato unido al surtidor 3 terminales

Tipo empobrecimiento sustrato unido al surtidor 3 terminales

Tipo enriquecimiento 4 terminales






Tipo empobrecimiento 2 puertas, 5 terminales

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Tipo empobrecimiento 2 puertas, 5 terminales

Tipo enriquecimiento 2 puertas, 5 terminales

Tipo enriquecimiento 2 puertas, 5 terminales




Cuando interpretes un diagrama esquemático, es importante que conozcas toda la simbología de los componentes electrónicos y su funcionamiento de cada uno que ellos, identificando donde se ubican las etapas que lo constituyen, los puntos donde se alimenta el circuito y los puntos de entrada y salida de las señales, los puntos donde se conecta el equipo para realizar las mediciones de prueba.

Manuales de equipo y de sustitutos A fin de facilitar a los especialistas la reparación y mantenimiento de los aparatos electrónicos, los fabricantes publican manuales de cada modelo o serie, en los que se incluyen diagramas electrónicos, tablas de componentes, descripción de ajustes, etc. Estos son precisamente, los manuales de servicio.

Como en años anteriores los aparatos eran más simples, era suficiente contar con el diagrama eléctrico para el seguimiento de señales y los chequeos correspondientes; sin embargo, con la aparición de los circuitos integrados, el incremento y digitalización de funciones en los aparatos, el uso de tecnología de montaje superficial, etc., ya no fue suficiente la información que brinda este esquema de componentes.

Es por ello que en la actualidad los manuales de servicio son un auxiliar indispensable, de ahí la necesidad de conocerlos y saber utilizarlos de manera adecuada; simplemente, sería muy difícil conocer las señales de entrada y salida de cada circuito integrado, o los ajustes requeridos por determinado aparato, si no se cuenta con esta información.

Aunque hay diferencias según la marca o el modelo del circuito, en su mayoría los manuales de servicio mantienen una cierta organización básica, pues generalmente en todos se incluyen los diagramas esquemáticos, la sección de ajustes y la lista de partes. Incluso, en algunos casos se incluye información adicional para facilitar más aún la tarea al técnico en electrónica.

Es pertinente aclarar que por lo regular, un manual de servicio sólo sirve para el aparato correspondiente, por lo que no es posible aplicar la información de un televisor Sanyo a uno Panasonic o la de una videograbadora Toshiba a una JVC; esto obedece a que en la mayoría de los aparatos se emplean circuitos integrados específicos y el trayecto de la señales internas son diferentes. Sin embargo, hay ocasiones en que algunas etapas y subsistemas llegan a ser similares entre equipo del mismo género y de la misma marca.

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Por lo general, los aparatos de una misma “familia” que comparten entre si uno o más circuitos comunes, se les ubica como del mismo chasis.

La organización de los manuales por lo general viene con la misma organización y algunos cuantos la cambian solo en la distribución de la información pero coinciden generalmente todos con la estructura.

Los manuales se dividen en secciones las cuales generalmente son las siguientes:

Índice

Especificaciones técnicas y de seguridad

Operación

Diagramas a bloques

Diagramas esquemáticos

Circuitos impresos

Recomendaciones para el mantenimiento preventivo

Listas de componentes

En conclusión los manuales se puede resumir que es muy importante que cuentes con ellos tanto el de los aparatos electrónicos como el de los equipos e instrumentos de trabajo para la reparación de circuitos electrónicos para realizar trabajos con calidad

1.2.2 Circuitos eléctricos de c-c.

Conceptos básicos de circuitos Un circuito, en sentido general, es una combinación de componentes conectados de modo que proporcionen una o más trayectorias cerradas para la circulación de la corriente y permitan aprovechar la energía de los electrones en movimiento para producir un trabajo útil. Este trabajo puede implicar no solamente la conversión de energía eléctrica en otras formas de energía, o viceversa, sino también su procesamiento, es decir la conversión de señales eléctricas de un tipo, en señales eléctricas de otro tipo.

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Elementos básicos de un circuito Los circuitos electrónicos pueden llegar a ser muy complejos. Sin embargo, independientemente de su complejidad, todos requieren como mínimo de una fuente de energía, un par de conductores y una carga, figura siguiente. Adicionalmente, la mayoría de los circuitos electrónicos requieren también dispositivos de control para regular el flujo de electrones hacia la carga y dispositivos de protección para bloquearlo automáticamente cuando se produce una condición anormal de funcionamiento.

Circuitos de Corriente Directa C-D Los circuitos de corriente directa o D-C (por su acrónimo en ingles) se llaman DC o estáticos porque utilizan como fuerza electromotriz un voltaje de corriente continua constante, es decir que no varía de magnitud ni de polaridad con el tiempo. Además, puesto que hemos asumido cargas resistivas, las corrientes y los voltajes son también constantes, tanto en magnitud como en sentido.

Las fuentes de energía suministran la fuerza necesaria para impulsar corrientes de electrones a través de los circuitos. En la figura siguiente se muestran los símbolos utilizados para representar algunos tipos de fuentes de energía comunes, incluyendo fuentes de alimentación y fuentes de señal. Estas últimas abarcan no solamente los instrumentos de laboratorio conocidos con este nombre, sino cualquier dispositivo, circuito o porción de un circuito que produzca una señal de corriente o voltaje en forma natural o bajo la influencia de un estímulo externo.

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Los conductores proporcionan un camino de baja resistencia para la circulación de la corriente hacia y desde la carga. Dentro de esta categoría se incluyen tanto los conductores como los conectores. Mientras no se establezca lo contrario, en este curso asumiremos que se traba a con conductores ideales, es decir sin resistencia eléctrica. Así, la energía suministrada por la fuente se transfiere completamente a la carga. En la práctica, la resistencia de los conductores no es exactamente 0 ohm, pero sí es lo suficientemente baja como para ser despreciada.

Las cargas convierten la energía de los electrones en movimiento en señales eléctricas u otras formas de energía.

Los dispositivos de control regulan o controlan el paso de corriente hacia la carga. Los más utilizados son los interruptores, tanto electromecánicos como electrónicos. De hecho, la mayoría de dispositivos de estado sólido (transistores, tiristores, etc.) operan en la práctica como interruptores, excepto que no contienen partes móviles.

Los dispositivos de protección protegen la carga contra niveles de corriente o de voltaje, los fusibles los breakers protegen la carga contra sobrecorrientes, desconectando físicamente el circuito, mientras que los varistores la protegen contra sobrevoltajes, absorbiendo el voltaje excedente. Un dispositivo de protección puede ser un solo componente, un grupo de componentes o un circuito completo dedicado, las siguientes figuras muestran la simbología de cada uno de los componentes que están conectados en un circuito.

La ley de Ohm Es una ley publicada por un científico alemán de ese apellido, que postula lo siguiente:

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La intensidad de corriente que circula por un circuito dado, es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo.

Esta ley rige el comportamiento de las cargas eléctricas dentro de los circuitos.

Las fórmulas básicas se detallan a continuación:

V= tensión I= corriente R= resistencia W= potencia

V=I x R I=V / R R=V / I W=V x I W=I2 x R W=V2 / R

Haciendo cambio de términos de las ecuaciones W

V=W / I I2=W / R V2=W x R

Para las caídas de tensión sobre las resistencias

Vc=Va - (I x R)

Tipos de circuitos En todos los circuitos mostrados anteriormente, los elementos están conectados uno a continuación del otro, formando una sola trayectoria cerrada para la circulación de la corriente. Un arreglo de componentes de este tipo se denomina un circuito serie.

En un circuito serie, todos sus elementos son recorridos por la misma corriente. Por tanto, si se interrumpe el circuito en cualquier punto, no circula corriente a través de ninguno de sus elementos.

Asociación de resistores en serie En este tipo, las resistencias son colocadas una a continuación de la otra. La resistencia total es la suma de todas ellas.

Rt=R1 + R2 + … + Rn

Cada resistencia produce una caída de tensión. La corriente que circula por cada una de ellas es siempre la misma. La caída de tensión total es la suma de todas las individuales.

Vo=Vcc – (I x R1) – (I x R2) - … - (I x Rn)

La potencia disipada por cada resistencia es la relación entre la corriente circulante y la caída de tensión que provoca. La potencia total es la suma de las individuales.

Pt=(VR12 / R1) + (VR22 / R2) + … + (VRn2 / Rn)

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Circuito paralelo Los elementos de un circuito pueden también estar conectados en paralelo o en una configuración mixta serie paralelo. En un circuito paralelo, todos sus elementos están conectados a dos puntos de conexiones comunes llamados nodos y existe más de una trayectoria para la circulación de la corriente

En este caso, el voltaje de la batería (fuente de alimentación) queda aplicado al mismo tiempo a la lámpara y al zumbador (cargas en paralelo). Por tanto, a través de cada uno de estos elementos circula una corriente. Si se retira la lámpara, el zumbador sigue energizado, y viceversa. Cada una de las trayectorias para la circulación de la corriente proporcionadas por un circuito paralelo se denomina una rama.

Asociación de resistores paralelo En este tipo, las resistencias son colocadas todas juntas, uniendo sus extremos. La resistencia total es el siguiente

Para dos resistencias Rt=(R1 x R2) / (R1 + R2)

Para más de dos resistencias Rt=1 / ( (1 / R1) + (1 / R2) + … + (1 / Rn) )

La caída de tensión producida es determinada por la resistencia resultante de la asociación.

Vo=Vcc – Rt

La corriente total que circula se reparte entre las resistencias, dependiendo del valor individual de cada una de ellas.

It=(VR1 / R1) + (VR2 / R2) + … + (VRn / Rn)

La potencia disipada por cada una de las resistencias es igual a la corriente que circula por cada una de ellas y a su resistencia individual.

Pt=(IR12 x R1) + (IR22 x R2) + … + (IRn2 x Rn)

Circuito mixto En un circuito mixto serie paralelo, como su nombre lo indica, algunos elementos están conectados en serie, compartiendo la misma corriente, mientras que otros lo están en paralelo, compartiendo el mismo voltaje. Como resultado, existen varias trayectorias cerradas para la circulación de la corriente y varios puntos comunes de conexión de elementos.

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En este caso, la resistencia R 1 está en serie con el LED D 1 mientras que el interruptor SI está en serie con la batería y con el resto del circuito. El zumbador BZ l. a su vez, está en paralelo con la asociación en serie de RI y DI. Al cerrar S1, una parte de la corriente suministrada por la batería circula a través de RI y DI y la otra lo hace a través de BZ l. Si se retira D 1 o R 1, no circula corriente a través de esa rama del circuito, pero sí a través de BZ l, y viceversa. Si se abre SI, deja de circular corriente a través de todo el circuito. La mayor parte de los circuitos electrónicos son del tipo serie-paralelo.

Formas de representación Los circuitos se representan en electrónica mediante diagramas. Un diagrama es una ilustración gráfica o pictórica de la forma como están conectados o deben conectarse los elementos de un circuito para realizar una función determinada. Los diagramas son una parte muy importante del trabajo electrónico. De hecho, todo el proceso de conversión de una idea en un producto final está basado o apoyado en el uso de diagramas.

Conductancia La característica opuesta a la resistencia se denomina conductancia y mide la mayor o menor facilidad de un material para permitir el paso de la corriente. A menor resistencia mayor conductancia, y viceversa.

La conductancia se representa mediante el símbolo G y su unidad de medida es el siemens (S). Matemáticamente, la conductancia es el recíproco o inverso de la resistencia. Esto es:

G=I / R

La expresión V=1 x R de la Ley de Ohm simplemente establece que si en un circuito la resistencia (R) es fija y la corriente (1) varía, entonces la caída de voltaje sobre la resistencia cambia proporcionalmente con el voltaje aplicado. Por ejemplo

Si se hacen circular 2 mA a través de la misma resistencia, la caída de voltaje resultante es V=2 x 220= 440 mV = 0.44 V.

Concepto de potencia Al circular a través de la materia, la corriente eléctrica produce una gran variedad de efectos útiles interesantes, incluyendo luz, calor, sonido, magnetismo, etc. Al trabajo realizado por una corriente eléctrica se le denomina potencia. La potencia puede también

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definirse como la velocidad a la cual un elemento transforma la energía eléctrica en otras formas de energía. En otras palabras, la potencia es el cambio de energía por segundo.

La potencia se representa con el símbolo "P" o 'p", dependiendo de sí es constante o varía con el tiempo, y su unidad de medida es el watt o vatio (W). En la práctica, además del vatio, se utilizan múltiplos y submúltiplos como el kilovatio (kW), el milivatio (mW) y el microvatio (uW). La potencia puede medirse directamente utilizando un instrumento llamado vatímetro o indirectamente utilizando un voltímetro y un amperímetro.

Analíticamente la potencia es el producto del voltaje (V) por la corriente (I). Esto es:

P= VxI

Una batería de 9 V que impulsa una corriente de 0-5 A través de un circuito por ejemplo, entrega al mismo una potencia de 9 x 0.5 = 4.5 W.

Leyes de Kirchoff

Primera ley de Kirchoff (Ley de las corrientes) La suma algebraica de las corrientes que entran en un nodo es siempre igual a la suma de las corrientes que salen en ese instante. It = Ia + Ib + In It + Ia + Ib + In = 0 Segunda ley de Kirchoff (Ley de los Voltajes) La suma algebraica de la caída de los voltajes alrededor de una malla, es siempre igual a la suma algebraica de ñas fuerzas electromotrices alrededor de la misma. V1 + V2 = V3 -V1 -V2 + V3 = 0 1.2.3 Circuitos eléctricos de c-a

Una situación más general e interesante se presenta cuando se introducen fuentes AC y elementos almacenadores de energía como condensadores y bobinas. Bajo estas condiciones, las corrientes y voltajes del circuito cambian permanentemente de magnitud y polaridad. Los circuitos con esta característica se denominan circuitos AC o dinámicos.

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La gran mayoría de los circuitos electrónicos prácticos trabajan tanto con niveles DC como con señales AC. Por tanto, deben ser analizados desde ambas perspectivas, es decir como circuitos DC y como circuitos AC.

Si lo vemos en una forma practica un circuito electrónico en su parte de alimentación para los componentes que lo integran se alimenta con una fuente de Vcd y las señales que procesa son señales que las emite una fuente de Vca.

Los componentes pasivos actúan de distinta forma según la corriente o voltaje que estén manipulando ya sea continua o alterna.

Los circuitos más básicos que puedes encontrar son los que solo involucran componentes pasivos, fuentes de alimentación y componentes electromecánicos y estos se les denomina de la siguiente manera sin importar que tipo de fuente de alimentación se le suministre para efectos de análisis:

Circuitos R, RC, RL y RLC, en teoría se tratan con cálculos matemáticos el comportamiento de estos circuitos, pero en una forma ilustrativa por medio de las siguientes figuras se te muestra el diagrama esquemático de dichos circuitos con el tipo DC y AC

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Un circuito es de corriente alterna (AC) cuando está alimentado por una fuente de voltaje o de corriente que cambia alternativamente con el tiempo tanto en magnitud como en polaridad. Los circuitos AC están regidos por los mismos principios generales de los circuitos DC, excepto que deben tenerse en cuenta factores adicionales.

Parámetros de una señal AC Aunque son posibles muchas formas de onda para un voltaje o una corriente AC, la más importante desde el punto de vista práctico es la forma de onda senoidal, representada gráficamente en la figura siguiente. A continuación se definen sus principales parámetros asociados.

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El valor pico es el máximo valor positivo o negativo que puede alcanzar la señal durante un ciclo. La diferencia neta entre ambos valores pico se denomina voltaje pico a pico. Para una sinusoide perfecta, el valor pico a pico es siempre igual al doble del valor pico. Por ejemplo, el valor pico a pico de una corriente de 375mA de pico es 750 mA.

El valor promedio es igual al promedio aritmético de todos los voltajes que adopta una onda senoidal durante un semiciclo. Para una sinusoide perfecta, el valor promedio es siempre igual a 0.637 veces el valor pico. Por ejemplo, el valor promedio de una señal senoidal de voltaje que tiene un valor pico de 500 mV es 318.5 mV.

El valor efectivo se obtiene sumando los cuadrados de todos los valores que adopta la onda seno durante un ciclo, dividiendo por el número de valores y extrayendo la raíz cuadrada del resultado. Esta operación se denomina raíz cuadrática media o RMS (root mean square). Por esta razón, el valor efectivo se conoce también como valor RMS.

Para una sinusoide perfecta. El valor efectivo o RMS es siempre igual a 0.707 veces el valor pico. Por ejemplo, el valor efectivo de una onda sinusoldal de corriente que tiene un valor pico de 300 mA es 212. 10 mA.

El valor RMS proporciona una medida de la capacidad de una señal AC para producir potencia. Así, una onda seno de voltaje con un valor efectivo o RMS de 12 V produce sobre una resistencia la misma disipación de potencia que un voltaje DC constante de 12 V.

La relación entre el valor RMS y el valor promedio se denomina factor de forma. Por tanto, para una sinusoide perfecta, el factor de forma es 0.707/O.637 = 1.11, independientemente del valor pico.

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La frecuencia se refiere al número de ciclos que se repiten en un segundo y se denota con el símbolo 'f. Un ciclo completo se mide entre dos puntos sucesivos que tienen el mismo valor y la misma dirección. La unidad de medida de la frecuencia es el hertz o hertzio (Hz). En la práctica, también se utilizan múltiplos como el kilohertzio (kHz), el megahertzio (MHz) y el gigahertzio (GHz).

El período se refiere al tiempo que dura un ciclo, se denota con el símbolo T y su unidad de medida es el segundo (s). En la práctica, se expresa utilizando submúltiplos como el milisegundo (ms), el microsegundo (is) y el nanosegundo (ns). Matemáticamente, la frecuencia y el período son recíprocos, es decir:

Por ejemplo, una onda seno de corriente o de voltaje cuya frecuencia es de 50 kHz, tiene un período de 20 us. Así mismo, una señal cuyo período es de 100ns, tiene una frecuencia de 10 MHz.

Finalmente, el ángulo de fase se refiere al atraso o adelanto en el tiempo que experimenta una señal con respecto a otra de la misma frecuencia tomada como referencia. En la figura siguiente se muestran algunos ejemplos. En cada caso, un ciclo completo se considera dividido en 360º.

En (a), el ángulo de fase entre las señales C y D es de 60º, es decir, un sexto de ciclo. Si se toma C como referencia, D está atrasada 60º. Si se toma D como referencia, C está adelantada 60º.

En (b), por su parte, el ángulo de fase entre las señales A y B es de 90º, es decir un cuarto de ciclo. Si se toma A como referencia, B está adelantada 90º. Si se toma B como referencia, AS está atrasada 90º. Note que siempre una de las señales

alcanza su valor máximo positivo o negativo cuando la otra es cero. Se dice, entonces, que las dos señales alcanzan su valor máximo positivo o negativo cuando la otra es cero. Se dice, entonces que las dos señales están en cuadratura de fase.

En (c), el ángulo de fase entre señales A y B ES 0. Por tanto, las dos ondas alcanzan sus valores máximos positivos y negativos al mismo tiempo. Se dice, entonces, que las dos señales están en fase.

Finalmente, en (d) el ángulo de fase entre las señales A y B es de 180'. Por tanto, cuando A alcanza su máximo valor positivo, B alcanza su máximo valor negativo, y viceversa. Se dice, entonces, que las dos señales están en oposición de fase.

Elementos generales de los circuitos DC y AC Prácticamente todos los circuitos electrónicos, independientemente de su complejidad o de la variedad de componentes utilizados, son en última instancia el resultado de la combinación de fuentes de voltaje y/o de corriente con resistencias, inductancias y/o capacitancias. Cada uno de estos elementos generales, que puede representar un

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componente real, un circuito completo, una parte de un circuito o un fenómeno físico, está caracterizado completamente por su relación voltaje-corriente.

1.2.4 Circuitos con dispositivos electromagnéticos

Relevadores o Relés.- El relé o relevador, del francés relais, relevo, es un dispositivo electromecánico, que funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico (o electrónico) en el que, por medio de una bobina y un electroimán se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en 1835.

La ventaja de emplear un relé en una tarjeta electrónica, radica en que la bobina puede ser energizada por ejemplo, con 12 voltios de c-d (con una baja corriente de consumo) y cerrar y/o abrir contactos eléctricos que tienen mayor capacidad de manejo de corriente y con un voltaje de trabajo mayor. El bobinado de los relevadores puede trabajar con c-d o c-a y accionar uno o más contactos

En la figura se muestra el relevador IMO donde las terminales 1 y 2 corresponden a la bobina y requiere 12 V D-C. La terminal 7 y 4 corresponden a contacto común, las terminales 6 y 3 corresponden al contacto normalmente cerrado (NC) y las terminales 8 y 5 son el contacto normalmente abierto (NO).

El relevador mostrado en la figura emplea también una bobina que se energiza con 12 voltios de c-d, pero solo tiene un par de terminales normalmente abiertas y una capacidad en sus contactos de 30 ampares a 240 voltios de c-a.

Relevador con bobina para c-d. La capacidad e sus contactos es de 250V en AC y 16 ampares

Relevador de mayor capacidad de corriente en sus contactos

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EL MOTOR ELÉCTRICO

DEFINICIÓN: El motor eléctrico es una máquina de tipo

electromagnético mecánico, capaz de transformar la energía de la corriente

eléctrica en energía mecánica.

Para comprobar los relevadores, idealmente deberá hacerse fuera de circuito; pero con un poco de práctica se puede hacer en la tarjeta siempre y cuando no esté energizada.

a) Identifique las terminales de la bobina y mida su resistencia con el óhmetro. Una lectura de 200 a 300 ohms es normal.

b) En el caso de los contactos común y normalmente cerrado emplear el Buzer para verificar la continuidad.

c) Para verificar el contacto normalmente abierto, invariablemente deberá retirar el relé para energizarlo por separado.

Comprobación de contactos NC y Común

Comprobación de la bobina del relé

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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO: El funcionamiento del motor se basa en el hecho de que, si se hace pasar una corriente eléctrica por un conductor, y este se “sumerge” dentro de un campo magnético, producido por imanes permanentes o por otro conductor por el que también circula una corriente, en el primer conductor se presentará un efecto de movimiento mecánico, debido a la reacción entre los dos campos magnéticos.

ESTRUCTURA: 1. Carcasa que contiene las partes que

forman al motor. 2. Imanes permanentes formando el

estator del motor. 3. Rotor embobinado donde se

manifiesta la energía mecánica obtenida.

4. Escobillas o carbones mediante las cuales se aplica a través de un conmutador, la corriente eléctrica al rotor.

TIPOS DE MOTORES:

1. De corriente directa como su nombre lo indica, son alimentados por una corriente directa ya sea por medio de baterías o convertidores CA – CD Ejemplo de su aplicación : impresoras, juguetes de control remoto, reproductores de DVD, etc.

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2.-De corriente alterna El tipo de corriente con el que se alimentan es de tipo alterna, ya sea monofásica o trifásica. a) motores de inducción b) Motores sincrónicos c) Motores de colector Ejemplo de su aplicación: Bombas para agua, motores de lavadoras de ropa y secadoras, taladros industriales, ventiladores, etc.

Solenoides Solicita a tu instructor las páginas WEB o bibliografía correspondiente para que hagas un trabajo de investigación acerca de los tipos de Solenoides y Motores, características y aplicaciones en los campos de la Electrónica

1.2.5 Equipo y suministros para circuitos electrónicos.

En el tema 1.1.1 se habló acerca del equipo utilizado en el taller de electrónica y se mostró como se utilizaban las fuentes de alimentación, el Multímetro, el Osciloscopio y el Generador de funciones. Estos equipos adquieren mayor importancia para el estudio del comportamiento de los semiconductores y los circuitos electrónicos a que dan lugar.

Específicamente para la comprobación de los semiconductores se emplean algunos equipos, tales como los probadores de diodos, probadores de transistores bipolares y de efecto de campo, así como de tiristores. Es común también encontrar algunos otros que se usan en conjunto con el osciloscopio como lo es el Trazador de Curvas.

Actualmente para el caso de los multímetros digitales, algunas funciones están incluidas. Consulta los instructivos de estos equipos para que te familiarices con su operación.

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Probador analógico de diodos y transistores bipolares

Función de prueba de Diodos (y Buzer) incluida en el multímetro digital

Indicación de la Ganancia del Transistor en un multímetro digital

Soquet para transistores NPN y PNP

Componentes electrónicos Es importante que estés de acuerdo que los componentes son los elementos constructivos básicos de los circuitos y que en un circuito, cada componente cumple una función específica dependiendo de su tipo y de la forma como esté conectado con los demás.

Los componentes son de gran importancia dentro de cualquier sistema electrónico. Si cualquiera de ellos falla, falta, o está mal instalado o seleccionado, el circuito o el sistema se verá afectado en la función para la cual fue diseñado.

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En electrónica las cosas son mucho más fáciles de lo que aparentan por dos razones fundamentales:

1. En primer lugar, aunque los sistemas electrónicos constan de una gran cantidad de componentes o partes, estos últimos se agrupan en un número muy limitado de tipos básicos, cada uno con sus propias variantes.

2. En segundo lugar, los componentes se agrupan formando circuitos que cumplen funciones determinadas. Nuevamente, aunque un sistema electrónico puede constar de muchos circuitos, estos pertenecen a un número limitado de categorías básicas. La combinación de circuitos da origen a sistemas, los cuales se utilizan en comunicaciones, control de potencia, audio, video, entretenimiento y otras aplicaciones.

Los componentes, son los bloques constructivos básicos de los sistemas electrónicos. La función de un componente es manipular la corriente eléctrica que circula a través de un circuito de alguna forma, por ejemplo limitarla, almacenarla, interrumpirla, amplificarla, dirigirla, transferirla.

Suministros. En lo que respecta a este apartado, están contemplados todos los semiconductores que serán tratados en el tema 1.2.7 asi como una gran variedad de consumibles, tales como disipadores de calor, micas aislantes, bases para circuitos integrados, pasta de silicón para disipación de calor, etc. Estos los irás conociendo en la medida que te familiarices con los equipos electrónicos de consumo.

1.2.6 Características de los semiconductores

Semiconductores.

Un semiconductor es una sustancia cristalina generalmente de Germanio o Silicio el cual bajo condiciones normales, ni es buen conductor ni buen aislante. Tienen como característica cuatro electrones libres en su última órbita.

Los diodos, transistores y circuitos integrados son llamados dispositivos de estado sólido y están formados por este tipo de material semiconductor.

En términos generales el silicio y el germanio presentan una estructura atómica en la cual se comparten electrones como se representa en las figuras siguientes

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De esta forma el silicio o germanio tendrán muchos electrones libres en su estructura, lo cual les da una característica eléctrica negativa y tanto se les considerará ahora como “cristal de silicio tipo N”, o bien, “cristal de germanio tipo N”.

De manera similar, cuando al germanio o silicio se le agregan impurezas trivalentes como el “Indio”, la estructura se modifica, pero ahora existirán “huecos” en la estructura. Estos huecos le dan una característica eléctrica positiva al material debido a la falta de electrones. Así se obtiene entonces “silicio tipo P” o bien “germanio tipo P”. La figura representa la estructura del silicio tipo P.

Cuando al silicio o germanio se le agregan impurezas por un proceso denominado “Dopado”, su resistencia eléctrica se reduce y se vuelve más conductor.

Estas impurezas generalmente son átomos de otras sustancias, las cuales pueden ser pentavalentes (con cinco electrones libres) o bien, trivalentes (con tres electrones libres).

Cuando al silicio o germanio se le agregan impurezas pentavalentes como el Arsénico, su estructura se modifica de tal forma que ahora existirán electrones libres. La figura representa lo anterior.

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La cantidad de impurezas que contenga el semiconductor le darán sus características eléctricas particulares así como el tipo de dispositivo a que dan lugar y sus aplicaciones.

Solicita a tu instructor los enlaces de las páginas WEB donde puedas consultar la información referente a los materiales extrínsecos e intrínsecos, cristales amorfos y polimorfos y lo relativo a las bandas de valencia y conducción. Haz un resumen y comenta la información dentro del grupo.

1.2.7 Comprobación de semiconductores

Diodos Definición Los diodos son dispositivos semiconductores de estado sólido, generalmente fabricados con silicio, al que se le agregan impurezas para lograr sus características, poseen dos terminales, llamados ánodo y cátodo.

Básicamente un diodo se utiliza para rectificar la corriente eléctrica. Su característica principal es que permite la circulación de corriente en un solo sentido. Por su construcción, el diodo de silicio posee en polarización directa (circulación de corriente de ánodo hacia cátodo) una caída de tensión del orden de los 0,6 a 0,7 voltios, y en inversa (bloqueo) tiene una corriente de fuga prácticamente despreciable.

Hay diodos de uso especial, como los Zener, los Schottky, de Señal, etc.

Tipos de diodos Diodos de uso general: Estos se utilizan principalmente como rectificadores, o como protección en aparatos a baterías, previniendo su deterioro al conectarlos con polaridad

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inversa a la utilizada. Generalmente no se los utiliza en alterna para frecuencias superiores a los 100 ciclos (100 Hertz). Este problema se llama “tiempo de recuperación”, y es el tiempo que tarda el diodo en absorber el cambio de polaridad para bloquear la circulación de corriente. Si se hace trabajar un diodo a una frecuencia más alta que la estimada por el fabricante, el diodo comenzará a recalentarse hasta producirse un embalamiento térmico, con la consecuente quema del mismo.

Diodos Zener Estos diodos en directa se comportan como un diodo común, pero en inversa poseen lo que se denomina “tensión de Zener”. Llegando a una determinada tensión inversa, el diodo comienza a conducir, y si se sigue aumentando la tensión, el Zener la mantendrá a un valor constante, que es su tensión de inversa. Pasando un límite, el diodo se destruye.

Diodos Schottky Estos diodos están diseñados para cumplir la misma función que los de uso general, pero a altas frecuencias. Se utilizan, por ejemplo, en fuentes de alimentación de computadoras, donde la frecuencia de la corriente alterna puede llegar a los 100KHz (100000 ciclos por segundo).

Diodos de Señal Son diodos para utilizar en alta frecuencia, pero generalmente de poca potencia.

Diodos LED: Son un tipo de diodos denominados “Diodo ElectroLuminiscente” (LED por sus siglas en Ingles). Tiene la propiedad de emitir luz cuando se le aplica una corriente en directa. Existen de muchos tipos, colores, e incluso destellantes y de varios colores.

Diodos de potencia Son diodos de encapsulado metálico, generalmente de grandes dimensiones. Se utilizan, por ejemplo, en cargadores de baterías y alternadores de automotores.

Simbología

Diodo rectificador

Diodo Schottky Diodo zener

Diodo varicap Diodo Pin Diodo túnel Diodo LED

Fotodiodo Puente rectificador

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Comprobación de diodos Los diodos se comprueban con el multímetro, utilizando la escala R x 1 o, si el modelo lo posee, la posición de la escala que tiene el símbolo del diodo.

En el primer caso, el multímetro (analógico), en directa debe mostrar un valor de resistencia bajo (entre 20 y 500 ohms, depende del diodo), y en inversa un valor tendiendo a infinito.

En caso de que la lectura en directa muestre un valor demasiado bajo o infinito, el diodo se encuentra dañado. Si la lectura en inversa tiene poca resistencia, indica que tiene fugas y necesita ser cambiado por uno bueno.

En el caso de tener la posición con el símbolo del diodo, un diodo sano tendrá en directa un valor entre 500 y 800 (dependiendo del tipo de diodo), mientras que en inversa deberá medir infinito. Caso contrario, el diodo está dañado.

Transistores

Definición Los transistores son dispositivos semiconductores de estado sólido, generalmente fabricados con silicio, al que se le agregan impurezas.

Los transistores tienen distintas denominaciones, en base a su tipo de construcción. Vamos a ocuparnos de los más comunes.

El transistor es un elemento de tres terminales, que tiene la propiedad de variar la corriente que circula a través de el mediante una polarización muy pequeña. Es decir, se pueden manejar grandes corrientes mediante la inyección apropiada de una corriente de control muy pequeña. Este es el principio por el cual los transistores son muy utilizados como elementos amplificadores de potencia.

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Tipos de transistores

Bipolar Es uno de los transistores más utilizados. Consta de tres bloques de material semiconductor, que se pueden disponer en configuración NPN o PNP, y de tres terminales, Base, Colector y Emisor.

Las denominaciones NPN y PNP corresponden al tipo de material con el que están dopados los bloques de silicio. Estos bloques en realidad son uno solo, el secreto es que al agregarle impurezas en lugares precisos, se producen zonas dentro del bloque, delimitadas por junturas. Esto permite que tenga propiedades semiconductoras.

Aplicando la polarización apropiada a la base del transistor, se logra variar su ganancia, produciendo una amplificación de la señal aplicada a la base.

La circulación de corriente en un tipo de estos transistores se produce en dirección opuesta al del otro tipo, y las polarizaciones son de polaridad opuesta.

Hay transistores bipolares de muchos tipos y potencias.

Unipolar: también llamado “Efecto de campo” (FET por sus siglas en Ingles), permite controlar el paso de la corriente eléctrica mediante un campo eléctrico.

Mediante la aplicación de una polarización inversa a la compuerta, se produce un “estrechamiento” de la misma, lo que reduce la cantidad de electrones circulantes.

Existen FET tipo N y tipo P, dependiendo de la disposición de las zonas dopadas.

Circuitos de ejemplo de un amplificador de transistores BJT En este ejemplo se muestra un amplificador en miniatura, utilizando transistores bipolares. La salida es del tipo “complementaria”, o sea un transistor NPN y otro PNP.

96

MOSFET Este tipo de FET posee una compuesta aislada, lo que genera una resistencia de entrada extremadamente elevada. Existen dos tipos, de canal N y canal P. A su vez, existen los de “enriquecimiento” y los de “empobrecimiento”, dependiendo de su construcción interna.

Requieren muy poca corriente de compuerta para funcionar, y son sumamente eficientes.

Comprobación de transistores Antes de comprobar los transistores, se debe consultar en un manual de componentes su configuración de terminales, ya que hay varias combinaciones existentes.

Para comprobar el estado de los transistores están preparados estos gráficos, que indican como medir un transistor.

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Los signos indican la polaridad de las puntas del multímetro a la hora de realizar las mediciones.

Para realizar estas mediciones, utilizar la escala de resistencia en la escala R x 1 o R x 10.

Cualquier variación anormal de las lecturas de los gráficos, indicarán un transistor dañado.

Si las lecturas van a 0 Ohm, el transistor presenta un corto. Si por el contrario la resistencia es casi infinita, está abierto. Si presenta resistencias muy bajas en inversa, es porque tiene fugas. En cualquier caso es necesario su reemplazo por uno nuevo.

Para medir un transistor FET tipo N, se procede de la siguiente manera:

a) Se conecta la punta positiva a la compuerta.

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b) Se conecta la punta negativa al drenaje o a la fuente. c) En cualquiera de los dos casos, la lectura en directa debe medir una

resistencia de aproximadamente 1Kohm, y la inversa debe ser casi infinita.

Si alguna de estas lecturas no es la correcta, el FET se encuentra defectuoso.

Para los FET de tipo P, el procedimiento se realiza con las puntas a la inversa.

Para medir un MOSFET, la resistencia entre la compuerta y cualquiera de los otros dos terminales debe ser casi infinita. Una resistencia baja indicaría una falla en la aislamiento de la compuerta, por lo que el transistor debe ser reemplazado. Entre los terminales de drenaje y fuente, deberá mostrar un valor de resistencia intermedio.

Tiristores Un tiristor es un dispositivo construido con cuatro capas de material semiconductor dispuestas de tal forma que producen un efecto de enclavamiento o enganche (latching). Esta característica les permite actuar como interruptores electrónicos de potencia, a diferencia de los transistores bipolares y de los FETs que actúan esencialmente como amplificadores de señal. Sus principales aplicaciones son en el campo del control y manejo de potencia. Los dos principales tipos de tiristores son el rectificador controlado de silicio o SCR (Siliconi Controlled Rectifier) y el triodo de corriente alterna o triac, cuyas características generales se examinan enseguida. También se dispone de tiristores para aplicaciones especiales como los diacs, los GTOs, etc., que serán estudiados en los capítulos pertinentes.

Rectificadores controlados de silicio (SCRS) El SCR, como su nombre lo indica, figura siguiente, es un diodo rectificador de cuatro capas que, además de un ánodo (A) y un cátodo (K) posee un terminal extra para fines de control llamado compuerta o gate (G). Los SCRs fueron desarrollados originalmente en 1956 como sustitutos de estado sólido de los tiratrones o válvulas de descarga gaseosa.

Los SCRs son esencialmente diodos rectificadores y se comportan de la misma forma, excepto que, cuando están directamente polarizados requieren la aplicación de una corriente en la compuerta (IG) para realizar su acción básica. En otras palabras, deben ser disparados por una señal de control. Una vez disparado, un SCR entra en conducción, comportándose como un interruptor cerrado. Bajo esta condición, la compuerta deja de tener control sobre el estado del dispositivo. La única forma de bloquearlo es interrumpiendo la corriente de ánodo (IA) o reduciéndola por debajo de un valor mínimo llamado corriente de sostenimiento (IH).

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Para que se produzca el disparo de un SCR, IA debe ser superior a un valor mínimo llamado corriente de enganche (IL). En otras palabras, un SCR no entrará en conducción si se suprime IG antes que IA alcance el valor IL. En general, IL>IA. El disparo tampoco será efectivo si IG Y VG son inferiores a unos valores mínimos IGT e IGT especificados.

Los SCRs pueden también entrar en conducción con una corriente de compuerta cero (IG=0), estando directa o inversamente polarizados, cuando el voltaje entre ánodo y cátodo (VAC) es superior a un valor crítico VDRM (directo) 0 VRRM (inverso), respectivamente, llamado voltaje de ruptura. También puede haber conducción con IG--0 cuando la velocidad de cambio de VAC (dv/dt) es superior a la especificada. Estos métodos de disparo no se utilizan en la práctica y deben evitarse.

Los SCRs se identifican por una referencia (CIO6, 2N6170, ECG5582) y se especifican principalmente por la máxima corriente de ánodo (ITRMS), el voltaje de ruptura directo (VDRM) y el voltaje de ruptura inverso (VRRM). Se consiguen SCRs con capacidades de corriente desde menos de 500 mA hasta más de 300 A y voltajes de ruptura desde menos de 25V hasta más de 2000V. Para el C 106ª, por ejemplo, ITRMs=4ª y VDRM = VRRM = 100 V.

Triodos de corriente alterna (triacs) El triac, figura siguiente, como su nombre lo indica, es un dispositivo de tres terminales diseñado para conmutar comentes AC o bidireccionales. Desde este punto de vista un triac equivalente a la asociación de dos SCRs en antiparalelo. Por tanto, requiere de un pulso de corriente en la compuerta para conducir y se bloquea cuando la corriente de ánodo cae por debajo de su valor de sostenimiento. Los triacs se utilizan para manejar cargas de potencia que trabajan con AC, incluyendo motores, lámparas, hornos, solenoides, etc.

Las terminales de un triac se denominan MT1 (terminal principal l), MT2 (terminal principal 2) y compuerta o gate (G). Este último realiza la misma función que un SCR. Durante cada semiciclo, uno de los terminales principales actúa como cátodo y el otro como ánodo, dependiendo del sentido de la corriente. Los triacs se identifican igual que los SCRs y se consiguen en los mismos rangos de valores de ITRMS y VDRM.

100

Circuitos integrados Como su nombre lo indica, es un conjunto de componentes concentrados dentro de una sola pastilla de material semiconductor.

Se presentan en encapsulados plásticos con terminales en forma de terminales dobladas a 90 grados , que salen por el costado del encapsulado.

Dependiendo del tipo de encapsulado, se los conocen como:

SIP (Single In-line Package = Encapsulado en hilera simple), o DIP (Dual In-line Package = Encapsulado en hilera doble).

Existen otros encapsulados, pero no los trataremos por ser más específicos para ciertos tipos de integrados.

Su variedad es enorme, encontrando desde preamplificadores de audio, hasta procesadores de TV completos.

El nivel de integración desde su creación ha sido sorprendente, llegando a su máxima expresión con los procesadores para computadoras, donde cientos de millones de transistores son integrados dentro de una diminuta pastilla de material semiconductor.

Recientemente, se alcanzó la barrera de la integración. Los fabricantes llegaron a un punto que no pudieron comprimir más los transistores para aumentar las prestaciones de los procesadores. Por eso, ahora comenzó una nueva era en la historia de los procesadores: los “doble núcleo”, dos procesadores totalmente independientes dentro de una sola pastilla.

Se encuentran circuitos integrados Analógicos, Digitales o Híbridos (Analogodigitales), con tecnología TTL o CMOS (utilizar pulsera antiestática).

Amplificadores operacionales El amplificador operacional, que designaremos abreviadamente como op-amp o AO, es un dispositivo de estado sólido extremadamente versátil que se utiliza como bloque constructivo de una gran variedad de circuitos electrónicos

101

Filtros No todas las señales que entran a un circuito electrónico son bienvenidas. Para separar las señales deseadas de las no deseadas es necesario utilizar circuitos especializados de selección de frecuencias denominados filtros. Este curso examina los principios básicos de la teoría de los filtros y describe varias configuraciones de filtros pasivos y activos comunes. Incluiremos en este estudio filtros pasabajos, pasaaltos, pasabanda y supresores de banda realizados con redes RC, LC y amplificadores operacionales, en la siguiente figura se muestran algunos filtros

102

Algunos integrados

555 Oscilador Es un circuito integrado muy popular, disponible normalmente en cápsula plástica DIP de 8 pines, se utiliza normalmente como temporizador (modo astables) o como temporizador (modo monoestable)

PC 817: Optoacoplador Este integrado posee en su interior un LED y un transistor, en el cual la base es polarizada por un haz luminoso, proveniente del LED. Esto produce una variación en la resistencia colector-emisor del transistor. Al aumentar la tensión aplicada al LED, disminuye la resistencia colector-emisor del transistor.

RC 4558: Amplificador Operacional Doble Este operacional doble de alta performance es muy utilizado en preamplificadores de audio.

Como muestra la figura de la derecha, cada amplificador del integrado está formado por ese circuito. Dense una idea del nivel de integración de componentes.

103

1.2.8 Comprobación de circuitos electrónicos

Un circuito electrónico es una combinación de componentes, discretos o integrados en un chip, conectados de modo que proporcionen una o más trayectorias cerradas para la circulación de la corriente y realicen en conjunto una función útil que ninguno de ellos podría hacer por sí mismo. Por tanto, la finalidad de cualquier circuito es controlar y manipular corrientes de electrones de una manera preestablecida.

Circuitos de fuentes de alimentación Los circuitos de las fuentes de alimentación son muy importantes para los circuitos electrónicos ya que son los que suministran los voltajes y corrientes para el funcionamiento de los equipos electrónicos, también es importante que puedas identificar los componentes de las distintas tipos de fuentes, ya que todos los circuitos y equipos requieren una fuente de alimentación ya sea interna o externa.

Las fuentes de alimentación convierten el Voltaje de AC en Voltaje de DC, también reducen el voltaje de salida de la fuente generalmente los voltajes más comerciales son de 5Vcd, 9Vcd, 12Vcd y 24Vcd, esto no quiere decir que son los únicos.

Las etapas de una fuente de alimentación básica conocidas también como lineales son:

De transformación del voltaje de entrada ( 120Vac a un voltaje menor)

De rectificación (pasa de ser un Vac a un voltaje pulsante negativo o positivo)

De filtraje (donde se quita las pulsaciones al voltaje rectificado por medio de capacitores para producir un voltaje directo)

De regulación (por medio de componentes semiconductores o circuitos integrados se regula el voltaje que se suministra al circuito o al equipo)

En la siguiente figura se muestran los diagramas esquemáticos de las diferentes formas de filtraje.

104

El equipo que se utiliza para observar cada etapa de la fuente es el Osciloscopio

Fuentes de corriente Es una fuente de corriente la que mantiene una corriente de fija a través de un circuito externo, independientemente de la resistencia de carga o el voltaje aplicado, estas fuentes se fabrican con semiconductores discretos (transistores) o con circuitos integrados, a continuación presentamos las figuras representativas de cada caso.

105

Qué es un amplificador Un amplificador puede ser definido como un circuito o sistema electrónico que recibe una señal de entrada relativamente débil, la procesa internamente y entrega a la salida una señal más potente. Dependiendo de sí la señal de salida tiene o no la misma forma de onda de la señal de entrada, un amplificador puede ser lineal o no lineal. Los amplificadores manejan señales que son representaciones eléctricas de cantidades físicas como la voz, el sonido, la luz, etc. La conversión de estas últimas en señales eléctricas, o viceversa, la realizan transductores como micrófonos, parlantes, fotodiodos, etc. La amplificación propiamente dicha la efectúan dispositivos activos como válvulas, transistores y circuitos integrados, asociados a componentes pasivos como resistencias, condensadores, bobinas y transformadores.

La necesidad de amplificar, es decir de convertir una señal débil en una señal más fuerte, está prácticamente presente en todos los sistemas electrónicos (audio, video, comunicaciones, control de potencia, etc.).

Tipos y clases de amplificadores Los amplificadores pueden ser de varios tipos y clases, dependiendo del criterio tenido en cuenta para su catalogación. La clase, en particular, la de termina o define la cantidad de señal de entrada que recibe amplificación a la salida. De acuerdo a este criterio, existen básicamente cuatro clases de amplificadores, denominadas A, B, AB y C. En la siguiente figura se muestran las formas de onda de salida típicas de cada clase, asumiendo una señal sinusoidal de entrada.

En un amplificador clase A recibe amplificación el 100% de la señal de entrada y la señal de salida está presente durante el ciclo completo de la señal de entrada.

En un amplificador clase B recibe amplificación el 50% de la señal de entrada y la señal de salida está presente sólo durante los semiciclos positivos o negativos de la de entrada.

106

En un amplificador clase AB recibe amplificación más del 50% de la señal de entrada y la señal de salida está presente durante más de un semiciclo de la señal de entrada.

Finalmente, en un amplificador clase C recibe amplificación menos del 50% de la señal de entrada y la señal de salida está presente durante menos de un semiciclo de la señal de entrada.

Todos los amplificadores de baja señal (y algunos de potencia) operan en clase A y todos los de señal grande en clase B, AB o C. Los de clase A se caracterizan por su alta fidelidad (baja distorsión) y los de clase C por su alto rendimiento de potencia. Los demás, representan un compromiso entre la fidelidad y el rendimiento. También existen amplificadores clase D, U, H, etc.

Dependiendo del rango de frecuencias de operación, los amplificadores pueden ser de audiofrecuencia (AF) o de radiofrecuencia (RF). Los primeros se diseñan para trabajar con señales de baja frecuencia, por debajo de 100kHz, y los segundos para operar con señales por encima de este valor. Estos últimos se diferencian de los de audio, principalmente, por su selectividad y otras consideraciones de diseño que generalmente se ignoran a bajas frecuencias.

Dependiendo de la magnitud de las señales involucradas, los amplificadores pueden ser de baja señal o de señal grande. Los amplificadores de baja señal se caracterizan por operar en forma lineal. Esto es, todas las señales dentro de su ancho de banda reciben la misma cantidad de amplificación o ganancia. En los amplificadores de señal grande, la señal de entrada es tan fuerte que no permite la operación lineal del dispositivo. Los amplificadores de baja señal se utilizan, básica mente, como amplificadores de voltaje y los de alta señal como amplificadores de potencia.

Osciladores

La mayor parte de los sistemas electrónicos necesitan de una fuente de oscilaciones regulares y estables para operar correctamente. Los circuitos encargados de esta función se denominan osciladores o generadores de formas de onda y son tan esenciales en la electrónica moderna como las fuentes de alimentación y los amplificadores.

107

Un oscilador es básicamente un circuito electrónico que utiliza la energía DC de la fuente de alimentación para generar por sí mismo una señal de frecuencia y forma de onda predecibles. Esta última puede ser sinusoidal, cuadrada, triangular o de otro tipo, dependiendo de las características de diseño particulares.

Los osciladores son circuitos claves en todo tipo de sistemas electrónicos, incluyendo obviamente los generadores de señales. Sus aplicaciones incluyen instrumentos de prueba y medida, equipos de comunicaciones, computadores y periféricos, etc. De hecho, son tan importantes en el mundo de la electrónica como las fuentes de alimentación y los amplificadores.

Dependiendo del tipo de forma de onda generada, los osciladores pueden ser sinusoidales o no sinusoidales. Estos últimos producen ondas cuadradas, rectangulares, triangulares o de forma arbitraria. Los circuitos que producen ondas cuadradas o rectangulares se conocen también como relojes, osciladores de relajación o multivibradores astables y son muy utilizados en sistemas digitales. Los generadores de ondas sinusoidales y triangulares se utilizan principalmente en sistemas análogos.

Los osciladores que generan señales sinusoidales son típicamente amplificadores lineales realimentados positivamente. Los osciladores no sinusoidales, por su parte, son esencialmente circuitos digitales o de conmutación. También es posible obtener una señal sinusoidal a partir de una no sinusoidal mediante filtros.

Los osciladores sinusoidales, a su vez, reciben distintos nombres, dependiendo de su configuración particular o de su creador. Tales como los osciladores Colpitts, Hartley, Pierce y Clapp. Utilizados en aplicaciones de alta frecuencia (RF), así como a los osciladores en puente de Wien y de doble T, utilizados en aplicaciones de baja frecuencia (AP).

Los osciladores de alta frecuencia utilizan general mente redes LC como elementos determinantes de la frecuencia de oscilación y transistores como elementos activos. Los osciladores de baja frecuencia, por su parte, utilizan normalmente redes RC y circuitos integrados para los mismos propósitos. En muchos casos, en lugar de redes LC o RC, se utilizan cristales de cuarzo, los cuales ofrecen una mayor estabilidad en la frecuencia de salida

Los osciladores se caracterizan principalmente por su estabilidad. La estabilidad es una medida de su capacidad para mantener constante la frecuencia, independientemente de los cambios de temperatura, presión, humedad, voltaje de alimentación, carga, etc. La estabilidad depende de la calidad de los componentes utilizados. Los osciladores más estables se construyen con componentes de precisión, y se alimentan mediante fuentes reguladas.

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Recursos de apoyo

Herramienta Equipo Suministros

Juego de desarmadores planos y Phillips

Juego de desarmadores de relojero y de caja

Desarmadores Torx Desarmadores Allen Extractor de soldadura Lámpara con lupa Taladro Minitaladro Pinzas de punta y de

corte Cautín tipo lápiz de 30

W con su base Pulsera antiestática Brocha de 1.5 pulgadas Aspiradora Juego de caimanes Tablilla de

experimentos (Protoboard)

Multicontacto polarizado

Multímetro digital y analógico

Capacitómetro digital Frecuencíometro Medidor de temperatura Capacheck Osciloscopio analógico o

digital Generador de señales Fuente de alimentación

de voltaje regulado y variable de 1.5 Vcd a 24Vcd

Material impreso: Manuales de equipo y de

circuitos electrónicos analógicos


Reportes de tareas, de funcionamiento y de la reparación.

Orden de trabajo Alcohol isopropílico Franela Espuma limpiadora Aire comprimido Silicón de transferencia de

calor Silicón para lubricación Cotonetes Soldadura 60/40 de 1 mm Pilas AA 1.5 Pilas 9Vcd Pulsera antientatica Alambre del No 22 Liquido Flux Malla para desoldar Placa fenólica Cloruro férrico Spray limpiador Plumón de tinta permanente Tiras autoadheribles Minibrocas

109

Juego de brocas Cutter Masking tape Termofilm Componentes eléctricos lineales Elementos Optoelectrónicos Relays Interruptor un pólo un tiro Interruptor un pólo dos tiros Interruptor dos polos dos

tiros Interruptor de presión

normalmente abierto Interruptor de presión

normalmente cerrado Resistencias fijas varios

valores Resistencias variables

Condensadores electrolíticos

Condensadores de poliéster Condensadores cerámicos Bobinas varios valores Transformadores Semiconductores: Diodos rectificadores Diodos leds Diodos Zener Transistores BJT (PNP y

NPN) Transistores Fets canal P y

canal N Transistores Jfets canal P y

canal N Tiristores (SCRs y TRIACs) Circuitos integrados 555,

LM317, 7805, 7812, 7905, 7912

Amplificador operacional LM741

Osciladores de señales 566, 567, MAX038, XR-2206

Tablillas de circuitos electrónicos

110

Lugar Aula-taller de capacitación.

Duración 10 horas.

Procedimiento Antes de iniciar las actividades de la práctica y, en coordinación con el instructor, organízate en equipos de tres personas para realizar las siguientes actividades. También es importante que cuando trabajes con herramienta, suministros o algún equipo que no conozcas es necesario que te documentes con el manual de operación o de servicio, si no existiera apóyate en el instructor. Es importante que seas cooperativo y responsable con tu equipo de trabajo y que escuches las recomendaciones e indicaciones del instructor:

Las prácticas concernientes a este punto tienen como objetivo, el que aprendas a armar y comprobar circuitos eléctricos y electrónicos con semiconductores, donde aplicarás y demostrarás los conocimientos adquiridos en las sesiones teóricas. Utilizando los equipos y herramientas necesarias, iras adquiriendo la destreza necesaria para confirmar su funcionamiento y posteriormente estarás en capacidad de diagnosticar fallas en los mismos.

Considerando que este programa de Formación en Mantenimiento preventivo y correctivo de circuitos electrónicos analógicos y digitales se oferta a nivel nacional, y que en c/u de los CECATI se cuenta con equipos para prácticas muy diversos; los cuales van desde las simples tablillas para experimentos o Proto Board, hasta Consolas Analógicas y algunas controladas con equipo de cómputo; te presentaremos a continuación, solamente como referencia, la primer práctica de cada uno de los subtemas de aprendizaje.

111

1.2 Comprobación de circuitos eléctricos y electrónicos básicos

Actividad 1 Componentes eléctricos pasivos

Nombre del alumno: Grupo Fecha:

Instructor: Revisó: CECATI

Práctica: Lectura y prueba de resistores

Objetivo. Identificar resistores e indicar su valor de acuerdo al código de colores.

Material necesario: Resistores de varios tipos y valores, Multímetro, tablilla de experimentos

Actividad. 1. Del kit de componentes asignados, localiza los resistores que emplean bandas de

color. 2. Anota en la tabla siguiente el valor de cada resistor de acuerdo al código y la

tolerancia. 3. A continuación registra con el Ohmetro el valor medido

No. Valor de acuerdo al código Tolerancia Valor medido

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

112

Actividad 2 Circuitos eléctricos de c-c



Práctica: LEY DE OHM

Objetivo. Confirmar la ley de OHM.

Material necesario: Fuente de alimentación variable para DC; miliamperímetro; resistores de 1K y otros valores; tablilla para experimentos (consola o entrenador)

Actividad.

1. Arma el circuito siguiente, utilice un resistor de 1KΩ y seleccione el rango de 100 mA del medidor interno.

Circuito 1

2. Ajustar el control variable de la fuente al mínimo y encender el equipo 3. Ajustar la fuente variable para c/u de los valores de voltaje indicados en la tabla 1. Para

registrar el voltaje aplicado al circuito, coloque un voltímetro externo, o bien pulse el botón “PUSH TO READ D-C VOLTS” y lea el valor en la escala roja.

4. Registra y anote la corriente indicada por el miliamperímetro y anote el valor de la corriente calculada.

Voltaje de entrada

Corriente en mA Corriente calculada en mA

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

5. Reduzca el voltaje de la fuente a “cero” y apague temporalmente el equipo.

113

Actividad 3 Circuitos eléctricos de c-a



Práctica: Reactancia Inductiva.

Objetivo. Confirmar el efecto de la inductancia sobre la corriente que circula en una bobina.

Material necesario: Generador de funciones, Osciloscopio, bobina 100mHy, resistor 100 ohms tablilla para experimentos (consola o entrenador)

Actividad. 1. Arme el circuito siguiente.

2. Sin encender aún el Generador de Funciones, realice los ajustes siguientes para una frecuencia de 5KHz senoidal:

a) Sw de rango 1K – 10K b) Control de ajuste en 5 c) Salida = 10 Vp-p

3. Conecte el caimán negro al común y el caimán rojo al extremo superior.

4. Conecte las puntas del osciloscopio en los puntos mostrados en el circuito (los caimanes se conectan al común)

5. Encienda el osciloscopio y realice los ajustes siguientes: a) Función doble trazo, modo ALT b) Ch1 en 2V/div, sonda en X1 c) Ch2 en 50 mV/div, sonda en X1 d) Time/Div en 20 µseg.

6. Ajuste los controles de posición vertical para que ambos trazos queden en el “eje X” (debe ver una sola línea).

114

7. Encienda el Generador, deberán aparecer dos formas de onda senoidales defasadas. El canal 1 muestra el voltaje aplicado al circuito (onda con más amplitud); mientras que el canal 2 muestra el voltaje en R1 (onda con menos amplitud).

8. Mida y anote el voltaje máximo aplicado al circuito (E in) y el voltaje de R1

E in =

eR1 =

Determine la corriente máxima en R1:

I max =

Determine la Reactancia Inductiva para la frecuencia de 5KHz.

XL =

Determine cuanto es la diferencia de fase entre el voltaje y la corriente mostrados.

R.-

9. Apague desconecte y guarde equipo y material.

115

Actividad 4 Circuitos con dispositivos electromagnéticos de C-A


Instructor: Revisó: CECATI:

Práctica: Aplicación del relevador cómo elemento de control

Objetivo. Explicar cuál es la función de un relevador como elemento de control y cuáles son los requerimientos para su funcionamiento

Material necesario: 1 fuente de alimentación de 12 volts dc; 1 interruptor tipo spst; 1 relevador con bobina de 12 volts y contacto spdt; 1 motor para 120 volts (puede ser sustituido por una lámpara std de 120 v); 1 clavija polarizada para 120 volts; 1 linea de 120V c-a disponible; alambre para conexiones

PROCEDIMIENTO:

1. Arme el circuito siguiente

2. Accione el switch SW1 y observe que el motor arranca

3. Desactive el switch SW1 y observe que el motor se detiene

4. Utilizando el voltímetro en la función VDC (escala de 20 v) mida el voltaje en los extremos de la bobina del relevador mientras repite los pasos 2 y 3 del procedimiento anterior.

5. Anote los resultados

Voltaje en la bobina con SW1 abierto___________________

Voltaje en la bobina con SW1 cerrado___________________

6. Utilizando el voltímetro en la función VAC (escala de 600 v) mida el voltaje en los extremos del motor mientras repite los pasos 2 y 3 del procedimiento anterior.

AC 120 V

MOTOR

120 V

RLY1

12VSPDT

+ V112V

S1

116

IMPORTANTE: no tocar con las manos ningún punto en el área que se alimenta con 120 v, pues hay riesgo de descarga eléctrica)

7. Anote los resultados

Voltaje en el motor con SW1 abierto___________________

Voltaje en el motor con SW1 cerrado___________________

8. Al terminar, desconecte y guarde equipo y material

Anote a continuación sus conclusiones:

117

Actividad 5 Equipo y suministros para circuitos electrónicos


Instructor: Reviso CECATI

Práctica: El probador de transistores

Objetivo. Comprobar los transistores mediante la obtención del parámetro Hfe

Material necesario: Multímetro con probador de transistores, probador de transistores bipolares/Fets, transistores de varios tipos, Manual de Semiconductores

Del kit de transistores asignados, anotar la matrícula correspondiente, en la tabla siguiente.

Transistor Matrícula Tipo de transistor

Reemplazo de acuerdo al manual

Hfe indicada en el manual

Hfe registrada en el medidor

Condiciones del transistor

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1. Consulte el manual de reemplazo de semiconductores y registre en la tabla anterior,

el reemplazo o sustituto correspondiente y la ganancia de corriente hfe para cada uno de los transistores asignados.

2. Utilice la función de prueba de transistores del Multímetro o el Probador de Transistores y Fet´s y registre la indicación dada en el medidor para cada uno de los transistores.

118

3. Analice los resultados obtenidos y anote en la columna correspondiente el estado del transistor.

4. Al terminar, entregue equipo y material y deje limpia el área de trabajo

119

Actividad 6 Características de los semiconductores

Nombre del alumno: Grupo: Fecha:


Ejercicio: Investigación sobre semiconductores

Objetivo. Describir las características de los semiconductores empleados en electrónica

Material necesario: Trabajo de investigación solicitado en sesión teórica

1. De acuerdo la investigación realizada completa los siguientes cuestionamientos

acerca de las propiedades de los semiconductores:

a) El silicio y el germanio exhiben una estructura o red ___________, donde cada átomo se encuentra unido a otros cuatro mediante enlaces _____________.

b) Se dice que una sustancia es mono-cristalina cuando esta formada _________________

c) Una característica de las sustancias amorfas es que sus partículas carecen de una estructura ____________

d) Una sustancia que puede exhibir mas de una estructura cristalina, se dice que es un material ____________

e) Los semiconductores extrínsecos se caracterizan por que pueden tener un pequeño porcentaje de ______________ trivalentes como ______________ y pentavalentes como__________________

f) Un semiconductor intrínseco esta formado de _________________

g) En la banda de valencia los electrones forman los enlaces pero no _____________ en la conducción eléctrica

h) La banda de conducción esta formada por electrones __________ y son los responsables de ________________ la corriente eléctrica.

2. Comaprte y compara tus investigaciones con el grupo

120

Actividad 7 Comprobación de semiconductores



Práctica: Conducción del diodo

Objetivo. Confirmar la conducción del diodo con polarización directa e inversa.

Material necesario: Fuente de alimentación variable para DC y AC; interruptor 1P2T; 2 Voltímetros; miliamperímetro;; lámpara de 12V; Diodo BYX36 o equivalente; tablilla para experimentos (consola o entrenador)

Actividad. 1. Armar el circuito siguiente. Emplear el diodo BYX36 y el medidor interno como

amperímetro en el rango de 0 a 100 mA.

Circuito 1

2. Encienda el equipo y ajuste la fuente variable para 10 Voltios de salida

3. Cierre el interruptor para energizar el circuito y mida la corriente que circula por el circuito así, como el voltaje de la lámpara y el voltaje entre los extremos del diodo (cátodo-ánodo). Anote sus resultados.

Intensidad en la lámpara

I lamp =

Voltaje en la lámpara

ELp =

Voltaje en el diodo

ED =

4. Abra el interruptor e invierta de la posición el diodo como se representa en la figura

siguiente. Mida y anote la corriente y tensiones indicadas.

121

Circuito 2

Intensidad en la lámpara

I lamp =

Voltaje en la lámpara

ELp =

Voltaje en el diodo

ED =

¿Cómo está polarizado el diodo en el paso 1? R.-

¿Cómo está polarizado el diodo en el paso 4? R.-

5. Apague el equipo. Arme ahora el circuito siguiente, observe que se aplicará voltaje alterno.

Circuito 3

6. Conectar la lámpara al punto “A” y medir el voltaje de c-a aplicado a la lámpara.

E Lp = V c-a.

7. Conectar la lámpara al punto “B” y medir el voltaje de c-d aplicado a la lámpara.

E Lp = V c-d.

¿Qué diferencias observó al conectar la lámpara entre el punto “A” y “B”.

R.-

122

8. Apague el equipo y e invierta el diodo de posición como se representa en el circuito siguiente.

Circuito 4

9. Encienda el equipo y coloque el interruptor en la posición B. Anote sus conclusiones.

R.-

10. Apague, desconecte y guarde equipo y material.

123

Actividad 8 Comprobación de circuitos electrónicos



Práctica: Regulador de voltaje tipo serie.

Objetivo. Confirmar la estabilidad y rendimiento del regulador serie.

Material necesario: Fuente de alimentación variable de AC; puente de diodos; filtro de 470uFd/63V; Voltímetro digital; miliamperímetro digital; miliamperímetro analógico; resistor de 1K; Zener BZY96C10; resistor de 470 ohms; reóstato de 500 ohms 10W; transistor 40312 o equivalente; tablilla para experimentos (consola o entrenador)

Actividad. 1. Elaborar previamente el circuito rectificador en puente y, a continuación anexar el

circuito regulador mostrado. Utilice el amperímetro interno del equipo.

2. Ajustar RL para que su valor sea el máximo (500).

3. Energizar el circuito y registrar lo siguiente:

Vi =

Iz =

Vz =

Vo =

IL =

4. Ajustar RL para que la corriente de carga (IL) aumente en pasos de 10mA, hasta llegar a 50 mA. Registrar los valores de corriente y voltaje que se piden en la tabla siguiente.

124

Tabla 1

I L (mA) I z (mA) Vo

10

20

30

40

50

Registrar e voltaje de rizo y la corriente de Base IB cuando

I L = 50 mA.

Vi = (rizo) Vo = (rizo)

I B =

5. Continuar aumentando I L como se indica en la tabla 2 y registre las lecturas.

Tabla 2

I L (mA) I z (mA) Vo

60

70

80

90

100

Registrar el voltaje de rizo y la IB cuando

I L = 100 mA.

Vi = (rizo) Vo = (rizo)

IB =

6. Aumentar la corriente de carga a 200 mA y registrar los valores de voltaje y corriente que se piden:

125

Vi =

Vi (rizo) =

Vo =

Vo (rizo) =

Iz =

Vz =

7. Apagar el equipo, desconectar y guardar equipo y material.

Confirmación de resultados de la práctica

1. De los resultados de los pasos 4 y 5, la capacidad de corriente del regulador: a) Aumentó. b) Disminuyo. c) Se mantuvo igual.

2. La estabilidad del voltaje de salida Vo es: a) Constante b) Disminuye c) Varía con I L

3. Con el Aumento de I L, el voltaje de rizo en la salida: a) Es constante. b) Disminuye c) Aumenta.

Determinar el porcentaje de regulación con la relación:

% de regulación =

(Vo, a 10mA) – (Vo, a 50 mA) / Vo, a 10mA , X 100

% de regulación =

Determinar el rendimiento del regulador con la corriente de carga de 100mA, empleando la relación siguiente:

Rendimiento =

126

Instrumento de evaluación CUESTIONARIO

Nombre del capacitando:

Referente con NIE Nombre del instructor:

Fecha:



Tema: 1.2 Comprobar circuitos eléctricos y electrónicos básicos


Práctica no 2: Comprobación de circuitos eléctricos y electrónicos

Elemento: E00033

INSTRUCCIONES: Marca con una “X” la letra del inciso que corresponda a la respuesta correcta

1. Los colores Azul, Gris, Naranja y Dorado en un resistor representan un valor de:

a. 68.00 al 5%

b. 683 al 10%

c. 68K al 5%

d. 680K al 5%

2. Si un resistor de 2.250 K origina una caída de tensión de 1.4 V,¿Cuál es la potencia disipada en el resistor?

a. 0. 87 mW b. 6.6 mW. c. 66 mW d. 99 mW

3. Si el transformador de la figura tiene una relación de vueltas e 2 a 1, el voltaje del primario deberá ser:

a. 200 V b. 250 V c. 300 V d. 350 V

127

4. En el circuito de la figura siguiente, al pulsar el SW1:

a. LP2 se apaga y LP1 enciende. b. LP2 enciende y LP1 se apaga. c. Solo enciende LP2 d. Solo enciende LP1 e. Las dos lámparas quedan

encendidas.

5. La función de prueba de transistores en los multímetros digitales registran: a) El VCEO b) El VEBO c) La hfe de transistor d) El VCBO

6. Para mejorar la conductividad de los conductores se requiere: a) conectarlos a una fuente de poder b) agregarles impurezas c) polarizarlos directamente d) mantenerlos a baja temperatura

7. La corriente en el circuito circula: a) a través de R, CR1 y, a +5 V b) a través de R, CR2 y, a +10 V c) sólo a través de CR1 y CR2 d) se necesita conocer el valor de R

128

8. El voltaje a través de Rs es aproximadamente:

a) 12 V b) 9 V c) 6 V d) 5.9 V

9. La configuración mostrada en el circuito

siguiente es: a. Emisor común y PNP b. Colector común y PNP c. Base común y NPN d. Colector común y NPN

FIRMAN DE COMÚN ACUERDO

CAPACITANDO INSTRUCTOR

129

Instrumento de evaluación GUÍA DE OBSERVACIÓN



Fecha:






Elemento: E00033

INSTRUCCIONES: Observe si el capacitando que se esta evaluando ejecuta las actividades siguientes y marque con una “X” el cumplimiento o no en la columna correspondiente

CD REACTIVOS CUMPLIMENTO

SI NO

1) Utiliza bata para realizar el trabajo

2) Prepara equipo, herramienta y suministros para armar el

circuito electrónico

3) Selecciona suministros de acuerdo al diagrama esquemático del circuito (Fuente de alimentación lineal regulada)

a) Confirmando con el manual o el probador de transistores o diodos el tipo de transistor a utilizar

b) Confirmando que el circuito regulador es el indicado por el diagrama

c) Confirmando con el óhmetro el valor de los resistores indicados en el diagrama

d) Confirmando que los condensadores son los indicados en el diagrama

4) Durante el proceso de armado:

a) Emplea la herramienta adecuada para el corte de conductores

b) b) el conexionado es seguro y estético

5) Una vez armado el circuito, energiza y comprueba lo siguiente:

a) Mide y registra el voltaje de c-a de entrada

b) Mide y registra el voltaje de c-d de salida del rectificador

130


SI NO

c) Mide y registra el voltaje de rizo a la salida del rectificador

d) Determina y registra la frecuencia del voltaje de rizo

e) Mide y registra el voltaje de entrada al CI regulador

f) Mide y registra el voltaje de salida del regulador

6) Mide y registra en el transistor de potencia:

a) voltaje de colector

b) voltaje de base

c) voltaje de emisor

d) Mide y registra la corriente de carga

7) El proceso de medición lo efectúa en forma segura

8) Antes de medir la corriente de carga:

a) des-energiza el circuito

b) selecciona correctamente la función de amperímetro

9) Al terminar el ejercicio:

a) retira primero la energía

b) retira dispositivos y lo ubica en el lugar respectivo

c) Apaga y desconecta equipo de medición

d) deja el área limpia y ordenada

10) Concluye reporte de la practica o ejercicio



131

Instrumento de evaluación LISTA DE COTEJO (Hoja de diagnóstico)



Fecha:






Elemento: E00033

INSTRUCCIONES: Marque con una “X” el cumplimiento o no, que a su juicio merezca el capacitando en la generación de productos.

C D REACTIVOS CUMPLIMIENTO

SI NO

4 1) El reporte de la práctica o ejercicio contiene los siguientes datos:


b) Fecha y Grupo

c) Cecati de adscripción

d) Resumen de las actividades que se desarrollaron

e) Firma de la persona que elabora el reporte

f) Nombre y firma del que recibe el reporte

132

Práctica 3 Diagnosticar fallas en circuitos eléctricos y electrónicos

Objetivo de la práctica

Diagnosticar fallas en circuitos eléctricos y electrónicos

Sumario

Es importante tener conocimiento de la seguridad e higiene en el trabajo y el conocimiento y la operación del equipo, la herramienta, el uso de los suministros y el funcionamiento de todos los componentes electrónicos para realizar reparaciones de circuitos electrónicos, por este motivo se tratará la siguiente información:

Es importante considerar que para reparar un circuito electrónico, debes efectuar primero un diagnóstico en función de los síntomas que presenta el equipo, efectuar algunas mediciones de voltaje, aplicar algunas técnicas para confirmar el funcionamiento de los circuitos y posteriormente efectuar la reparación.

Hasta esta parte del curso de formación has aprendido a armar circuitos experimentales con dispositivos eléctricos, mismos que te sirvieron de base para armar circuitos con dispositivos semiconductores y, utilizaste el multímetro, el generador de señales y el osciloscopio entre otros equipos para confirmar como estos circuitos generan y procesan las señales electrónicas.

Es muy probable que durante el desarrollo de las prácticas o experimentos, en más de una ocasión el circuito no funcionó por alguna circunstancia, como por ejemplo una conexión defectuosa o algún semiconductor mal conectado, o incluso por problemas en el suministro de corriente, etcétera. También es muy seguro, que pediste ayuda tu Instructor para que te auxiliara en la revisión del circuito y verificar por que razón del no funcionaba correctamente.

Pues bien, lo anterior es parte de la experiencia que has ido adquiriendo durante tu formación. Los circuitos electrónicos analógicos hasta aquí estudiados y los dispositivos eléctricos y electrónicos con los cuales se forman, los encontraras prácticamente en todos los equipos electrónicos de consumo, aún cuando muchos de ellos son controlados por dispositivos digitales.

Para alcanzar el objetivo de la presente práctica, comenzaremos a familiarizarte con algunas acciones encaminadas a la reparación de los equipos electrónicos. Estas son:

Diagnosticar. Esta acción nos indica el averiguar en que sección de un equipo se encuentra una falla o desperfecto. Para lograr lo anterior se requiere estar familiarizado con el equipo; sino es así, se puede recurrir a un diagrama o bien al manual de servicio donde generalmente se incluyen diagrama de bloques lo cual, puede facilitar el conocimiento de las secciones.

El cuadro siguiente muestra algunas acciones complementarias para el diagnóstico.

133

Para “Diagnosticar” Usted requiere:

1. Conocer el equipo a) El diagrama de bloques b) Manual de instrucción o servicio c) Experiencia d) Estudio en libros o revistas

2. Seminarios de los fabricantes a) Inspección por dentro y por fuera b) Ver c) Oir d) Oler

3. Sentir a) Observar síntomas b) ¿Está en punto muerto? c) ¿Trabaja en forma intermitente? d) ¿Responde a los controles?

Localizar.

Con esta acción se comienzan a utilizar los instrumentos para efectuar mediciones en combinación con sus observaciones al confirmar la presencia o ausencia de “señales”, que para el caso de la fuente de alimentación serían las formas de onda de entrada y salida del bloque rectificador.

En el siguiente cuadro se muestran las acciones complementarias para la localización de una etapa sospechosa.

Para “Localizar” usted requiere:

Esta acción va encaminada a determinar dentro de una sección que etapa es la sospechosa. Pongamos como ejemplo lo que usted ha aprendido hasta ahora: la Fuente de Alimentación Lineal. En todo equipo electrónico, la fuente de alimentación es la sección que suministra la energía necesaria para que funcionen las demás secciones del equipo.

En términos generales esta “sección” está formada por cuatro bloques o etapas:

Suministro de potencia de C-A; Rectificación; Filtraje y Regulación de voltaje como se representa en la figura.

134

1. Observar síntomas a) Punto muerto, funcionamiento intermitente b) ¿Los controles responden en forma adecuada?

2. Pruebas de Voltaje a) ¿Esta presente el voltaje de c-a de entrada? b) ¿Existe voltaje de c-d de salida? c) ¿El filtraje y regulación son correctos?

3. Pruebas de señal a) Inyección de señales con generadores o equipos semejantes b) Rastreo de señales con osciloscopio o trazador de señal

Aislar Esta acción sugiere que usted ya esta mas cerca de encontrar la falla que presenta el equipo, pues ya se encuentra trabajando en el circuito sospechoso y puede ser necesario que retome las pruebas antes mencionadas, medición de voltajes y pruebas de señal. Considerando nuevamente el caso de la fuente de alimentación, un filtraje excesivo a la entrada del circuito regulador de voltaje, producirá que la regulación no sea efectiva, provocando que el voltaje de salida se reduzca al conectar la carga; o bien, que el equipo presente intermitencias. Al realizar esta acción puede ser probable que se pueda haber encontrado o precisado la falla. Para “Aislar” usted requiere: 1. Realizar pruebas de voltaje a) Base, colector y emisor en transistores bipolares b) Fuente, compuerta y drenaje en transistores de efecto de campo c) Terminales correspondientes en otros semiconductores (tiristores, operacionales,

etc.)

2. Pruebas de señal en: a) Circuito de entrada b) Circuito de salida c) Circuitos de desacoplo

3. Efectuar pruebas: a) Con carga b) Sin carga c) Con carga fantasma

Precisar. Esta es la acción final en el proceso de diagnóstico y, es muy probable que las pruebas realizadas durante el proceso le permitan encontrar o “precisar” el dispositivo causante de la falla en el equipo. Las acciones necesarias son esencia las misma que se han venido mencionando; pruebas de señal, pruebas de voltaje y en esta acción final tendrán que realizarse las pruebas individuales en los dispositivos eléctricos y electrónicos y por supuesto la sustitución de las mismas.

135

Volviendo al ejemplo de la fuente de alimentación; si el filtraje es excesivo, una vez realizadas las pruebas de voltaje o analizada la forma de onda, es muy probable que usted opte por comprobar el condensador de filtro en forma individual o bien opte por sustituirlo por otro que tenga las mismas características, lo cual es valido.

En la medida que usted aplique estas acciones en los circuitos estudiados hasta el momento irá adquiriendo la destreza y experiencia necesaria para aplicarlos en la reparación de los equipos contemplados en los cursos de Reparación de equipos de audiofrecuencia y televisión principalmente.

Aun cuando usted se encuentra al final del primer submódulo de este programa de formación, le presentaremos algunos otros aspectos a considerar cuando el diagnóstico se realiza en equipos reales; sin dejar de retomar la seguridad e higiene contemplada en los ejercicios del submódulo para efectuar un trabajo limpio y de calidad

Principales causas de fallas Pueden existir muchas causas que provoquen fallas, pero el procedimiento es igual para circuitos electrónicos analógicos y digitales. Entre las más comunes tenemos las siguientes:

Problemas del Operario Ocurren debido al uso incorrecto por parte de la persona que utiliza el equipo. Uno de los motivos es la falta de conocimiento adecuado del funcionamiento del equipo, que en ocasiones lleva a suponer que opera incorrectamente, cuando en realidad no existen

Errores en la construcción Bajo esta categoría se agrupan todos aquellos problemas relacionados con el diseño y la implementación de la primera unidad o prototipo.

Fallas en el suministro de potencia Es una de las fallas más frecuentes, proviene de la fuente de potencia. En esta parte se manejan corrientes y voltaje apreciables, además de temperaturas elevadas, los componentes de la fuente están sujetos a esfuerzos eléctricos y térmicos que pueden conducir a fallas en sus componentes. Cuando la fuente de potencia esta averiada, el equipo deja de operar por completo.

Estos problemas son de fácil diagnóstico y reparación. Por lo general, deben buscarse primero en los reguladores de voltaje defectuoso, diodos rectificadores abiertos o en corto, condensadores de filtrado dañados y por último, el transformador defectuoso.

Falla de componentes del circuito Una de las causas más frecuentes de fallas en equipos analógicos proviene de la fuente de potencia. Debido a que en esta parte del equipo se manejan corrientes y voltajes apreciables, además de temperaturas elevadas, los componentes de la fuente de potencia están sujetos a esfuerzo eléctrico y térmico que pueden conducir a fallas en sus componentes. Cuando la fuente de potencia esta averiada, el equipo deja de operar por completo.

136

Estos problemas son de fácil diagnóstico y reparación. Por lo general, deben buscarse primero reguladores de voltaje defectuoso, diodos rectificadores abiertos o en corto, condensadores del filtrado dañados y por último el transformador defectuoso.

Problemas de temporización Es uno de los problemas más difícil de diagnosticar se relaciona con la correcta temporización de los circuitos. Parámetros como la frecuencia del reloj, los retrasos de propagación y otras características relacionadas, son de mucha importancia para la adecuada operación de los equipos digitales.

Problemas debido a Ruidos El ruido eléctrico es una fuente potencial importante de problemas en los circuitos digitales.

Ruido Es toda señal extraña que dentro del equipo puede ser causa de operación incorrecta. Las señales de ruido pueden provenir de transitorios en las líneas de corriente alterna o de campo magnético o eléctrico originados en equipos aledaños, así como de interferencias debidas a transmisiones de radio o de televisión.

También es factible que exista ruido generado internamente, el cual puede provenir de suministro de potencia mal filtrados o de componentes mecánicos defectuosos que ocasionen contactos deficientes o intermitentes.

Efectos ambientales A esta clase pertenecen todos aquellos problemas derivados del efecto ambiente en el que opera el equipo. Por ejemplo, es posible que la temperatura del recinto o sitio donde se ubica el equipo exceda los límites permisibles fijados por el fabricante. Por otra parte, la acumulación de grasas, polvo, químicos o abrasivos en el aire puede ocasionar fallas de funcionamiento. Las vibraciones excesivas también puede ser causa frecuente de problemas. Todo lo anterior puede introducir defectos mecánicos tales como corrosión de conectores, alambres quebrados o contactos de interruptores con exceso de acumuladores que impiden su accionamiento normal.

Problemas mecánicos Son todos aquellos que surgen debido a desperfectos en componentes de tipo mecánico tales como: Interruptores, conectores y otros. Esto por lo general, es mucho más susceptible de aparecer que la falla misma de componentes electrónicos, tales como los circuitos integrados.

Procedimientos para la solución de problemas de circuitos electrónicos La reparación de equipos electrónicos puede resumirse cuatro (4) sencillos pasos:

1. Recolectar datos 2. Localizar el problema 3. Efectuar la reparación 4. Probar para la verificación la operación correcta.

137

Recolectar Datos Es aquella en la cual se hace acopio de toda la información pertinente al equipo bajo observación. Por ejemplo, lo primero que debe hacerse es obtener la documentación, en la cual se incluye tanto los diagramas esquemáticos así como los manuales de servicio, información de calibración y similares.

Localizar el problema Es por lo general lo más difícil, el grado de dificultad y la cantidad de tiempo que esta fase del problema consuma, dependen de la complejidad del equipo y la naturaleza del daño. Los siguientes pasos pueden ayudar a desarrollar un método sistemático para localizar la avería:

1. Checa lo obvio y sencillo primero que todo, como fusible, tomas, interruptores, etc. 2. Corre los programas de diagnóstico si los hay. 3. Utiliza tus sentidos, mirando, oliendo y tocando en busca de temperaturas anormales, elementos quemados, etc. 4. Verifica que los niveles de AC y DC sean correctos. 5. Cerciorarte de la existencia del pulso o señales de entrada al circuito. 6. Utiliza métodos de rastreo de señal. 7. Ensaya sustituciones sencillas de componentes o de tarjetas en cuanto sea posible. 8. Lleva a cabo pruebas y verificaciones, estáticas o dinámicas. La prueba estática requiere de la deshabilitación del reloj del sistema, con lo cual todos los niveles lógicos estabilizan a un valor constante. A partir de esto, entonces es posible, utilizando la punta lógica, un voltímetro o un Osciloscopio, observar los valores que se presentan y el funcionamiento con una revisión utilizando el olfato la vista y el tacto para detectar fallas presentes en el circuito. Algunos circuitos permiten no solamente deshabilitar el reloj, sino también la sustitución de este por un pulsador manual para obligar al sistema operar paso a paso. Las pruebas dinámicas, por su parte se llevan a cabo con el reloj en operación normal y requiere del uso de un osciloscopio, de una punta lógica o de un analizador lógico.

Instrumento de prueba y diagnóstico Dependiendo de la complejidad del equipo defectuoso y de la clase de pruebas que sea necesario llevar a cabo, es importante escoger adecuadamente el equipo o instrumento de prueba que permita las verificaciones pertinentes. Los más utilizados son:

1. El multímetro (VOM), tester, polímetro 2. Punta Lógica 3. Osciloscopio 4. Generador de funciones 5. Fuentes de alimentación de Vcd

Al terminar la reparación y realiza pruebas con un tiempo de funcionamiento del circuito adecuado, y si no presentan fallas de funcionamiento elabora el reporte de reparación.

138

La higiene del trabajo Se refiere a un conjunto de normas y procedimientos tendientes a la protección de la integridad física y mental del trabajador, preservándolo de los riesgos de salud inherentes a las tareas del cargo y al ambiente físico donde se ejecutan.

Formatos de Servicio Técnico. Un aspecto a considerar particularmente en el desempeño de las actividades de reparación, es que toda aquella persona o empresa que se encuentre en este campo, requiere de un instrumento que le permita llevar el control de sus actividades de reparación.

En el caso particular de este curso nos referimos al Formato de Servicio Técnico, que en su estructura más simple, consiste en una hoja donde se plasma información referente al equipo que requiere de un servicio de reparación.

Este formato recibe el nombre de Orden de Servicio u Orden de entrada. En este documento se registra entre otros, la fecha de entrada, el nombre de del cliente y ciertos datos personales, la marca, modelo y el número de serie del equipo, los síntomas que reporta el cliente, problema encontrado y refacciones utilizadas.

Para el caso de equipos que están cubiertos por alguna garantía, puede requerirse más información. Algunos talleres de servicio cuentan con sus propios documentos y algunos otros emplean órdenes avaladas por algunas de las empresas de prestigio del ramo de la electrónica de consumo en México.

En el caso de los Talleres de Servicio Autorizado, los formatos pueden ser diversos, como por ejemplo, formatos para solicitud de refacciones, formatos para reenvío de refacciones reemplazadas, formatos para asesoría técnica, etcétera. En los cursos de reparación de equipos de audiofrecuencia y televisión se analizará con mayor amplitud lo relativo a los formatos de servicio técnico.

139

Recursos de apoyo

Herramienta Equipo Suministros Juego de desarmadores





(Protoboard) Brocha de 1.5 pulgadas Multicontacto polarizado

Multímetro digital y analógico

Capacitómetro digital Frecuencíometro Medidor de temperatura Capacheck Osciloscopio analógico o

digital Generador de señales Fuente de alimentación de



circuitos electrónicos analógicos


Reportes de tareas, de funcionamiento y de la reparación.



permanente Tiras autoadheribles Minibrocas Juego de brocas Cutter Masking tape Termofilm Componentes eléctricos lineales Elementos

Optoelectrónicos Relays Interruptor un pólo un tiro Interruptor un pólo dos

140

tiros Interruptor dos polos dos

tiros Interruptor de presión

normalmente abierto Interruptor de presión

normalmente cerrado Resistencias fijas varios

valores Resistencias variables

Condensadores electrolíticos

Condensadores de poliéster

Condensadores cerámicos

Bobinas varios valores Transformadores Semiconductores: Diodos rectificadores Diodos leds Diodos Zener Transistores BJT (PNP

y NPN) Transistores Fets canal P

y canal N Transistores Jfets canal P

y canal N Tiristores (SCRs y

TRIACs) Circuitos integrados 555,

LM317, 7805, 7812, 7905, 7912

Amplificador operacional LM741

Osciladores de señales 566, 567, MAX038, XR-2206


Lugar

Aula-taller de capacitación.

141

Duración

Pendiente

Procedimiento

Antes de iniciar las actividades de la práctica y, en coordinación con el instructor, organízate en equipos de tres a cinco personas para realizar las siguientes actividades. También es importante que cuando trabajes con herramienta, suministros o algún equipo que no conozcas es necesario que te documentes con el manual de operación o de servicio, si no existiera apóyate en el instructor. Es importante que seas cooperativo y responsable con tu equipo de trabajo y que escuches las recomendaciones e indicaciones del instructor, se te proporcionara un circuito o equipo con una falla real o simulada para que realices el proceso de diagnóstico:

Actividad 1 Diagnóstico de fallas 1. Sigue las instrucciones de la práctica o ejercicio. 2. Elabora el vale de la herramienta, suministros y equipo necesarios para el

diagnóstico. 3. Solicita la información técnica que consideres necesaria, diagrama, manual de

semiconductores o acceso a internet para localizar hojas de datos 4. Prepara el área de trabajo para ubicar la herramienta, el equipo y el circuito a

diagnosticar, este último puede ser parte de un equipo. 5. Conecta y energiza el equipo o circuito experimental y registra el o los síntomas

presentados 6. Aplica las acciones para el diagnóstico de fallas y aplica la rutina siguiente: a) Conecta el equipo de suministros y medición en el circuito electrónico b) Verifica que los niveles de AC y DC sean los correctos c) Verifica todos los componentes electromecánicos que tiene integrado el circuito

electrónico d) Verifica la entrada y salida de cada etapa del circuito (Fuente de alimentación,

amplificador, filtro, oscilador, funcionamiento especial o híbrido) respetando el seguimiento del diagrama esquemático y los puntos de medición

e) Documenta las mediciones obtenidas en las pruebas de diagnóstico, con los niveles de voltaje y/o señales que deben existir, considerando la operación que debe efectuar el circuito o con las especificaciones obtenidas de la hoja de datos en el caso de circuitos integrados.

7. Analiza las mediciones obtenidas. 8. Utiliza tus sentidos, mirando, oliendo y tocando en busca de temperaturas anormales,

elementos quemados, etc. 9. Desconecta todo el equipo y el circuito electrónico y si es necesario comprueba en

forma individual los dispositivos eléctricos y semiconductores, incluso si lo consideras necesario, sustituye dispositivos.

10. Desolda y solda los componentes electromecánicos detectados en el diagnóstico de la falla

142

11. Desolda y solda los componentes pasivos que se diagnosticaron en mal funcionamiento

12. Desolda y solda los componentes semiconductores que se diagnosticaron en mal funcionamiento

13. Limpia el circuito electrónico de residuos de soldadura o grasas con alcohol isopropílico

14. Verifica si no realizaste alguna soldadura fría y corrígela si encontraras alguna 15. Energiza de nuevo el circuito o equipo y confirma si se ha restablecido el

funcionamiento, si no es así vuelve a aplicar el proceso de diagnóstico. 16. Una vez en funcionamiento el circuito o equipo, concluye el reporte de la práctica o

ejercicio. 17. Retira la energía del circuito o equipo, guarda equipo material y suministros y deja

limpia el área de trabajo

Al finalizar todas las actividades de la práctica, lleva a cabo con tus compañeros una sesión de retroalimentación para compartir experiencias, aclarar dudas y situaciones problemáticas que se presentaron en el desarrollo de la práctica. Participa en la verificación del aprendizaje de este tema con los instrumentos de evaluación que se incluyen más adelante, de conformidad con las indicaciones de tu instructor.

Si identificaste aspectos que aún tienes que reforzar, solicita asesoría individual al instructor para que supervise la ejercitación de esos puntos.

143

Bibliografía

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NTE Electronics, INC. Semiconductores, EUA. (2007)

PRENTICE HALL. Fundamentos de electrónica, Robert L. Boylestad. EUA. (2004)

PRENTICE HALL. Fundamentos de Sistemas digitales, T.L. Floyd. EUA. (2000)

México Digital Comunicación, S.A. de C.V. C.Ds de los Años 1,2,3,4, y 5 México (2000 al 2006)

DIANA SA. Reparación de radios de intercomunicación de transistores para la banda de los particulares por el método 1-2-3-4. Forest H Belt (primera edición México 1978)

Notas

35


Nombre del capacitando: Referente con NIE Nombre del instructor:

Fecha:



Tema: 1.3 Diagnosticar fallas en circuitos eléctricos y electrónicos


Práctica no 3: Diagnóstico en circuitos electrónicos analógicos

Elemento: E00033


1. Si un equipó o circuito bajo prueba presenta el síntoma, punto muerto, lo más conveniente es comenzar a probar :

a) Los resistores de SMD b) Los circuitos Integrados c) La sección de la fuente d) El circuito oscilador

2. Un circuito rectificador de media onda se conecta al suministro de la red doméstica, ¿Cuál es la frecuencia de rizo a la salida del rectificador?

a) 30 Hz b) 60Hz. c) 90 Hz d) 120Hz

3. Un transistor bipolar que trabaja en clase “A” en un circuito deberá presentar: a) 0.6 VBE y VCE = +Vcc b) 0.3 VCE y VCE = 0V c) 0.6 VBE y VCE = ½ Vcc d) 0.3 VBE y VCE = 1/3 Vcc

4. En el circuito de la figura siguiente, no enciende ninguna lámpara, al pulsar el SW1 solo se escucha un “click”. Las pruebas a efectuar son:

145

a) Suministro de C-A y CD. b) Suministro de C-A y contactos del

relé. c) Suministro de C-A, lámparas y

contactos del relé d) SW1, bobina del relé y contactos del

relé

5. Para dar seguimiento a la señal a través de un circuito se emplea: a) El multímetro b) El probador de transistores c) Generador de señales d) Un trazador de señales

6. Para comenzar el diagnóstico de fallas en un circuito o equipo electrónico se requiere: a) Diagrama o manual de servicio, inspección por dentro y por fuera y observar

síntomas b) Medir voltajes, aplicar señales y reemplazar componentes c) Asistir a seminarios, checar controles del equipo y aplicar el osciloscopio d) El diagrama, hacer pruebas de inyección y medición de voltajes

7. Una vez localizado la el dispositivo sospechoso después de realizar las pruebas respectivas se debe:

a) Identificar el valor del resistor y reemplazarlo por otro nuevo b) Retirar la energía, reemplazar el dispositivo sospechoso, limpiar el circuito impreso. c) Desoldar el dispositivo en mal estado, verificar en el manual el equivalente, soldarlo y

energizar e circuito. d) Retirar la energía, utilizar el probador de diodos y transistores en circuito, localizar el

sustituto y reconectar la energía.

8. Al reemplazar un SCR por su equivalente las características a considerar son: a) Igt, Vgt, Vdrm, Itrms, Ihold b) Igt, Vgt, Vrrm, Vfon, Ihold; Itrms, Firing Quads c) Vgs, Vds, Ids, d) Offset. CMRR, slew rate, Zin

9. Documento donde se registra el número de parte, descripción de la pieza, además de l marca y modelo de equipo:

a) Formato de entrada b) Formato de salida c) Formato de de garantía d) Formato de refacciones

35

10. Documento donde se registran principalmente los datos del cliente y del equipo: a) Formato de entrada b) Formato de salida c) Formato de de garantía d) Formato de refacciones



147



Fecha:






Elemento: E00033


REACTIVOS CUMPLIMENTO

SI NO

1. Utiliza bata para realizar el trabajo

2. Registra los datos técnicos del circuito electrónico digital en

la hoja de reporte (fuente de alimentación conmutada)

3. Selecciona información técnica (manuales, hojas de datos,

diagrama, acceso a internet) que se requieren para el diagnóstico del circuito electrónico digital

4. Prepara equipo y herramienta para el diagnóstico

5. Aplica el voltaje al circuito con falla provocada o real

6. Registra el síntoma presentado en la hoja de servicio o

reporte

7. Inicia el proceso de diagnóstico:

a) Haciendo una inspección visual

b) realizando mediciones de voltaje de c-a de entrada

c) realizando mediciones de voltaje de c-d de salida

d) registrando los valores de voltaje medidos

8. Mide voltajes en el circuito generador de pulsos

9. Confirma la presencia de pulsos a la salida del CI oscilador

10. Retira la energía y:

a) Desolda y prueba componentes sospechosos

35

REACTIVOS CUMPLIMENTO

SI NO

b) Reemplaza y solda componentes sospechosos

c) limpia el circuito impreso

11. durante e proceso:

a) mantiene el área limpia y ordenada

b) Mantiene el solvente siempre cerrado después de usarlo

c) aplica la cantidad de soldadura adecuada

12. Energiza el circuito y confirma el voltaje de salida de la FA

13. Una vez concluida la prueba:

a) Retira energía del circuito

b) Retira equipo de prueba y herramienta

c) Deja el área limpia y ordenada

d) Concluye el reporte en el formato de servicio técnico



149



Fecha:






Elemento: E00033


C D

REACTIVOS

CUMPLIMIENTO

SI NO


g) Nombre de la persona que realiza la practica

h) Fecha y Grupo

i) Cecati de adscripción

j) Resumen de las actividades que se desarrollaron

k) Firma de la persona que elabora el reporte

l) Nombre y firma del que recibe el reporte

157

MANTENIMIENTO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES

159

Objetivo del submódulo de aprendizaje

Al finalizar el submódulo, el capacitando aplicará los métodos de diagnostico y corrección de fallas en circuitos electrónicos digitales por medio del uso del equipo, herramienta, suministros y diagramas así como de los manuales técnicos y de reparación para realizar trabajos con calidad.

Mapa conceptual: 2

161

Práctica 4 Comprobación de circuitos de lógica binaria


Armar y confirmar el funcionamiento en circuitos electrónicos digitales

Sumario

Para que puedas determinar si un circuito electrónico digital está funcionando sin problemas, debes conocer primero ciertos aspectos teóricos referentes a los sistemas y códigos numéricos, familias lógicas, conceptos de algebra Booleana etc. Posteriormente deberás armar los circuitos reales de lógica combinatoria y secuencial. Finalmente realizarás las pruebas de diagnóstico y corrección de fallas que deber efectuar en los circuitos electrónicos digitales. Durante este proceso utilizaras las herramientas y equipo que ya conoces, al cual se le incluirán los específicos para el estudio y comprobación de los circuitos digitales, identificando los componentes y aplicando las medidas de seguridad e higiene para tu persona, el equipo y los materiales.

Seguridad e higiene Debes de cumplir y hacer cumplir las normas de Seguridad Laboral en el trabajo, respondiendo en condiciones de emergencia.

Identifica los equipos y medios de seguridad más adecuados para cada trabajo y cuál es su uso y su cuidado correcto.

Vigila el cumplimiento de las normas de seguridad laboral, creando el ambiente necesario para su mantenimiento, en las zonas de trabajo es tu responsabilidad tener en buenas condiciones de limpieza, orden y seguridad.

Toma las medidas oportunas, y avisa a quien corresponda ante una situación de emergencia, informa debidamente a otras instancias, de la emergencia ocurrida, y en su caso analiza las causas, proponiendo las medidas oportunas para evitar su repetición.

2.1.1 Equipo y suministros

En este apartado incluiremos principalmente al Osciloscopio de Almacenamiento Digital o DSO, la Punta Lógica, el Generador de Funciones y el Frecuencímetro.

Solicita a tu instructor el instructivo respectivo para que te familiarices con la operación de los mismos, toma nota de las especificaciones, forma de conexión y precauciones al aplicarlos en los circuitos electrónicos

162

Del osciloscopio consulta la información y especificaciones técnicas del sistema vertical, sistema horizontal, sondas o puntas de prueba, modos de disparo, medición con cursores, almacenamiento de datos y la forma de conectar con la PC o impresora e interface de expansión si cuenta con ella.

La punta lógica es considerada una herramienta útil para la comprobación de los circuitos digitales. En esencia es un circuito electrónico que puede registrar los estados binarios alto y bajo (o cero y uno). Comercialmente algunas puntas pueden memorizar la presencia de pulsos. Una característica de ésta es que se alimenta del propio circuito digital bajo prueba. En los ejercicios correspondientes se presentará un circuito para que elabores tu propia punta lógica.

Dentro de los suministros para este submódulo contemplamos principalmente, a toda la gama de dispositivos digitales, tales como las compuertas lógicas, flip.flops, codificadores, decodificadores, etc, etc. De estos dispositivos puedes consultar sus matrículas en el Manual de Reemplazo de Semiconductores.

El Generador de funciones se utilizo en el submódulo 1 por lo cual ya debes estar familiarizado con su uso. Si es necesario consulta la información respectiva para que refresques tus conocimientos. Para este submódulo, el Generador de Funciones se empleará inicialmente como generador de pulsos, para lo cual deberás emplear la salida TT

163

Otros tipo de suministros que utilizaras para aplicaciones digitales, son los exhibidores de siete segmentos o Display´s, los pulsadores, la pulsera anti-estática para el manejo de dispositivos sensibles a la electricidad estática y, sobre todo la tablilla de experimentos o “proto board”

2.1.2 Sistemas y códigos numéricos

¿Qué son los circuitos digitales? La mayor parte de los circuitos examinados hasta el momento son análogos, es decir trabajan con señales que varían sobre un amplio rango de valores de voltaje y/o corriente. Las señales análogas surgen de manera muy natural en electrónica debido a que la mayor parte de los procesos físicos, por ejemplo la carga y descarga de un condensador o el comportamiento de la temperatura en un punto, son continuos, es decir varían gradualmente con el tiempo.

Existen, sin embargo, situaciones en las cuales es necesario tratar con señales de voltaje o de corriente que sólo adoptan un número discreto o finito de valores. Un ejemplo conocido es la salida de un oscilador 555. Este tipo de señales se denominan señales digitales o lógicas y los circuitos que trabajan los mismos circuitos digitales o lógicos. El estudio de este tipo de circuitos corresponde al dominio de la electrónica digital, una de las áreas de especialización de la electrónica de mayor progreso en los últimos tiempos.

164

Los circuitos digitales normalmente reciben un cierto número de señales de entrada, las procesan y produce como resultado un cierto número de señales de salida. El valor de cada salida en un momento dado depende del valor de cada entrada en ese instante y de la función para la cual ha sido diseñado el circuito. De cualquier forma, tanto las señales de entrada como las de salida son siempre digitales y el procesamiento se realiza por técnicas digitales.

Un circuito digital puede ser realizado con componentes discretos, como efectivamente se hizo en los primeros años, o con circuitos integrados, que es la práctica usual. Actualmente se dispone de una gran variedad de chips digitales que satisfacen prácticamente todas las necesidades. Algunos ejemplos son las compuertas, los flip-flops, los decodificadores, los multiplexores, los contadores, los registros, las memorias, los convertidores A/D, etc.

Los avances en el campo de la electrónica digital, apoyados por el milagro de la microelectrónica (la ciencia de fabricar circuitos integrados), han permitido el desarrollo y la fabricación masiva de relojes, computadoras, teléfonos celulares, robots, juegos, instrumentos y toda una nueva generación de aparatos y sistemas "digitales" empleados en todos los campos de la actividad humana.

Fundamentos de electrónica digital. La electrónica digital es conceptualmente más sencilla que la electrónica análoga porque trabaja con componentes y señales de naturaleza binaria, es decir que sólo pueden adoptar uno de dos valores, niveles o estados posibles. En electrónica digital, estos parámetros se designan, respectivamente, como 1 (uno) o alto y 0 (cero) o bajo. En los manuales de circuitos integrados y sistemas digitales es también muy común el uso de los símbolos H (high) y L (low) para referirse a los niveles o estados 1 y 0, respectivamente.

Un ejemplo sencillo de circuito eléctrico de naturaleza digital se muestra en la figura siguiente. En este caso, el interruptor S actúa como un componente digital porque sólo puede estar abierto (0) o cerrado (1). Asimismo, el voltaje aplicado a la lámpara L es una señal digital porque sólo puede ser 0V (0 o bajo) cuando S está abierto (0) o +9V (1 o alto) cuando S está cerrado (1). Una asignación similar de valores lógicos puede ser aplicada a la corriente 1 a través del circuito o al estado de la lámpara (encendida o apagada).

165

En la terminología digital, los niveles o estados lógicos 0 y 1 se denominan comúnmente bits. Un bit o un grupo de bits pueden representar muchos niveles diferentes de información en los circuitos y sistemas digitales, incluyendo números, datos y decisiones.

Los números, en particular, se representan y manipulan utilizando el sistema binario o de base 2, los datos (letras, instrucciones, música, etc.) utilizando diversos tipos de códigos y las decisiones utilizando las reglas de la lógica digital, agrupadas bajo lo que se conoce como el Algebra Booleana.

Estrictamente hablando, los bits 1 y 0, tal como son interpretados por los circuitos y sistemas digitales, corresponden realmente a rangos o intervalos de voltajes, y no a voltajes fijos. En el caso de circuitos integrados digitales, estos rangos dependen de la familia lógica a la cual pertenece el dispositivo. Un chip TTL, por ejemplo, que es una de las familias lógicas más populares. Interpretará como un 0 cualquier voltaje entre 0 y 0.8V, y como un 1 cualquier voltaje entre 2.OV y 5.0V. Consecuentemente, estos dispositivos entregan niveles bajos o altos entre estos rangos.

Sistemas Numéricos Un sistema numérico es aquel que nos permite representar por medio de símbolos cualquier cantidad En la tecnología digital se emplean muchos sistemas de números.

Los números pueden representarse en diferentes sistemas de numeración, que se diferencian por su “base”.

La “base” de un sistema de numeración es el número de símbolos distintivos utilizados para la representación de las cantidades del mismo.

Para el caso del presente manual, solo nos referiremos a los sistemas utilizados en la electrónica digital.

Sistema Decimal.

166

Se compone de diez numerales o símbolos que son: 0,1,2,3,4,5,6,7,8 y 9. Al emplear estos símbolos como dígitos de un número podemos expresar cualquier cantidad. El sistema decimal se conoce también como base 10.

El sistema decimal es un sistema de valor posicional en el cual el valor del digito depende de su posición. Si consideramos por ejemplo el decimal 382, sabemos que el 3, representa tres centenas, el 8 representa ocho decenas y el 2 representa 2 unidades. En esencia el 3 tiene el mayor valor de los tres dígitos y se le designa como dígito más significativo (MSD- more significative digit); el 2 tiene el menor valor y se le denomina dígito menos significativo (LSD- less significative digit).

Otra forma de expresar la cantidad anterior es utilizando las potencias de diez; así :

382 = 3 x 10 2 + 8 x 10 1 + 2 x 10 0

En términos generales, cualquier número es simplemente la suma de los productos de cada valor del dígito por su valor de posición.

Al contar en el sistema decimal, comenzamos con el 0 en la posición de las unidades y tomamos cada dígito en progresión hasta llegar al 9; a continuación sumamos un 1 a la siguiente posición (decenas) y volvemos a comenzar con el cero en la primer posición hasta llegar al 99.

En este conteo la posición de las unidades varía de modo creciente con cada etapa de conteo; la posición de las decenas cambia cada 10 etapas; la posición de las centenas varía en forma ascendente cada 100 etapas en el conteo y, así sucesivamente.

Sistema Binario. En este sistema solamente hay dos símbolos o números que son el “0” y el “1” y, a cada uno se les denomina “bit”

Este sistema de base dos se puede utilizar para representar cualquier cantidad de otros sistemas numéricos y, de manera similar que en el sistema decimal, las cantidades binarias aumentan del punto binario hacia la izquierda y tienen un valor posicional; donde cada dígito tiene valor propio expresado como potencia de 2.

La secuencia de conteo binario tiene la característica de que el bit de las unidades cambia de 0 a 1, o bien de 1 a 0 con cada conteo. El segundo bit permanece en 0 en dos conteos, luego en 1 en dos conteos, etc.

A continuación se representan las primeras cantidades binarias a los números decimales de cero a diez.

Conteo Binario Conteo Decimal 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 3 0 1 0 0 4

167

0 1 0 1 5 0 1 1 0 6 0 1 1 1 7 1 0 0 0 8 1 0 0 1 9 En el sistema binario utilizando N bits o espacios, se pueden realizar hasta 2N conteos. Así por ejemplo, con 2 bits se pueden realizar hasta 22 = 4 conteos, desde 00 hasta 11. con 4 bits se pueden efectuar hasta 24 = 16 conteos, desde 0000 hasta 1111.

El último conteo estará constituido siempre por todos los unos y es igual a 2n-1 en el sistema decimal.

Sistema Octal. Este sistema tiene una base de ocho y utiliza los dígitos 0,1,2,3,4,5,6 y 7.

Este sistema también utiliza el valor de posición y el dígito menos significativo es el que esta en el lugar de las unidades.

La tabla siguiente muestra el peso correspondiente en cada posición de acuerdo a las potencias de 8.

Potencias de 8 83 82 81 80

Valor de posición en decimal 512 64 8 1

Cuando se cuenta en octal se incrementa un digito hacia arriba de 0 a 7; así, una vez llegado al 7, se regresa al 0 en el siguiente conteo mientras se incrementa un uno a la izquierda del bit menos significativo como se representa a continuación.

168

Conteo Octal Conteo Decimal 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 0 8 1 9 2 10

Con N dígitos octales, se puede contar de 0 a 8N-1, lo cual da un total de 8N conteos. Así por ejemplo con tres dígitos se puede contar desde 000 hasta 777.

Sistema Hexadecimal. Este sistema es ampliamente empleado en los sistemas del microprocesador, su base es 16 y utiliza los dígitos de 0 a 9 mas las letras A, B, C, D, E, y F.

La letra A representa el 10 La letra B representa el 11 La letra C representa el 12 La letra D representa el 13 La letra E representa el 14 La letra F representa el 15

Este sistema también se cumple el valor de posición, donde el bit menos significativo ocupa el lugar de las unidades.

La tabla siguiente muestra el peso correspondiente en cada posición de acuerdo a las potencias de 16.

Potencias de 16 163 162 161 160

Valor de posición en decimal 4096 256 16 1

Para contar en hexadecimal cada posición de los dígitos se puede incrementar en una unidad desde cero hasta F. Una vez alcanzado el valor de F, se vuelve a cero y se incrementa la siguiente posición.

En la tabla siguiente se representa el conteo en hexadecimal a partir del diez en decimal.

Conteo Hex Conteo Dec A 10 B 11 C 12 D 13 E 14

169

F 15 0 16 1 17 2 18 3 19 4 20

Realiza un trabajo de investigación acerca de los siguientes tipos de códigos:

Código ASCII

Código BCD

Código Gray

Códigos de detección de error

2.1.3 algebra Booleana y compuertas lógicas

Lógica digital y álgebra booleana. Los unos (1s) y ceros (0s) utilizados para representar números y construir códigos pueden también ser utilizados para representar conceptos lógicos del tipo falso/verdadero, si/no, abierto/cerrado, alto/bajo, arriba/abajo, etc., así como para tomar decisiones del tipo "si, entonces", es decir si una serie de circunstancias particulares ocurre, entonces una acción particular resulta.

Los conceptos de falso y verdadero manejados por la lógica no están necesariamente relacionados con las nociones de falsedad y verdad que manejamos en el mundo real, sólo indican la validez o invalidez de un juicio dentro del marco del razonamiento lógico. Por ejemplo, "si es verdad que está lloviendo y es falso que yo tenga una sombrilla entonces es verdad que me mojaré". Esta situación podría ser representada pictóricamente mediante un conjunto de símbolos.

Las operaciones lógicas básicas del Algebra Booleana son el producto, la suma y el complemento o inversión, denominadas respectivamente operaciones AND, OR y NOT. En la siguiente figura se muestran los símbolos, las ecuaciones y las tablas de verdad que describen estas operaciones fundamentales. Las operaciones AND y OR son aplicables a dos o más variables de entrada. La operación NOT solamente está definida para una variable de entrada.

170

En adición a las operaciones básicas anteriores, existen otras auxiliares, derivadas de las primeras, que se utilizan con frecuencia en el diseño de circuitos digitales. Las más importantes son la AND negada (NAND), la OR negada (NOR), la OR exclusiva (XOR), la OR exclusiva negada (XNOR) y la NOT negada (YES). La NAND, la NOR, la XOR y la XNOR se aplican a dos o más variables y la YES a una sola variable.

Tanto las operaciones fundamentales como las derivadas son realizadas en la práctica por circuitos electrónicos especializados llamados compuertas. Las compuertas son los bloques constructivos básicos de todos los circuitos y sistemas digitales. Las compuertas, así como muchas funciones especializadas construidas a base de las mismas (flip-flops, decodificadores. contadores, memorias, microprocesadores, etc.), están corrientemente disponibles como circuitos integrados digitales.

Familias lógicas de circuitos integrados digitales Los circuitos integrados digitales modernos pueden ser bipolares o MOS dependiendo del tipo de transistores utilizados en su manufactura. Dentro de cada una de estas tecnologías, existen diferentes tipos de familias. Una familia lógica es un grupo de dispositivos lógicos integrados que comparten una tecnología común de fabricación son eléctricamente compatibles entre sí. En el cuadro la figura siguiente se relacionan las familias bipolares y MOS más comunes

Las tecnologías bipolares más conocidas, basadas en el uso de transistores bipolares son la RTL, la DTL, la TTL, ECL y la I'L. Las familias (Resistor-Transistor Logic) DTL (Diode- Transistor Logic son prácticamente obsoletas en la actualidad, pero fueron muy populares

171

en el pasado. La TTL (Transistor-Transistor Logic), introducida originalmente por Texas Instruments en 1964, e sus distintas versiones, es actualmente la más popular.

La tecnología ECL (Emiter- Coupled Logic) introducida por Motorola en 1962 utiliza principalmente en aplicaciones de muy alta frecuencia. Sus principales desventajas son el alto consumo de potencia y su incompatibilidad con TTL. La tecnología I2 L (Integrated Injection Logic), por su parte, se utiliza en aplicaciones de alta integración, como relojes, sintetizadores de sonidos, microprocesadores, etc., combinada generalmente con circuitería análoga. Se caracteriza por su bajo consumo de potencia.

Las tecnologías MOS más conocidas, basadas en el uso de transistores MOS o MOSFETS, son la NMOS, la PMOS y la CMOS. Las familias PMOS (MOS de canal P) y NMOS (MOS de canal N) se utilizan principalmente en aplicaciones de alta integración como memorias, calculadoras, etc. Se caracterizan por su bajo consumo de potencia. Existen algunas variaciones estructurales de estas familias como VMOS, DMOS y HMOS, tendientes a mejorar la velocidad de conmutación.

La tecnología CMOS (MOS complementaria), introducida originalmente por RCA en 1963 y que utiliza tanto transistores NMOS como PMOS, es, en sus distintas versiones, la más popular de las familias MOS. Se caracteriza principalmente por su bajo consumo de potencia, su gran capacidad de integración y su alta inmunidad al ruido. Nos referiremos a los dispositivos CMOS en detalle más adelante.

* Además de las tecnologías bipolares y MOS, como resultado de la evolución natural de los procesos de fabricación de circuitos integrados, han surgido otras nuevas tecnologías tendientes a incrementar la complejidad de las funciones lógicas que pueden implementarse en un chip y lograr que los circuitos lógicos operen a frecuencias cada vez más altas. Las más avanzadas hasta el momento se basan en el uso de semiconductores de arseniuro de galio (GaAs) y de dispositivo superconductores.

Niveles de integración Los circuitos integrados digitales tanto bipolares como MOS, se clasifican en cuatro categorías básicas dependiendo de su complejidad o densidad de integración, es decir la cantidad de compuertas utilizadas para implementar las funciones lógicas que representan. Estas categorías se denominan SSI (Small Scale Integration), MSI (Medium Scale Integration), LSI (Large Scale Integration) y VLSI (Very Large Scale Integration).

Los circuitos SSI o de pequeña escala de integración, comprenden funciones digitales simples como compuertas, multivibradores biestables (flip-flop,y) y multivibradores monostables (one-shots), que requieren muy pocas compuertas, usualmente menos de 13. Se fabrican principalmente empleando tecnologías TTL, CMOS y ECL.

Los circuitos MSI o de mediana escala de integración, comprenden funciones digitales relativamente más complejas que los SSI como codificadores, decodificadores, multiplexores, demultiplexores, contadores, registros, comparadores de magnitud, sumadores, multiplicadores que requieren hasta 1 00 compuertas o más. Se fabrican principalmente empleando tecnologías TTL, CMOS y ECL.

172

Los circuitos LSI o de alta escala de integración comprenden funciones complejas como memorias, unidades aritmético-lógicas (ALUs) microprocesadores, microcontroladores y circuitos integrados para aplicaciones específicas (ASICs), que requiere hasta 1000 compuertas o más para su realización. Se fabrican principalmente empleando tecnologías CMOS, 12L, NMOS y PMOS.

Los circuitos VLSI o de muy alta escala de integración comprenden funciones extremadamente complejas como microprocesadores de 32 y bits, procesadores digitales de señales (DSPs), memorias de alta capacidad, dispositivos periféricos y ASICs muy especializados. Se fabrican principalmente empleando tecnología 12L, NMOS y PMOS, así como otros procesos avanzados.

Característica de la familia TTL La familia TTL es de gran aceptación en el diseño de sistema lógicos debido principalmente a su alta velocidad de operación, su fácil disponibilidad y su bajo costo. La mayor par te de los dispositivos TTL se identifican mediante una referencia de la forma AA74xxyy donde AA es el código que identifica al fabricante (DM SN, MM, TC, etc), xx un código que identifica la subfamilia del dispositivo (LS, S, AS, etc.) y yy un número de dos o tres cifras que identifica la función del mismo.

El 74LS00, por ejemplo, contiene 4 compuertas NAND de 2 entradas de tecnología TTL Schottky de bajo consumo de potencia, mientras que el 7490 contiene un contador decimal de 4 bits de tecnología TTL estándar. La serie 74, en general, se destina para aplicaciones industriales y de propósito general. También se dispone de una serie 54. Funcionalmente equivalente a la serie 74, destinada a aplicaciones militares. Esta última se caracteriza principalmente por su amplio rango de temperaturas de operación (-55'C a + 125oC contra 00C a +700C).

Actualmente, la familia TTL comprende varias subfamilias que representan la búsqueda de un compromiso entre la necesidad de obtener altas velocidades de operación y la de reducir el consumo de potencia. Las más importantes son la estándar (74), la de baja potencia (74L), la de alta velocidad (74H), la Schottky (74S), la Schottky de bajo consumo (74LS) y las Schottky avanzadas (74AS y 74ALS). A continuación se resumen las características generales de cada una.

Estas subfamilias se diferencian entre sí básicamente por su característica velocidad-potencia. Sin embargo, todas recurren a la misma configuración básica, trabajan con tensión de alimentación nominal de +5V e interpretan los Is y 0s de la misma forma. Específicamente, cualquier voltaje entre 0V y 0.8V corresponde a un nivel o estado bajo (0) y cualquier voltaje entre 2.0V y 5.0V a un nivel o estado alto (1). Los voltajes entre 0.8V N- 2.0V se consideran inválidos en TTL.

Serie TTL estándar Comprende los dispositivos identificados como 74xx, por ejemplo 7402 o 74157. Se caracteriza por su alta velocidad de operación (típicamente por encima de 20MHz) y su alto consumo de potencia (1 a 25 mW por compuerta). En la figura siguiente se muestra la estructura básica de una compuerta TTL estándar. Con ligeras modificaciones, esta configuración se mantiene para todas las demás familias TTL.

173

TTL de baja potencia. Comprende los dispositivos identificados como 74Lxx, por ejemplo 74LO4 o 74L574. Consume 10 veces menos potencia que TTL estándar pero es 4 veces más lenta. Esto se debe a que utiliza resistencias de valores relativamente altos.

TTL de alta velocidad. Comprende los dispositivos identificados como 74Hxx. por ejemplo 74HO8 o 74H368, consume 2.5 veces más potencia que TTL estándar pero es 2 veces más rápida. Esto se debe a que utiliza resistencias de valores relativamente bajos.

TTL Schottky Comprende los dispositivos identificados como 74Sxx, por ejemplo 74S30 o 74S244. Consume 1.8 veces más potencia que TTL estándar pero es 4 veces más rápida. Esto se debe a que utiliza diodos Schottky entre la base y el colector de cada transistor, constituyendo lo que se denomina un transistor Schottky.

Estos últimos trabajan como interruptores no saturados y pueden cambiar rápidamente de un estado a otro.

TTL Schottky de baja potencia Comprende los dispositivos designados como 74LSxx, por ejemplo 74LS51 o 74LS373. Consume 5 veces menos potencia que TTL estándar y es igual de rápida. Esto se debe a que utiliza transistores Schottky y valores de resistencia relativamente altos comparados con la serie 74S. Es la subfamilia TTL más utilizada.

TTL Schottky avanzada Comprende los dispositivos designados como 74ASxx, por ejemplo 74AS157 o 74AS24. Proporciona las más altas velocidades que el estado actual de la tecnología bipolar puede ofrecer (más de 600 MHZ) y su consumo es intermedio entre TTL estándar y TTL-LS (menos de 7mW por compuerta).

Además de sus características de velocidad y potencia, las subfamilias TTL se diferencian también por sus características de carga, es decir la corriente que demanda una entrada de la fuente de señal y la corriente que puede entregar una salida al circuito de carga.

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Estas características, denominadas respectivamente abanico de entrada (fan in) y abanico de salida (fan-out), determinan el número máximo de entradas de una misma subfamilia que pueden ser conectados a una salida de la misma u otra subfamilia.

Una entrada TTL estándar, por ejemplo, se comporta como una fuente de corriente de 1.8mA. A este valor se le asigna un fan-in de 1. Una salida TTL estandar, por su parte, se comporta como una fuente de voltaje con una capacidad de corriente máxima de 18mA. Esto implica que puede impulsar hasta 10 entradas TTL del mismo tipo. En otras palabras, tiene un fan out de 10. En la tabla siguiente se relacionan las características de carga típicas de otras subfamilias TTL comunes.

Las series 74 estándar, 74H, 74L, 74S, 74LS, 74AS. 74ALS, 74C, 74HC y 74HCT, forman el núcleo de lo que se conoce como lógica de 5V. Actualmente son también muy populares los dispositivos de lógica de 3.3V o de bajo voltaje (LV), como los de las serias 74LCX, 74LVQ. 74LVX, 74LVCH y 74LVXX, que trabajan a 3.3V. El uso de bajos voltajes de alimentación, una tendencia cada vez más notable en el campo de la electrónica digital, simplifica los procesos de manufactura de circuitos integrados Y permite a los fabricantes obtener un mayor rendimiento a un menor costo. Los dispositivos lógicos de 3.3V se utilizan principalmente en sistemas portátiles como computadoras laptop, teléfonos celulares, agendas digitales (PDAs), etc.

Características de la familia CMOS La familia CMOS es de gran aceptación en el diseño de sistemas digitales debido principalmente a su bajo consumo de potencia, su alta capacidad de integración, su inmunidad al ruido, su fácil disponibilidad y su bajo costo. Actualmente comprende varias subfamilias, siendo las más importantes la 40 (estándar), la 74C (equivalente TTL), la 74HC (alta velocidad) y la 74HCT (alta velocidad con entradas TTL). A continuación se resumen las características generales de cada una.

175

CMOS estándar Conocida también como serie 4000. Comprende los dispositivos identificados como 40xxB. 45xxB y 47xxB, por ejemplo 4011B. 4528B y 4724B. Se caracteriza por su baja disipación de potencia (cerca de lOnW por compuerta) y su moderada velocidad de operación (menos de IOMHZ). Opera con tensiones de alimentación (VDD) desde 3V hasta 18V. Utiliza niveles de voltaje de entrada desde 0 hasta 0.3VDD para el estado bajo (0) y desde 0.7VDD hasta VDD para el estado alto (1). En la figura siguiente se muestra la estructura típica de una compuerta CMOS.

También se dispone de una serie CMOS estándar 4000A, más económica, formada por dispositivos identificados como 40xxA o 40xx, digamos 4002A o 4013, 4000B. Sin embargo, opera a frecuencias más bajas y tiene una menor capacidad de corriente de salida. Además, es más sensible al daño por electricidad estática o ESD (Electrostatic Damage).

Los dispositivos CMOS en general son particularmente sensibles al daño por descargas electrostáticas (creación de altos voltajes por fricción) debido a la extremadamente alta impedancia de la capa de óxido que separa la compuerta del canal. Por esta razón, un dispositivo CMOS no debe ser manipulado más de lo necesario y conservarse en un contenedor antiestético apropiado (espuma, funda, papel aluminio, etc.) hasta que se utilice. También es conveniente que el usuario y el banco de trabajo estén puestos a tierra. Durante su operación, las entradas no utilizadas deben estar conectadas a tierra o a +V. No las dejes flotantes, es decir al aire.

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CMOS equivalente a TTL Comprende los dispositivos designados como 74Cxx, por ejemplo 74C 14 y 74C 164. Es un 50% más rápida que la serie 4000B, pero consume un 50% más de potencia. Puede operar con tensiones y niveles CMOS o TTL dependiendo de cada dispositivo particular. Es funcionalmente y pin por pin equivalente a la serie TTL 74L. Sin embargo, muchas funciones 74C no están disponibles en TTL.

CMOS de alta velocidad Comprende los dispositivos designados como 74HCxx, por ejemplo 74HC74 o 74HC259. Los mismos son funcionalmente equivalentes a los de la serie TTL 74LS, tienen la misma distribución de pines y ofrecen velocidades de conmutación comparables. Opera con tensiones de alimentación desde 2V hasta 6v y niveles lógicos CMOS. Es la tecnología que proporciona actualmente el mejor compromiso entre velocidad de operación y consumo de potencia.

CMOS de alta velocidad con entradas TTL Comprende los dispositivos designados como 74HCTxx. por ejemplo 74HCTO4 o 74HCT374. Los mismos son funcionalmente equivalentes a los de la serie 74HC, operan con el mismo rango de tensiones de alimentación y tienen la misma distribución de pines, excepto que sus entradas son compatibles con niveles lógicos TTL. Es la mejor alternativa de que se dispone actualmente para convertir sistemas basados en lógica TTL a lógica CMOS.

Otras subfamilias CMOS menos conocidas, caracterizadas principalmente por su alta velocidad, son las series 74HVC (CMOS de muy alta velocidad), 74VHCT (HVC compatible con TTL), 74ABT (BICMOS avanzada compatible con TTL), 74AC (CMOS avanzada). 74ACT (AC compatible con TTL), 74FCT (CMOS rápida compatible con TTL), etc. También se dispone de dispositivos CMOS para lógica de 3.3V, como las populares familias 74VCx, 74LCX, 74LVX y 74LVT de Fairchild, Toshiba y otros fabricantes.

Circuitos integrados digitales de pequeña escala Los circuitos integrados de pequeña escala o SSI (small scale integration), como se mencionó en una sección anterior, incluyen funciones digitales simples que requieren un número relativamente reducido de compuertas para su implementación, típicamente menos de 13. Las más comunes son las siguientes:

1. Inversores 2. Compuertas lógicas 3. Interruptores bilaterales 4. Cerrojos biestables (latches) 5. Multivibradores biestables (fllp-flops) 6. Multivibradores monoestables (one shots)

Los circuitos integrados de la serie 74, tanto CMOS como TTL, disponibles corrientemente en más de dos subfamilias, se identifican en los listados que siguen como 74xxyy, donde xx corresponde a la subfamilia (que no se indica explícitamente) y yy al número funcional. Por ejemplo, 74xx00 puede corresponder a 7400, 75C00, 74LS00, 74H00, etc. Sin embrago, esto no implica que se fabriquen en todas las subfamilias posibles. Para mayor seguridad, consulte las versiones más recientes del manual del fabricante original (por

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ejemplo el CMOS Logic Databook de National), el catálogo del proveedor (p.e Digi-Key) o una guía maestra de reemplazos (p.e. ECG). En esta última encontramos también los símbolos o circuitos lógicos de todos los dispositivos relacionados.

Inversores Los inversores, como su nombre lo indica, son dispositivos que realizan la operación lógica NOT (inversión o complemento lógico), es decir producen una salida alta (1) cuando la entrada es baja (0), y viceversa. Un ejemplo representativo es el 74xx04, figura siguiente, disponible en versiones estándar, LS, C, H, HC, HCT, S, ALS, AS, LVQ, VHC. AC. ACT. ACTQ y F, el cual proporciona 6 inversores convencionales independientes en una cápsula de 14 pines.

Los inversores convencionales, como el 74xxO4, se ciñen estrictamente a las características de entrada y de salida de cada subfamilia. Sin embargo, existen también inversores con características de entrada y/o salida especiales. Los más importantes son los inversores con entradas Schmitt Trigger, con salidas de colector abierto, con salidas buffer y con salidas tri-state. Lo mismo se aplica a otros tipos de compuertas. La tabla siguiente relaciona algunos ejemplos de inversores especiales.

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Los dispositivos Schmitt trigger. Se diferencian por poseer histéresis, una característica que les permite desarrollar su lógica solamente cuando el voltaje de entrada supera unos ciertos valores llamados umbral superior (VTH) y umbral inferior (VTL). Para el 74LS14, por ejemplo, los valores típicos de VTH y VTL son 1.6V y 0.8, respectivamente. Se utilizan principalmente para obtener señales digitales limpias y bien definidas a partir de señales imperfectas, lentas o con ruido.

Los dispositivos de colector abierto, figura siguiente, se distinguen porque la salida es flotante, es decir no está conectado internamente a +5V. Esta característica permite conmutar voltajes diferentes al de alimentación y conectar en paralelo salidas del mismo tipo. Esto último no es posible con dispositivos Tn convencionales debido a que los mismos utilizan una estructura de salida similar a la de los amplificadores de simetría cuasi-complementaria conocida como poste totémico o totem poole.

Los buffers o aisladores, son dispositivos lógicos que poseen una capacidad de corriente de salida superior a la normal. Esta característica les permite manejar cargas que no pueden ser impulsadas por salidas TTL o CMOS convencionales como LEDs, relés, etc. Un ejemplo representativo es el 4049B, figura siguiente, el cual incluye 6 buffers inversores independientes, cada uno con capacidad de manejar hasta 10 mA en el modo

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fuente o source (carga entre la salida +VDD) y 4OmA en el modo sumidero o sink (carga entre la salida y tierra). Se asume VDD=+15V.

También se dispone de buffers no inversores, como el 4050B, que simplemente realizan la operación YES (no inversión), utilizándose para incrementar la capacidad de corriente de salida de dispositivos lógicos convencionales.

Algunos buffers, en particular, como el 74C902, están diseñados para actuar adicionalmente como convertidores de nivel, permitiendo conectar salidas MOS a entradas bipolares.

Los dispositivos tri-state o de tres estados, figura siguiente, se caracterizan por poseer una terminal de control auxiliar, llamado habilitador, que permite situar la salida en un estado flotante, similar a un circuito abierto. Esta condición se denomina estado Hi-Z o de alta impedancia. Se utilizan principalmente en computadoras y sistemas donde se necesita transferir permanentemente información entre diversos puntos utilizando la mínima cantidad posible de líneas de comunicación.

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Compuertas lógicas Las compuertas lógicas, como su nombre lo indica, son dispositivos que realizan decisiones u operaciones lógicas simples (AND, OR, NAND, etc.), o combinaciones de las mismas, con dos o más variables (niveles lógicos) de entrada. Las compuertas, junto con los inversores, son los bloques constructivos básicos de todos los circuitos y sistemas digitales. Los principales tipos de compuertas lógicas disponibles como circuitos integrados TTL o C--\IOS son los siguientes

1. Compuertas NAND 2. Compuertas NOR 3. Compuertas XOR 4. Compuertas XNOR 5. Compuertas AND/OR 6. Compuertas AD/ORINOT

Las compuertas AND, OR, NAND, NOR, XOR y XNOR, como su nombre lo indica, son dispositivos que realizan, respectivamente, las operaciones lógicas AND, OR, NAND, NOR, XOR y XNOR. Un ejemplo representativo es el 4011B, figura siguiente, el cual incluye 4 compuertas NAND convencionales de dos entradas (NAND~2) en una cápsula de 14 pines. También se dispone de compuertas con características de entrada y/o de salida especiales.

Las compuertas AND/ OR y AND/NOT (o AND/NOR) son dispositivos (realmente circuitos lógicos completos) que realizan la suma lógica (OR) de productos lógicos (AND). En el primer caso proporcionan una salida no complementada y en el segundo una salida complementada. Un ejemplo representativo es el 74LS51, figura siguiente, el cual

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proporciona en una cápsula de 14 pines dos compuertas AND/ NOR con las siguientes características:

Compuertas de transmisión Las compuertas de transmisión son dispositivos CMOS que actúan como interruptores controlados por lógica.

En otras palabras, una compuerta de transmisión solamente permitirá el paso de una señal, comportándose como un interruptor cerrado, cuando se aplica un 1 o un 0 a una línea de control auxiliar. De lo contrario, la señal no pasa y el dispositivo se comporta como un circuito abierto. Por la misma razón y por permitir la conmutación de señales análogas y digitales en ambas direcciones, las compuertas de transmisión se denominan también interruptores bilaterales.

Un ejemplo representativo de compuerta de transmisión es el 4066B, figura siguiente, el cual contiene cuatro interruptores bilaterales del tipo spst (un polo, una posición) en una cápsula de 14pines. Cada interruptor se cierra (ON) aplicando un alto (+VDD) a la entrada de control correspondiente y se abre (OFF) aplicando un bajo (GND). Por ejemplo, para transferir una señal entre los pines 3 y 4 (SWB), el pin 5 (control B) debe ser de nivel alto. Se pueden conmutar señales hasta de ±7.5Vp.

2.1.4 Circuitos Combinacionales

Circuitos integrados digitales de mediana escala Los circuitos integrados de mediana escala o MSI (Medium Scale Integration), incluyen funciones digitales relativamente complejas que requieren hasta 100 compuertas para su realización. Dentro de esta categoría se incluyen, entre otras, las siguientes:

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1. Codificadores 2. Decodificadores 3. Multiplexores 4. Demultiplexores 5. Comparadores 6. Sumadores 7. Registros 8. Contadores 9. Memorias

Los circuitos MSI están disponibles tanto en TTL como en CMOS y son muy utilizados en el diseño de sistemas digitales debido a que ofrecen un nivel de integración muy favorable. Como resultado, las aplicaciones con circuitos MSI son más económicas, compactas y flexibles que las correspondientes realizaciones con circuitos SSI. Además, consumen menos potencia y ahorran tiempo, dinero y esfuerzo.

Los circuitos MSI se representan generalmente en los diagramas lógicos mediante bloques rectangulares, como se indica en la figura siguiente. Las entradas y salidas se identifican de acuerdo a su función con letras nemotécnicas (lx, Qx, CP, Sx, etc.). Un pequeño circulo (burbuja) en una entrada, o una barra sobre el designador correspondiente, significa que la misma es activa en bajo, es decir produce la acción deseada, por ejemplo borrar un contador (CL).

Del mismo modo, una burbuja en una salida, o una barra sobre el designador correspondiente, significa que la misma es baja cuando la función se cumple. Por ejemplo Q2 es una salida activa baja. Las entradas y salidas sin burbuja, o sin barras en los designadores, son activas altas. Normalmente, las entradas se encuentran en la parte superior y a la izquierda, y las salidas en la base y a la derecha del símbolo lógico.

Los circuitos MSI pueden ser combinatorios o secuenciales. En los primeros, el estado de una salida particular depende únicamente de las condiciones de entrada actuales, es decir no hay almacenamiento de datos. Los circuitos secuenciales, por su parte contienen elementos de memoria. Como resultado, el estado de una salida determinada depende no solo de las condiciones de entrada actuales, sino también de los estados previos.

Ejemplos de circuitos MSI combinatorios son los codificadores, los decodificadores, los multiplexores, los demultiplexores, los comparadores de magnitud, los sumadores y otros

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circuitos aritméticos. Ejemplos de circuitos MSI secuenciales son los registros de datos, los registros de desplazamiento, los contadores, las memorias, etc. A continuación se examinan brevemente las características generales de estos bloques funcionales.

Codificadores Los codificadores son circuitos combinatorios que producen un código (octal, hex, BCD o de otro tipo) en respuesta a la activación de una o más líneas de entrada. La mayor parte de los codificadores MSI son de prioridad, es decir, en caso de activación simultánea de varias entradas, solamente entregan el código correspondiente a la entrada que tenga la más alta prioridad, definida durante el diseño del mismo.

Un ejemplo representativo de codificador de prioridad es el 4532, figura siguiente, este circuito acepta 8 líneas de entrada activas altas (D7-D0) produce en tres líneas de salida (Q2-Q1) un código octal que identifica de manera única la entrada de más alta prioridad activada. Por ejemplo, D3=1 y las entradas D4-D7 son todas bajas (0), se produce el código de salida Q2QIQ0=011 (3, en octal) independientemente del estado de las líneas D0-D2.

Adicionalmente, el 4532 posee una línea de habilitación (El) y dos líneas de salida auxiliares (GS y E0). La primera habilita la operación de dispositivo como codificado cuando es alta y la inhibe cuando es baja. En este último caso, todas las salidas permanecen bajas, independientemente del estado de las líneas de entrada. Las salidas GS y E0 proporcionan información de status, es decir informan a la circuitería externa el estado del codificador.

Específicamente, GS se hace alta cuando el codificador está habilitado y se activa cualquier línea de entrada mientras que E0 se hace alta cuando el codificador está habilitado pero todas las entradas están inactivas, es decir en bajo. Bajo cualquier otra condición. GS y E0 permanecen bajas.

También se dispone de codificadores de barrido secuencial, relativamente más complejos que los anteriores, los cuales codifican información proveniente de teclados matriciales. Dos ejemplos representativos son el 74C922 y el 74C923, los cuales se conectan a teclados de 16 y 20 teclas, respectivamente, y proporcionan, en su orden, códigos binarios de salida de 4 y 5 bits. En la figura siguiente se muestra como ejemplo un circuito básico de aplicación con 74C922.

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Decodificadores Un decodifícador realiza la función contraria de un codificador, es decir recibe un código de entrada, lo interpreta y activa en respuesta una o más líneas de salida. Existen decodificadores lógicos y controladores de visualizadores. Los primeros reconocen un código de entrada activando una sola línea de salida, mientras que los segundos lo hacen generando un código de salida que permite su representación directa en una pantalla o Display.

Un ejemplo representativo de decodificador lógico es el 74LS138, figura siguiente. Este circuito recibe un código de entrada de tres bits en las líneas D220 y activa en bajo la salida Q0-Q7 asociada a ese código. Por ejemplo, si D2DID0=110 (6 en octal), la salida Q6 se hace baja. Todas las demás permanecen altas. Las líneas El, E2 y E3 actúan como habilitadores.

Un ejemplo representativo de decodificador controlador (driver) de display es el 4543B, figura siguiente. Este circuito recibe un código BCD de 4 bits en las líneas DCBA y

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produce como respuesta un código de 7 bits en las salidas abcdefg, el cual puede excitar directamente un display LED o de cristal líquido (LCD) de siete segmentos. Por ejemplo, si se aplica el código de entrada DCBA=0111 (7, en BCD), en la pantalla se visualiza el número 7. Las líneas LE, BL y PH cumplen funciones de control auxiliares.

Específicamente, LE habilita la función de decodificación (LE=1) o la inhibe (LE=0). En este ultimo caso, permanece visualizado el último código BCD ingresado. La línea PH permite configurar las salidas para manejar displays LED de ánodo común (PH=1) o de cátodo común (PH=0). Para displays LCD debe aplicarse a esta línea un tren de pulsos. Finalmente, BL permite habilitar la función de visualización (BL=0) o inhibirla (BL=1). En este último caso, la pantalla permanece en blanco. Otros ejemplos de decodificadores BCD para displays de siete segmentos comunes se relacionan en la tabla 12.12.

En la figura siguiente se muestra como ejemplo la conexión de un decodificador 451IB a un display LED de siete segmentos de cátodo común. Observa que se necesitan resistencias de limitación individuales para cada segmento, incluyendo el punto decimal. Note también que LE=0 (GND) para habilitar la decodificación y BL=LT=1 (+9V) para habilitar la visualización. Si BL=0 la pantalla queda en blanco y si LT=O se iluminan todos los segmentos.

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Multiplexores Los multiplexores son circuitos que actúan como selectores de datos, enrutando o dirigiendo la información presente en una de varias líneas de entrada a una salida única. En este sentido realizan una función similar a la de una llave selectora de varias posiciones. La entrada del canal deseado se especifica mediante un código aplicado a un grupo de líneas de selección. Son muy utilizados en sistemas de transmisión de datos y para la generación de funciones lógicas complejas.

Un ejemplo representativo es el 74LS153, figura siguiente, el cual contiene en una cápsula de 16 pines dos multiplexores de cuatro entradas (ICO-IC4 Y 2CO-2C4) controlados por dos líneas comunes de selección (BA). Por ejemplo, con el código BA=10 (2, en decimal), lo datos presentes en las entrada IC2 y 2C2 se transfieren, respectivamente, a las salidas Yl y Y2, sin inversión. Las líneas GI y G2 actúan como habilitadores.

Demultiplexores Los demultiplexores son circuitos que actúan como distribuidores de datos, transfiriendo la información presente en una línea de única de entrada a una de vanas salidas o vías posibles. Realizan, por tanto, la función contraria de un multiplexor. La selección del canal de salida deseado se realiza mediante un código aplicado a un grupo de líneas de control. La mayoría de demultiplexores pueden ser también utilizados como decodificadores, y viceversa.

Un ejemplo representativo es el 74LS153, figura siguiente, el cual contiene en una cápsula de 16 pines dos demultiplexores de 4 salidas (1 YO- 1 Y3 y 2YO-2Y3) controlados por dos líneas comunes de selección (BA). Por ejemplo, con el código BA=11 (3, en decimal), los datos presentes en las entrada C 1 y C2 se transfieren, respectivamente, a las salidas IY3 y 2Y3, sin inversión. Las líneas Gl y G2 actúan como habilitadores.

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Comparadores Los comparadores son circuitos que comparan dos números binarios e informan acerca de sus valores relativos. Pueden ser de identidad o de magnitud. Los primeros simplemente indican en una línea de salida si son iguales o diferentes, mientras que los segundos indican en tres líneas de salida mutuamente excluyentes si uno de ellos es mayor, menor o igual que el otro. Estos últimos son más complejos que los de identidades generalmente más lentas.

Un ejemplo representativo de comparador de magnitud es el 74LS85. Figura siguiente. El circuito acepta dos códigos binarios o BCD en 8 líneas de entrada (A= A3 A2A1A0 y B=B3B2BIB0) e informa en tres líneas de salida, activas altas, si A es mayor que B (A>B), A es menor que B (A<B) o A es igual a B Por ejemplo, si A= 1100 (12, en decimal) B=1110 (14 en decimal), la salida A<B se hace alta. Las salidas A=B y A>B se mantienen bajas.

El 74LS85 cuenta también con tres líneas de entrada auxiliares (pines 2, 3 y 4) que permiten conectar varias unidades similares en cascada y comparar números de mayor longitud. En la misma figura se muestra como ejemplo, la forma de conectar dos circuitos 74LS85 para comparar números de 8 bits. En este caso, ICI compara los 4 bits menos significativos e IC2 los 4 bits más significativos.

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Sumadores Los sumadores, como su nombre lo indica, son circuitos que reciben como entrada dos números binarios y producen como salida la suma binaria de los mismos, incluyendo el acarreo, si lo hay. Los sumadores son los bloques constructivos básicos de los sistemas aritméticos digitales, incluyendo las unidades aritmético-lógicas de los microprocesadores y de los microcontroladores. De hecho, la resta, la multiplicación y la división son casos particulares de la suma.

Un ejemplo representativo es el 74LS83, figura siguiente. El cual contiene un sumador paralelo de 4 bits en una cápsula de 16 pines. El primer sumando (A) se aplica a las entradas A4A3A2A 1, el segundo (B) a las entradas B4B3B2BI, y el acarreo previo, si lo hay, a la entrada C0. El resultado de la suma (S) se obtiene en las salidas S4S3S2SI y el acarreo final, si lo hay, en la salida C4. Esto último ocurre cuando A + B + C0 es mayor de 1111 (15 en decimal).

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Por ejemplo, si A=1100 (12 en decimal), B=0111 (7 en decimal) y C0=0 (no hay acarreo previo), se obtiene como salida C4S4S3S2S1=10011 (19 en decimal), que es el resultado de la suma de A y B. La disponibilidad de las líneas C0 (acarreo de entrada) y C4 (acarreo de salida) permite conectar vanos circuitos 74LS83 para sumar números de cualquier longitud.

Los sumadores y los comparadores forman parte de un grupo de dispositivos digitales especializados conocidos colectivamente como circuitos aritméticos. Esta categoría incluyen, entre otros, generadores de acarreo adelantado como el 74182, unidades aritmético-lógicas como el 74LS181, multiplicadores binarios como el 7497, generadores/verificadores de paridad como el 74LS180, convertidores de código como el 74LS185, etc.

2.1.5 circuitos Secuenciales

Flip-flops Los flip-flops o biestables son dispositivos lógicos que se utilizan para almacenar un bit de información, es decir un 1 o un 0, dependiendo de] estado de una o más líneas de entrada y/o control. Los flip-flops son los elementos básicos de memoria de los sistemas digitales. Pueden ser sincrónicos o asíncrónicos dependiendo de si necesitan o no de una señal de reloj para operar. Los flip-flops asincrónicos se denominan comúnmente cerrojos biestables o latches.

Los flip-flops sincrónicos, por su parte, poseen también una o más líneas de entrada que permiten programar el estado de salida programado. Sin embargo, solamente desarrollan su lógica en presencia de una señal de reloj, más específicamente durante los flancos de subida (transiciones de 0 a 1) o de bajada (transiciones de 1 a 0) de esta última. Los tres tipos de flip-flops sincrónicos más comunes son el D, el T y el J-K

En el caso de un flip flop D (data), figura siguiente, el dato almacenado depende del estado de la línea de entrada D. Por tanto, si D=0, entonces Q=0 y si D=1, entonces Q=1. La salida Q adopta los estados complementarios. Se dice entonces que el flip flop es transparente. Aunque en la mayoría de los casos el disparo o acción de almacenamiento se realiza por flancos, puede también producirse por nivel, es decir cuando la señal de reloj alcanza un nivel bajo o alto estable. Los flip flops con esta característica se denominan latches D. Los flip flops latches D, en general, se utilizan principalmente como celdas de almacenamiento en registros y memorias.

En el caso de un flip flop T (toggle), figura siguiente, el dato previamente almacenado cambia de estado con cada pulso de reloj. Por tanto, si la salida Q estaba en 0 pasa a 1, y viceversa. Nuevamente, la salida Q adopta estados complementarios. Su principal aplicación es como divisor de frecuencia. Esto se debe a que la frecuencia de la señal obtenida en Q o Q es siempre la mitad de la frecuencia de la señal de reloj. Conectando varios flip flops T en cascada se obtiene un divisor de frecuencia por 21 siendo N el número de etapas.

En el caso de un flip flop J-K, figura siguiente, el dato almacenado depende del estado de las líneas de entrada J y K. Normalmente, con JK=0L se almacena un 0 y con JK= 10 se almacena un 1. Asimismo, con JK=00 el dato previamente almacenado no cambia,

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mientras que con JK=11 el dispositivo se comporta como un flip flop T. Es el más popular de los dispositivos biestables. Se utiliza ampliamente en registros de almacenamiento, registros de desplazamiento, contadores de pulsos, divisores de frecuencia y otras aplicaciones.

Conectando un inversor entre las entradas J y K, un, flip flop J-K se convierte en un flip flop D. En algunos casos, las entradas J y K están precedidas de un circuito lógico combinatorio de tres o más entradas que es el que determina finalmente el modo de funcionamiento. Los flip flops con esta característica se denomina gatillados (gated).

La mayoría de flip flops sincrónicos prácticos, además de las entradas de reloj y de datos, poseen también un par de entradas auxiliares asincrónicas, designadas como PRESET (prefijar) y CLEAR (borrar), que permiten inicializar la salida Q en un estado determinado (1 o 0) sin importar el estado de la señal de reloj. Estas líneas auxiliares pueden ser activas en alto o en bajo. En particular, la activación de la línea PRESET causa el almacenamiento asincrónico de un 1 y la de la línea CLEAR el de un 0.

Los flip flops T, en particular, como se mencionó anteriormente, se utilizan principalmente en la forma de divisores de frecuencia multietapa.

Los flip flops constituyen el núcleo de los llamados circuitos secuenciales o de lógica secuencia. En los mismos, el estado de la salida depende no solamente de las combinaciones de estados de las entradas, sino de la secuencia (orden en el tiempo) en la cual ocurren estas combinaciones. En otras palabras, son circuitos dotados de memoria, a diferencia de los combinando todos donde el estado de la salida lo determina íntegramente la combinación de estados de las entradas. Además, en éstos no hay memoria, ni tratamiento del tiempo.

Multivibradores monostables. Los multivibradores monostables (one shots) son dispositivos que generan un pulso de determinada duración en respuesta al flanco de subida o de bajada de una señal de

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disparo aplicada a la entrada. Este tiempo lo determina una red RC externa. Se utilizan para la eliminación de ruido, el estrechamiento o alargamiento de pulsos, la temporización de eventos, el monitoreo de procesos, etc. Los monostables se denominan también temporizadores.

Los multivibradores monostables pueden ser básicamente de dos tipos: redisparables y no redisparables. En ambos casos, la aplicación de una señal de disparo causa el cambio de estado de la salida y su permanencia en el otro estado (alto o bajo, dependiendo del diseño) durante el tiempo programado. La diferencia básica radica en la forma como cada uno se comporta ante señales de disparo subsecuentes, es decir aplicadas después de la señal que inició el ciclo de temporización durante la vigencia del mismo.

Específicamente, un monostable no redisparable ignora señales de disparo subsecuentes, mientras que uno redisparable las acepta, iniciando con cada una un nuevo ciclo de temporización. Un ejemplo representativo de monostable redisparable es el 74LS123, el cual contiene dos dispositivos independientes de este tipo en una cápsula de 14 pines. En la figura siguiente se muestra el circuito básico de utilización de cualquiera de estas secciones.

En este caso, la temperación se inicia aplicando un flanco de subida a la entrada B (pin 2). La duración del pulso (Tw), es decir el tiempo que dura alta la salida Q (pin 13) o baja la salida Q (pin 4) depende de la constante de tiempo RC y está dada por la siguiente fórmula aproximada.

Por ejemplo, si R=27k y C=0.001uF entonces Tw=10ps. Si, dentro de este lapso, el dispositivo se redispara, el pulso de salida en curso se cancela y se inicia un nuevo ciclo de temperación. El proceso se puede repetir indefinidamente con el fin de obtener pulsos de muy larga duración.

Otros multivibradores monostables corrientemente disponibles como circuitos integrados TTL y CMOS de pequeña escala. La mayoría de estos dispositivos, además de las entradas de disparo, poseen también una línea de reset, activa en alto o en bajo, que permite cancelar la temporización en curso y situar automáticamente la salida en bajo. Algunos, inclusive, como el 4047B, pueden ser también configurados como multivibradores astables, es decir como generadores de pulsos.

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Registros Los registros son circuitos secuenciales que se utilizan para guardar palabras binarias, es decir grupos de bits de determinada longitud que representan números, códigos, datos, instrucciones o cualquier otro tipo de información. Los registros se configuran generalmente utilizando flip flops D, uno para cada bit, y pueden ser básicamente de dos tipos: de almacenamiento o de desplazamiento.

Los registros de almacenamiento, como su nombre lo indica, simplemente almacenan datos. Pueden ser paralelos o seriales, dependiendo de si los bits de la palabra de entrada se guardan todos al mismo tiempo o uno por uno. Estos últimos se denominan también registros direccionables.

Por ejemplo, si D1D2D3D4=1100, POL=0 y CLK=O, la información presente en las entradas se transfiere sin complementar a las salidas Q 1 -Q4 y complementada a las salidas Q-1-Q4-. Por tanto, QIQ2Q3Q4=1100 QIQ2Q3Q4=0011. Cuando CLK pasa de 0 a 1 (flanco de subida), esta información se retiene, permaneciendo almacenada hasta que nuevamente CLK sea 0. Con POL=1 sucede todo lo contrario, es decir el dato de entrada se transfiere a la salida con CLK=1, se almacena en los flancos de bajada y permanece guardado hasta que CLK sea otra vez alta.

Un ejemplo representativo de registro de almacenamiento direccionable es el 74LS259, figura siguiente. El dispositivo puede almacenar un dato de 8 bits, cada uno de los cuales se inyecta a la entrada D y se eruta a la salida deseada (Q0=Q7) mediante un código binario de tres bits aplicado a un grupo de líneas de control (CBA). Las entradas FE (habilitador) y CLR (borrado) determinan el modo de funcionamiento.

Por ejemplo, para almacenar un 0 en Q3 sin alterar el estado de las otras salidas, debe hacerse D=0, CLR=1, F=O y CBA=011 (3 en decimal).

Cuando E retorna a 1 y CLR se mantiene en 1, el bit queda retenido, independientemente del estado de la línea D y del código aplicado a las líneas CBA. Del mismo modo se procede para almacenar bits en las otras posiciones. Otros ejemplos de registros de almacenamiento MSI comunes, tanto paralelos como direccionables.

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Registros de desplazamiento

Los registros de desplazamiento, por su parte, además de almacenar datos, pueden también desplazarlos en una u otra dirección con cada pulso de reloj. Esto es, cada vez que ocurre un pulso de reloj, el bit almacenado en cada flip-flop de la cadena se transfiere o desplaza al flip-flop adyacente. Otras aplicaciones incluyen la conversión de datos de serie a paralelo y viceversa, la generación de secuencias de códigos binarios, la realización de operaciones aritméticas, etc.

Dependiendo de la forma como entran y salen los datos, existen cuatro tipos básicos de registros de desplazamiento, denominados SISO, SIPO, PISO y PIPO por sus siglas en inglés. Específicamente, en un registro SISO (Serial IpilSerial Out) la información entra en serie y sale en serie, en un registro SIPO (Serial InIParallel Out) entra en serie y sale en paralelo, en un registro PISO (Paralle 1 INISerial Out) entra en paralelo y sale en serie y en un registro PIPO (Parallel Inl Parallel Out) entra en paralelo y sale en paralelo.

Dependiendo de la dirección en que se mueve la información, los registros de desplazamiento pueden ser unidireccionales o bidireccionales. Los primeros desplazan siempre la información en un mismo sentido (generalmente hacia la derecha), mientras que los segundos proveen desplazamiento en cualquier dirección. Los registros PIPO con esta característica se denominan también registros universales.

Un ejemplo representativo de registro de desplazamiento universal es el 74LS294, figura siguiente. Este dispositivo, que maneja datos de 4 bits y puede ser configurado como registro SISO. SIPO, PISO o PIPO, Posee 4 entradas de datos en paralelo (DO-D3),4 salidas de datos en paralelo (Q0-Q3), dos entradas de datos en serie (DSR y DSL), una entrada de reloj (CP), una entrada de borrado (MR) y dos entradas de control auxiliares (SI, SO). Estas últimas determinan el modo de operación.

Por ejemplo, para cargar un dato en paralelo, digamos 1101, este último se aplica a las líneas D3-D0 y se hace S 1 =S0-1. El dato se carga con los flancos de subida de la señal de reloj, bajo estas condiciones, Q3Q2QIQ0=1101. Para desplazar este dato hacia la derecha. Debe hacerse S0=l y SI =0. El corrimiento se realiza con los flancos de subida de CP. Asumiendo que DSR=0, esto implica que con el siguiente pulso de reloj, el nuevo dato que queda almacenado en el registro es 1010.

194

Contadores Los contadores, como su nombre lo indica, son circuitos secuenciales que cuentan pulsos. Pueden ser utilizados para cuantificar variables físicas como frecuencia, tiempo, temperatura, velocidad, etc., o para contar eventos, digamos el número de objetos que pasan sobre una banda transportadora, la cifra de personas que interrumpen un rayo de luz, la cantidad de operaciones realizadas por un computador o un sistema digital dado, etc.

Los contadores digitales se clasifican de acuerdo a una gran variedad de criterios, por ejemplo el código que utilizan para representar la cuenta de los pulsos. A este respecto, los dos grupos más importantes de contadores son los binarios y lo BCD. Los primeros cuentan en código binario y los segundos en código BCD. También son posibles otros tipos de códigos, pero estos son los más populares.

Tanto los contadores binarios como los BCD, a su vez pueden ser sincrónicos o asincrónicos. En un contador asincrónico o serie, los pulsos de entrada se aplican al primer flip-flop y cada uno de los flip-flops siguientes es disparado por el flip flop inmediatamente precedente. En un contador sincrónico por su parte, todas las etapas son disparadas por un reloj común.

La mayor parte de los contadores sincrónicos son prefijables, es decir pueden cargarse con un dato distinto de cero a partir del cual se desee que inicie la cuenta. Los contadores sincrónicos son más complejos, costosos y consumen más potencia que los contadores asincrónicos. Sin embargo, son más rápidos. Por esta razón, son los más utilizados. Además, sus salidas pueden ser fácilmente decodificadas y no generan glitches o pulsos erráticos durante este proceso.

Un ejemplo representativo de contador asincrónico es el 74LS93. Este dispositivo, que cuenta en código binario de cuatro bits, posee cuatro líneas de salida (QD-QA), dos entradas de reloj (A, B) y dos entradas de reset (ROI y RO2). Estas últimas habilitan el conteo cuando cualquiera de ellas es baja y lo inhiben, inicializando las salidas en 0000, cuando ambas son altas.

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Para proveer conteo cíclico desde 0000 hasta 1111, la salida QA (pin 12) debe conectarse a la entrada B (pin 1) y la señal de pulsos a la entrada A (pin 14). Son también posibles otras longitudes o modos de conteo. Por ejemplo, conectando ROI con QB y R02 con QD, el circuito funciona como un contador BCD o de módulo 10, es decir cuenta cíclicamente entre 0000 y 1001. En todos los casos, el conteo es ascendente, es decir la cuenta en la salida avanza una unidad con cada pulso.

Un ejemplo representativo de contador sincrónico es el 4029B. Este dispositivo CMOS, que puede contar tanto en código BCD como en binario, incluye cuatro entradas de prefijación (P4PI), una entrada de reloj (CLK), cuatro salidas de conteo (Q4-QI), una línea selectora de código (B/F», una línea selectora de dirección (U/ D), una línea habilitadora de carga (LOAD) y dos líneas de conexión en cascada (CYIN y CYOUT). Esta última se hace baja cuando se alcanza una condición de sobrepujo o bajo flujo, es decir la cuenta llega a su valor máximo o mínimo, y se reanuda.

Por ejemplo, para configurar un 4029B como contador BCD descendente, es decir que cuente cíclicamente entre 1001 (9) y 0000 (0), debe hacerse B/ D=0, U/D=0 y CYIN=O. Si además se quiere que el conteo comience en 0101 (5), debe hacerse P4=0. P3=1. P2=0 y PI=1, y aplicar momentáneamente un alto (1) a la línea LOAD. Bajo estas condiciones, cada vez que la cuenta en las salidas Q4-Ql pasa de 0000 a 1001, la línea CYOUT se hace baja.

Existen varios tipos especiales de contadores sincrónicos, incluyendo los contadores Johnson, los contadores descendentes programables (PDCS) y los contadores con salidas multiplexadas. Los contadores Johnson se caracterizan porque suministran la cuenta de los pulsos en un cierto número de líneas decodificadas, los PDCs porque solamente cuentan en sentido descendente y los de salidas multiplexadas porque pueden proveer muy largas longitudes de conteo.

Un ejemplo representativo de contador Johnson es el 4022B, figura siguiente, un dispositivo CMOS de 4 etapas con 8 salidas decodificadas (Q0-Q7), una entrada de reloj

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(CLK ), una línea de habilitación (E), una línea de inicialización (RST) y una salida de sobreflujo (CYOUT). Por ejemplo, si la cuenta se inicia en 0 e ingresan 5 pulsos, al final de este proceso la única línea de salida activa (alta) será Q5. Las demás, incluyendo CYOUT, serán de nivel bajo. Otro contador Johnson popular es el 4017B, el cual provee 10 salidas decodificadas.

Un ejemplo representativo de PDC o contador descendente programable es el 4022B, figura siguiente. Este dispositivo CMOS de 16 pines incluye 4 entradas de prefijación (Q4-41), 4 salidas de conteo en código binario estándar (Q4-Q1), una línea de carga (LOAD), una entrada de reloj (CLK), una línea de habilitación (E), una salida indicadora de paso por 0 (ZO), una entrada maestra de reset (MR) y una entrada de realimentación o feedback (CF). Estas dos últimas son activas altas. Por tanto, en condiciones normales de operación, deben ser bajas.

El dispositivo se programa en la forma usual, es decir situando un numero binario en las entradas de prefijación activando (haciendo alta) la línea de carga. Las salidas cuentan hacia abajo con cada pulso de reloj y reciclan después de llegar a 0000. El 4526B es idéntico al 4522B, excepto que lleva la cuenta en código BCD. Otros PDCs populares son el 40102B y el 40103B.

Una característica única de los PDCS, que los distingue de los contadores sincrónicos prefijables convencionales es su programabilidad en cascada, la cual permite utilizarlos como divisores de frecuencia programables por N, siendo N un número entero cualquiera. En el caso del 4522B y el 4526B, esta característica la proveen las líneas CF y Z0.

Por ejemplo, para formar un divisor de frecuencia por 85, la salida Z0 del contador que maneja el dígito más significativo (MSD=8) se conecta a la entrada del que maneja el dígito menos significativo (LSD=5). Este ultimo recibe los pulsos de entrada por la línea CLK suministra los pulsos de salida por la línea Z0.

Un ejemplo representativo de contador con salidas multiplexadas es el 4553B, figura siguiente. Este dispositivo de 16 pines provee toda la circuitería lógica necesaria para contar pulsos en código BCD en un rango de tres décadas, es decir desde 000 hasta 999.

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El 4553 consta básicamente, de tres contadores BCD en cascada, cada uno asociado a un registro de almacenamiento de cuatro bits. Las salidas de los tres registros alimentan un bloque selector de datos (multiplexor) direccionado por un contador de módulo 3, es decir que cuenta cíclicamente entre 000 y 010. El dispositivo incluye también una compuerta de habilitación, un decodificador y un oscilador.

La entrada de pulsos del circuito es la línea CLK (pin 12). El conteo se habilita aplicando un bajo a la línea de inhibición DIS (pin 1l). La información de salida de los contadores se transfiere a los registros cuando la línea de habilitación LE (pin 10) es alta. La línea de sobreflujo OF (pin 14) se hace alta cuando la cuenta excede de 999.

El selector de datos transfiere secuencialmente a las salidas DCBA (pines 5, 6, 7 y 9) los códigos BCD almacenados en los registros de unidades, decenas y centenas, dependiendo del estado del contador binario y la velocidad impuesta por el contador binario. La frecuencia de este último la controla un condensador externo conectado entre los pines 4 (CIA) y 3 (CIB). Las salidas de selección de display DS1, DS2 y DS3, activas bajas, informan a la circuitería externa cual es el dato disponible en cada instante.

Por ejemplo, si la cuenta almacenada en los registros es 758 (0111 0101 1000), y este último está inhibido (LE=0), en las salidas DCBA aparecerán cíclicamente los códigos BCD correspondientes a las unidades (1000), las decenas (0101) y las centenas (0111), sincronizados respectivamente con los códigos de selección 011, 101 y 110. Suponiendo que el oscilador opera a 1.2 kHz, cada uno de los dígitos de la cuenta será presentado a una rata de 400 veces por segundo, suficiente para dar la ilusión óptica, en un display de tres dígitos, que todos están presentes al mismo tiempo.

Con el empleo de esta técnica, denominada multiplexaje por división de tiempo o visualización dinámica, en lugar de tener acceso directo a las doce salidas del contador BCD (lo cual implicaría disponer de un mayor número de pines), almacenamos temporalmente la cuenta en registros y la muestreamos periódicamente en 4 líneas de salida. Si inhibimos el registro (LE=0), las salidas DCBA muestran la última cuenta

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almacenada mientras el conteo de pulsos prosigue. La cuenta puede ser borrada en cualquier momento haciendo alta la línea MR (pin 13).

Otros contadores BCD con salidas multiplexadas comunes, similares en su estructura interna al 4553B, son el 74C925, el 74C926, el 74C927 y el 74C928. Todos estos dispositivos son de cuatro dígitos y se diferencian entre sí por aspectos muy sutiles. Por ejemplo, el 74C925 y el 74C926 son contadores de décadas, es decir proveen conteo cíclico de pulsos desde 0000 hasta 9999. Sin embargo, el 74C926 tiene dos pines de control adicionales. Asimismo, el 74C927 y el 74C928 son idénticos al 74C926, excepto que en el 74C927 el segundo dígito sólo llega hasta 5 y en el 74C928 el primero (MSD) sólo llega hasta 1.

Memorias Las memorias, como su nombre lo indica, son dispositivos o circuitos capaces de almacenar información (números, códigos, datos, etc.) y retenerla en forma temporal o permanente. Todas las memorias utilizan flip-flops como celdas básicas de almacenamiento, organizados generalmente en un cierto número de registros. Cada flip-flop almacena un bit de información y cada registro una palabra completa. La selección de un registro particular para escribir o leer una palabra de datos se realiza mediante un código binario llamado dirección aplicado a un grupo de líneas llamado el bus de direcciones.

Desde este punto de vista, una memoria puede ser visualizada como un casillero ordenado en el cual cada casilla donde se guarda o se saca información tiene asignada una dirección. El número de casillas o posiciones de memoria determina el tamaño del bus de direcciones. En general, con N líneas de direccionamiento es posible tener acceso hasta 21 posiciones de memoria. Por ejemplo, una memoria de 64 registros necesita 6 líneas de dirección, una de 1024 necesita 10, y así sucesivamente.

Las memorias semiconductoras pueden ser básicamente de dos tipos: de sólo lectura (ROM) y de lectura/escritura. Las primeras se designan comúnmente como ROMs (Read Only Memories) y las segundas como RAMs (Random Access Memories: Memorias de acceso aleatorio). El nombre de aleatorio se debe a que cualquier posición puede ser accesada tan rápidamente como se desee. Cada una de estas categorías tiene sus propias variantes. Por ejemplo, existen ROMs propiamente dichas, ROMs solamente programables (PROMs), ROMs programables con capacidad de borrado ultravioleta (UV EPROM), ROMs programables con capacidad de borrado eléctrico (EEPROM), etc.

Las ROM propiamente dichas, en particular, vienen programadas de fábrica y su contenido no se puede variar de ninguna forma. Las computadoras personales, por ejemplo, utilizan memorias de este tipo para soportar el llamado BIOS (sistema básico de entrada/salida), que es el programa encargado de inicializar el sistema. Las PROM pueden ser programadas por el usuario una sola vez, mientras que las EPROM y las EEPROM puede ser reprogramadas borradas cualquier número de veces dentro de límites razonables. Las EPROM se identifican fácilmente por tener en la parte superior una ventana de cuarzo transparente a la luz ultravioleta.

Las RAM, a su vez, pueden ser estáticas o dinámicas y volátiles o no volátiles. Las RAM estáticas (SRAM) utilizan flip flops como celdas básicas de almacenamiento de

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información, mientras que las RAM dinámicas (DRAM) utilizan condensadores MOS, es decir realizados con tecnología MOS. Las RAM estáticas son más rápidas que las RAM dinámicas, pero estas últimas tienen mayor capacidad de almacenamiento. Las RAM volátiles (VRAM), por su parte, pierden su contenido cuando se desconectan de la fuente de alimentación, mientras que las RAM no volátiles lo conservan.

Un ejemplo representativo de memoria RAM es el circuito integrado 74xx89, figura siguiente, es una memoria RAM estática volátil TTL o CMOS con capacidad de almacenamiento de 64 bits, distribuidos en 16 palabras de 4 bits. Los pines A3-A0 forman el bus de direcciones, los pines D4-DI el bus de entrada de datos y los pines Q4-Q-1 el bus de salida de datos. Los pines CS y WE actúan como líneas de control.

Específicamente, CS (chip select) es la línea de habilitación y WE la línea de lectura/ escritura. En condiciones normales, CS es de nivel bajo. Bajo estas condiciones, el dato almacenado en la posición de memoria seleccionada mediante A3-AO se transfiere complementado a las salidas Q4-Ql y puede ser adquirido por la circuitería externa. Cuando CS es de nivel alto, las salidas se inhiben y adoptan el estado de alta impedancia.

La línea WE es de nivel bajo durante las operaciones de escritura y de nivel alto durante las operaciones de lectura. Esto implica que con WE=0, la información aplicada a las entradas D4-D 1 se transfiere a la localización de memoria definida por A3-AO (operación de escritura). Asimismo, con WE=1, el dato en la posición de memoria definida por A3AO se transfiere a las salidas Q4-Q 1 (operación de lectura).

Un ejemplo representativo de memoria ROM es el circuito integrado 2716, una EPROM con una capacidad de almacenamiento de 16384 bits distribuidos en 2048 palabras de 8 bits. En este caso, el bus de direcciones consta de 11 líneas (AlO-AO), lo cual permite tener acceso inmediato a cualquiera de las 2048 posiciones de almacenamiento posibles. Las líneas D7-DO forman el bus de datos de salida. Los pines OE, CE y Vpp actúan como líneas de control. Todas las líneas manejan niveles TTL.

200

Específicamente, OE es el habilitador de la salida y CE el habilitador de la memoria. Cuando OE-=0 la información almacenada en la posición de memoria seleccionada mediante A1O-AO se transfiere a las salidas D7-DO. Cuando OE=1, estas últimas se sitúan en un estado de alta impedancia.

Lo mismo sucede si CE=1 independientemente del nivel existente en O-E. Para que la información aparezca en las líneas de salida, durante una operación de lectura. OE y CE deben ser de nivel bajo. La línea CE controla también el proceso de escritura o programación de la memoria.

Para programar la EPROM 2716, esta debe haber sido inicialmente borrada con luz ultravioleta. Bajo esta condición, todos los bits de la memoria son de nivel alto (ls). Los datos se introducen programando Os en los bits de las posiciones deseadas. Para llevar la 2716 al modo de programación, se aplican 25VDC a la línea Vpp y se hace alta la línea OE. Cuando las líneas de dirección y de datos tienen niveles estables, se aplica un pulso alto de 50 ms a la línea CE. Este pulso de programación debe aplicarse en cada dirección que se desea programar.

El proceso de programación de una 2716 por este todo puede resultar muy tedioso. Por esta razón, normalmente se realiza utilizando un computador. Usted solo tiene que escribir un archivo de texto conteniendo la lista de las direcciones y su contenido. El PC se encarga del resto. Otras memorias EPROM populares son los circuitos integrados 2732 y 2764. los cuales tienen respectivamente, capacidades de almacenamiento de 32768 bits (4098 bytes) y 65536 bits (8192 bytes).

Convertidores D/A y A/D La mayor parte de los fenómenos del mundo real, como la temperatura, la presión, el voltaje, la corriente, etc., son continuos y, por tanto, están representados por señales eléctricas análogas. Para procesar este tipo de información, los circuitos digitales utilizan dos tipos de circuitos de interface: uno para convertir señales análogas en digitales y otro para convertir señales digitales a análogas. Por la misma razón, estos circuitos se denominan, respectivamente, convertidores analógico-digitales o A/D y convertidores digitales analógicos o D/A.

201

Los convertidores D/A, que designaremos de manera abreviada como DACs (Digital to Analog Converters) se construyen generalmente utilizando un amplificador operacional como sumador ponderado. Un ejemplo representativo es el DAC 0808. el cual acepta un código digital de 8 bits como entrada y entrega como salida una corriente DC proporcional a un voltaje establecido como referencia y al valor ponderado del código de entrada. En la figura siguiente, se muestra un circuito básico de aplicación de este chip que puede ser utilizado, por ejemplo, como un generador de formas de onda controlado por computador vía el puerto paralelo de impresora.

Convertidores A/D Los convertidores A/D. que se designa como ADCs (analog to digital converters), son sistemas relativamente más complejos. Pueden ser de diversos tipos, dependiendo del tipo de estrategia utilizado para llevar a cabo la conversión. Los más comunes son los tipos flash, los de rampa simple, los de doble rampa y los de aproximaciones sucesivas. Los flash o paralelos se utilizan principalmente en aplicaciones de alta velocidad, los de rampa en instrumentación y los de aproximaciones sucesivas en aplicaciones generales.

Un ejemplo representativo de convertidor A/D de aproximaciones sucesivas es el ADC0804. En la figura siguiente se muestra un circuito básico de utilización de este chip. El dispositivo recibe un voltaje diferencial entre los pines 6 (VIN+) y 7(VIN-) y entrega como respuesta un código de 8 bits en los pines 11-18 (DB7-DBO). El valor ponderado de este último es proporcional al valor de un voltaje interno tomado como referencia (5.12V. en este caso). Bajo estas condiciones, el circuito entrega códigos entre OOH y FFH, correspondientes a OV y 5.12V respectivamente. Por tanto, por cada 0.02V de incremento del voltaje en las entradas análogas, la cuenta binaria se incrementa en 1.

202

El proceso de conversión se inicia aplicando momentáneamente un nivel alto a la base del transistor Ql. Esto provoca que las líneas de control INT y WR sean bajas. Al terminar la conversión, la información binaria en las salidas se actualiza y la salida INT se hace baja. Este pulso se realimenta a la entrada WR e inicia otro cielo de conversión. Con los valores indicados para R1 y C1, el circuito puede realizar de 5000 a 10000 conversiones por segundo.

Un ejemplo representativo de convertidor A/D de doble rampa, relativamente más complejo que el anterior, es el ICL 7107, muy utilizado para el manejo de paneles de visualización de multímetros y otros instrumentos digitales. En la figura siguiente se muestra un circuito práctico de aplicación de este chip.

El circuito convierte cualquier voltaje diferencial de entrada entre 0 y +/-200mV en un código BCD equivalente entre 0 y ±1999 que excita directamente la pantalla. R3 debe ser ajustado de modo que el voltaje de referencia entre los pines 36 (VREF+) y 35 (VREF-) sea igual a 100 mV. Los demás componentes (RI, CI, etc.) cumplen funciones auxiliares propias del proceso de integración de doble pendiente característico del dispositivo.

Todos lis circuitos integrados digitales, deben de ser alimentados con el Voltaje adecuado para tipo TTL o tipo CMOS ya que se requiere para que sus componentes internos funcionen.

203

En seguida se anexa información técnica de fabricantes y de simbología de componentes electrónicos digitales:

204

Recursos de apoyo




corte Cautín tipo lápiz de 30

W con su base Pulsera antiestática Brocha de 1.5 pulgadas Aspiradora Juego de caimanes Tablilla de experimentos


Equipo: Multímetro digital y


digital Generador de señales Punta lógica Fuente de alimentación de



circuitos electrónicos digitales




permanente Tiras autoadheribles Minibrocas Juego de brocas Cutter Masking tape Termofilm Elementos

Optoelectronicos Relays Componentes electrónicos pasivos: Resistencias fijas Resistencias variables. Condensadores

electrolíticos, de poliéster y cerámicos.

205

Bobinas. Transformadores Alambre del No 22 Interruptores un. polo un

tiro, un polo dos tiros, dos polos dos tiros, de prisión normal mente abierto o normalmente cerrado.

Pilas de AA 1.5 Vcd, 9 Vcd.

Semiconductores: Diodos rectificadores Diodos leds Diodos Zener Transistores BJT (PNP y NPN) Transistores Fets canal P



TRIACs) Display de ánodo común y cátodo común Circuitos integrados: Amplificador operacional

LM741 Osciladores de señales

566, 567, MAX038, XR-2206


FILP FLOPS 4013, 4027, 4095, 40174

Multibibradores 74LS123 Codificadores 4532 Decodificadores74C922 Multiplexor 451113 Demultiplexor 74LS155 Comparadores 74LS85 Sumadores 74LS83 Registros 74LS259 Contadores 74LS93,

4029B, 4553B Memorias ram 74C89 Memorias EPROM

2716

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Convertidores A/D DAC0808

Convertidores D/A ADC0804

Microcontroladores Pics PIC16F747

Placas de circuitos electrónicos

Lugar


Duración

Pendiente

Procedimiento

Antes de iniciar las actividades de la práctica y, en coordinación con el instructor, organízate en equipos de tres personas para realizar las siguientes actividades. También es importante que cuando trabajes con herramienta, suministros o algún equipo que no conozcas es necesario que te documentes con el manual de operación o de servicio, si no existiera apóyate en el instructor. Es importante que seas cooperativo y responsable con tu equipo de trabajo y que escuches las recomendaciones e indicaciones del instructor:

Seguridad e Higiene 1. Aplica la seguridad e higiene en tu persona 2. Aplica la seguridad e higiene para el área de trabajo 3. Aplica la seguridad e higiene para el equipo de suministro eléctrico

Actividad 1 Equipo y suministros



Práctica: La punta lógica

Objetivo.

Material necesario: Circuito1- Display 7 segmentos de ánodo común FND-507 o similar, inversor 7400, CI 7805, 6 resistores 180 ohms, transistor BC548, Resistores 1K, 10K y 470ohms

207

1. Utilizar la tablilla para experimentos o consola respectiva y armar el circuito siguiente

2. Durante el conexionado, utiliza el menor número posible de conductores y mantener el conexionado estético y seguro

3. Una vez armados los circuitos, energizar y verificar lo siguiente de las etapas de: Circuito 7400, Q1 y enseguida el bloque del display de siete segmentos.

a. Mide y registra el voltaje de entrada de 5v b. Mide y registra el voltaje de polarización en el colector de Q1. c. c)Mide y registra el voltaje de polarización del C.I 7400 d. Mide y registra el voltaje de polarización del display de siete segmentos.

4. Solicitar los dispositivos necesarios para armar el circuito de una punta lógica (figura 2)

Figura 2

Figura 1

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5. Utiliza la tablilla para experimentos o consola respectiva.

6. Durante el conexionado, utilizar el menor número posible de conductores y mantener el conexionado estético y seguro.

7. Armar el circuito oscilador con el C.I. 555 con todos sus componentes periféricos correspondientes.

8. Una vez armado el circuito, energizar y verificar el funcionamiento del oscilador.

a) Medir y registrar el voltaje de entrada de 5v b) Medir y registrar el voltaje de salida en el pin 3.

9. En caso de no funcionar uno de los circuitos, realizar las pruebas correspondientes con el equipo necesario y documente las causa del mal funcionamiento del circuito.

10. Conectar la entrada de la punta lógica en el pin 3 o salida del circuito oscilador de manera que la punta lógica registre un cero o nivel bajo en el display de siete segmentos.

11. Conectar la entrada de la punta lógica en el pin 3 o salida del circuito oscilador de manera que la punta lógica registre un 1 o nivel alto en el display de siete segmentos.

12. Conectar la entrada de la punta lógica en el pin 3 o salida del circuito oscilador de manera que la punta lógica registre una “P” ó pulsos en el display de siete segmentos.

13. Al terminar, desconectar y guardar equipo y material

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Actividad 2 Sistemas y códigos numéricos



Práctica: Conversión entre sistemas numéricos

Objetivo. Efectuar conversiones entre los sistemas numéricos decimal, binario octal y hexadeceimal

Material necesario: apuntes de la sesión teórica, lápiz, borrador, calculadora con opción para conversiones binarias

Ejercicios. 1) Convertir los siguientes números binarios a su equivalente decimal

a) 11102 =

b) 11012 =

c) 101012 =

d) 10011002 =

e) 111001112 =

2) Convertir los siguientes números decimales en su equivalente binario.

a) 3210 =

b) 5810 =

c) 17010 =

d) 20010 =

e) 53410 =

3) Convertir los siguientes números binarios a hexadecimal.

a) 1010 11112 =

b) 1100101000112 =

c) 1001001101112 =

d) 1111000100012 =

e) 1111111111112 =

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4) Convertir los siguientes números hexadecimales a binario.

a) 12316 =

b) 12B16 =

c) 23F16 =

d) 5D716 =

e) FFFF16 =

5) Convertir los siguientes números hexadecimales a octal.

a) 2316 =

b) F2B16 =

c) 20F16 =

d) 68716 =

e) FFFF16 =

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Actividad 3 Algebra Booleana y compuertas lógicas


Instructor: Revisó: CECATI:

Práctica: COMPUERTAS LÓGICAS

Objetivo. Armar y comprobar el funcionamiento de las compuertas Lógicas.

Material necesario: Fuente de alimentación de 5V; pulsadores NA; resistores 560 ohms; led rojo; resistores de 330 ohms; compuertas 7400; 7402; 7404; 7408; 74 32; otras; alambre tipo telefónico; tablilla de experimentos; consola o entrenador.

1. De cada uno de los diagramas lógicos mostrados, anotar el tipo de compuerta y la

matrícula correspondiente Utilice el dispositivo, arme c/u de los circuitos, energícelo y compruebe su tabla de verdad.

Compuerta

TABLA DE VERDAD

entradas salida

Matricula

Compuerta

TABLA DE VERDAD

entradas salida

Matricula

212

Compuerta

TABLA DE VERDAD

entradas salida

Matricula

Compuerta

TABLA DE VERDAD

entradas salida

Matricula

Compuerta

TABLA DE VERDAD

entradas salida

Matricula

2. Al terminar, desconecte y guarde equipo y material.

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Actividad 4 Circuitos digitales combinacionales



Práctica: Circuito digital ON-OF

Objetivo: Armar y comprobar el circuito lógico de encendido y apagado

Material necesario: Fuente de alimentación de 5V; pulsadores NA; resistores 560 ohms; led rojo; resistores de 330 ohms; compuertas 7400; 7402; 7404; 7408; 74 32; otras; alambre tipo telefónico; tablilla de experimentos; consola o entrenador.

1. Tomando como referencia el circuito eléctrico de contactos elaborado en clase, anexe

a continuación la ecuación Lógica correspondiente y desarrolle el circuito lógico.

Ecuación Lógica para el circuito de encendido y apagado.

Diagrama Lógico.

2. Represente el diagrama eléctrico de conexión incluyendo los pulsadores y el led

indicador arme el circuito y compruebe su funcionamiento.

3. Al terminar, apague, desconecte y guarde equipo y material

214

Actividad 5 Circuitos digitales secuenciales.



Práctica: Contador asíncrono

Objetivo. Armar y comprobar el funcionamiento de los Contadores Binarios

Material necesario: Fuente de alimentación de 5V; pulsadores NA; resistores 560 ohms; led rojo; resistores de 330 ohms; flip flop 74LS73 ; alambre tipo telefónico; tablilla de experimentos; consola o entrenador.

1. Elabore el circuito contador ascendente tomando como referencia el circuito digital y

el diagrama de conexión mostrados en las figuras siguientes. Utilice el CI 74LS73.

Diagrama lógico del contador binario Ascendente de 4 bits

Diagrama de conexión empleando el F-F SN74LS73

215

2. Energice el circuito y oprima el pulsador Clear para que todos los Led´s estén apagados.

3. Aplique a la entrada, la señal de reloj del circuito temporizador 555 y confirme como se realiza la cuanta binaria desde 0000 hasta 1111.

4. Cada vez que pulse el botón Clear la cuenta deberá iniciar en 0000

5. Una vez confirmado el funcionamiento, apague el circuito.

6. Realice las modificaciones en las conexiones para obtener el Contador Descendente y compruebe su funcionamiento.

7. Represente el diagrama lógico para el contador descendente de 4 bits.

8. Al terminar desconecte y guarde equipo y materiales.

Al finalizar todas las actividades de c/u de las prácticas para cada subtema, lleva a cabo con tus compañeros una sesión de retroalimentación para compartir experiencias, aclarar dudas y situaciones problemáticas que se presentaron en el desarrollo de la práctica. Participa en la verificación del aprendizaje de este tema con los instrumentos de evaluación que se incluyen más adelante, de conformidad con las indicaciones de tu instructor.


Es importante que integres, con apoyo del instructor, tu portafolio de evidencias.




Fecha:

Submódulo: Mantenimiento de circuitos electrónicos digitales


Tema: 2.1Comprobación de circuitos de lógica binaria Unidad: UENICA0017.01

Práctica no 4: Comprobar circuitos electrónicos digitales Elemento: E00036


1. Selecciona el equipo adecuado para realizar la medición de una señal Vpp.

a) Multímetro. b) Frecuencímetro. c) Capacitometro d) Osciloscopio

2. Identifica las terminales de alimentación de las compuertas lógicas.

a) Pin 1 y 14 b) Pin 1 y 2 c) Pin 5 y 6 d) Pin 7 y 14

3. Realiza la siguiente suma de números binarios 0111101 y 0111111.

a) 1111100 b) 0011001 c) 0000011 d) d)1111000

4. Selecciona el voltaje apropiado para la polarización de circuitos digitales de tecnología TTL

a) 4.5 V b) 5 V c) 5.5 V d) 8 V

217

5. Identifica la salida correcta de una compuerta AND cuando sus entrada a=0 y b=1

a) 0 b) 3V c) 1 d) 5V

6. Identifica cuál de las siguientes ecuaciones es verdadera.

a) X’’=x b) X’=0 c) X´=1 d) 0*1=1

7. Identifica el resultado del sumador binario cuando en sus entradas tenemos 0111110 y 1001111

a) 110000 b) 10001101 c) 1000110 d) 0011000

8. Identifica el C.I. más económico para implementar una función boolena

a) Multiplexor b) Demultiplexor c) Memoria RAM d) FLIP-FLOP

9. Identifica el dispositivo que convierte una señal analógica en un código de bits

a) Demultiplexor b) Memoria ROM c) El ADC d) El DAC

10. Identifica el número de bit utilizados por el contador BCD

a) 1 b) 2 c) 3 d) 4






Fecha:



Tema: 2.1 Comprobación de circuitos de lógica binaria Unidad: UENICA0017.01

Práctica no 4: Comprobar circuitos electrónicos digitales Elemento: E00036



SI NO

1. Aplica las medidas de seguridad e higiene para su persona el

procedimiento de pruebas de funcionamiento.

2. Aplica las medidas de seguridad e higiene para el lugar de

trabajo en el procedimiento de pruebas de funcionamiento.

3. Aplica las medidas de seguridad e higiene para el equipo y el

circuito electrónico del procedimiento de pruebas de funcionamiento.

4. Interpreta las instrucciones de la práctica:

a) Seleccionando los chips de acuerdo al tipo de circuito que debe armar

b) Seleccionando el tipo de display acorde al decodificador

c) Seleccionando los resistores de acuerdo ala indicación del diagrama

d) Seleccionando el(los) pulsadores acorde con el diagrama

e) Registrando la función de los chips seleccionados

f) Ajustando la salida del generador de acuerdo a la indicación del diagrama

5. Una vez armado el circuito:

a) Confirma los 5V de la FA

b) Aplica el voltaje al circuito

c) Aplica la señal de reloj con el Generador

6. Una vez energizado el circuito confirma:

219


SI NO

a. La presencia de los pulsos con la punta lógica

b. Que el circuito realice la función correspondiente

c. Que responda a la función clear o reset

7. 7. El circuito armado:

a. Trabaja correctamente

b. Presenta cableado ordenado y estético

8. Una vez terminado el ejercicio o práctica:

a. Apaga y retira la energía del circuito

b. Retira dispositivos utilizados

c. Guarda equipo y material

d. Concluye el reporte

e. Deja el área limpia y ordenada






Fecha:



Tema 2.1: Comprobación de circuitos de lógica binaria Unidad: UENICA0017.01

Práctica no 4: Comprobar circuitos electrónicos digitales

Elemento: E00036


C D REACTIVOS CUMPLIMIENTO

SI NO

1. El reporte de la práctica o ejercicio contiene los siguientes datos:


b) Fecha y Grupo

c) CECATI de Adscripción




221

Bibliografía






Notas

222

Práctica 5 Diagnosticar fallas en circuitos electrónicos digitales


Diagnosticar fallas en circuitos digitales

Sumario

Es importante tener conocimiento de la seguridad e higiene en el trabajo y el conocimiento y la operación del equipo, la herramienta y el uso de los suministros para realizar reparaciones de circuitos electrónicos, por este motivo se tratará la siguiente información:

Como se indico en la Práctica 3, es importante considerar que para reparar un circuito electrónico, debes efectuar primero un diagnóstico en función de los síntomas que presenta el equipo, efectuar algunas mediciones de voltaje, aplicar algunas técnicas para confirmar el funcionamiento de los circuitos y posteriormente efectuar la reparación.

En esta parte del Programa de Formación estas por concluir el curso y ya cuentas con los conocimientos y experiencia al armar y comprobar circuitos analógicos y digitales. Utilizaste el multímetro, el generador de señales y el osciloscopio y la punta lógica entre otros equipos para confirmar como estos circuitos generan y procesan las señales electrónicas.

Al igual que en la parte analógica, es muy probable que durante el desarrollo de las prácticas o experimentos, en más de una ocasión el circuito no funcionó por alguna circunstancia, como por ejemplo una conexión defectuosa o algún semiconductor mal conectado, o incluso por problemas en el suministro de corriente, etcétera. De igual forma es muy seguro, que pediste ayuda tu Instructor para que te auxiliara en la revisión del circuito y verificar por que razón del no funcionaba correctamente.

Ahora bien, toda esta experiencia que has ido adquiriendo durante tu formación. La aplicarás para diagnosticar circuitos electrónicos analógicos y digitales.

Para alcanzar el objetivo de la presente práctica, retomaremos las mismas acciones contemplada en la practica 3, pero ahora encaminadas al diagnóstico de las secciónes y etapas digitales.

Diagnosticar. Esta acción nos indica el averiguar en que sección de un equipo se encuentra una falla o desperfecto. Para lograr lo anterior se requiere estar familiarizado con el equipo; sino es así, se puede recurrir a un diagrama o bien al manual de servicio donde generalmente se incluyen diagrama de bloques lo cual, puede facilitar el conocimiento de las secciones.

El cuadro siguiente muestra algunas acciones complementarias para el diagnóstico.

223

Para “Diagnosticar” Usted requiere:

1. Conocer el equipo

a) El diagrama de bloques b) Manual de instrucción o servicio c) Experiencia d) Estudio en libros o revistas e) Seminarios de los fabricantes

2. Inspección por dentro y por fuera

a) Ver b) Oir c) Oler d) Sentir

3. Observar síntomas

a) ¿Está en punto muerto? b) ¿Trabaja en forma intermitente? c) ¿Responde a los controles?

Localizar.

En esta acción se comienzan a utilizar además del multímetro, la punta lógica y el osciloscopio para efectuar mediciones en combinación con sus observaciones al confirmar la presencia o ausencia de “señales”, que para este caso serían la presencia de señales de reloj, niveles binarios en el teclado, etcétera.

En el siguiente cuadro se muestran las acciones complementarias para la localización de una etapa sospechosa.

Esta acción va encaminada a determinar dentro de una sección que etapa es la sospechosa. Pongamos como ejemplo ahora el circuito de bloques mostrado y que representa a una calculadora básica.

Puede notar que esta formada por cinco bloques y que no aparece la fuente de alimentación.

En términos generales esta “sección digital” esta formada por el Teclado, una etapa Codificadora, la Unidad Central de Proceso, una etapa Decodificadora y la etapa de salida o Display.

224

Para “Localizar” Usted requiere:

1. Observar síntomas

a) Punto muerto, funcionamiento intermitente b) ¿Los pulsadores responden en forma adecuada?

2. Pruebas de Voltaje

a) ¿Esta presente el voltaje de de la fuente? b) ¿Hay voltajes en los CI digitales? c) ¿La polarización al display es la correcta?

3. Pruebas de señal

a) Hay presencia se pulsos de reloj b) Hay pulso de escaneo al display

Aislar Esta acción sugiere que usted ya está más cerca de encontrar la falla que presenta el equipo, pues ya se encuentra trabajando en el circuito sospechoso y puede ser necesario que retome las pruebas antes mencionadas, medición de voltajes y pruebas de señal. Considerando ahora el circuito digital, las pruebas realizadas en el Codificador, CPU, Decodificador y Display le permitirán Aislar las etapas y es probable que al realizar esta acción se halla encontrado o precisado la falla.

Para “Aislar” Usted requiere:

1. Realizar pruebas de voltaje

a) En el teclado b) Terminales de alimentación de los CI digitales c) Terminales al diaplay

2. Pruebas de señal en:

a) Circuito de reloj b) Terminales de Datos c) Terminales del display

3. Efectuar pruebas:

a) Reemplazando pulsadores b) Reemplazando algún CI

225

Precisar. Esta es la acción final en el proceso de diagnóstico y, es muy probable que las pruebas realizadas durante el proceso le permitan encontrar o “precisar” el dispositivo causante de la falla en el equipo. Las acciones necesarias son esencia las misma que se han venido mencionando; pruebas de señal, pruebas de voltaje y en esta acción final tendrán que realizarse las pruebas individuales en los dispositivos eléctricos y electrónicos y por supuesto la sustitución de las mismas.

En la medida que usted aplique estas acciones en los circuitos estudiados hasta el momento irá adquiriendo la destreza y experiencia necesaria para aplicarlos en la reparación de los equipos contemplados en los cursos de Reparación de equipos de audiofrecuencia y televisión principalmente, además de otros equipos.

Principales causas de fallas Pueden existir muchas causas que provoque falla, entre las más comunes tenemos.

Problemas de Operario Ocurren debido al uso incorrecto por parte de la persona que utiliza el equipo. Uno de los motivos es la falta de conocimiento adecuado del funcionamiento del equipo, que en ocasiones lleva a suponer que opera incorrectamente, cuando en realidad no existen

Errores en la construcción Bajo esta categoría se agrupan todos aquellos problemas relacionados con el diseño y la implementación de la primera unidad o prototipo.

Fallas en el suministro de potencia Es una de las fallas más frecuentes, proviene de la fuente de potencia. En esta parte se manejan corrientes y voltaje apreciables, además de temperaturas elevadas, los componentes de la fuente están sujetos a esfuerzos eléctricos y térmicos que pueden conducir a fallas en sus componentes. Cuando la fuente de potencia esta averiada, el equipo deja de operar por completo.

Estos problemas son de fácil diagnóstico y reparación. Por lo general, deben buscarse primero en los reguladores de voltaje defectuoso, diodos rectificadores abiertos o en corto, condensadores de filtrado dañados y por último, el transformador defectuoso.

Falla de componentes del circuito Una de las causas mas frecuentes de fallas en equipos digitales proviene de la fuente de potencia. Debido a que en esta parte del equipo se manejan corrientes y voltajes apreciables, además de temperaturas elevadas, los componentes de la fuente de potencia están sujetos a esfuerzo eléctrico y térmico que pueden conducir a fallas en sus componentes. Cuando la fuente de potencia esta averiada, el equipo deja de operar por completo.

Estos problemas son de fácil diagnóstico y reparación. Por lo general, deben buscarse primero reguladores de voltaje defectuoso, diodos rectificadores abiertos o en corto, condensadores del filtrado dañados y por último el transformador defectuoso.

226

Problemas de temporización Es uno de los problemas más difícil de diagnosticar se relaciona con la correcta temporización de los circuitos. Parámetros como la frecuencia del reloj, los retrasos de propagación y otras características relacionadas, son de mucha importancia para la adecuada operación de los equipos digitales.

Problemas debido a Ruidos El ruido eléctrico es una fuente potencial importante de problemas en los circuitos digitales.

Ruido Es toda señal extraña que dentro del equipo puede ser causa de operación incorrecta. Las señales de ruido pueden provenir de transitorios en las líneas de corriente alterna o de campo magnético o eléctrico originados en equipos aledaños, así como de interferencias debidas a transmisiones de radio o de televisión.

También es factible que exista ruido generado internamente, el cual puede provenir de suministro de potencia mal filtrados o de componentes mecánicos defectuosos que ocasionen contactos deficientes o intermitentes.

Efectos ambientales A esta clase pertenecen todos aquellos problemas derivados del efecto ambiente en el que opera el equipo. Por ejemplo, es posible que la temperatura del recinto o sitio donde se ubica el equipo exceda los límites permisibles fijados por el fabricante. Por otra parte, la acumulación de grasas, polvo, químicos o abrasivos en el aire puede ocasionar fallas de funcionamiento. Las vibraciones excesivas también puede ser causa frecuente de problemas. Todo lo anterior puede introducir defectos mecánicos tales como corrosión de conectores, alambres quebrados o contactos de interruptores con exceso de acumuladores que impiden su accionamiento normal.

Problemas mecánicos Son todos aquellos que surgen debido a desperfectos en componentes de tipo mecánico tales como: Interruptores, conectores y otros. Esto por lo general, es mucho más susceptibles de aparecer que la falla misma de componentes electrónicos, tales como los circuitos integrados.

Procedimientos para la solución de problemas: La reparación de equipos electrónicos puede resumirse cuatro (4) sencillos pasos:

Recolección de Datos Localizar el problema Efectuar la reparación Probar para la verificación la operación correcta.

Recolección de Datos Es aquella en la cual se hace acopio de toda la información pertinente al equipo bajo observación. Por ejemplo, lo primero que debe hacerse es obtener la documentación, en la cual se incluye tanto los diagramas esquemáticos circuitales así como los manuales de servicio, información de calibración y similares.

227

Localizar el problema Es por lo general lo mas difícil, el grado de dificultad y la cantidad de tiempo que esta fase del problema consuma, dependen de la complejidad del equipo y la naturaleza del daño. Los siguientes pasos pueden ayudar a desarrollar un método sistemático para localizar la avería:

Checa lo obvio y sencillo primero que todo, como fusible, tomas, interruptores, etc. Corre los programas de diagnóstico si los hay. Utiliza tus sentidos, mirando, oliendo y tocando en busca de temperaturas anormales, elementos quemados, etc. Verifica que los niveles de AC y DC sean correctos. Cerciórate de la existencia del reloj. Utilice métodos de rastreo de señal. Ensaya sustituciones sencillas de componentes o de tarjetas en cuanto sea posible.

Lleva a cabo pruebas y verificaciones, estáticas o dinámicas. La prueba estática requiere de la deshabilitación del reloj del sistema, con lo cual todos los niveles lógicos estabilizan a un valor constante. A partir de esto, entonces es posible, utilizando puntas lógicas o un voltímetro, observar los niveles lógicos presentes en el circuito. Algunos sistemas permiten, no solamente deshabilitar el reloj, sino también la sustitución de este por un pulsador manual para obligar al sistema operar paso a paso. Las pruebas dinámicas, por su parte se llevan a cabo con el reloj en operación normal y requiere del uso de un osciloscopio, de una punta lógica o de un analizador lógico.

Formatos de Servicio Técnico. Un aspecto a considerar particularmente en el desempeño de las actividades de reparación, es que toda aquella persona o empresa que se encuentre en este campo, requiere de un instrumento que le permita llevar el control de sus actividades de reparación.

En el caso particular de este curso nos referimos al Formato de Servicio Técnico, que en su estructura más simple, consiste en una hoja donde se plasma información referente al equipo que requiere de un servicio de reparación.

Este formato recibe el nombre de Orden de Servicio u Orden de Entrada. En este documento se registra entre otros, la fecha de entrada, el nombre de del cliente y ciertos datos personales, la marca, modelo y el número de serie del equipo, los síntomas que reporta el cliente, problema encontrado y refacciones utilizadas.

Para el caso de equipos que están cubiertos por alguna garantía, puede requerirse más información. Algunos talleres de servicio cuentan con sus propios documentos y algunos otros emplean órdenes avaladas por algunas de las empresas de prestigio del ramo de la electrónica de consumo en México.

En el caso de los Talleres de Servicio Autorizado, los formatos pueden ser diversos, como por ejemplo, Formatos para solicitud de refacciones, Formatos para eenvío de refacciones reemplazadas, Formatos para asesoría técnica, etcétera. En los cursos de reparación de equipos de audiofrecuencia y televisión se analizará con mayor amplitud lo relativo a los formatos de servicio técnico.

228

Recursos de apoyo











Manuales de equipo y de circuitos electrónicos digitales







Bobinas.

229

Transformadores Alambre del No 22 Interruptores un. polo un








566, 567, MAX038, XR-2206


FILP FLOPS 4013, 4027, 4095, 40174

Multibibradores 74LS123 Codificadores 4532 Decodificadores74C922 Multiplexor 451113 Demultiplexor 74LS155 Comparadores 74LS85 Sumadores 74LS83 Registros 74LS259 Contadores 74LS93,


2716 Convertidores A/D

230

DAC0808 Convertidores D/A

ADC0804 Microcontroladores Pics

PIC16F747 Placas de circuitos

electrónicos

Lugar


Duración

10 horas.

Procedimiento

Antes de iniciar las actividades de la práctica y, en coordinación con el instructor, organízate en equipos de tres a cinco personas para realizar las siguientes actividades. También es importante que cuando trabajes con Herramienta, suministros o algún equipo que no conozcas es necesario que te documentes con el manual de operación o de servicio, si no existiera apóyate en el instructor. Es importante que seas cooperativo y responsable con tu equipo de trabajo y que escuches las recomendaciones e indicaciones del instructor:

Actividad 1 Diagnóstico de fallas 1. Sigue las instrucciones de la práctica o ejercicio. 2. Elabora el vale de la herramienta, suministros y equipo necesarios para el

diagnóstico. 3. Solicita la información técnica que consideres necesaria, diagrama, manual de

semiconductores o acceso a internet para localizar hojas de datos 4. Prepara el área de trabajo para ubicar la herramienta, el equipo y el circuito a

diagnosticar, este último puede ser parte de un equipo. 5. Conecta y energiza el equipo o circuito experimental y registra el o los síntomas

presentados 6. Aplica las acciones para el diagnóstico de fallas y aplica la rutina siguiente: a) Conecta el equipo de suministros y medición en el circuito electrónico b) Verifica que los niveles de AC y DC sean los correctos c) Verifica todos los componentes electromecánicos que tiene integrado el circuito

electrónico d) Verifica la entrada y salida de cada etapa del circuito (Fuente de alimentación,

amplificador, filtro, oscilador, funcionamiento especial o híbrido) respetando el seguimiento del diagrama esquemático y los puntos de medición

e) Documenta las mediciones obtenidas en las pruebas de diagnóstico, con los niveles de voltaje y/o señales que deben existir, considerando la operación que debe efectuar

231

el circuito o con las especificaciones obtenidas de la hoja de datos en el caso de circuitos integrados.

7. Analiza las mediciones obtenidas. 8. Utiliza tus sentidos, mirando, oliendo y tocando en busca de temperaturas anormales,

elementos quemados, etc. 9. Desconecta todo el equipo y el circuito electrónico y si es necesario comprueba en

forma individual los dispositivos eléctricos y semiconductores, incluso si lo consideras necesario, sustituye dispositivos.

10. Desolda y solda los componentes electromecánicos detectados en el diagnóstico de la falla

11. Desolda y solda los componentes pasivos que se diagnosticaron en mal funcionamiento

12. Desolda y solda los componentes semiconductores que se diagnosticaron en mal funcionamiento

13. Limpia el circuito electrónico de residuos de soldadura o grasas con alcohol isopropílico

14. Verifica si no realizaste alguna soldadura fría y corrígela si encontraras alguna 15. Energiza de nuevo el circuito o equipo y confirma si se ha restablecido el

funcionamiento, si no es así vuelve a aplicar el proceso de diagnóstico. 16. Una vez en funcionamiento el circuito o equipo, concluye el reporte de la práctica o

ejercicio. 17. Retira la energía del circuito o equipo, guarda equipo material y suministros y deja

limpia el área de trabajo



Bibliografía






DIANA SA. Reparación de radios de intercomunicación de transistores para la banda de los particulares por el método 1-2-3-4. Forest H Belt (primera edición México 1978)

232

Notas

233




Fecha:



Tema: 2.2 Diagnosticar fallas en circuitos electrónicos digitales


Práctica no 5: Diagnosticar fallas en circuitos electrónicos digitales

Elemento: E00037


1. ¿Cómo se determina el trabajo de limpieza, ajuste y realizar pruebas de funcionamiento a un circuito electrónico?

a) Mantenimiento preventivo b) Mantenimiento correctivo c) Limpieza básica d) Reparación básica

2. ¿Qué tipo de trabajo se realiza cuando se tienen que cambiar componentes electrónicos en mal estado y por lo consiguiente dejo de funcionar un equipo electrónico?

a) Mantenimiento preventivo b) Mantenimiento correctivo c) Limpieza básica d) Reparación básica

3. ¿General mente cada cuando se recomienda dar un mantenimiento preventivo a circuitos electrónicos digitales, cuando está operando en un lugar donde frecuentemente existe polvo?

a) Cada mes b) Cada tres meses c) Cada seis meses d) Cada año

234

4. ¿Cómo se le llama al documento donde se registra el trabajo de una reparación de un circuito electrónico?

a) Formato de funcionamiento b) Formato de servicio técnico c) Formato de suministros d) Formato de reparación

5. ¿Cuáles son los principales datos que no se tienen que omitir en un formato de reparación?

a) Fecha, tiempo de reparación, resumen de las actividades, lista y costo de los componentes que se dañaron, costo de la reparación y tiempo de garantía.

b) Fecha, tiempo de reparación, resumen de las actividades, lista y costo de los componentes que se dañaron, costo de la reparación, tiempo de garantía, nombre y firma de la persona que realiza el trabajo.

c) Fecha, tiempo de reparación, lista y costo de los componentes que se dañaron, costo de la reparación, item Fecha, tiempo de reparación, resumen de las actividades, lista y costo de los componentes que se dañaron, tiempo de garantía, nombre y firma de la persona que realiza el trabajo.

d) Lugar, fecha y datos del circuito.

6. ¿Cuándo se tiene que realizar un formato de reparación?

a) Cada mes b) Cundo se repare un circuito electrónico c) Diario d) Cuando se revise un circuito electrónico

7. ¿Qué es un presupuesto de reparación?

a) Es donde se documenta una reparación efectuada b) Es donde se estima el costo de una reparación c) Es el documento donde se informa las actividades técnicas para d) realizar un trabajo con calidad y donde trae el costo por el trabajo, y tiene que ser

autorizado por el cliente. e) Es la justificación de un trabajo realizado

235

8. ¿Qué datos tiene que contener una garantía?

a) Datos del circuito, condiciones de garantía, tiempo límite y lugar donde se realiza efectiva la garantía

b) Contiene los mismos datos que el manual de servicio c) Los costos de la reparación d) Tiempos de reparación y partes del circuito electrónico



236




Fecha:



Tema: 2.2 Diagnosticar fallas en circuitos electrónicos digitales.


Práctica no. 5: Diagnosticar fallas en circuitos electrónicos digitales

Elemento: E00037



SI NO

Utiliza bata para realizar el trabajo

1. Registra los datos técnicos del circuito electrónico digital

en la hoja de reporte (por ejemplo, contador ascendente –descendente con display 7 seg)

2. Selecciona información técnica (manuales, hojas de

datos, diagrama, acceso a internet) que se requieren para el diagnóstico del circuito electrónico digital

3. Prepara equipo y herramienta para el diagnóstico

4. Conecta y energiza fuente de alimentación y ajusta o

verifica que existan 5 voltios de c-d de salida

5. Aplica el voltaje al circuito con falla provocada o real

6. Registra el síntoma presentado en la hoja de servicio o

reporte

7. Inicia el proceso de diagnóstico:

a) Verificando si el circuito efectúa el conteo ascendente y/o descendente y reset

b) realizando mediciones de voltaje en los CI digitales

c) realizando mediciones de voltaje en CI oscilador o generador de pulsos

d) confirmando la presencia de señal de reloj con osciloscopio o punta lógica

e) Reemplaza el CI oscilador o generador de pulsos considerando:

237


SI NO

8. Desconexión de la FA antes de de iniciar el reemplazo

a) Desoldando el CI dañado con cautín de 30 watts

b) Reemplazando el CI por el reemplazo correspondiente

c) Soldando el CI nuevo sin exceso de soldadura

d) Limpiando el circuito impreso

Durante el proceso de diagnóstico

9. Mantiene el área de trabajo limpia y ordenada

a) Mantiene el (los ) solvente(s) siempre cerrado(s) después de utilizarlo(s)

b) Aplica la cantidad de soldadura adecuada

c) Una vez reemplazado el CI con falla:

10. Confirma con osciloscopio el nivel y frecuencia de la señal de reloj

a) Confirma la operación de conteo ascendente

b) Confirma la operación de conteo descendente

c) Confirma la operación de reset o reinicio

d) Una vez concluida la prueba:

11. Retira energía del circuito

a) Retira equipo de prueba y herramienta

b) Deja el área limpia y ordenada

c) Concluye el reporte en el formato de servicio técnico



238



Fecha:



Tema: Comprobar circuitos eléctricos y electrónicos básicos


Práctica no 2: Diagnosticar fallas en circuitos electrónicos digitales

Elemento: E000


C D

REACTIVOS

CUMPLIMIENTO

SI NO

2. El reporte de la práctica o ejercicio contiene los siguientes datos:


b) Fecha y Grupo

c) Cecati de Adscripción




239

3. PRÁCTICA FINAL

241

Práctica final Mantenimiento preventivo y correctivo de circuitos electrónicos analógicos y digitales


Demostrar las competencias adquiridas durante el curso de Mantenimiento de Circuitos Electrónicos Analógicos y Digitales, aplicando el procedimiento técnico con base en los lineamientos y especificaciones técnicas, así como las medidas de higiene y seguridad establecidas.

Recursos de apoyo











Manuales de equipo y de circuitos electrónicos digitales





242



Bobinas. Transformadores Alambre del No 22 Interruptores un. polo un








566, 567, MAX038, XR-2206


FILP FLOPS 4013, 4027, 4095, 40174

Multibibradores 74LS123 Codificadores 4532 Decodificadores74C922

243

Multiplexor 451113 Demultiplexor 74LS155 Comparadores 74LS85 Sumadores 74LS83 Registros 74LS259 Contadores 74LS93,


2716 Convertidores A/D

DAC0808 Convertidores D/A

ADC0804 Microcontroladores Pics

PIC16F747 Placas de circuitos

electrónicos

Lugar


Duración

5 horas.

Procedimiento

Antes de iniciar las actividades de la práctica y, en coordinación con el instructor, organízate en equipos de tres personas para realizar las siguientes actividades. También es importante que cuando trabajes con herramienta, suministros o algún equipo que no conozcas es necesario que te documentes con el manual de operación o de servicio, si no existiera apóyate en el instructor. Es importante que seas cooperativo y responsable con tu equipo de trabajo y que escuches las recomendaciones e indicaciones del instructor:

Para llevar a cabo esta práctica forma equipo con tres compañeros para facilitar la ejecución de las actividades y verificar las competencias de cada uno.

Debes actuar con iniciativa y disposición durante toda la práctica, sugiere alternativas y muestra una actitud de cooperación, tolerancia, compromiso y escucha con atención las propuestas de tus compañeros de equipo.

Te recordamos que es una práctica final, por lo que tendrás que aplicar los conocimientos, habilidades y actitudes que lograste durante el curso.

244

A continuación encontrarás el planteamiento de un ejercicio, el cual debes resolver con los equipos ya conformados.

Se requiere armar y comprobar el funcionamiento de una Fuente de alimentación con un Reglador de Voltaje Lineal con Realimentación así como diagnosticar un circuito Contador de 0 a 99

Actividad 1 Seguridad e Higiene

1. Porta la bata, la pulsera antiestática y los zapatos antiestáticos 2. No portes objetos metálicos en las manos, el cuello y en el cabello 3. Identifica las salidas de emergencia en el taller o laboratorio 4. Identifica las áreas de no circulación 5. Identifica la ubicación de los extintores así como el botiquín de primeros auxilios 6. Identifica el área donde trabajarás 7. Identifica la ubicación del botiquín de primeros auxilios 8. Identifica y respeta las indicaciones de los anuncios de seguridad e higiene 9. Organiza en un lugar limpio y seguro el equipo, la herramienta y los suministros

Actividad 2 Manejo de equipo, herramienta y suministros eléctricos

1. Solicita los dispositivos necesarios para armar el circuito rectificador tipo puente que se ilustra en la figura 1 y el circuito regulador de voltaje mostrado en la figura 2

2. Solicita los instrumentos necesarios para realizar las mediciones de voltaje y observar las formas de onda.

3. Utiliza la tablilla para experimentos o consola respectiva 4. Durante el conexionado, utiliza el menor número posible de conductores y mantén el

conexionado estético y seguro.

Figura 1

245

Actividad 3 Comprobar circuitos eléctricos y electrónicos básicos

1. Arma primero el bloque correspondiente al rectificador tipo puente

2. A continuación arma el bloque correspondiente al regulador de voltaje

3. Una vez armados los circuitos, energiza y verifica lo siguiente de las etapas de rectificación y filtrado:

a) Mide y registra el voltaje de c-a de salida del secundario b) Mide y registra el voltaje de c-d de salida del puente rectificador. c) Mide y registra el voltaje de rizo y la frecuencia del mismo a la salida del rectificador.

4. Mide y registra a continuación los voltajes en el bloque de regulación:

a) Emisor, base y colector de Q2 b) Emisor base y colector de Q1 c) Emisor, base y colector de Q3 d) Terminales Inversora, No Inversora y Salida de uA741

5. Registra el voltaje de salida en el punto marcado como Vo.

6. Gira el potenciómetro para ajustar el voltaje Vo a la mínima salida y registra de nuevo los voltajes siguientes:

a) Emisor, base y colector de Q2 b) Emisor base y colector de Q1

Figura 2

246

c) Emisor, base y colector de Q3 d) Terminales Inversora, No Inversora y Salida de uA741

7. Gira ahora el potenciómetro para obtener el voltaje de salida Vo máximo y registra los voltajes siguientes:


Actividad 4 Diagnosticar fallas en circuitos eléctricos y electrónicos

1. Retira temporalmente la energía

2. Cortocircuita temporalmente el Diodo Zener BZY 88 utilizando un para de caimanes.

3. Energiza de nuevo el circuito y registra los voltajes siguientes:


4. Gira el potenciómetro y registra la salida Vo y anota tus observaciones.

5. Retira de nuevo temporalmente la energía.

6. Retira el cortocircuito del diodo Zener.

7. Retira ahora el diodo Zener, esto equivale a tener un diodo “abierto”

8. Energiza de nuevo el circuito y registra los voltajes siguientes:


9. Gira el potenciómetro y registra la salida Vo y anota tus observaciones.

10. Retira la energía del circuito y reconecta el diodo Zener

11. Energiza el circuito y verifica que la salida y se pueda variar del mínimo al máximo; si no es así, aplica los métodos de diagnóstico hasta que se restablezca el funcionamiento del regulador.

12. Una vez en operación la fuente de alimentación, retirar la energía.

247

Actividad 5 Comprobación de circuitos de lógica binaria

1. Solicita el material respectivo para armar el circuito de la figura siguiente.

2. Una vez armado el circuito, energiza la fuente de alimentación y ajusta la salida Vo a 5V.

3. Aplica con el generador de funciones un pulso TTL de aproximadamente 1 Hz

4. Aplica los 5 voltios al circuito digital.

5. Pulsa el botón de puesta a cero.

6. Confirma el funcionamiento del circuito. Te darás cuenta que no opera correctamente.

7. Continúa con la actividad siguiente.

248

Actividad 6 Diagnosticar fallas en circuitos electrónicos digitales

1. Retira temporalmente la energía.

2. Aplica el procedimiento de diagnostico considerando lo que aprendiste de electrónica digital y lo que debe hacer el circuito:

a) el primer digito LSB debe incrementar la cuenta con cada pulso (unidades) b) después del noveno pulso, debe regresar a “cero” y el segundo dígito MSB debe

continuar con la cuenta de las decenas y así sucesivamente hasta llegar a 99. c) después del 99 la cuenta regresa a “00” d) en cualquier momento que se pulse el botón de puesta a “cero” el conteo ascendente

reinicia.

3. Ten en cuenta el análisis del circuito, mediciones de voltaje, función de los pines de cada circuito integrado, verificación de señales con la punta lógica y, lo que consideres necesario para que el circuito funcione correctamente.

4. Una vez en operación, solicita la verificación por el instructor.

5. Desconecta, guarda equipo y material y deja limpia el área de trabajo.

6. Concluye el reporte en la hoja de práctica.



Es importante que integres, con apoyo del instructor, tu portafolio de evidencias.

249

Instrumento de evaluación

Cuestionario

Nombre del alumno:


Fecha:

Curso: Mantenimiento Preventivo y Correctivo de Circuitos Electrónicos Analógicos y Digitales

Calificación: CENICA008.01 Práctica final: Mantenimiento Preventivo y Correctivo de Circuitos Electrónicos Analógicos y Digitales

INSTRUCCIONES: Marca con una “X” el inciso que corresponda a la respuesta correcta.

1. ¿Qué función tiene el circuito uA741 en el circuito de la figura 2 de la práctica final?

a) Generar pulsos positivos

b) Comparador y amplificador de error

c) Protector contra sobrecorriente

d) Protector contra sobrevoltaje

2. ¿Qué función realiza el transistor Q3 en el circuito de la figura 2 de la práctica final ?

a) Regular el voltaje

b) Comparador y amplificador de error

c) Protector contra sobrecorriente

d) Protector contra sobrevoltaje

3. Si el voltaje en la terminal Inversora del uA 741 se hace más positivo que el voltaje establecido por diodo Zener en la terminal No inversora, la salida del operacional:

a) Tenderá hacia positivo

b) Tenderá hacia negativo (menos positivo)

c) Se mantendrá sin cambio

d) Comenzará a generar pulsos

4. En el contador 7490 empleado en la práctica final, la salida de mayor peso es:

a) QA

b) QB

c) QC

d) QD

250

5. En el contador 7490 empleado en la práctica final, ¿qué función tiene el pin LT?

a) Puesta a cero

b) Puesta a 9

c) Encender todos los segmentos

d) Mostrar la letra “L”


Alumno Docente

251

Instrumento de evaluación

Guía de observación

Nombre del alumno:


Fecha:



INSTRUCCIONES: Observe si el alumno que se está evaluando ejecuta las siguientes actividades y marque con una “X” el cumplimiento o no en la columna correspondiente.


Observaciones Si No

Actividad 1

1. Utiliza bata para realizar el trabajo

2. Prepara equipo, herramienta y suministros para armar el circuito electrónico

Actividad 2

3. Selecciona suministros de acuerdo al diagrama esquemático del circuito (Regulador de voltaje línea con realimentación)

a) Confirmando el estado de los transistores

b) Confirmando el valor óhmico de los resitores

c) Confirmando la matricula del CI operacional

d) Confirmando que los condensadores son los indicados en el diagrama

Actividad 3

4. Durante el proceso de armado:

a) Emplea la herramienta adecuada para el corte de conductores

b) El conexionado es seguro y estético

252


Observaciones Si No

5. Una vez armado el circuito, energiza y comprueba lo siguiente:

a) Mide y registra los voltajes en la etapa de rectificación y filtrado

b) Mide y registra con el osciloscopio las variables solicitadas

c) Mide y registra los voltajes en los transistores del bloque de regulación de voltaje

d) Mide y registra los voltajes en el CI operacional

Actividad 4

6. Al simular las fallas en el circuito retira previamente la energía

a) Registra las observaciones con la falla provocada

b) Mide y registra los voltajes en los transistores

c) Mide y registra los voltajes en el CI operacional

7. El proceso de medición lo efectúa en forma segura

Actividad 5

8. Verifica la matrícula de los CI digitales

9. Selecciona el Display indicado en el diagrama

10. El cableado del circuito digital es estético y seguro

11. Efectúa las mediciones necesaria al circuito

12. Aplica la punta lógica

Actividad 6

13. Efectúa el proceso de diagnóstico en el circuito digital

a) Registrando el síntoma presentado

b) Aplicando la punta lógica

c) Aplicando el generador de funciones

253


Observaciones Si No

14. Soluciona el problema en el circuito digital

15. Al terminar el ejercicio:

a) Retira primero la energía

b) Retira dispositivos y los ubica en el lugar respectivo

c) Apaga y desconecta equipo de medición

d) Deja el área limpia y ordenada

16. Concluye reporte de la practica o ejercicio


Alumno Docente


255

Instrumento de evaluación Lista de cotejo

Nombre del alumno:


Fecha:



INSTRUCCIONES: Marque con una “X” el cumplimiento o no, que a su juicio merezca el alumno en la generación de productos.


Observaciones Si No



b) Fecha y Grupo

c) Cecati de adscripción





Alumno Docente


257

4. GLOSARIO

258

Términos educativos

Actividad sugerida: Descripción de las acciones que se proponen al docente para poder orientar o guiar el proceso enseñanza-aprendizaje y alcanzar los propósitos específicos planteados.

Análisis funcional: Método que permite obtener la información necesaria para la definición de Normas de Competencia Laboral (NCL). Consiste en identificar el propósito o misión principal, las funciones clave de una rama de actividad, que se presentan de lo general a lo específico, hasta llegar a la determinación última y precisa de la competencia laboral.

Área de competencia laboral: Sector de actividad productiva delimitado por el conjunto de funciones productivas con objetivos y propósitos semejantes para la producción de bienes y servicios.

Certificación de competencia laboral: Acto por medio del cual un organismo autorizado reconoce y testifica, dentro del Sistema de Certificación de Competencia Laboral, por medio de un documento reconocido por el Consejo de Normalización y Certificación de Competencia Laboral, con validez nacional, que un individuo ha demostrado, de conformidad con una norma técnica de competencia laboral, que está preparado para el desempeño de una función laboral determinada.

Criterios de evaluación: Los criterios de evaluación pueden expresarse a manera de desempeños, productos, conocimientos y actitudes/hábitos/valores.

Competencia:

Conjunto de conocimientos, habilidades, destrezas y actitudes necesarios para el desem-

peño eficaz y eficiente de una función ocupacional, de acuerdo a estándares de ejecución

establecidos por el sector productivo.

Competencia laboral:

Aptitud de un individuo para desempeñar una misma función productiva en diferentes

contextos y con base en los requerimientos de calidad esperados por el sector productivo.

Esta aptitud se logra con la adquisición y desarrollo de conocimientos, habilidades y

capacidades que son expresados en el saber, el hacer y el saber ser.

Contenido de aprendizaje:

Conjunto de conocimientos teóricos y prácticos que se derivan de los componentes

normativos del elemento de competencia, mismos que se deben dominar para lograr un

desempeño eficaz.

259

Educación Basada en Competencias:

Modelo educativo que tiene como propósito central formar individuos con conocimientos,

habilidades, destrezas y actitudes relevantes y pertinentes al desempeño laboral. Su

mapa curricular se construye a partir de la información y criterios establecidos en las

Normas Técnicas de Competencia Laboral. Una de las características esenciales de este

modelo es que debe ser altamente flexible en métodos y tiempos de aprendizaje y ajustar-

se a las necesidades del individuo.

Elemento de competencia laboral:

Parte constitutiva de una Unidad de Competencia que corresponde a la función productiva

individualizada, es decir expresa lo que una persona debe ser capaz de hacer en el

trabajo.

Evaluación académica basada en criterios de competencia: Proceso mediante el cual se busca y usa información (evidencias de conocimiento, de desempeño y de producto) procedente de diversas fuentes para llegar a un juicio de valor sobre el desempeño general del alumno, como resultado de su formación en un escenario educativo.

Evaluación diagnóstica: Proceso acordado entre el evaluador y el evaluado, durante un período de tiempo en el que se recolectan suficientes evidencias (de conocimiento, desempeño y producto) para determinar las necesidades de formación del alumno.

Mapa conceptual:

Esquema visual que representa la estructura y relaciones jerárquicas de los conceptos

que subyacen a los contenidos temáticos. Es tanto una estrategia para aprender mejor,

como un método para ayudar a los alumnos a discriminar los contenidos más importantes.

Material didáctico:

Recursos que apoyan, facilitan y refuerzan la adquisición de conocimientos, habilidades y

destrezas del educando.

Norma de Institución Educativa (NIE):

Documento realizado por una institución educativa, que establece el conjunto de

conocimientos, habilidades y actitudes relacionados con una competencia y aplicados al

desempeño de una función productiva.

Norma Técnica de Competencia Laboral:

Documento en el que se registran las especificaciones con base en las cuales se espera

sea desempeñada una función productiva. Cada Norma está constituida por unidades y

elementos de competencia, criterios de desempeño, campos de aplicación y evidencias

de conocimiento, desempeño, producto y actitud.

260

Objetivo de curso:

Constituye la directriz del proceso de enseñanza-aprendizaje, debido a que en él se

identifican los conocimientos, habilidades, destrezas y actitudes necesarias para obtener

el resultado global del curso.

Objetivos específicos:

Describen los conocimientos, habilidades, destrezas y actitudes a lograr por el educando

a través de las actividades sugeridas y materiales de apoyo a la enseñanza.

Prácticas inadmisibles:

Refieren desempeños que por ninguna circunstancia deben presentarse por la persona que realiza el elemento de competencia pero que, sin embargo, tienen alta probabilidad de ocurrencia, lo cual pone en riesgo su integridad física y/o la de terceros y/o la del equipo/maquinaria.

Perfil de egreso:

Conocimientos, habilidades, destrezas y actitudes que poseerá el alumno al término del

curso y que le permitirán desempeñarse competentemente en el mercado laboral.

Perfil de ingreso:

Descripción de los antecedentes formativos y personales del aspirante necesarios para

ingresar al curso.

Respuestas antes situaciones emergentes: Se establecen las acciones que una persona competente debe realizar ante la presencia de situaciones contingentes que, sin ser producto de su desempeño mismo, si pueden poner en riesgo su integridad física y/o la de terceras personas y/o la del equipo/maquinaria involucrada en el proceso.

Sistema normalizado de competencia laboral:

Conjunto de acciones y procedimientos encaminados a desarrollar y establecer Normas

Técnicas de Competencia Laboral.

Subárea de competencia laboral: Cada una de las partes en las que se divide un área de competencia laboral, caracterizadas por un conjunto de funciones productivas con objetivos y propósitos concatenados o similares para la producción de bienes o servicios de una misma especie.

Submódulos:

Unidades de aprendizaje que contienen todos los elementos pedagógicos necesarios para

dominar competencias laborales. Proporcionan los elementos y procedimientos

necesarios para conducir el curso.

Unidad de competencia laboral: Función integrada por una serie de elementos de competencia y criterios de desempeño asociados, los cuales forman una actividad que puede ser aprendida, evaluada y certificada de manera independiente.

261

Términos técnicos

Acoplamiento magnético: Influencia mutua entre 2 inductores o mas que causa que aparezca un campo magnético en una bobina cuando circula corriente por otra.

Admitancia: Inversa de la impedancia. Mide la capacidad de un elemento o rama en un circuito paralelo de permitir el paso de la corriente alterna.

Alineal: Circuito que con un pequeño cambio en la entrada causa un gran cambio en la salida (Los transistores y diodos son alineales)

Ampere (amperio): Unidad de medición de la corriente eléctrica (A) 1 Amperio = 1 coulombio / seg. 1 Amperio = 1000 mA.

Amperímetro: Instrumento de medición utilizado para medir la corriente que atraviesa un dispositivo. Este instrumento se coloca en serie con el dispositivo

Amplificador transistorizado: Circuito basado en el transistor con una ganancia de potencia mayor a 1.

Amplitud: Valor pico de una onda. En ondas simétricas es el valor de la mitad del valor pico-pico

Angulo de fase: Es la diferencia de fase entre dos ondas senoidales, usualmente debido a que en el circuito existen capacitores (condensadores) o inductores (bobinas)

Atenuación: El valor por el cual la potencia de una señal disminuye en un filtro o una red de 2 puertos. Usualmente se expresa en decibeles.

Bobinado: Cada uno de los lados de un transformador, realizado con muchas espiras arrolladas sobre un núcleo magnético. Estos bobinados se llaman primarios y secundarios, respectivamente.

Campo magnético: Distribución de la energía magnética en el espacio, creada por un imán o un flujo de corriente.

Circuito Delta: Circuito de 3 terminales en la cual las ramas están conectadas entre si formando un triángulo o delta.

262

Circuito equivalente: Circuito donde todas las fuentes de alimentación están representadas por una sola fuente equivalente y las resistencias de carga están representadas por una sola resistencia equivalente.

Circuito paralelo: Circuito por donde el total de la corriente se divide por varias ramas y/o elementos. Circuito que tiene mas de un camino para la corriente.

Circuito serie: Circuito por donde circula la misma corriente por todos los elementos circuito que tiene un único camino para la corriente.

Circuito Y: Circuito de 3 terminales que tienen uno de sus extremos conectados a un punto común formando una “Y”.

Conductancia: (G) = conductancia = 1 / Resistencia. Tiene el valor inverso de la resistencia. Una resistencia de valor alto tiene una baja conductancia y viceversa. Su unidad de medición es el Siemens o Ohm.

Corriente: Cantidad de carga que circula por un conductor por unidad de tiempo. I = Q / t

Corriente alterna: (CA) Corriente eléctrica que cambia su amplitud en forma periódica con el tiempo.

Corriente continua: Modo de suministro de energía eléctrica donde la polaridad de la tensión se mantiene constante. (caso contrario a la corriente alterna).

Coulombio: Unidad de medición de la carga eléctrica. 1 coulombio tiene una carga de: 6.28 x 1028

electrones.

DMM: Multímetro digital.

Distorsión: Es la alteración de una forma de onda original en algún punto del circuito.

Divisor de tensión: Arreglo en serie de resistencias, en donde la tensión aplicada al conjunto es dividida entre las resistencias de manera proporcional a los valores de estas.

263

Equivalente de Thevenin: Circuito formado por una fuente de tensión en serie con una resistencia, que es equivalente a un circuito. Fasor:

Vector giratorio. Herramienta útil para el análisis de circuitos de corriente alterna

Ferromagnético: Material extremadamente sensible al campo electromagnético, cuyas moléculas se ubican de modo de contribuir con él y permanecen magnetizadas aún después de desaparecido el campo magnético.

Filtro: Circuito selectivo, que permite el paso de ciertas frecuencias, mientras bloquea las restantes

Forma de onda senoidal: Una forma de onda de tensión (o corriente) con la siguiente expresión matemática: V = Vp sen (wt)

Frecuencia de resonancia: Frecuencia donde los efectos reactivos se cancelan y la impedancia o admitancia alcanzan su mayor valor.

Ganancia de corriente: Relación entre la corriente de salida y de entrada en un circuito amplificador.

Histéresis: Fenómeno en el cual el comportamiento actual depende de la saturación del sistema.

Impedancia: Oposición que representa un componente o componentes al paso de la corriente alterna.

Impedancia de entrada: Impedancia medida al observar un circuito entre sus terminales de entrada.

Inversor digital: Circuito que invierte señales digitales, convirtiendo “0” en “1” y viceversa. Kilohm: KW; mi1 Ohms, 1 KW = 1000 W.

Ley de Ohm: Ley que afirma que en un conductor, el cociente entre la tensión (voltaje) y la intensidad (corriente) es una constante conocida con la resistencia.

Lineal (sistema lineal): Sistema o circuito en que la salida crece o decrece proporcionalmente a la entrada.

264

Máxima transferencia de potencia: Es una condición en la cual una resistencia de carga no puede obtener mas potencia de la fuente. Este caso se presenta cuando la resistencia de carga es igual a la resistencia interna de la fuente.

Megaohms: 1 millon de Ohms = 1,000,000 Ω.

Multímetro: Instrumento de múltiples propósitos, que se puede usar para medir resistencias, voltajes, corrientes, etc.

Ohm: Unidad de medición de la resistencia eléctrica, representada por la letra griega Ω.

Óhmetro: Instrumento que mide la resistencia. Este instrumento hace circular una corriente por la resistencia y mide el voltaje a través de ella obteniendo su valor.

Onda cuadrada: Onda de corriente alterna (C.A.) que alterna su valor entre dos valores extremos sin pasar por los valores intermedios (lo contrario de lo que sucede con la onda senoidal y triangular, etc.)

Onda triangular: Onda de corriente alterna (C.A.) en la que la variación de la amplitud en función del tiempo puede ser descrita mediante segmentos rectos, creándose la imagen de un triángulo de base horizontal.

Osciloscopio: Instrumento utilizado para la medición de la amplitud y período de señales de corriente alterna. El osciloscopio muestra en la pantalla la forma de onda medida, su forma y su periodo

Polarización en directa: En el diodo es cuando el voltaje en el ánodo es superior al voltaje del cátodo.

Polarización en inversa: en el diodo es cuando el voltaje en el cátodo es superior al voltaje en el ánodo.

Potencia: La velocidad con la que se consume o suministra energía de un sistema. Potencia = Energía / tiempo. La unidad de medición de la potencia es el Watt o Vatio (W).

Potenciómetro: Es un elemento de 3 terminales que funciona como 2 resistencias variables, pero la suma de ellas siempre permanece constante.

265

Push-Pull: Amplificador que usa dos transistores que se alternan en su activación. Los transistores se turnan en su activación. Cuando uno está en corte el otro está en saturación y viceversa.

Reactancia: Oposición que presenta un dispositivo almacenador de energía (capacitor–condensador o inductor - bobina) al flujo de la corriente. Se mide en Ohms.

Realimentación negativa: Es el uso de componentes pasivos con el propósito de mejorar la estabilidad y la respuesta en frecuencia de un sistema o circuito sin sacrificar, si es posible, la ganancia.

Rectificador: Circuito que convierte la corriente Alterna (C.A.) en corriente continua (C.C.).

Regulación de tensión: Es la capacidad de mantener una tensión dada, aún con cambios en la carga.

Regulador de tensión: Circuito diseñado para mantener una tensión constante, independientemente del valor de la carga.

Región activa en un transistor: Región en que la juntura BE (base-emisor) está polarizada en directa y la región BC (base-colector) está polarizada en inversa.

Relación de vueltas: Cociente entre el número de espiras entre el primario y el secundario de un transformador. Np / Ns = Vp / Vs.

Reluctancia: Resistencia magnética. Es el cociente del flujo y la fuerza magnetomotriz.

RMS: Valor eficaz que un instrumento debería medir para una onda seno. Es calculado a partir de una onda rectificada. Si se miden señales que no son senoidales, el valor es erróneo.

Reóstato: Resistencia variable.

Resistencia: Es la medida de cuanto se opone un circuito al paso de la corriente eléctrica a través de él.

Respuesta de frecuencia: Característica de la ganancia con la variación de la frecuencia de un circuito.

266

Resonancia: Situación donde las reactancias se eliminan entre si, y el circuito posee una mínima impedancia (en circuitos serie) o admitancia (en circuitos paralelo).

Resonancia paralelo: La suceptancia capacitiva e inductiva se cancelan y el valor de la admitancia resultante es igual a la conductancia del circuito.

Resonancia serie: La reactancia capacitiva e inductiva se cancelan y el valor de la impedancia resultante es igual a la resistencia del circuito.

Respuesta en frecuencia: La característica de transferencia de un circuito en función de la frecuencia

Retentividad: Cantidad de magnetización que permanece en un material ferromagnético al quitarle el campo magnético

Superposición: Es un principio que comparten todos los sistemas lineales, que afirma que la salida causada por varias entradas a la vez la suma de las salidas de cada entrada por separado.

Tensión RMS: Valor de tensión en corriente continua que producirá la misma potencia disipada en una resistencia.

Transformador: Un arreglo de 2 o más bobinados diseñados para permitir que el campo magnético producido en uno de ellos genere una tensión (voltaje) en el otro

Volt: Unidad de medición de la diferencia de potencial o tensión eléctrica.

Voltímetro: Instrumento de medición que mide la tensión (voltaje) en un componente. El instrumento se coloca en paralelo con el elemento a medir.

Watt: Medida de potencia. 1 Watt = 1 julio / segundo = 1 voltio x 1 amperio.

267

5. ANEXO

269

NORMA DE INSTITUCIÓN EDUCATIVA CENICA008.01 MANTENIMIENTO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS

ANALÓGICOS Y DIGITALES

Área: IV. Electricidad y Electrónica Especialidad: Electrónica

México, D. F. Junio del 2005

DIRECCION GENERAL DE CENTROS DE FORMACION PARA EL TRABAJO

NORMA DE INSTITUCIÓN EDUCATIVA

CÓDIGO: CENICA008.01 TÍTULO: MANTENIMIENTO DE CIRCUITOS

ELECTRÓNICOS ANALÓGICOS Y DIGITALES

DIRECCION GENERAL DE CENTROS DE FORMACION PARA EL TRABAJO

NORMA DE INSTITUCIÓN EDUCATIVA

Datos Generales de la Calificación

Código Título

CENICA008.01 Mantenimiento de circuitos electrónicos analógicos y digitales Propósito de la Calificación:

El propósito de esta calificación es presentar los parámetros necesarios para que el aspirante se pueda evaluar con relación a las competencias laborales para trabajar en las funciones de reparación de circuitos electrónicos analógicos y digitales.

Nivel de Competencia: Dos

Justificación del Nivel Propuesto:

Se propone el nivel dos de competencia, debido a que se trata de un conjunto de actividades de trabajo rutinarios y depende de cierta autonomía.

Fecha de Aprobación: Tiempo en que deberá revisarse:

2 año(s) después de la fecha de validación

Justificación del tiempo en que deberá revisarse:

Por tratarse de la primera versión de esta calificación se considera suficiente un plazo no mayor a dos años después de la publicación para aprobar su aplicabilidad en la capacitación.

Área:

IV. Electricidad y Electrónica

Especialidad:

Electrónica

Tipo de Norma:

Institución Educativa

Cobertura:

Nacional

SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR

I. Unidades de Competencia Laboral obligatorias que conforman la Calificación

Código UENICA0016.01

Título Reparar circuitos electrónicos analógicos

Clasificación Específica

Propósito de la Unidad: Establecer los lineamientos para evaluar el desempeño del personal capacitado en la reparación de los circuitos electrónicos analógicos. Elementos que conforman la Unidad

Referencia 1 de 3

Código

E00033

Título del Elemento Manejar equipo, herramienta y suministros de electrónica

Criterios de desempeño La persona es competente cuando:

1. La operación del equipo se efectúa de acuerdo al manual de usuario. 2. La utilización de las herramientas y suministros de electrónica se efectúan de acuerdo a la

tarea a desarrollar. 3. La aplicación de los lineamientos de seguridad e higiene se realizan durante la tarea. 4. Los datos registrados en el reporte corresponden a la tarea.

Campo de aplicación Categoría Clase 1. Equipo - Medición - Generación de señales 2. Herramienta - Mecánica - Eléctrica 3. Suministros - Consumibles

Evidencia por desempeño

1. La forma de operar el equipo de acuerdo al Manual de Usuario en dos ocasiones. 2. La forma de utilizar la herramienta y suministros de electrónica en dos ocasiones. 3. La forma de aplicar las medidas de seguridad e higiene en dos ocasiones.

Evidencia por producto 1. Los datos registrados en el reporte en dos ocasiones.

Evidencia de conocimiento 1. Manuales de prácticas. Evidencia de actitudes Orden y Responsabilidad: Evidencias por desempeño 1. La forma de operar el equipo de acuerdo al Manual de Usuario. 2. La forma de utilizar la herramienta y suministros de electrónica. 3. La forma de aplicar las medidas de seguridad e higiene. Evidencias por producto 1. Los datos registrados en el reporte. Lineamientos generales para la Evaluación

1. Revisar que la selección del equipo, herramientas y suministros de electrónica sean los necesarios y suficientes para la tarea a realizar en situación real o simulada.

2. La higiene y seguridad deberán ser evaluadas por la forma de operar el equipo y la limpieza en el área de trabajo.

3. La operación del equipo sea de acuerdo al Manual del Usuario.

Referencia 2 de 3

Código E00034

Título del Elemento Comprobar circuitos electrónicos analógicos


1. La aplicación de los lineamientos de seguridad e higiene se realizan durante la tarea. 2. La identificación del circuito se realiza de acuerdo a su tipo. 3. La identificación de componentes del circuito se realiza de acuerdo al diagrama

esquemático. 4. La medición de los parámetros del circuito se realiza de acuerdo al diagrama esquemático. 5. Los datos registrados en el reporte corresponden a las condiciones de funcionamiento del

circuito. Campo de aplicación Categoría

Clase

1. Circuitos Electrónicos Analógicos - Proceso de señales - Generación de señales

Evidencia por desempeño 1. La forma de aplicar los lineamientos de seguridad e higiene en dos ocasiones. 2. La forma de identificar el circuito en dos ocasiones. 3. La forma de identificar los componentes en dos ocasiones. 4. La forma de medir los parámetros electrónicos en dos ocasiones.

Evidencia por producto

1. Los datos registrados en el reporte en dos ocasiones. Evidencia de conocimiento 1. Seguridad e higiene. 2. Diagrama esquemático. 3. Reporte.

Evidencia de actitudes Orden y responsabilidad: Evidencias por desempeño 1. La forma de aplicar los lineamientos de seguridad e higiene. 2. La forma de identificar el circuito. 3. La forma de identificar los componentes. 4. La forma de medir los parámetros electrónicos. Evidencias por producto 1. Los datos registrados en el reporte Limpieza: Evidencias por desempeño 1. La forma de aplicar los lineamientos de seguridad e higiene. Lineamientos generales para la Evaluación

1. La seguridad e higiene deberán ser evaluadas por la forma de operar el equipo y la limpieza en el área de trabajo.

2. Se recomienda que los componentes electrónicos se encuentren dentro de sus especificaciones.

3. La medición de los parámetros eléctricos se realiza con base a lo especificado en el diagrama esquemático.

Referencia 3 de 3

Código E00035

Título del Elemento Corregir fallas en circuitos electrónicos analógicos

Criterios de desempeño La persona es competente cuando: 1. La determinación del diagnóstico de la falla del circuito se efectúa de acuerdo a su

funcionamiento. 2. La identificación de componentes se realiza de acuerdo al diagrama esquemático. 3. La corrección de las fallas en el circuito se realiza de acuerdo al procedimiento establecido. 4. El circuito funcionando con base a las especificaciones técnicas. 5. Los datos registrados en el reporte corresponden a la tarea. 6. La aplicación de las medidas de seguridad e higiene se realizan durante la tarea.

Campo de aplicación Categoría

Clase

1. Circuitos Electrónicos Analógicos - Proceso de señales - Generación de señales

Evidencia por desempeño 1. La forma en que se determina la falla en dos ocasiones. 2. La forma de identificar los componentes en dos ocasiones. 3. La forma de corregir las fallas en el circuito en dos ocasiones. 4. La forma de aplicar las medidas de seguridad e higiene en dos ocasiones Evidencia por producto 1. El circuito funcionando en dos ocasiones. 2. Los datos registrados en el reporte en dos ocasiones. Evidencia de conocimiento 1. Componentes del circuito. 2. Tipos de circuito. Evidencia de actitudes Orden y responsabilidad: Evidencias por desempeño.

1. La forma en que se determina la falla. 2. La forma de identificar los componentes. 3. La forma de corregir las fallas en el circuito. 4. La forma de aplicar las medidas de seguridad e higiene

Evidencias por producto 2. Los datos registrados en el reporte. Limpieza: Evidencias por producto 1. El circuito funcionando. 2. Los datos registrados en el reporte. Lineamientos generales para la Evaluación

1. Cumplir con las precauciones en la manipulación de circuitos. 2. Se recomienda de ser posible que se evalúe este elemento en el sitio de trabajo, en caso

contrario, en situación simulada.

Código UENICA0017.01

Título Reparar circuitos electrónicos digitales

Clasificación Específica

Propósito de la Unidad: Establecer los lineamientos para evaluar el desempeño del personal capacitado en la reparación de los circuitos electrónicos digitales. Elementos que conforman la Unidad

Referencia 1 de 2

Código E00036

Título del Elemento Comprobar circuitos electrónicos digitales

Criterios de desempeño La persona es competente cuando: 1. La aplicación de las medidas de seguridad e higiene se realizan durante el procedimiento. 2. La identificación del circuito se realiza de acuerdo a su tipo. 3. La identificación de componentes del circuito se realiza de acuerdo al diagrama esquemático. 4. La medición de los parámetros eléctricos del circuito se realiza de acuerdo al diagrama

esquemático. 5. Los datos registrados en el reporte corresponden a las condiciones de funcionamiento del

circuito. Campo de aplicación Categoría Clase

1. Circuitos Electrónicos Digitales - Combinacionales - Secuénciales

Evidencia por desempeño 1. La forma de aplicar las medidas de seguridad e higiene en dos ocasiones. 2. La forma de identificar los circuitos en dos ocasiones. 3. La forma de identificar los componentes en dos ocasiones. 4. La forma de medir los parámetros electrónicos en dos ocasiones. Evidencia por producto

1. Los datos registrados en el reporte en dos ocasiones. Evidencia de conocimiento

1. Seguridad e higiene. 2. Diagrama esquemático.

3. Reporte.

Evidencia de actitudes Orden y responsabilidad: Evidencias por desempeño 1. La forma de aplicar las medidas de seguridad e higiene. 2. La forma de identificar los circuitos. 3. La forma de identificar los componentes. 4. La forma de medir los parámetros electrónicos. Evidencia por producto 1. Los datos registrados en el reporte. Limpieza: Evidencias por desempeño 1. La forma de aplicar las medidas de seguridad e higiene. Lineamientos generales para la Evaluación

1. La seguridad e higiene deberán ser evaluadas por la forma de operar el equipo y la limpieza en el área de trabajo.

2. Se recomienda que los componentes electrónicos se encuentren dentro de sus especificaciones.

3. La medición de los parámetros eléctricos se realiza con base a lo especificado en el diagrama esquemático.

Elementos que conforman la Unidad

Referencia 2 de 2

Código

E00037

Título del Elemento Corregir fallas en circuitos electrónicos digitales


1. La determinación del diagnóstico de la falla del circuito se efectúa de acuerdo a su funcionamiento.

2. La identificación de componentes de los circuitos electrónicos digitales se realiza de acuerdo al diagrama esquemático.

3. La corrección de las fallas en el circuito se realiza de acuerdo al procedimiento establecido. 4. El circuito funcionando con base a las especificaciones técnicas. 5. Los datos registrados en el reporte corresponden a la tarea. 6. La aplicación de las medidas de seguridad se realizan durante el procedimiento.

Campo de aplicación Categoría

Clase

1. Circuitos Electrónicos Digitales - Combinacionales - Secuénciales

Evidencia por desempeño

1. La forma de determinar el diagnóstico de la falla en dos ocasiones. 2. La forma de identificar componentes de los circuitos electrónicos digitales en dos

ocasiones. 3. La forma de corregir las fallas en el circuito en dos ocasiones. 4. La forma de aplicar medidas de seguridad e higiene en dos ocasiones.

Evidencia por producto 1. El circuito funcionando en dos ocasiones. 2. Los datos registrados en el reporte en dos ocasiones. Evidencia de conocimiento 1. Componentes del circuito. 2. Tipos de circuito. Evidencia de actitudes Orden Evidencia por desempeño 1. La forma de determinar el diagnóstico de la falla. 2. La forma de identificar componentes de los circuitos electrónicos digitales. 3. La forma de corregir las fallas en el circuito. 4. la forma de aplicar medidas de seguridad e higiene. Responsabilidad: Evidencias por producto 1. El circuito funcionando. 2. Los datos registrados en el reporte.

Limpieza: Evidencias por desempeño 1. La forma de determinar el diagnóstico de la falla. 2. La forma de identificar componentes de los circuitos electrónicos digitales. 3. La forma de corregir las fallas en el circuito. Lineamientos generales para la Evaluación

1. Cumplir con las precauciones en la manipulación de circuitos. 2. Se recomienda de ser posible que se evalúe este elemento en el sitio de trabajo, en caso

contrario, en situación simulada.

CRÉDITOS

COORDINACIÓN GENERAL DE LA PAQUETERIA DIDÁCTICA María de la Gracia Corona Delgado

DISEÑO GENERAL DE LA GUÍA DE APRENDIZAJE Roberto García Mendoza

ELABORACIÓN DE LA GUÍA DE APRENDIZAJE NOMBRE ADSCRIPCIÓN

Blanca Verónica Galarza Vergara DGCFT Rosa María Cantero Soto DGCFT Liliana Zavaleta Olmos DGCFT

Lizbeth Quintero Rosales DGCFT Zaydé Galeana Rugerio DGCFT

Trinidad García González DGCFT Erika Yazmín González Suárez DGCFT César Patricio Montes Montes DGCFT

Juan Mejía Balderas C-011 Bernardo Gómez Juárez C-008 Gerardo Ruiz Delgado C-027

Jesús Félix González Rodríguez C-144 Leonardo Mena Villela C-175

ASESORÍA PEDAGÓGICA María Elena Balderas Armendáriz

ACTUALIZACIÓN DE LA GUÍA DE APRENDIZAJE Gerardo Ruiz Delgado. CECATI 27

Presidente Academia Nacional. Liborio Macias Macias. CECATI 172

Secretario Academia Nacional. Marco Antonio Diaz Piña. CECATI 134

Presidente Academia Estatal De Durango Cesar Leonardo Saucedo Reyes. CECATI 184

Presidente Academia Estatal De Coahuila José Antonio Moreno Reyes. CECATI 36 Antonio Ortega Sariñana. CECATI. 134

ASESORÍA PEDAGÓGICA Miguel Ángel Aguilera Medina

DISEÑO GRÁFICO Araceli Morales Huitrón

CAPTURA Gerardo Ruiz Delgado. CECATI 27

Presidente Academia Nacional. Liborio Macias Macias. CECATI 172

Secretario Academia Nacional. Marco Antonio Diaz Piña , CECATI 134

Presidente Academia Estatal De Durango Cesar Leonardo Saucedo Reyes. CECATI 184

Presidente Academia Estatal De Coahuila José Antonio Moreno Reyes. CECATI Antonio Ortega Sariñana CECATI. 134

Miguel Ángel Aguilera Medina Subdirección Académica

VALIDACIÓN

GUÍA DE APRENDIZAJE PARA MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y CORRECTIVO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS ANALÓGICOS Y DIGITALES. ESTA OBRA SE IMPRIMIÓ POR ENCARGO DE LA SEP EN (NOMBRE DEL TALLER GRÁFICO A CARGO DE LA IMPRESIÓN), UBICADO EN (DIRECCIÓN), EL (DÍA, MES Y AÑO). LA EDICIÓN CONSTA DE (CANTIDAD) EJEMPLARES.

guia de aprendizaje electrónica

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