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TÉCNICO EN ELECTRÓNICAMÓDULO II

MÉXICO 2005

TÉCNICO EN ELECTRÓNICAMÓDULO II

MÉXICO 2005

Componente de Formación Profesional del Bachillerato Tecnológico

CARRERA DE TÉCNICO EN ELECTRÓNICA CLAVE: BTCMAEL04

MÓDULO II Mantenimiento electrónico

CLAVE: ELMA317 Paquete didáctico

Agosto de 2005

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SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR

Componente de Formación Profesional del Bachillerato Tecnológico

CARRERA DE TÉCNICO EN ELECTRÓNICA

MÓDULO II SEGUNDA VERSIÓN

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Reforma Curricular del Bachillerato Tecnológico Acuerdo 345

Técnico en Electrónica CLAVE: BTCMAEL04

MODULO II Paquete didáctico

Profesores que elaboraron los programas de estudio del segundo Módulo: Benito Andrés Chagoya Mortera, Raúl Fonseca Romero, Catarino Abraham López Leal, Eduardo Robles Uzeta, Roberto Jaime Rodríguez Montes, Roberto López Collado. Coordinador del Componente: Daffny Rosado Moreno Coordinación y apoyo estratégico: Jesús Escandón Clavería Asesoría pedagógica: Ana Margarita Amezcua Muñoz Coordinadores de la DGECyTM: M. en C. Gildardo Rojo Salazar Ocean. Víctor Manuel Rojas Reynosa Q. B. P. Francisco Escamilla Rodríguez Biól. Rodrigo Nava Mora Edición: M. en C. Itzia Calixto Albarrán M. en C. Jessica Noemi Montaño Vargas Primera edición: 2005 Subsecretaría de Educación Media Superior, SEP Dirección General de Educación en Ciencia y Tecnología del Mar Dirección Técnica ISBN: (En trámite)

DIRECTORIO DE FUNCIONARIOS Dr. Reyes S. Tamez Guerra Secretario de Educación Pública Dra. Xoloxóchitl Bustamante Díez Subsecretaria de Educación Media Superior Biól. Francisco Brizuela Venegas Director General de Educación en Ciencia y Tecnología del Mar Ing. Ernesto Guajardo Maldonado Director General de Educación Tecnológica Agropecuaria Ing. Lorenzo Vela Peña Director General de Educación Tecnológica Industrial Mtro. Roberto Lagarda Lagarda Coordinador Nacional de Organismos Descentralizados Estatales de CECyTES

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CONTENIDO

Mensaje de la Subsecretaria de Educación Media Superior 5

I. Carrera de Técnico en Electrónica 6

Antecedentes 7

Descripción de la carrera 10

Plan de estudios de la carrera 11

Perfil de Ingreso y Perfil de egreso 12

Relación de Normas de competencia con los sitios de inserción laboral. 13

II. Programas de Estudio

Descripción general del Módulo 15

Desarrollo didáctico de los submódulos

Submódulo 1: Análisis de Circuitos. 17

Submódulo 2: Implementación de Circuitos por Computadora. 30

Submódulo 3: Control Eléctrico. 37

Submódulo 4: Circuitos Lógicos. 41

Bibliografía sugerida 46

III. Instrumentos de evaluación 55

IV. Guía de aprendizaje 87

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MENSAJE DE LA SUBSECRETARIA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR

Con la Reforma Curricular del Bachillerato Tecnológico estamos construyendo la casa que queremos habitar y proponemos compartir con los estudiantes, los padres de familia, las comunidades y barrios donde se ubica cada plantel. Construimos un espacio para la mejor formación de las nuevas generaciones, para contribuir a elevar la calidad de vida de los mexicanos, para el mejor futuro de las culturas que amalgama la nación que amamos. El componente de formación profesional aporta al Bachillerato Tecnológico el carácter bivalente que le distingue, ya que los estudiantes pueden continuar sus estudios en la educación superior e incorporarse al trabajo, si así lo deciden. En la Reforma, procuramos que la estructura modular de las carreras se oriente hacia los sitios de inserción en los mercados de trabajo; que cada módulo desarrolle de manera integral las competencias profesionales, para responder a los requerimientos que reclaman los cambios en la producción de las diversas regiones de nuestro país y para favorecer la formación de los ciudadanos de la nación más equitativa, democrática y prospera que anhelamos. Los programas de los módulos son el resultado del trabajo colegiado de los profesores que imparten la formación profesional en el Bachillerato Tecnológico, quienes nos brindan su experiencia y conocimientos al elaborar esta propuesta inicial, que ahora está abierta para recibir los aportes de cada maestro. Maestro (a) le necesitamos para construir la casa que nos hace falta para formar mejor a nuestros jóvenes, a las mujeres y los hombres del mañana.

Yoloxóchitl Bustamante Díez

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I. CARRERA DE TÉCNICO EN ELECTRÓNICA

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ANTECEDENTES La generación del componente de formación profesional y el diseño de las carreras que lo integran, se realiza de acuerdo con las directrices que se establecen en el Programa Nacional de Educación 2001-2006 (ProNaE), el Programa de Desarrollo de Educación Tecnológica 2001.2006 (ProDET), así como en el Modelo de la Educación Media Superior Tecnológicas1, y en la Estructura del Bachillerato Tecnológico2 Este componente tiene el fin de contar con una oferta de especialidades organizada y de fortalecer la racionalidad en su composición, éstas se agrupan en campos de formación profesional. Dichos campos se determinan con base en la identificación de procesos de trabajo similares y que pueden ser definidos en función del objeto de transformación y las condiciones técnicas y organizativas que les caracterizan.

Las carreras de formación profesional evolucionan de manera continua en respuesta a las demandas sociales de educación tecnológica, así como a la dinámica productiva y de empleo que caracterizan a las diferentes regiones del país. Cada carrera se diseña a partir de las competencias profesionales que corresponden a los sitios de inserción laboral a los que se dirige, y en todos los casos se observará el cumplimiento de las normas de seguridad e higiene y de protección al medio ambiente.

Para proponer las líneas rectoras del componente de formación profesional se desarrolló el documento Lineamientos para la Estructuración del Componente de Formación Profesional, el cual presenta las coordinadas que permiten orientar la construcción del componente. Estas directrices han sido elaboradas por la Coordinación del componente, tomando en cuenta los resultados sucesivos del trabajo colegiado realizado durante cinco talleres efectuados (entre junio de 2003 y noviembre de 2004) con maestros de la Dirección General de Educación Tecnológica Industrial ( DGETI), los Centros de Estudios Científicos y Tecnológicos de los Estados (CECyTEs), la Dirección General de Educación Tecnológica Agropecuaria (DGETA) y la Dirección General de Educación en Ciencia y Tecnología del Mar (DGECyTM), docentes entre los que cabe distinguir la participación de quienes cuentan con experiencia en el diseño y la operación de programas de educación basada en competencias, impartidos en esas instituciones.

La elaboración que a continuación encontrará tiene el propósito de orientar el desarrollo del trabajo docente en el componente de formación profesional del bachillerato tecnológico, a través de los resultados logrados con la aplicación tanto de los Lineamientos precedentes en la estructuración de las carreras que ahora son comunes entre la DGETI, DGETA, DGECyTM y CECyTEs, como de la propuesta para el desarrollo de una versión sintética de los programa de estudio. Ambos resultados se generaron en los talleres realizados con los maestros convocados por cada una de las instituciones, quienes son los autores principales de esa propuesta.

La experiencia y los resultados de ese trabajo muestran un método para la generación de la estructura modular de las carreras y el diseño de los programas. Ahora se presentan los programas del primer módulo, los correspondientes a los siguientes módulos se integrarán a este documento y estarán a su disposición de manera sucesiva próximamente. Asimismo, se ha previsto dar seguimiento a la operación de los programas con el propósito de establecer los ajustes que permitan mejorarlos.

En cuanto a la Estructura de la carrera, destaca la intención de generar una propuesta de formación profesional que procura vincular los módulos con posibles sitios de inserción en los mercados de trabajo.

1 Consejo del Sistema Nacional de Educación Tecnológica, Modelo de la Educación Media Superior Tecnológica, ISBN 9685691-00X 2 Consejo del Sistema Nacional de Educación Tecnológica, Modelo de la Educación Media Superior Tecnológica, ISBN 968-5961-01-8

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En los Programas de estudio de los submódulos se aportan elementos para apoyarle en la elección que usted realizará sobre las estrategias específicas para lograr los aprendizajes de los estudiantes. En este sentido es relevante el lugar que se da a los resultados del aprendizaje como referencia para orientar la definición de las tareas que permita alcanzarlos, sobre las cuales se identifican tres momentos didácticos: apertura, desarrollo y cierre.

En términos generales, la apertura se dirige a explorar y recuperar los conocimientos previos e intereses de los alumnos y los aspectos del contexto que resultan relevantes. Al explicitar estos hallazgos con los estudiantes es factible afinar las principales actividades y las formas de evaluación de los aprendizajes, entre otros aspectos.

En la fase de desarrollo se avanza en el despliegue de nuevos conocimientos, habilidades y actitudes. Y en la de cierre se propone a los estudiantes elaborar las conclusiones que, entre otros aspectos, permiten advertir los resultados del aprendizaje logrado y, con ello, el distinto lugar en el que se encuentra cada estudiante que ha transitado por las experiencias de formación.

A partir de estas etapas de construcción de los aprendizajes, en los programas se sugieren los recursos de apoyo y las técnicas e instrumentos de evaluación.

Mediante el análisis del programa de estudio, cada maestro podrá establecer la Guía didáctica propia que defina las actividades específicas que estime pertinentes para lograr los resultados del aprendizaje de acuerdo con su experiencia, las posibilidades de los alumnos, las condiciones del plantel y el contexto.

Para la educación media superior tecnológica usted maestro (a) es el (la) autor (a) de las experiencias que se despliegan en el taller, el laboratorio, el aula y el contexto laboral que pueden favorecer aprendizajes significativos para el mejoramiento de la calidad de vida de los jóvenes estudiantes.

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DESCRIPCIÓN DE LA CARRERA La carrera de Técnico en Electrónica, proporciona las herramientas necesarias para que el estudiante adquiera los conocimientos, desarrolle las habilidades y destrezas, y asuma una actitud responsable en su ambiente de trabajo. En este sentido aplicará los principios básicos de la electrónica realizando el mantenimiento electrónico en sistemas básicos de comunicación y sistemas de control industrial, con amplio conocimiento y actitud de liderazgo, contará con habilidad para establecer relaciones interpersonales y con el medio ambiente; esta orientación se dará a través del componente profesional. Esta formación inicia a partir del segundo semestre con el módulo Mediciones eléctricas, en el tercer semestre, el módulo denominado Mantenimiento electrónico, en el cuarto semestre el módulo denominado Sistemas básicos de comunicación, en el quinto semestre, se cursa el módulo Sistemas de control industrial y, finalmente durante el sexto semestre, se cursa el módulo denominado Mantenimiento a sistemas de control industrial. Los primeros tres módulos tiene una duración de 272 horas cada uno y los dos últimos tienen una duración de 192 horas. Todos ellos en su conjunto generan los conocimientos necesarios en el egresado para que pueda insertarse en el mercado laboral o desarrollar procesos productivos independientes según las necesidades de su entorno.

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PLAN DE ESTUDIO DE LA CARRERA DE TÉCNICO EN ELECTRÓNICA (Acuerdo 345)

Horas/semana

Semestre 1 Semestre 2 Semestre 3 Semestre 4 Semestre 5 Semestre 6

Álgebra 4 horas

Geometría y trigonometría

4 horas

Geometría analítica 4 horas

Cálculo 4 horas

Probabilidad y estadística

5 horas

Matemática aplicada 5 horas

Inglés I 3 horas

Inglés II 3 horas

Inglés IV 3 horas

Inglés V, 5 horas

Optativa 5 horas

Química I 4 horas

Química II

4 horas

Inglés III 3 horas

Física I 4 horas

Asignatura específica del

área propedéutica

correspondiente ( 1)

5 horas

Tecnologías de la información y la comunicación

3 horas

Biología 4 horas

Ecología 4 horas

Física II, 4 horas

Asignatura

específica del área

propedéutica correspondiente

( 2) 5 horas

Ciencia, tecnología sociedad y valores

I 4 horas

Lectura, expresión

oral y escrita 4 horas

Ciencia,

tecnología sociedad y valores II 4 horas

Ciencia,

tecnología sociedad y valores III 4 horas

Lectura, expresión oral y escrita

4 horas Mediciones eléctricas 17 horas

Mantenimiento

electrónico 17 horas

Sistemas

básicos de comunicación

17 horas

Sistemas de

control industrial

12 horas

Mantenimiento a

sistemas de control industrial

12 horas

Áreas del componente de formación propedéutica

Área Físico-Matemática Área Químico-Biológica Área Económico-Administrativa

1. Temas de física, 5 horas 2. Dibujo Técnico, 5 horas

1. Bioquímica, 5 horas 2. Biología contemporánea, 5 horas

1. Economía, 5 horas 2. Administración, 5 horas

Componente de formación básica Componente de formación propedéutica Componente de formación profesional

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PERFILES DE INGRESO Y EGRESO INGRESO El candidato debe tener:

1. La habilidad para comunicarse apropiadamente e interpretar instrucciones escritas y verbales.

2. Razonamiento formal que le facilite la resolución de problemas lógicos y cotidianos. 3. Disponibilidad para el trabajo en equipo. 4. Aplicación de valores universales. 5. Capacidad de construcción de su propio conocimiento 6. Sensibilidad a los aspectos ecológicos y de protección al ambiente. 7. Conocimientos de matemáticas básicas y el manejo de instrumentos de cálculo.

EGRESO El egresado de la carrera de Técnico en electrónica, deberá ser una persona competente capaz de realizar el mantenimiento en esta rama con una visión integradora mediante la aplicación de conocimientos y habilidades en el manejo de los recursos y el uso de las tecnologías modernas para la solución de problemas del campo respectivo, aplicando el uso de métodos y procedimientos para realizar las mediciones eléctricas, dar el mantenimiento electrónico a sistemas básicos de comunicación y sistemas de control industrial de la misma forma realizar el mantenimiento al sistemas de control industrial en una organización; atendiendo al sitio de inserción correspondiente, además del uso de las tecnologías de la información y comunicación, manejo del idioma inglés para entender y comunicar instrucciones sencillas y directas para la realización de una actividad, interactuando con otras personas en su ámbito laboral o en el lugar de trabajo, aplicando los valores humanos en armonía con su entorno e interactuar con clientes para ofrecer un servicio o vender un producto.

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RELACIÓN DE MÓDULOS CON NORMAS DE COMPETENCIA Y SITIOS DE INSERCIÓN LABORAL

Módulo Normas de competencia Sitio de inserción

I. Mediciones Eléctricas 272 horas

NOM-001 STPS 1999. Condiciones de Seguridad e Higiene en edificios, locales, instalaciones y áreas de los centros de trabajo NOM-004 STPS 1999. Sistemas de protección en maquinaria y equipo NOM-017 STPS 2001. Equipos de protección personal NOM-100 STPS 1994. Extintores contra incendio

- Talleres de Servicio electrónico.

- Tiendas de Autoservicio.

- Sector Industrial.

II. Mantenimiento Electrónico 272 horas





III. Sistemas básicos de comunicación 272 horas





- Sector de Comunicaciones.

IV. Sistemas de control industrial 192 horas





- Sector automotriz.

V. Mantenimiento a sistemas de control industrial 192 horas





- Sector Automotriz.

*Este cuadro se encuentra en construcción en los grupos de trabajo, en el cual se incluirán, NTCL, NIE, Normas de empresa, Normas ISO 9000, entre otras. (REFERENTES AL MUNDO DEL TRABAJO).

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II. PROGRAMA DE ESTUDIOS MÓDULO II

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DESCRIPCIÓN GENERAL DEL MÓDULO

Módulo II: Mantenimiento Electrónico. Justificación del módulo: En la actualidad, los equipos utilizados en el sector productivo están constituidos por componentes y sistemas de control electrónico. Estos equipos requieren de mantenimiento preventivo y correctivo, para operar de acuerdo a sus especificaciones técnicas. De ahí la necesidad de formar personal capacitado para efectuar dicho mantenimiento. Requisitos de Ingreso al módulo

1. La habilidad para comunicarse apropiadamente e interpretar instrucciones escritas y verbales.

2. Razonamiento formal que le facilite la resolución de problemas lógicos y cotidianos. 3. Disponibilidad para el trabajo en equipo. 4. Aplicación de valores universales. 5. Capacidad de construcción de su propio conocimiento 6. Sensibilidad a los aspectos ecológicos y de protección al ambiente. 7. Conocimientos de matemáticas básicas y el manejo de instrumentos de cálculo. 8. Habilidades y destrezas para la operación de instrumentos de medición. 9. Capacidad para transferir experiencias adquiridas.

Duración del Módulo: 272 horas Submódulos que lo integran: 1. Análisis de Circuitos. 80 horas 2. Implementación de Circuitos por Computadora. 64 horas 3. Control Eléctrico. 48 horas 4. Circuitos Lógicos. 80 horas Resultado de aprendizaje: Realizará el mantenimiento a circuitos electrónicos, de acuerdo a los parámetros de operación y servicio establecidos por el fabricante, utilizando el equipo y herramientas adecuadas de acuerdo a las normas de seguridad e higiene.

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SUBMÓDULO I ANÁLISIS DE CIRCUITOS

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MÓDULO: II Mantenimiento electrónico HORAS

272 SUBMÓDULO: I Análisis de circuitos Duración

64 RESULTADO DE APRENDIZAJE:

Realiza el mantenimiento de circuitos electrónicos analógicos

GUÍA DIDÁCTICA

Contenido Estrategias de aprendizaje Materiales y equipo de apoyo Evaluación

1. Aplicaciones del

diodo semiconductor 1.1 Aplicaciones en

corriente directa • Polarización • El diodo como

interruptor • Bloqueo de fase

(protección contra voltaje inverso)

1.2 Aplicaciones en

corriente alterna • Rectificador de

media onda

Apertura: • .Presentaciones facilitador-alumnos utilizando una técnica de presentación.

• .Análisis de expectativas. • .Presentar los contenidos del programa a los alumnos.

• .Establecer contratos (políticas para el cumplimiento de tareas y evaluaciones).

• .Organizar al grupo en equipos a través de técnicas de integración.

• .Recuperar el conocimiento previo de los conceptos más relevantes contenidos en el módulo 1

• Pintarrón. - Proyector de acetatos. - Cañón electrónico. - Multímetro. - Osciloscopio. - Computadora. - Fuente de alimentación de

corriente directa. - Software de simulación de

circuitos electrónicos. - Protoboard. - Dispositivos electrónicos. - Material para la fabricación

de circuitos impresos. - Herramientas manuales. - Taladro. - Manual de reemplazo de

semiconductores.

-Lista de cotejo -Guía de observación -Cuestionario

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• Rectificador de onda completa

• Limitadores y fijadores

módulo 1. • .Aplicación de técnica grupal para la recuperación de conocimientos previos relacionados con rectificación y regulación de voltaje y conceptos de fuente de alimentación.

Desarrollo: Presentación de diagramas esquemáticos de una fuente de alimentación identificando las etapas de protección, rectificación, filtrado y regulación.

Análisis de las diferentes etapas que constituyen una fuente de alimentación.

- Diagramas esquemáticos. - Cautín eléctrico y material

para soldar.

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1.3 Circuito regulador

con diodo zener 1.4 Circuitos

reguladores con circuitos integrados • Serie 78XX y

79XX • Serie LMXX

1.5 Montaje de una

fuente regulada de voltaje

2. Métodos de Análisis de Circuitos.

2.1 Teorema de

Thevenin 2.2 Teorema de Norton

2.3 Teorema de

Superposición

Cierre: Armado de una fuente de alimentación

regulada de voltaje. Realización de reporte del procedimiento

del armado de la fuente de alimentación e informe de resultados

Apertura: Utilización de técnica grupal para la

recuperación de conocimientos previos relacionados con métodos de análisis.

Desarrollo: Exposición de los teoremas descritos en

el tema.

Cierre: .Realización de reportes de investigación

relacionados con los teoremas de análisis de circuitos.

Apertura: .Aplicación de técnica grupal para la

-Cuestionario.

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3. Respuesta de los elementos básicos resistivos (R), inductivos (L) y capacitivos (C) a un voltaje o corriente senoidal

3.1 Potencia y factor de

potencia

.

recuperación de conocimientos previos relacionados con la repuesta de los elementos resistivos, inductivos y capacitivos, así como los conceptos de potencia y resonancia.

-Lista de cotejo. -Guía de observación -Cuestionario.

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3.2 Resonancia

• Resonancia en serie

• Resonancia en paralelo

• Cálculo de la frecuencia de resonancia.

3.3 Montaje de circuitos resonantes

en serie y paralelo

Desarrollo: Exposición de los fundamentos de

Resonancia y elementos que integran un circuito resonante.

Presentación de diagramas esquemáticos

de un circuito resonante. Análisis de las curvas de respuesta de

circuitos resonantes. Resolución de circuitos esquemáticos de

acuerdo a la variación de los valores de sus componentes.

Cierre: Armado y medición de las variables de un

circuito resonante. Realización de reporte referente a

comportamiento de variables de acuerdo a la variación de los componentes

Apertura: Aplicación de una técnica grupal para la

recuperación de conocimientos previos relacionados con los filtros pasivos y activos.

-Lista de cotejo -Guía de observación

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4. Introducción a los Filtros

4.1 Filtros

• Activos • Pasivos

4.2Montaje de filtros pasivos y activos

Desarrollo: .Demostración del funcionamiento de los

filtros pasivos y activos en un circuito de aplicación.

.Presentación de diagramas esquemáticos

de circuitos pasivos y activos.

-Cuestionario.

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5. Amplificadores 5.1 Introducción a los

amplificadores 5.2 Polarización del

transistor de unión bipolar (BJT) • Configuración

emisor común • Configuración

base común. • Configuración

colector común

5.3 Montaje de circuitos

Cierre: .Armado de un circuito electrónico que

contenga filtros pasivos y activos. .Realización de reporte del procedimiento

del armado y funcionamiento del circuito electrónico

Apertura: .Aplicación de una técnica grupal para la

recuperación de los conocimientos previos relacionados con transistores y conceptos de amplificación.

Desarrollo: .Presentación de diagramas esquemáticos

de las diferentes configuraciones del transistor.

.Realización de circuitos de polarización

empleando diferentes configuraciones. .Presentación de diagramas esquemáticos

de amplificadores con transistores. Mediciones de señales de entrada y


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básicos de polarización con BJT

5.4 Respuesta en

frecuencia del BJT 5.5 Montaje de un

circuito amplificador con BJT

salida en amplificadores con transistores. Cierre: .Armado y comprobación del

funcionamiento de un circuito amplificador con transistores.

.Realización de reporte del procedimiento

del armado de un amplificador con transistores e informe de resultados.

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6. El Transistor de

Efecto de Campo (FET)

6.1 Polarización del FET


básicos de polarización con FET

6.3 Respuesta en

frecuencia del FET

6.4 Montaje de un circuito amplificador con FET

Apertura: .Aplicación de una técnica grupal para la

recuperación de conocimientos previos relacionados con transistores de efecto de campo.

Desarrollo: Presentación de diagramas esquemáticos

de las diferentes configuraciones del transistor de efecto de campo.

Realización de circuitos de polarización

empleando diferentes configuraciones. Presentación de diagramas esquemáticos

de amplificadores con transistores de efecto de campo.

Mediciones de señales de entrada y salida

en amplificadores con transistores de efecto de campo.

Cierre: Armado y comprobación del

funcionamiento de un circuito amplificador con transistores de efecto de campo.

Realización de reporte del procedimiento


26


del armado de un amplificador con transistores de efecto de campo e informe de resultados.

27


7. Amplificadores clase

A, B y C • Fundamentos • Aplicaciones

7.1 Montaje de circuitos amplificadores clase A, B y C

Apertura: Aplicación de una técnica grupal para la recuperación de conocimientos previos relacionados con diferentes tipos de amplificadores.

Desarrollo: Presentación de un diagrama esquemático identificando las características de los amplificadores clase A, B y C.

Mediciones de señales de entrada y salida en amplificadores clase A, B y C.

Cierre: Armado y comprobación del funcionamiento de circuitos amplificadores clase A, B y C.

Realización de reporte del procedimiento del armado de un amplificador clase A, B o C e informe de resultados.


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8. Osciladores

8.1 Tipos y

características de los osciladores

8.2 Montaje de un

circuito oscilador

9. El Amplificador Operacional

9.1 Introducción a los

amplificadores


recuperación de conocimientos previos relacionados con el concepto de oscilación.

Desarrollo: Exposición y presentación de diferentes

tipos de osciladores y sus características más importantes.

Mediciones de la señal de salida de un

circuito oscilador.


funcionamiento de circuitos osciladores. Realización de reporte del procedimiento

del armado de un circuito oscilador. Apertura: Utilizar una técnica que permita activar el

interés del alumno sobre el tema a estudiar.

Desarrollo: Presentación de un diagrama esquemático

de un amplificador operacional con sus especificaciones técnicas.



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operacionales

9.2 Aplicaciones de los amplificadores operacionales


con amplificadores operacionales


funcionamiento de un circuito con amplificadores operacionales.

Realización de reporte del procedimiento

del armado de un circuito con amplificadores operacionales e informe de resultados.

-Cuestionario

30

SUBMÓDULO II IMPLEMENTACIÓN DE CIRCUITOS POR COMPUTADORA

31

MÓDULO: III MANTENIMIENTO ELECTRÓNICO HORAS 272

SUBMÓDULO: 2 IMPLEMENTACIÓN DE CIRCUITOS POR COMPUTADORA

Duración 80

RESULTADO DE APRENDIZAJE:

DETERMINA EL FUNCIONAMIENTO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS ANALÓGICOS Y DIGITALES.

GUÍA DIDÁCTICA


1. Software de Diseño

y Simulación electrónica

1.1 Introducción 1.2 Requisitos de trabajo 1.3 Configuración

1.4 Introducción a los tutoriales

Apetura: Presentaciones facilitador-alumnos

utilizando una técnica de presentación. - Cañón electrónico.

Análisis de expectativas.

Presentar los contenidos del programa a

los alumnos. Establecer contratos (políticas para el

cumplimiento de tareas y evaluaciones). Organizar al grupo en equipos a través de

técnicas de integración. Recuperar el conocimiento previo de los

conceptos relacionados con el uso de la computadora.

- Proyector de acetatos

- Multímetro - Osciloscopio - Computadora - Fuente de alimentación de

corriente directa - Software de simulación de

circuitos electrónicos - Protoboard - Dispositivos electrónicos - Material para la fabricación

de circuitos impresos. - Herramientas manuales - Taladro - Manual de reemplazo de

semiconductores - Diagramas esquemáticos.


32


Recuperación de conocimientos previos

del manejo de la computadora en la realización de diagramas esquemáticos.

Desarrollo: Presentación del software de diseño y

simulación de circuitos electrónicos. Demostración del funcionamiento del

software en base a los tutoriales.

Cierre: Realización de notas del procedimiento

para el manejo del software de diseño y simulación de circuitos electrónicos.

- Cautín eléctrico y material para soldar.

33


2. Diseño y simulación de:

• Circuitos con diodos semiconductores

• Circuitos con diodo zener

• Circuitos con reguladores de voltaje

• Fuente de alimentación

3. Diseño y simulación de: • Circuitos resonantes • Circuitos con filtro

Apertura: Recuperación de conocimientos

previos del funcionamiento de: diodos semiconductores, diodo zener, reguladores de voltaje y fuente de alimentación.

Desarrollo: Aplicación del software para el

diseño y simulación de circuitos electrónicos.

Demostración del manejo y uso

adecuado del software mediante la realización de ejercicios prácticos de simulación.

Cierre: Realización de notas del

procedimiento para el manejo del software de diseño y simulación de circuitos electrónicos.

Apertura: Recuperación de conocimientos

previos del funcionamiento de circuitos resonantes y filtros.



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Desarrollo: Aplicación del software para el

diseño y simulación de circuitos electrónicos.

Demostración del manejo y uso

adecuados del software mediante la realización de ejercicios prácticos de simulación.

Cierre: Realización de notas del

procedimiento para el manejo del software de diseño y simulación de circuitos electrónicos.

-Cuestionario

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4. Diseño y simulación

de: • Polarización de

transistores BJT. • Amplificadores

con BJT. • Polarización de

transistores FET.

• Amplificadores con FET.

• Amplificadores clase A, B y C.

Apertura: Recuperación de conocimientos previos

del funcionamiento de transistores bipolares y transistores de efecto de campo.

Desarrollo: Aplicación del software para el diseño y

simulación de circuitos electrónicos. Demostración del manejo y uso adecuado

del software mediante la realización de ejercicios prácticos de simulación.


para el manejo del software de diseño y simulación de circuitos electrónicos con BJT, FET y amplificadores clase A, B y C. Demostración del funcionamiento del

software con base en los tutoriales.


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5. Diseño y simulación

de: • Circuitos

osciladores • Circuitos con

amplificadores operacionales

Apertura: Recuperación de conocimientos previos

del manejo de la computadora en la realización de diagramas esquemáticos.

Desarrollo: Presentación del software de diseño y

simulación de circuitos electrónicos. Demostración del funcionamiento del

software con base en los tutoriales.


para el manejo del software de diseño y simulación de circuitos osciladores y amplificadores operacionales.


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SUBMÓDULO III

CONTROL ELÉCTRICO

38

MÓDULO: II MANTENIMIENTO ELECTRÓNICO HORAS 272

SUBMÓDULO: 3 CONTROL ELÉCTRICO Duración 48


REALIZA EL MANTENIMIENTO A CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DE CONTROL.

GUÍA DIDÁCTICA


1. Teoría de Control 1.1 Introducción 1.2 Tipos de Sistemas de

Control • Manuales • Semiautomáticos • Automáticos

Apertura: Presentación del submódulo 3.

Recuperar la información previa sobre la importancia de los sistemas de control manual, semiautomático y automáticos.

Presentar información relacionada con los temas antes señalados

Desarrollo: Investigar en qué procesos se utilizan los sistemas de control mencionados.

Presentación de un informe conteniendo los resultados de la investigación.

Analizar a partir de situaciones cotidianas el uso de sistemas de control.

- Proyector de acetatos - Cañón electrónico - Multímetro - Osciloscopio - Computadora - Fuente de alimentación de



de circuitos impresos. - Herramientas manuales - Taladro - Manual de reemplazo de

semiconductores - Diagramas esquemáticos. - Cautín eléctrico y material


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Cierre Diseñar un sistema de control a bloques con base en la Información recuperada.

Retroalimentación y evaluación de los resultados de aprendizaje.

para soldar.

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2. Elementos de un

sistema de control 2.1 Dispositivos de

mando • Sensores • Actuadores

2.2 Dispositivos de proceso • Analógicos • Digitales

2.3 Transductores • Fundamentos

2.4 Tipos de

transductores • De posición • De presión • De velocidad • De temperatura • De Luz • De humedad • Capacitivos • Magnéticos • Galgas

extensiométricas

Apertura: Organizar equipos de trabajo mediante técnicas de integración.

Investigar los conceptos de sensores, actuadores, dispositivos analógicos y digitales.

Desarrollo: Debatir de manera grupal el resultado de los conceptos investigados.

Presentación de informe de resultados.

Exposición sobre los conceptos aplicados a una situación practica, resaltando importancia, diferencia y relación entre sensores y actuadores.

Exposición sobre diferencia entre dispositivos de proceso de operación analógica y digital.

Visita a empresas para identificar uso de sensores, actuadores, dispositivos analógicos y digitales en el control de sus procesos.


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de control utilizando transductores fotoeléctricos • Celdas

Fotovoltaicas

• Celdas Fotoconductivas

• Fotodiodos

• Fototransistores • Optoacopladores

Cierre: Presentación de informe de actividades realizadas en visita.

Retroalimentación.

Presentar informe sobre la descripción de los dispositivos analizados, mediante documento electrónico.

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SUBMÓDULO IV CIRCUITOS LÓGICOS

43

MÓDULO: II MANTENIMIENTO ELECTRÓNICO HORAS 272

SUBMÓDULO: 4 CIRCUITOS LOGICOS Duración 80


REALIZA EL MANTENIMIENTO A CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES.

GUÍA DIDÁCTICA


1. Sistemas Numéricos

y Códigos Binarios 1.1 Tipos de sistemas

numéricos • Decimal • Binario • Octal • Hexadecimal

Apertura: Presentaciones facilitador-alumnos utilizando una técnica de presentación. Análisis de expectativas.

Presentar los contenidos del programa a

los alumnos. Establecer contratos (políticas para el

cumplimiento de tareas y evaluaciones). Organizar al grupo en equipos a través de

técnicas de integración. Aplicación de una técnica grupal para la

recuperación de conocimientos previos relacionados con sistemas de numeración y códigos de información.

- Proyector de acetatos - Cañón electrónico - Multímetro - Osciloscopio - Computadora - Fuente de alimentación de



de circuitos impresos - Herramientas manuales - Taladro - Manual de reemplazo de

semiconductores - Diagramas esquemáticos - Cautín eléctrico y material


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Desarrollo: Exposición de información de los

diferentes tipos de sistemas numéricos. Motivar la participación del alumno en la

resolución de conversiones en el salón de clases.

para soldar

1.2 Conversión entre

sistemas • Decimal a binario • Binario a decimal • Decimal a Octal • Decimal a

hexadecimal • Binario a octal a

hexadecimal

1.3 Tipos de Códigos • BCD. • Complemento a

dos • Exceso de tres • Código gray

Cierre: Realizar un trabajo de investigación

referente a sistemas de numeración y códigos.

Realizar trabajo extra clase de resolución

de conversiones entre sistemas numéricos.

45


2. Compuertas lógicas 2.1 Introducción a las

compuertas lógicas 2.2 Lógica TTL y CMOS

2.3 Tipos de compuertas

• AND • OR • NAND • NOR • XOR • XNOR

2.4 Comprobación del funcionamiento de compuertas lógicas con circuitos integrados


recuperación de conocimientos previos relacionados con compuertas y lógica.

Desarrollo: Representación esquemática de las

compuertas lógicas y sus especificaciones técnicas.

Cierre: Realizar un trabajo de investigación

referente a lógica TTL y CMOS. Realizar una práctica que relacione y

compruebe el funcionamiento de las compuertas lógicas con su respectiva tabla de verdad.

Lista de cotejo Guía de observación. Cuestionario

3. Álgebra Booleana 3.1 Introducción al


recuperación de conocimientos previos

Lista de cotejo Guía de observación

46


Álgebra Booleana 3.2 Teoremas de

Morgan 3.3 Realización de

circuitos lógicos a partir de expresiones booleanas

3.4 Expresiones

booleanas en forma de suma de productos

3.5 Expresiones

booleanas en forma de producto de sumas.

3.6 Simplificación de

circuitos lógicos aplicando álgebra Booleana

3.7 Mapas de Karnaugh 3.8 Simplificación de

circuitos lógicos aplicando mapas de

relacionados con álgebra y mapas.

Desarrollo: Motivar la participación del alumno en la

resolución de circuitos a través de expresiones booleanas y métodos de simplificación en el salón de clases.

Cierre: Realizar una práctica que compruebe la

simplificación en los circuitos lógicos. Realizar una práctica que relacione y

compruebe el funcionamiento de las compuertas lógicas con su respectiva tabla de verdad.

Cuestionario

47


Karnaugh 3.9 Montaje de circuitos

lógicos

4. Álgebra Booleana 4.1 Introducción al

Álgebra Booleana 4.2 Teoremas de

Morgan 4.3 Realización de

circuitos lógicos a partir de expresiones booleanas

4.4 Expresiones

booleanas en forma de suma de productos.

4.5 Expresiones

booleanas en forma de producto de sumas


recuperación de conocimientos previos relacionados con Álgebra y mapas.

Desarrollo: Motivar la participación del alumno en la

resolución de circuitos a través de expresiones booleanas y métodos de simplificación en el salón de clases.

Cierre: Realizar una práctica que compruebe la

simplificación en los circuitos lógicos.


48


4.6 Simplificación de circuitos lógicos aplicando álgebra Booleana

4.7 Mapas de Karnaugh 4.8 Simplificación de

circuitos lógicos aplicando mapas de Karnaugh


lógicos

BIBLIOGRAFÍA SUGERIDA

RONALD, J. Tocci Sistemas Digitales, Principios y Aplicaciones. Prentice Hall Última edición BOYLESTAD, Nashelsky Electrónica: Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos. Prentice Hall 2003, Octava edición BUCK, Engineering, Co, Inc. 2a impression (1994) Electicidad y Electrónica: Prácticas Volumen 1-6 Ed. Edutel SA de CV México MILEAF, Harry Electrónica serie 1-7 Ed. Limusa SCHULER, Charles A. Electrónica, Principios y Aplicaciones Ed. Reverte ZBAR, Paul B. Prácticas de medición con instrumentos electrónicos Ed. AlfaOmega WOLF, Stanley, SMITH Richard, F.M. Guía para mediciones electrónicas prácticas de laboratorio Ed. Pretince Halll-Hispano Americana ROSCOE B.M., COUGHLIN R.F. Prácticas de laboratorio con semiconductors Ed. Gustavo Gili BERGTOLD, Fritz Circuitos con Triacs, Diacs y Tiristores Ed. Gustavo Gili BUCK, Engineering, Co, Inc. Electricidad y Electrónica: Prácticas Volumen 1-6 2ª Impresión (1994)

49

Ed. Edutel SA de CV México BOYLESTAD, Robert L. Electrónica teoría de circuitos 6ª Edición Ed. Pearson Education ZBAR, Paul B. Prácticas fundamentales de Electricidad y Electrónica Ed. Ombo Boixareu GROB, Bernard Malvino Principios de Electrónica 5ª Edición Ed. Mc Graw-Hill BOYLESTARD, Robert L. Electricidad, Electrónica y Electromagnetismo Ed. Trillas DORF, Svodoba Circuitos Eléctricos 5ª Edición Ed. AlfaOmega MANDADO, Enrique y MARINO, Perfecto Instrumentación Electrónica Ed. AlfaOmega-Marcombo RONALD ,J. Tocci Sistemas Digitales 8ª Edición Ed. Pretince Hall Revista Saber Electrónica Técnicas de Soldadura Software Electrónico: Circuit Maker Ivex M M Logic Electronic Workbench Orcad PLD

50

EQUIPO, HERRAMIENTAS Y MATERIALES

HERRAMIENTAS: • Software de diseño y simulación electrónica • Pinzas de punta • Pinzas de corte diagonal • Pinzas de electricista • Pinzas pela cables • Terminales caimán – caimán de 50cm • Terminales banana – banana de 50cm • Terminales caimán – banana de 50cm • Alambre No.18 para protoboard • Rollo de soldadura de estaño 60/40 • Pasta para soldar • Sujetador para circuito impreso • Cautín de estación con temperatura regulada tipo lápiz 60 watts • Extractor de soldadura • Malla para desoldar • Protoboard • Tablilla fenólica • Brocas milimétricas 1/32 (1mm y 1.25mm) • Juego de llaves Allen milimétricas de 1/64” en adelante • Cloruro férrico • Pistas para circuito impreso • Marcadores para circuito impreso • Pinzas plásticas para sujetar circuitos integrados • Neutralizadores de plástico para ajuste de radio • Desarmadores de precisión • Desarmadores planos y de cruz para uso electrónico • Juego de llaves españolas e inglesas para uso electrónico • Mini taladro para circuito impreso • Taladro de 1/2“ • Brocas para taladro de ½” y otras medidas • Multicontactos polarizados • Caja de cable eléctrico No. 14 • Pulsera antiestática • Desarmadores tipo thor • Desarmador boca hexagonal • Juego de dados milimétricos

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• Puntas para osciloscopio • Puntas para generador • Puntas para multímetro MATERIALES: • Resistencias valores comerciales a ¼ y ½ watt • Potenciómetros valores comerciales a ½ y 1 watt • Preset valores comerciales • Resistencias de potencia valores comerciales 5 a 20 watt • Termoresistencias • Fotorresistencias • Transformador reductor con derivación central para fuentes de

alimentación diferentes capacidades • Transformador de acoplamiento de impedancias • Paquetes de resistencias integradas (tipo circuito integrado) • Capacitares electrolíticos 0.1 µF a 2200 µF • Condensadores cerámicos valores comerciales • Capacitares de tantalio valores comerciales • Capacitares de poliéster valores comerciales • Capacitares variables (trimer) valores comerciales • Bobinas valores comerciales • Bobinas variables valores comerciales • Diodos rectificadores valores comerciales • Diodos de conmutación rápida valores comerciales • Puente rectificador de diodos valores comerciales • Diodos zener valores comerciales • Diodos emisor de luz (Led) • Diodo transmisor/receptor infrarrojo valores comerciales • Transistor NPN y PNP propósito general valores comerciales • Transistor NPN, PNP de potencia (Darlington) • Fototransistor transmisor/receptor • Optoacoplador salida transistor • Transistor de conmutación rápida • Transistor de efecto de campo (FET) valores comerciales • Transistor unijuntura (UJT) • Transistor metal-óxido-semiconductor (MOSFET) valores comerciales • Rectificador controlado de silicio (SCR) valores comerciales • TRIAC valores comerciales • DIAC valores comerciales • Dip switch (4 y 8 unidades) • Interruptor 1 polo 1 tiro (UPT) • Interruptor 1P2T

52

• Interruptor 2P2T • Interruptor normalmente abierto (N.A) y cerrado (N.C) de acción

momentánea • Interruptores N.A y N.C. de acción fija • Tablero entrenador de circuito eléctrico doméstico • Lámparas de 1.5 volts en delante de rosca • Focos de 40 watts en adelante • Sockets para lámparas y focos • Relevadores de baja y alta resistencia de diferentes capacidades y valores

comerciales • Relevadores para circuito impreso diferentes capacidades y valores

comerciales • Relevador en circuito integrado • Compuertas lógicas: AND, NAND, OR, NOR, OR-EX, NOR-EX,

INVERSOR • Flip-Flop (D, J-K, S-R, T) • Buffer • Contador BCD ascendente/descendente • Contador de décadas • Decodificador BCD a 7 segmentos • Codificador decimal a BCD • Registros de corrimiento • Multiplexor y demultiplexor • Circuito temporizador 555 • Convertidor analógico-digital y digital-analógico (ADC y DAC) • Amplificador operacional (741, 311) • Motor de corriente directa 12 volts • Motor a pasos (4 campos) • Control para motor paso a paso • Equipo de control para servomecanismo • Circuitos integrados serie 78XX, 79XX, LMXXX • Motoreductor de 12Vdc • Material para serigrafía EQUIPO: • Computadora Pentium IV o más, 2 GB de velocidad, 512 MB de memoria,

80 Gb de disco duro • Impresora láser • Cañón electrónico • Proyector de acetato • Fuentes de alimentación variable de corriente directa 0v-30v/5Amp • Multímetro de banco 3 ½ dígitos (multirangos)

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• Multímetro portátil 3 ½ dígitos (multirangos) • Osciloscopio 2 canales 20MHz a 100 MHz Analógico/Digital • Generador de funciones ( 1Hz a 1MHz) • Generador con modulación en A.M./F.M. (bandas: LF, HF, VHF, UHF) • Contador de frecuencias digital (1 a 500 MHz) • Punta de prueba lógica (50 MHz) • Punta de inyección de pulso lógico (1KHz) • Entrenadores electrónicos

54

CARRERA DE TÉCNICO EN ELECTRÓNICA CLAVE: BTCMAEL04

INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN


CLAVE: EMA317

Agosto de 2005

55

56

INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN SUBMÓDULO I

Análisis de circuitos CLAVE: ELMA31080

57

PLANTEL: GRUPO: NOMBRE DEL ALUMNO(A): NOMBRE(S) DEL PROFESOR(ES): FECHA DE APLICACIÓN: CALIFICACIÓN:

SUBMÓDULO I. ANÁLISIS DE CIRCUITOS 1. APLICACIONES DEL DIODO SEMICONDUCTOR.

Cuestionario Objetivo El instrumento está orientado a obtener evidencias de conocimiento relacionados con el funcionamiento en d.c y a.c. del diodo semiconductor. Descripción del instrumento El presente instrumento es un cuestionario de reactivos que se complementan con las respuestas al final de éste. Las preguntas incluidas investigan el sustento conceptual del alumno para la ejecución de algunos desempeños relacionados con el uso de los diodos semiconductores. Condiciones de aplicación Su aplicación debe realizarse en un espacio donde el alumno disponga de privacidad y no enfrente ninguna distracción. El profesor deberá ofrecer al alumno su apoyo para la aclaración de cualquier duda relativa a las instrucciones y redacción de las preguntas. Para su respuesta el alumno no podrá consultar ningún documento. Para su calificación el instrumento incluye cuadros con las opciones cumple y no cumple; el profesor deberá colocar una flecha en el cuadro que mejor califique su respuesta.

58

Cuestionario 1.- Explica en qué consiste el diodo semiconductor

CUMPLE NO CUMPLE 2.- Explica en qué consiste la polarización directa del diodo semiconductor

CUMPLE NO CUMPLE 3.- Explica en qué consiste la polarización inversa del diodo semiconductor

CUMPLE NO CUMPLE 4.- Explica la función del diodo semiconductor como interruptor de corriente

CUMPLE NO CUMPLE 5.- Explica una función del diodo semiconductor como bloqueo de línea

CUMPLE NO CUMPLE

59

6.- Explica el funcionamiento del diodo semiconductor como rectificador de media onda

CUMPLE NO CUMPLE 7.- Explica el funcionamiento del diodo semiconductor como rectificador de onda completa

CUMPLE NO CUMPLE 8.- Explica la función del diodo semiconductor como limitador

CUMPLE NO CUMPLE 9.- Anota el voltaje de umbral (VD) para un diodo de Silicio y de Germanio

CUMPLE NO CUMPLE 10.- Explica como se puede variar el voltaje de umbral (VD) de un diodo semiconductor en un circuito fijador de voltaje

CUMPLE NO CUMPLE

60

11. Qué diferencia existe entre un diodo semiconductor y un diodo Zener

CUMPLE NO CUMPLE 12. Cómo se polariza un diodo Zener

CUMPLE NO CUMPLE 13. En qué punto alcanza la máxima conducción de corriente el diodo Zener

CUMPLE NO CUMPLE 14. Cuál es el uso del diodo Zener en un circuito

CUMPLE NO CUMPLE

61


SUBMÓDULO I. ANÁLISIS DE CIRCUITOS APLICACIONES DEL DIODO SEMICONDUCTOR EN CIRCUITO DE C.D Y C.A

Guía de observación Objetivo Este instrumento está orientado a la recopilación de evidencias en el manejo y uso del diodo semiconductor bajo parámetros de c.d y c.a. Descripción del instrumento El presente instrumento es una Guía de Observación, su contenido refiere un conjunto de acciones que sÓlo es posible evaluar observando en forma directa el desempeño del alumno. Su llenado requiere anotar una en la columna que mejor indique el desempeño del alumno. En caso de marcar NO, describa el porque en la columna de observaciones. Condiciones de aplicación La aplicación de esta guía de observación requiere que el alumno opere el equipo manual y electrónico utilizando el material correspondiente en el taller de electrónica para la verificación de los parámetros eléctricos, bajo la supervisión del profesor.

62

CUMPLIMIENTO REACTIVOS SI NO OBSERVACIONES

1 Identifica los elementos semiconductores de acuerdo a sus características físicas

2

Identifica físicamente las terminales del diodo semiconductor (Ánodo – Cátodo)

3 Utiliza adecuadamente los manuales de sustitución de componentes

4 Identifica los diferentes tipos de diodos por sus características eléctricas

5 Comprueba funcionamiento del diodo semiconductor

6 Comprueba la función del diodo como rectificador

7 Comprueba la función del diodo como bloqueo de línea

8 Armado de una fuente de 5 Volts

9 Presenta orden y limpieza en el armado

10 Utiliza adecuadamente los equipos de comprobación

63


SUBMÓDULO I. ANÁLISIS DE CIRCUITOS TRANSISTORES BJT

Cuestionario

Objetivo El instrumento está orientado a obtener evidencias de conocimiento relacionados con el manejo y operación de instrumentos de medición empleados en electrónica. Descripción del instrumento El presente instrumento es un cuestionario de reactivos que se complementan con las respuestas al final de éste. Las preguntas incluidas investigan el sustento conceptual del alumno para la ejecución de algunos desempeños relacionados con el manejo y operación de los transistores BJT.. Condiciones de aplicación Su aplicación debe realizarse en un espacio donde el alumno disponga de privacidad, y no enfrente ninguna distracción. El profesor deberá ofrecer al alumno su apoyo para la aclaración de cualquier duda relativa a las instrucciones y redacción de las preguntas. Para su respuesta el alumno no podrá consultar ningún documento. Para su calificación el instrumento incluye cuadros con las opciones cumple y no cumple; el profesor deberá colocar una flecha en el cuadro que mejor califique su respuesta.

64

Cuestionario 1.- Menciona los diferentes tipos de transistores tipo BJT

CUMPLE NO CUMPLE 2.- Describe el porqué de la denominación técnica de los transistores BJT

CUMPLE NO CUMPLE 3.- Qué comparaciones puedes establecer entre las uniones de los transistores, tomando como base la unión de los diodos semiconductores

CUMPLE NO CUMPLE 4.- Cómo se polariza la unión Base- Emisor

CUMPLE NO CUMPLE 5.- Cómo se polariza la unión Base – Colector

CUMPLE NO CUMPLE

65


SUBMÓDULO I. ANÁLISIS DE CIRCUITOS CONFIGURACIONES BÁSICAS DE LOS AMPLIFICADORES CON BJT

Cuestionario Objetivo El instrumento está orientado a obtener evidencias de conocimiento relacionados con el manejo y operación de las configuraciones básicas de los amplificadores con BJT. Descripción del instrumento El presente instrumento es un cuestionario de reactivos que se complementan con las respuestas al final de éste. Las preguntas incluidas investigan el sustento conceptual del alumno para la ejecución de algunos desempeños relacionados con el manejo y operación de circuitos amplificadores con BJT. Condiciones de aplicación Su aplicación debe realizarse en un espacio donde el alumno disponga de privacidad, y no enfrente ninguna distracción. El profesor deberá ofrecer al alumno su apoyo para la aclaración de cualquier duda relativa a las instrucciones y redacción de las preguntas. Para su respuesta el alumno no podrá consultar ningún documento. Para su calificación el instrumento incluye cuadros con las opciones cumple y no cumple; el profesor deberá colocar una flecha en el cuadro que mejor califique su respuesta.

66

Cuestionario 1.- Mencione de donde toman su denominación los amplificadores en configuración base común

CUMPLE NO CUMPLE 2.- Describe las principales características de un amplificador base común

CUMPLE NO CUMPLE 3.- Menciona de dónde toman el nombre los circuitos amplificadores en configuración emisor común

CUMPLE NO CUMPLE 4.- ¿Cuáles son las principales características del amplificador emisor común?

CUMPLE NO CUMPLE 5.- Explica de dónde adquieren el nombre los amplificadores en configuración colector común

CUMPLE NO CUMPLE

67

6.- Menciona las principales características del amplificador en configuración colector común

CUMPLE NO CUMPLE 7.- Realiza un comparativo, en cuanto a características, de las tres configuraciones de amplificadores analizadas anteriormente

CUMPLE NO CUMPLE 8.- Cuál es el voltaje de umbral de los transistores BJT de Silicio

CUMPLE NO CUMPLE 9.- Cuál es el voltaje de umbral de los transistores BJT de Germanio

CUMPLE NO CUMPLE 10.- Cuáles son las características principales de un circuito amplificador clase A

CUMPLE NO CUMPLE

68

11.- Cuáles son las características principales de un circuito amplificador clase C

CUMPLE NO CUMPLE 12 Cuáles son las características de un amplificador clase B

CUMPLE NO CUMPLE

69


SUBMÓDULO I. ANÁLISIS DE CIRCUITOS AMPLIFICADORES CON BJT

Guía de observación

Objetivo Este instrumento está orientado a la recopilación de evidencias en el manejo y operación de circuitos amplificadores con transistores BJT. Descripción del instrumento El presente instrumento es una Guía de Observación, su contenido refiere un conjunto de acciones que solo es posible evaluar observando en forma directa el desempeño del alumno. Su llenado requiere anotar una en la columna que mejor indique el desempeño del alumno. En caso de marcar NO, describa el porque en la columna de observaciones Condiciones de aplicación La aplicación de esta guía de observación requiere que el alumno opere el equipo manual y electrónico utilizando el material correspondiente en el taller de electrónica bajo la supervisión del profesor.

70

CUMPLIMIENTO REACTIVOS SI NO OBSERVACIONES GENERALES

1 Identifica los símbolos eléctricos

2 Identifica el tipo de transistor a utilizar

3 Utiliza con efectividad el manual de remplazo

4 Arma correctamente los circuitos para la prueba virtual

5 Realiza las mediciones virtuales correctamente

6 Arma correctamente los circuitos en tablilla protoboard

7 Realiza correctamente las mediciones de los parámetros eléctricos del circuito

8 Utiliza correctamente los equipos de medición

9 Trabaja con orden y limpieza

10 Respeta las normas de seguridad e higiene

71


SUBMÓDULO I. ANÁLISIS DE CIRCUITOS

CIRCUITOS OSCILADORES

Guía de observación Objetivo Este instrumento está orientado a la recopilación de evidencias la operación de circuitos osciladores. Descripción del instrumento El presente instrumento es una Guía de Observación, su contenido refiere un conjunto de acciones que solo es posible evaluar observando en forma directa el desempeño del alumno. Su llenado requiere anotar una en la columna que mejor indique el desempeño del alumno. En caso de marcar NO, describa el porque en la columna de observaciones Condiciones de aplicación La aplicación de esta guía de observación requiere que el alumno opere el equipo manual y electrónico utilizando el material correspondiente en el taller de electrónica bajo la supervisión del profesor.

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CUMPLIMIENTO REACTIVOS. SI NO OBSERVACIONES

1.- Aplica las normas de seguridad en la operación y manejo del equipo de prueba

2.- Arma correctamente los circuitos osciladores

3.- Realiza correctamente las mediciones eléctricas del circuito

4.- Registra correctamente sus observaciones de acuerdo a la teoría de funcionamiento.

5.- Establece conclusiones de acuerdo a sus observaciones.

6.- Identifica ventajas y desventajas en los distintos tipos de osciladores.

7.- Trabaja con orden y limpieza

8.- Entrega correctamente el equipo

73


SUBMÓDULO I. ANÁLISIS DE CIRCUITOS TRANSISTORES UJT

Cuestionario Objetivo El instrumento está orientado a obtener evidencias de conocimiento relacionados con el manejo y operación de los transistores UJT. Descripción del instrumento El presente instrumento es un cuestionario de reactivos que se complementan con las respuestas al final de éste. Las preguntas incluidas investigan el sustento conceptual del alumno para la ejecución de algunos desempeños relacionados con el manejo y operación de los transistores UJT. Condiciones de aplicación Su aplicación debe realizarse en un espacio donde el alumno disponga de privacidad, y no enfrente ninguna distracción. El profesor deberá ofrecer al alumno su apoyo para la aclaración de cualquier duda relativa a las instrucciones y redacción de las preguntas. Para su respuesta el alumno no podrá consultar ningún documento. Para su calificación el instrumento incluye cuadros con las opciones cumple y no cumple; el profesor deberá colocar una flecha en el cuadro que mejor califique su respuesta.

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Cuestionario

1.- Explica lo que significa la denominación:Transistor UJT

CUMPLE NO CUMPLE 2.- Cómo está construido un transistor UJT

CUMPLE NO CUMPLE 3.- Explica de manera breve la teoría de funcionamiento de los transistores UJT

CUMPLE NO CUMPLE 4.- Realiza un comparativo entre los transistores UJT y BJT

CUMPLE NO CUMPLE 5.- Porqué se usan los transistores UJT como elementos de disparo para los tiristores

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SUBMÓDULO I. ANÁLISIS DE CIRCUITOS

MAGNITUDES ELÉCTRICAS. MEDICIÓN DE VOLTAJE. ANÁLISIS DE CIRCUITOS CIRCUITOS OPERACIONALES

Guía de observación Objetivo Este instrumento está orientado a la recopilación de evidencias en el manejo y operación del circuito operacional. Descripción del instrumento El presente instrumento es una Guía de Observación, su contenido refiere un conjunto de acciones que solo es posible evaluar observando en forma directa el desempeño del alumno. Su llenado requiere anotar una en la columna que mejor indique el desempeño del alumno. En caso de marcar NO, describa el porque en la columna de observaciones. Condiciones de aplicación La aplicación de esta guía de observación requiere que el alumno opere el equipo manual y electrónico utilizando el material correspondiente en el taller de electrónica bajo la supervisión del profesor.

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CUMPLIMIENTOREACTIVOS. SI NO OBSERVACIONES

1.- Aplica las normas de seguridad en la operación y manejo de los equipos de medición.

2.- Identifica las características técnicas del dispositivo.

3.- Arma correctamente los circuitos para su verificación mediante un sistema de simulación

4.- Realiza las mediciones de las magnitudes elÉctricas..

5.- Arma el circuito en protoboard para su análisis.

6.- Registra correctamente las magnitudes eléctricas.

7.- Realiza la comprobación del circuito solicitado por su maestro instructor.

8.- Trabaja con orden y limpieza.

9.- Respeta las normas de seguridad e higiene

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INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN SUBMÓDULO III

Control eléctrico CLAVE: ELMA33048

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SUBMÓDULO III. CONTROL ELÉCTRICO PRINCIPALES CONCEPTOS DE LA TEORÍA DEL CONTROL ELÉCTRICO


Objetivo Este instrumento está orientado a la recopilación de evidencias de conocimiento y dominio de los conceptos fundamentales de la teoría del control eléctrico. Aplicado en un ambiente de simulación. Descripción del instrumento El presente instrumento es una Guía de Observación, su contenido refiere un conjunto de acciones que solo es posible evaluar observando en forma directa el desempeño del alumno. Su llenado requiere anotar una en la columna que mejor indique el desempeño del alumno. En caso de marcar NO, describa el porque en la columna de observaciones Condiciones de aplicación La aplicación de esta guía de observación requiere que el alumno opere el equipo manual y electrónico utilizando el material correspondiente en el taller de electrónica bajo la supervisión del profesor.

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CUMPLIMIENTOREACTIVOS. SI NO OBSERVACIONES

1.- Identifica correctamente los elementos fundamentales de un sistema de control manual

2.- Identifica correctamente los elementos de un sistema de control semiautomático.

3.- Identifica correctamente los elementos de un sistema de control automático.

4.- Proporciona ejemplos relacionados con los sistemas de control.

5.- Establece diferencias entre un elemento sensor y un transductor

6.- Ejemplifica sobre sensores fotovoltaicos

7.- Ejemplifica sobre sensores de presión

8.- Presenta diagramas a bloques para ejemplificar una acción de un sistema de control electrónico..

9.- Diseña una maqueta para explicar un sistema de control

10 Trabaja con orden y limpieza

80

INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN SUBMÓDULO IV

Circuitos lógicos CLAVE: ELMA34080

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SUBMÓDULO IV. CIRCUITOS LÓGICOS COMPUERTAS LÓGICAS


Objetivo Este instrumento está orientado a la recopilación de evidencias en el manejo y operación de dispositivos de lógica digital. Descripción del instrumento El presente instrumento es una Guía de Observación, su contenido refiere un conjunto de acciones que sólo es posible evaluar observando en forma directa el desempeño del alumno. Su llenado requiere anotar una en la columna que mejor indique el desempeño del alumno. En caso de marcar NO, describa el porque en la columna de observaciones Condiciones de aplicación La aplicación de esta guía de observación requiere que el alumno opere el equipo manual y electrónico utilizando el material correspondiente en el taller de electrónica bajo la supervisión del profesor.

82

CUMPLIMIENTO OBSERVACIONES REACTIVOS. SI NO

1.- Aplica las normas de seguridad en la operación y manejo del equipo de prueba

2.- Identifica correctamente los dispositivos a emplear en las demostraciones

3.- Comprueba de manera virtual las tablas de verdad de las compuertas lógicas TTL

4.- Comprueba en protoboard las tablas de verdad de las compuertas TTL

5.- Realiza las observaciones de acuerdo a las indicaciones del docente instructor

6.- Emplea correctamente las técnicas de medición

7.- Propone una aplicación práctica para las compuertas digitales TTL

8.- Trabaja con orden y limpieza

9.- Entrega correctamente el equipo

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SUBMÓDULO IV. CIRCUITOS LÓGICOS CIRCUITOS DE MEMORIA FLIP-FLOP


Objetivo Este instrumento está orientado a la recopilación de evidencias en el manejo y operación de los circuitos de memoria flip-flop. Descripción del instrumento El presente instrumento es una Guía de Observación, su contenido refiere un conjunto de acciones que sólo es posible evaluar observando en forma directa el desempeño del alumno. Su llenado requiere anotar una en la columna que mejor indique el desempeño del alumno. En caso de marcar NO, describa el porque en la columna de observaciones. Condiciones de aplicación La aplicación de esta guía de observación requiere que el alumno opere el equipo manual y electrónico utilizando el material correspondiente en el taller de electrónica bajo la supervisión del profesor.

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1. Realiza correctamente el armado virtual de los circuitos de memoria .flip-flop

2. Comprueba las tablas de verdad de los circuitos flip-flop.

3. Arma correctamente en protoboard los circuitos flip-flop

4. Comprueba las tablas de verdad de los circuitos flip-flop

5. Propone aplicaciones prácticas para los circuitos con flip-flop.

6. Realiza correctamente los reporte de prácticas

7. Trabaja con orden y limpieza.

8. Entrega correctamente el equipo.

85


SUBMÓDULO IV. CIRCUITOS LÓGICOS CIRCUITOS CONTADORES Y DECODIFICADORES BCD


Objetivo Este instrumento está orientado a la recopilación de evidencias en el manejo y operación de circuitos contadores y decodificadores BCD. Descripción del instrumento El presente instrumento es una Guía de Observación, su contenido refiere un conjunto de acciones que solo es posible evaluar observando en forma directa el desempeño del alumno. Su llenado requiere anotar una en la columna que mejor indique el desempeño del alumno. En caso de marcar NO, describa el porque en la columna de observaciones Condiciones de aplicación La aplicación de esta guía de observación requiere que el alumno opere el equipo manual y electrónico utilizando el material correspondiente en el taller de electrónica bajo la supervisión del profesor.

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1.- Arma correctamente los circuitos de conteo de manera virtual.

2.- Realiza la comprobación de los circuitos contadores digitales.

3.- Comprueba el funcionamiento de los circuitos decodificadores.

4.- .Realiza la comprobación de contadores y decodificadores de manera integrada.

5.- Realiza la comprobación de los elementos de muestreo (display de 7 segmentos),

6.-

Realiza la comprobación visual de un circuito contador que integra decodoficador y diaplay.

7.- Aporta ideas relevantes para la utilización de circuitos contadores.

8.- Presenta un proyecto de aplicación de los contadores.

9.- Trabaja con orden y limpieza.

10. Cumple con las normas de seguridad e higiene.

87

CARRERA DE TÉCNICO EN ELECTRÓNICA CLAVE: BTCMAEO4

GUÍA DE APRENDIZAJE


CLAVE: EMA217

Agosto de 2005

88

Reforma Curricular del Bachillerato Tecnológico

(Acuerdo 345)

Componente de Formación Profesional


CLAVE: ELMA217 Profesores que participaron en la elaboración de la guía de alumno del módulo II de la carrera de Técnico en Electrónica: Catarino Abraham López Leal, Roberto López Collado, Ma. Elida Chairez Zapata y Luis Alfredo Enríquez Uscanga. Coordinador del Componente de Formación Profesional: M. en C. Dafnny Rosado Moreno Coordinadores de la DGECyTM: M. en C. Gildardo Rojo Salazar Ocean. Víctor Manuel Rojas Reynosa Q. B. P. Francisco Escamilla Rodríguez Biól. Rodrigo Nava Mora Edición: M. en C. Itzia Calixto Albarrán M. en C. Jessica Noemi Montaño Vargas Primera edición: 2005. Subsecretaría de Educación Media Superior, SEP. Dirección General de Educación en Ciencia y Tecnología del Mar. Dirección Técnica. ISBN: (En trámite)

89

DIRECTORIO Dr. Reyes S. Tamez Guerra Secretario de Educación Pública Dra. Yoloxóchitl Bustamante Díez Subsecretaría de Educación Media Superior M. en C. Daffny Rosado Moreno Secretario Ejecutivo del CoSNET Biól. Francisco Brizuela Venegas Director General de Educación en Ciencia y Tecnología del Mar M. en C. Gildardo Rojo Salazar Director Técnico de la DGECyTM Ing. Heriberto Nolasco Heredia Director de Operación de la DGECyTM C. P. María Elena Colorado Álvarez Coordinadora Administrativa de la DGECyTM M. en C. Víctor Manuel Rojas Reynosa Jefe del Departamento de Control Escolar de la DGECyTM Q. B. P. Francisco Escamilla Rodríguez Jefe del Departamento de Planes y Programas de Estudio de la DGECyTM

90

ÍNDICE

PAG.OBJETIVO 92 INTRODUCCIÓN 92 SUBMÓDULO I: ANÁLISIS DE CIRCUITOS 931. Aplicaciones del diodo semiconductor 1.1. Aplicaciones en corriente directa

• Polarización • El diodo como interruptor 94• Bloqueo de fase (protección contra voltaje inverso) 95

1.2. Aplicaciones en corriente alterna 97• Rectificador de media onda • Rectificador de onda completa • Limitadores y fijadores

1.3. Circuito regulador con diodo zener 1001.4. Circuitos reguladores con circuitos integrados 103

• Serie 78XX y 79XX • Serie LMXX

1.5. Montaje de una fuente regulada de voltaje 2. Métodos de análisis de circuitos 1042.1. Teorema de Thevenin 2.2. Teorema de Norton 2.3. Teorema de Superposición 3. Respuesta de los elementos básicos resistivos 104 (R), inductivos (L) y capacitivos (C) a un voltaje o corriente senoidal 3.1. Potencia y factor de potencia 3.2. Resonancia

• Resonancia en serie • Resonancia en paralelo • Cálculo de la frecuencia de resonancia

3.3. Montaje de circuitos resonantes en serie y paralelo 3.4. Amplificadores 3.5. Introducción a los amplificadores 3.6. Polarización del transistor de unión bipolar (BJT).

• Configuración emisor común • Configuración base común • Configuración colector común

4. Introducción a los filtros 1134.1. Filtros

• Activos • Pasivos

4.2. Montaje de filtros pasivos y activos

91

5. Osciladores 1225.1. Tipos y características de los osciladores 5.2. Montaje de un circuito oscilador 6. El Amplificador Operacional 6.1. Introducción a los amplificadores operacionales 6.2. Aplicaciones de los amplificadores operacionales 6.3. Montaje de circuitos con amplificadores operacionales SUBMÓDULO II: IMPLEMENTACIÓN DE CIRCUITOS POR COMPUTADORA 1291. Software de Diseño de Simulación Electrónica 1.1. Introducción 1.2. Requisitos de trabajo 1.3. Configuración 1.4. Introducción a los tutoriales

92

OBJETIVO La presente guía, pretende facilitar los aprendizajes de los alumnos que cursan el Módulo II: Mantenimiento Electrónico, de la carrera de Técnico en Electrónica. Las actividades aquí presentadas están enmarcadas en los aspectos: cognoscitivos, procedimentales, actitudinales y valorales; mismos que engloban el saber, saber hacer y saber ser, de acuerdo al entorno de formación que recomienda la UNESCO (Organización de las Naciones Unidas, para la Educación, la Ciencia y la Cultura). También constituye una herramienta auxiliar dentro del ámbito de la formación en competencias laborales. En lo relativo al desarrollo de los contenidos de los diferentes submódulos, aporta elementos de información que fortalecerán el desarrollo de las prácticas.

INTRODUCCIÓN

Estimado alumno, te estamos entregando una herramienta de vital utilidad para tu formación como Técnico en Electrónica. Es muy importante que leas detenidamente cada una de las indicaciones, sugerencias e información que aporta la presente guía a fin de que tu aprendizaje pueda fluir de manera sencilla y además divertida, por lo que deberás seguir las instrucciones del maestro-facilitador, de tal manera que esta guía constituya un apoyo para tu desarrollo, y que al final puedas optar por continuar con tu formación técnica o comenzar a desarrollar una actividad productiva. La estructura de esta guía presenta información, ejercicios o actividades. Los temas se retroalimentarán mediante cuestionarios, que deberás resolver con la información proporcionada. Se recomienda contrastar tus respuestas con la información previa, afín de que autorregules tu avance y dominio de las diferentes temáticas. El Módulo II: Mantenimiento Electrónico, consta de cuatro submódulos: Análisis de Circuitos, Implementación de Circuitos por Computadora, Control Eléctrico y Circuitos Lógicos. Para cada uno de los submódulos, y de acuerdo a sus contenidos, se van desplegando las actividades correspondientes.

93

MÓDULO II: MANTENIMIENTO ELECTRÓNICO SUBMÓDULO I: Análisis de Circuitos RESULTADO DE APRENDIZAJE Realizará el mantenimiento de circuitos electrónicos de acuerdo a los parámetros de operación y servicio establecidos por el fabricante, utilizando el equipo y herramientas adecuadas de acuerdo a las normas de seguridad e higiene. 1. Aplicaciones del diodo semiconductor 1.1. Aplicaciones en C. D. (Corriente Directa) Actividad Escribe en las siguientes líneas todo lo que ya conoces en relación al diodo semiconductor

1.1.1. Polarización Información Los dispositivos semiconductores conocidos como diodos, están formados por una unión de dos materiales conocidos como tipo “P” y tipo “N”. En su estructura, el diodo posee dos terminales conocidas como ÁNODO y CÁTODO. El ánodo debe polarizarse (energizarse) de manera positiva; mientras que en el cátodo se recibe voltaje negativo. Si lo alimentamos con una fuente de voltaje de corriente directa (Vcd), entonces, el borne o terminal positiva (+) de la fuente se conecta al ÁNODO del diodo. La terminal negativa (-) de la fuente se conecta al CÁTODO del diodo. De esta manera decimos que el diodo está polarizado directamente. Si cambiamos el orden de las conexiones, es decir, negativo de la fuente al Ánodo y positivo de la fuente al Cátodo, entonces podemos concluir que el diodo está polarizado inversamente.

94

1.1.2. El diodo como interruptor Información El voltaje de disparo VD para un diodo de silicio es de 0.7 Volts; mientras que para uno de Germanio, su VD es de 0.3 Volts. Si polarizamos directamente un diodo semiconductor con voltaje de c.d., alcanzará su nivel de estado de conducción cuando el voltaje aplicado sea mayor de 0.7 V(diodos de Silicio); así mismo, para lograr que un diodo de germanio entre a su estado de conducción, el voltaje suministrado, de manera directa, deberá ser superior a los 0.3 Volts. En general, el diodo se comporta como un interruptor de “encendido” y “apagado”. La condición de encendido se establece si la corriente suministrada por la fuente concuerda con la posición de ánodo con positivo de la fuente, y el cátodo con el negativo de la fuente.

Análisis del diodo en serie

De acuerdo a la polarización presentada en el circuito anterior, podemos decir que el diodo se encuentra encendido. Determinar: Voltaje en la resistencia (VR) Voltaje de disparo del diodo (VD) Corriente en el diodo (ID) Corriente en la resistencia (IR) Solución

Como el diodo del circuito es de Silicio, entonces su voltaje de disparo es de 0.7 Volts.

VD = 0.7 Volts VR = E-VD = 12-0.7 = 11.3 Volts. ID = IR IR = VR/R = 11.3V/2.5K = 4.5 mA

95

Conclusión Si observaste el circuito te habrás dado cuente que la corriente que circula por el diodo es la misma que consume la resistencia de carga. En tal sentido, dependiendo de la corriente del circuito en que el diodo esté funcionando como interruptor, se debe seleccionar el diodo que cubra las características requeridas por el circuito de carga.

Circuito con polarización inversa Se considera que con polarización inversa el diodo presenta una alta resistencia, por lo que se toma como estado abierto de no conducción, por lo que VD = 0 Volts. La corriente del diodo también será cero ID = 0 A.

VR = E – VD = 12V – 0V = 12 V

1.1.3. Bloqueo de fase (protección contra voltaje inverso) En los equipos electrónicos polarizados con corriente directa (c.d.), es común que el instalador se equivoque al momento de realizar las conexiones de la fuente de voltaje, provocando daños severos a la circuitería del equipo. Para evitar lo anterior, se puede conectar un diodo en serie con la línea positiva de alimentación, asegurando que, sólo cuando se realicen las conexiones correctas el circuito se polarice. Si se conecta de manera incorrecta el diodo se polariza inversamente bloqueando el flujo de electrones (no conduce).

Circuito que ilustra el bloqueo contra polarización inversa

96

El diodo, conectado en serie, debe escogerse con especificaciones en corriente de acuerdo a la corriente que consuma el equipo.

Circuito que muestra el diodo como protector contra polarización inversa En este circuito, si se conecta el negativo a la entrada positiva del equipo, el diodo protector se polariza de manera directa mandando a tierra la corriente de la fuente de voltaje. Si la corriente de la fuente es superior a la corriente que soporta el diodo, este se quemará evitando mayores daños al resto del equipo. Para evitar que el diodo tenga un cortocircuito, se debe colocar un fusible en serie con la línea de voltaje para proteger tanto al equipo como al diodo . 1.2. Aplicaciones en C.A 1.2.1 Rectificador de Media onda El voltaje de entrada posee un nivel de voltaje pico-pico (c.a), presentando alternancia positiva y negativa. El semiciclo positivo polariza directamente al diodo mandándolo a conducción. A la salida del diodo (el cátodo, en este caso) se presentará el nivel del voltaje del semiciclo positivo menos el VD del diodo: Voltaje de salida = Vp-VD. El capacitor conectado en el circuito se carga al valor de Voltaje de Pico resultante. Al presentarse la alternación negativa en la entrada, el diodo la bloquea. En ese momento, el filtro se descarga sobre la resistencia (R1) la cual constituye la carga del circuito. La salida total de este rectificador de media onda, es una corriente directa pulsante. 1.2.2. Rectificador de Onda Completa con 2 diodos

97

D2 y D4 conducen los semiciclos positivos; mientras que D1 y D3 conducen los semiciclos negativos a tierra. C1 filtra la corriente pulsante de c.d. Al cerrar el interruptor (space) se observará la acción de C1.

El arreglo que se muestra corresponde a un rectificador con dos diodos. El circuito de entrada alimenta a un transformador de “bajada”, según el voltaje requerido. Observe que el transformador posee derivación central la cual se utiliza como línea de referencia (común, tierra o negativo). Los extremos de salida del transformador están conectados a los diodos D1 y D2, cuyos cátodos están unidos. El voltaje pico-pico presentado a la salida del transformador está alternando en cuanto a su polaridad. Cuando en el extremo superior se presenta el semiciclo positivo D1 conduce; en el extremo se presenta el semiciclo positivo, D2 no conduce. En el siguiente tiempo la polaridad se invierte: en el extremo superior se presenta el semiciclo negativo y D1 se bloquea, mientras que en el extremo inferior D2 conduce por la acción del semiciclo positivo presente. Al conducir ambos diodos en tiempos diferentes, la salida de voltaje es reforzada. El capacitor C1 refuerza el voltaje de c.d. El osciloscopio registra las formas de ondas de entrada y salida (compruébelo).

Rectificador tipo puente con cuatro diodos

El rectificador de onda completa tipo puente, está diseñado con cuatro diodos (D1,D2,D3 y D4). Observe que se toman los extremos de salida del transformador de bajada o subida, según el voltaje requerido. Lo anterior se logra por la relación de vueltas del transformador. Si el secundario del transformador tiene un menor número de vueltas con relación al primario, se puede afirmar que el transformador es de “bajada”; si el número de vueltas del embobinado del secundario es mayor que en el primario, el secundario es elevador de voltaje (subida). En el rectificador mostrado, si en el extremo superior del transformador se presenta el semiciclo positivo, D2 se polariza directamente y conduce. D2 se bloque. En el extremo inferior del transformador se presenta un semiciclo negativo mandando a conducción D3 drenando la corriente a tierra. Cuando cambia la alternación del extremo superior del transformador al semiciclo negativo D1 conduce drenando corriente a tierra y D2 es Bloqueado. En el siguiente tiempo del voltaje de entrada, en el extremo inferior del transformador se presenta un semiciclo positivo polarizando directamente al diodo D4 mandándolo a conducción reforzando, de esa manera, el tiempo en que no conduce D2. Conclusión

98

1.2.3. Limitadores y fijadores

En el circuito del recuadro anterior, en el arreglo (A) el diodo se polariza directamente con el semiciclo positivo del voltaje de entrada. El diodo deja pasar la parte positiva del voltaje de entrada, mientras que el semiciclo negativo de la señal de entrada es bloqueada. Compara las formas de onda de entrada y salida. En el arreglo (B) se polariza directamente con el semiciclo negativo del voltaje de entrada, bloqueando el semiciclo positiva, presentando a su salida la parte negativa del voltaje de entrada. Observa y anota tus comentarios a continuación:

n el circuito siguiente se muestran dos limitadores en paralelo. El primero limita la parte positiva e la señal, mientras que el circuito inferior limita el semiciclo negativo del voltaje de entrada. El

voltaje de salida es igual al Voltaje pico menos el voltaje de umbral del diodo (-0.7 volts).

Ed

99

En el circuito fijador de señal cuadrada, la entrada varía entre ± 10 Vcd. El capacitor de entrada C1, se carga con el semiciclo positivo de la señal de entrada (+10vcd). Cuando se presenta el semiciclo negativo, el capacitor se bloquea y comienza a descargarse sobre R2. CR2 bloquea cualquier componente positivo para que no circule a tierra. En el otro tiempo de la señal, el capacitor duplica su carga elevándola a +20Vcd, con respecto a la referencia de tierra. Prácticamente el anterior se constituye en un doblador de voltaje.

Circuito fijador de señal de onda cuadrada.

100

Con el voltaje de Bias (polarización) se puede cambiar el nivel de conducción del diodo. El voltaje de umbral del diodo de silicio se encuentra entre 0.6 y 0.7 Volts, por lo que se variamos el Voltaje de Bias (VB), hacemos que “flote el punto de conducción del diodo CRI. En el ejemplo ilustrado, la fuente variable de c.d. se incrementa a 6Vcd, entonces el voltaje de Bias, queda de la manera siguiente:

VB = 6 Vcd – 0.7 = 5.3 Vcd.

Observe el efecto sobre la señal de entrada y podrá concluir que el semiciclo positivo sólo es limitado en 0.7 Volts. Establezca conclusiones.

1.3. Regulador Zener

(Fig.A) Fig. (B)

La figura A muestra las terminales de un diodo rectificador y un diodo Zener. CR1 corresponde al símbolo del diodo Zener, y CR2 corresponde a un diodo rectificador. La figura B, ilustra un circuito básico de regulación de voltaje. Consta de una fuente variable de c.d., la cual proporciona el voltaje de entrada VA. R2 se conoce como resistencia zener.

101

Cuando el voltaje es menor que el voltaje de rompimiento del diodo Zener, este trabaja como un diodo normal a partir de 0.7 volts. Cuando el voltaje de entrada es equivalente al voltaje de ruptura del Zener se produce una fuerte conducción conocida como corriente avalancha o corriente zener (IZ). A medida que se incrementa el voltaje de entrada por arriba del voltaje zener, la corriente en el zener se incrementa para mantener fijo un voltaje de salida.

Fig. 1. Curva de conducción del diodo Zener. Fig. 2. Curva de conducción en el cuadrante negativo Observa que en el cuadrante positivo (Fig.1), el diodo Zener conduce como un diodo rectificador a partir de 0.7 Volts (corriente hacia adelanta o forward). En cambio, en el cuadrante negativo de la misma figura, cuando se alcanza el voltaje zener dentro de la “Región zener” de acuerdo al voltaje especificado del zener, en ese momento aumenta rápidamente la corriente en el zener conocida como “corriente de avalancha”, manteniéndose el voltaje de salida sin cambios. En la Fig.2 se observa que en la región de voltaje inverso, existe una región conocida como “región suave” debido a que el voltaje de entrada está por abajo del voltaje de ruptura zener. Cuando se llega a la zona de rompimiento, en este caso 6.8 Volts, o voltaje zener(VZ) la corriente en la zona de trabajo zener (IZT) es de 20 mA, la cual se incrementa de manera proporcional cuando se incrementa el voltaje de entrada, manteniendo estable el voltaje de salida. Sigue investigando sobre el tema anterior.

102

Circuito regulador con Zener

RS = 1KΩ

VZ = 10 v+

DCVS = 16 v

- R L= 1. 2

+

-PZM = 30mW

V LΚΩ

IL

IzIRS

En este regulador, la tensión de salida se mantiene constante en 10 v, aunque la tensión de entrada varíe de 20 a 40 v. Una tensión mayor produce mas corriente en el Zener, pero la tensión de salida se mantiene en 10 v. Para el circuito ilustrado en la figura anterior: a) Determinar VL, VRS, IZ, PZ

b) Resolver el circuito para RL = 3 KΩ Solución: a) Se determina el estado del diodo.

vvKK

KVRR

RV SSL

L 727.8)16(12.1

2.1=

Ω+ΩΩ

=+

=

Como VL = 8.727 V es menor que VZ = 10 V el diodo esta en estado de "apagado", o en circuito abierto. Para esta condición se tiene que:

VL = V = 8.727 V

Aplicando la ley de voltajes de Kirchhoff se obtiene VRS, VRS = VS - VL = 16 v - 8.73 v = 7.27 v

La corriente en el diodo zener es; IZ = 0 A, por lo tanto no hay disipación de potencia, y

PZ = VZ IZ = VZ (0) = 0 W

a) Se determina el estado del diodo zener

v12)v16(K1K3

K3VRR

RV S

SL

L =Ω+Ω

Ω=

+=

103

Como V > VZ = 10 v, el estado del diodo es de “encendido”, para este caso el circuito es igual al de la figura anterior, en el cual el diodo zener es equivalente a una fuente de 10 volts en paralelo con la carga, por lo tanto tenemos:

VL = VZ = 10 v

Obteniendo VRS de la ley de voltajes de Kirchhoff

VRS = VS – VL = 16 v – 10v = 6 v Las corrientes a través de RS y RL son :

mA6K16

RV

IS

RSRS =

Ω==

1.4. Circuitos reguladores con circuitos integrados.

Circuitos reguladores de la línea 78xx

Los circuitos reguladores de la línea 78xx, son reguladores positivos. Son capaces de manejar corrientes por el orden de 1Amper. La clave “xx” corresponde a la cantidad de voltaje que se regulará, por ejemplo: LM7805. LM = Denominación del fabricante 78 = Indica que el circuito regulador es positivo 05 = Es el voltaje de regulación en su salida(+5Volts).

La línea de reguladores integrados 79xx, corresponden a reguladores de voltaje negativo. Denominación: LM7905 LM = Denominación fabricante 79 = Indica que el regulador es de voltaje negativo 05 = Es el voltaje de salida (- 5Volts)

104

Reguladores integrados de la línea 79xx.

2. Métodos de análisis de circuitos Los métodos de análisis de Norton, Thevening y de superposición sirven como apoyo en el análisis de circuitos resistivos. Se recomienda que busques estos temas en la bibliografía destinada para el análisis de circuitos de c.d., sólo se considera un apartado complementario al método que ya conoces (resolución de circuitos serie, serie-paralelo por el proceso de reducción y aplicando la ley de Ohm para determinar: caídas de voltaje, corriente y potencia en un circuito electrónico). 3. Respuesta de los circuitos LCR en corriente alterna Revisa los conocimientos obtenidos en el submódulo de Electricidad Básica del Módulo I. Mediciones Eléctricas. Actividad Investiga la acción de la Resistencia R; la inductancia L y la Capacitancia C en un circuito LCR. Recuerda que la bobina presenta una reactancia XL al paso de la c.a. El capacitor presenta la reactancia capacitiva Xc al cambio de frecuencia de la señal.

XL = 2πfl Xc = 1/2πfc.

La reactancia se mide en Ohms. La resistencia no desvía la corriente con respecto al voltaje, por lo que podemos afirmar que en una resistencia, la corriente y el voltaje están en fase.

105

Explica el siguiente diagrama:

Información De manera general podemos decir, con respecto a los capacitores y a las bobinas, lo siguiente:

• Los capacitores presentan baja reactancia Xc en altas frecuencias, y alta reactancia Xc a las frecuencias bajas. Dicho de otra manera, el capacitor dependiendo de su valor en farad, deja pasar altas frecuencias y bloquea el voltaje de c.d (porque no posee cambios de frecuencias, es decir no tiene frecuencia).

• Las inductancias o bobinas presentan una reactancia inductiva XL; es decir se oponen al paso de las señales de alta frecuencia. En cambio, si dejan pasar el Voltaje de c.d. al que le presentan una resistencia o reactancia muy baja.

Algunas formas en que aparecen las bobinas en el mercado.

106

El circuito mostrado en la parte superior nos muestra la acción de una bobina, la cual bloquea la señal del colector del transistor dejando pasar sólo el voltaje de la fuente (Vcc) que polariza al colector del transistor. C1 acopla la señal de entrada a la base del transistor. C2 presenta una alta reactancia al Vcc; en cambio presenta muy baja reactancia a la señal del colector, acoplándola al circuito de salida. Resonancia Si cargamos C1 mediante un voltaje Vcc., al ocurrir cambios en la corriente de entrada, C1 tiende a descargarse sobre L1, el cual provee una corriente de realimentación a C1. Este proceso de cargar y descargar la energía eléctrica constituye un circuito oscilante, y como la corriente sigue una trayectoria cerrada se le conoce como “Circuito rezonante tanque”. Un circuito ideal puede oscilar de manera indefinida, el problema es a medida que pase el tiempo la amplitud se va disminuyendo hasta llegar a niveles que no se pueden utilizar por su pequeñez.

107

Funcionamiento de un circuito oscilante

Representación de la onda amortiguada debido a la resistencia óhmica de la bobina

108

Tensiones y corriente de un oscilador

A) B)

A) Variación de la tensión en función de la frecuencia. B) Variación de la corriente en función de la frecuencia.

109

Amplificadores con BJT

Fig. A.

Fig. B Fig. C

110

Comparaciones entre los transistores BJT, tipo PNP y NPN (Fig. A, B y C)

Configuraciones del transistor Configuración base común

Para describir en su totalidad el comportamiento de un dispositivo de tres terminales, como los amplificadores de base común como los de las figuras (a) y (b) se requiere de dos conjuntos de características, uno para el punto de excitación o parámetros de entrada y el otro para la salida.

P PnB

E C

VEE VCC

IE IC

IB

+ - + -

n nPB

E C

VEE VCC

IE IC

IB+- +-

(a)

(b)

IE IC

IB

CE

B

IE IC

IB

CE

B

Figuras (a) y (b)

.

111

Configuración de emisor común Se le denomina configuración de emisor común debido a que el emisor es común a la terminal de base como a la de colector como se muestra en la figura(a y b) Se requieren dos conjuntos de características para describir por completo el comportamiento de la configuración emisor común: uno para el circuito de entrada o base-emisor y otro para el circuito de salida o colector-emisor, como se muestra en la figura.

n

n

p VCC

VBB

E

C

B

IC

IB

IE

(a)

C

B

E

IB

IC

IE

p

p

n VCC

VBB

E

C

B

IC

IB

IE

(b)

C

B

E

IB

IC

IE

Notación y símbolos utilizados con la configuración de emisor común:

(a) transistor npn; (b) transistor pnp Para la configuración de emisor común, las características de salida son una gráfica de la corriente de salida (IC) en función del voltaje de salida (VCE) para un rango de valores de corriente de entrada (IB). Las características de entrada son una gráfica de la corriente de entrada en función del voltaje de entrada (VBE) para un rango de valores de voltaje de salida (VCE). Configuración de colector común

La configuración de colector común se utiliza generalmente para propósitos de acoplamiento de impedancias, debido a que tiene una alta impedancia de entrada y una baja impedancia de salida. En la figura se muestra la configuración de colector-común con las direcciones adecuadas de corriente.

112

p

p

n VCC

VBB

C

E

B

IC

IB

IE

(a)

C

B

E

IB

IC

IE

n

n

p VCC

VBB

E

C

B

IC

IB

IE

(b)

C

B

E

IB

IC

IE

Notación y símbolos utilizados con la configuración de colector común:

(a) transistor pnp; (b) transistor npn En la figura (A) se muestra una configuración de circuito de colector común con la resistencia de carga conectada del emisor a tierra. Desde un punto de vista de diseño, no se requiere de un conjunto de características de colector común para elegir los parámetros de la figura (A). Para todos los propósitos prácticos, las características de salida para la configuración de colector común son iguales a aquellas para la configuración de emisor común. El eje horizontal del voltaje para la configuración de colector común se obtiene con sólo cambiar el signo del voltaje del colector al emisor de las características del emisor común.

C

E

IB

Configuración de colector común utilizado para propósitos de acoplamiento de impedancia

113

4. Filtros Filtros pasivos

Los filtros pasivos están diseñados con base al uso de capacitares, resistencias y bobinas.

Actividad Investiga lo relacionado con los filtros pasivos y anota los resultados a continuación: Filtros activos Los filtros activos están diseñados a partir de Opam (Amplificadores Operacionales) y componentes pasivos asociados. Los filtros más utilizados son: pasa bajos, pasa altos, pasa banda, rechazo de banda, entre otros. 6. El transistor de efecto de campo

D

G

S

+

-VGS

VDS

ID

+

-

D

G

S

+

-VGS

VDS

ID

+

-

El transistor de efecto de campo (FET) consiste en solamente un tipo de portador de carga (electrones o huecos), es un dispositivo unipolar de tres terminales y tiene ciertas características similares a las del BJT. Teoría de funcionamiento del JFET En la figura siguiente se muestra un transistor de efecto de campo llamado JFET. Este dispositivo está formado por una sección de semiconductor tipo N, a la parte superior se le llama drenador (drain) y a la parte inferior se le llama fuente (source).

114

n +

-VDD

Drenador

fuente

Sección de un JFET

Para obtener el JFET, se difunden dos áreas de material tipo P en un semiconductor tipo n como se observa en la figura siguiente.

n

Drenador

fuente

ppCompuerta

A las regiones P se les denomina compuerta (gate), en la mayoría de los JFET las dos zonas P están conectadas internamente para tener un solo terminal de conexión externo. En la figura siguiente, se muestra un JFET de canal n, en el cual la puerta y la fuente forman un diodo y la puerta y el drenador constituyen otro diodo. Considerando que los JFET son de silicio, se requiere solo de 0.7 volts de polarización directa para obtener una corriente en cualquiera de los dos diodos. Cuando no hay potenciales aplicados al JFET, resulta una región de agotamiento en cada unión, similar a la de un diodo sin polarización, como se observa en la figura.

115

n

Drenador

fuente

ppCompuerta

Contactosohmicos

Región deagotamiento

Regiones de agotamiento en un JFET

En la figura de abajo se ilustra la alimentación de un JFET. Se aplica un voltaje VDS positivo a través del canal, polarizando directamente al drenador y se aplica también un voltaje VGS que polariza inversamente a la compuerta.

n

Drenador

fuente

ppCompuerta+

-VDS

+-

VGS

Polarización del FET

Como existe esta condición de polarización inversa, existirá una corriente inversa muy pequeña en la compuerta y podemos considerarla:

IG = 0 A Por consiguiente al no haber corriente de entrada se tendrá en el dispositivo una resistencia de entrada infinita.

En una situación real IG no es totalmente igual a cero, por lo que la resistencia tampoco es infinita, pero si es considerablemente grande. En la figura, las uniones entre las regiones p y n tienen zonas de agotamiento como resultado de los electrones libres que se difunden desde las regiones N a las regiones P. La recombinación de los electrones libres y los huecos crean las zonas de agotamiento.

116

Debido al voltaje aplicado VDS, los electrones fluyen de la fuente hacia el drenador, pasando a través del canal entre las dos regiones de agotamiento. Entonces, cuanto mas negativa sea la tensión aplicada a la compuerta (VGS) mas angosto será el canal. Podemos considerar entonces que VGS puede controlar la corriente a través del canal, por lo tanto entre mas negativa sea la tensión de compuerta, menor será la corriente entre la fuente y el drenador. De acuerdo a esto podemos afirmar que el JFET es un dispositivo controlado por voltaje. En el funcionamiento normal ambos diodos en el JFET están polarizados inversamente.

Para analizar el funcionamiento del JFET aplicamos un potencial de VGS = 0 y se hace variar el potencial VDS como se muestra en la figura siguiente.

S

G p pn

D

VDS

IS

ID

VGS=0v

+

+

-

canal (n)

e

e

ee

region deagotamiento

VDD

JFET VGS = 0V y VDS > 0

Para cumplir con la condición VGS = 0V, se conecta la compuerta directamente a la fuente. Cuando se aplica el voltaje VDS > 0 V, se desarrolla una región de agotamiento y entonces existe una trayectoria de electrones de la fuente al drenador. En estas condiciones no hay ninguna restricción para el flujo de corriente, sólo la resistencia del canal n entre el drenador y la fuente. Entre mayor sea el voltaje aplicado más ancha será la región de agotamiento. De acuerdo a la figura(a) cuando el voltaje VDS aumenta, la corriente también aumenta. Para valores pequeños de VDS la resistencia del canal es constante y a medida que VDS aumenta y se acerca al nivel referido como VP, las regiones de agotamiento se harán más anchas reduciéndose el ancho del canal e incrementándose su resistencia.

117

Nivel de saturación

VGS = 0 V

Incremento de la resistenciadebido al estrechamiento del canal

Resistencia del canal n

IDSS

VDSVP

ID

0 Fig. (a) ID en función de VDS para VGS = 0 V

Cuando VDS se eleva a un nivel en el que las dos regiones de agotamiento se tocan, como se observa en la figura (b), resultara una condición llamada de “estrechamiento” (pinch – off).

S

G p pn

D

VDS = VP

IS

VGS=0v

+

+

-

Estrechamiento

Fig. (b) Estrechamiento VGS = 0 V, VDS = VP

Al valor de VDS que establece esta condición se le llama “voltaje de estrechamiento” y se denomina VP. A pesar de este fenómeno de estrechamiento, aún existe un pequeño canal con una corriente de densidad muy alta. A medida que VDS aumente más allá de VP, la región comprendida entre las regiones de agotamiento incrementa su longitud a lo largo del canal, pero el nivel de ID permanece constante.

Cuando el voltaje de control VGS se hace más negativo a partir de su valor VGS < 0 V. Como se observa en la figura 5.8, se obtienen regiones de agotamiento semejantes a las que se obtuvieron con la condición VGS = 0 V, pero a niveles menores de VDS. En la figura (c ), se muestra que el resultado de una polarización negativa en la compuerta es un nivel de saturación a un nivel menor de VDS.

118

Drenador

S

G p pn

IG= 0A

D

VDS> 0V

IS

ID

1 VVGS= - 1 V

+

-

+

-

-

+

Fig. (c) Aplicación de un voltaje negativo a la entrada de un JFET

16 V

D

S

G

-+

2 V

IDSS = 10 mAVP = - 8 V+

-VGS

ΩK2

ΩM2

Circuitos con FET Calcular lo siguiente para la red de la figura anterior a) .V

QGS

b) .IQD

c) .VDS

d) .VD

e) .VG

f) .VS

119

Solución Método matemático a)

2VV GGGS - == V

b)

10VV1II

2

P

GSDSSDQ

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= - mA

2

V8V21 ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ -

= 10 mA (1-0.25)2 =10 mA(0.75)2 = 10 mA(0.5625) = 5.625 mA

c)

VDS = VDD – IDRD = 16 V – (5.625 mA)(2 kΩ) = 16 V – 11.25 V = 4.75 V

d)

VD = VDS = 4.75 V

e)

VG = VGS = -2 V

f)

VS = 0 V

Método gráfico La curva de Shockley resultante y la línea vertical en VGS = -2 V se proporcionan en la figura siguiente. Es verdad que es difícil leer más allá del segundo decimal sin aumentar significativamente el tamaño de la figura, pero a partir de la gráfica de la figura siguiente es muy aceptable un resultado de 5.6 mA.

ID(mA)

VGS

VGSQ = VGG= - 2 V

Punto Q

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 02345678

mAI DSS 5.24

=

mAI DQ 6.5=

VVP 42

−=VVP 8−=

mAIDSS 10=

120

Por tanto, el inciso a,

=−= GGGS VV -2 V

b)

=QDI 5.6 mA

c)

VDS = VDD – IDRD = 16 V – (5.625 mA)(2 kΩ) = 16 V – 11.2 V = 4.8 V

d)

VD = VDS = 4.8 V e)

VG = VGS = -2 V f)

VS = 0 V

IDSS = 12 mAVP = - 6 V

ΩK7.2

V16

ΩK82

ΩM1

ΩK24 ΩK6.1

DV

CV

180=β

Determinar los niveles VD y VC para el circuito mixto FET y BJT. Solución VGS es por lo general, una cantidad importante para determinar o escribir una ecuación con objeto de analizar las redes con JFET. Debido a que VGS es un valor par, no es obvia una solución inmediata, se dará importancia a la configuración del transistor bipolar. La configuración mediante divisor de voltaje es una donde puede aplicarse la técnica aproximada (βRE = (180 x 1.6 KΩ) = 288 KΩ > 10R2 = 240 KΩ), lo cual permite un calculo de VB utilizando la regla del divisor de voltaje en el circuito de entrada.

121

Para VB: ( ) V62.3

K24K82V16K24VB =

Ω+ΩΩ

=

Con el hecho que VBE = 0.7 V se obtiene

V92.2V7.0V62.3VVV BEBE =−=−=

e mA825.1K6.1

V92.2RV

RV

IE

E

E

REE =

Ω===

Con IC ≅ IE = 1.825 mA A continuación, se encuentra que para esta configuración

CSD III ==

y V07.1193.4V16)K7.2)(mA825.1(V16)K7.2(IV16V DD =−=Ω−=Ω−=

Tanto VCE como VDS son cantidades desconocidas que evitan que se establezca una relación entre VD y VC o de VE y VD. Un examen más cuidadoso de la figura 6.14 indica que VC está relacionado a VB mediante VGS (suponiendo que VRG = o V). Si puede encontrarse VGS, se podrá conocer VB, y calcularse VC a partir de

GSBC VVV ==

Luego surge la pregunta acerca de cómo encontrar el valor de VGSQ a partir del valor estable de ID, los dos valores se encuentran relacionados mediante la ecuación de Shockley

2

P

GSDSSD V

V1II Q

Q ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

Y VGSQ puede determinarse bajo un esquema matemático al resolver VGSQ y sustituir los valores numéricos. Sin embargo. Se regresa al método grafico para trabajar solo en el orden inverso que se utilizo anteriormente. Primero se trazan las características de transferencia del JFET como se muestra en la figura (curva). Luego se establece el nivel de IDQ por medio de una línea horizontal como se muestra en la figura. Luego se determina VGSQ al dibujar una línea desde el punto de operación hacia el eje horizontal, dando por resultado

VGSQ = -3.7 V El nivel de VC:

VC = VB - VGSQ = 3.62 V – (-3.7 V) = 7.32 V

122

ID(mA)

VGSQ = 3.7 V

Punto Q 2

4

6

8

10

12

-1 0-2-3-4-5-6

mAIQD 825.1=

PV

DSSI

Cálculo del punto Q para la red de la figura del circuito Mixto

5. Osciladores Osciladores senoidales Incluyen los osciladores RC, los LC y los osciladores de cristal de cuarzo Para construir un oscilador senoidal se emplea un amplificador con realimentación positiva. La señal de realimentación se utiliza en lugar de la señal habitual de entrada. Si la señal de retroalimentación es lo suficientemente grande y tiene la fase correcta, habrá una señal de salida, incluso cuando no exista una señal de entrada externa. En otras palabras un oscilador es un amplificador modificado por la realimentación positiva para que proporcione su propia señal de entrada.

Al circuito de la figura (b) se le aplica una señal de inicio, el bloque B, que generalmente está formado por un circuito tanque proporciona la realimentación. Una vez que se retira la fuente inicial, como se ilustra en la figura (b), se unen los puntos XY, entonces la carga acumulada en el circuito de realimentación comienza a extinguirse. Sin embargo, el bloque A que es el amplificador, eleva el nivel de la señal manteniendo el proceso de la oscilación. Oscilador Colpitts

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Note que la polarización de la base está dada por R1 y R2. El colector se polariza mediante R3. El capacitor C3 impide que el voltaje de c.d. entre al circuito tanque formado por C1,C2 y L, este a su vez provee la realimentación del circuito para mantenerlo en oscilación. Los capacitares C1 y C2 generarla retroalimentación mediante campos electrostáticos, y el nivel de la retroalimentación, a su vez, está determinada por la capacitancia de los capacitares en cuestión. Oscilador Hartley

El oscilador Hartley se caracteriza de otros osciladores por su circuito de retroalimentación mediante la acción autotransformadora de la bobina en derivación L1 L2 en su circuito tanque. R2 y R3 determinan el nivel de polarización del transistor. C2 bloquea el voltaje directo para que no pase al circuito tanque. El capacitor variable ajusta la frecuencia de operación. La retroalimentación inductiva se realiza mediante la sección L1 que es común tanto al circuito de entrada como al de salida. Oscilador Meissner

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El oscilador Meissner, es muy parecido al oscilador Armstrong, la única diferencia existente consiste en que el Armstrong no posee capacitor de retroalimentación. Cuando se aplica energía al oscilador, comienza a fluir una pequeña corriente de colector (Ic), conforme aumenta ésta a partir de cero, la corriente creciente que pasa por L1 induce un voltaje de polaridad apropiada en L2, la cual s acopla directamente a la base del transistor, aumentando la polarización directa del circuito emisor-base. La corriente del colector se incrementa y deja de aumentarse cuando cae el acoplamiento debido a la variación de la corriente que la produce. Cuando exista un cambio o inversión de la polarización la corriente deja de decrecer. Cuando se repite el ciclo, la ganancia en corriente comienza a aumentar.

Circuito equivalente de un cristal de cuarzo

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6. Amplificador Operacional El amplificador operacional, es un circuito integrado que posee en su interior resistencias y transistores integrados. Presentan una respuesta en frecuencia muy ancha, prácticamente desde cero Hertz hasta 1 Mhz. Presentan alta impedancia de entrada. Un amplificador operacional (AO), es prácticamente una caja negra a la cual se le puede conectar un generador en sus terminales de entrada, unas cuantas resistencias y capacitares, así como la debida polarización y ya está ¡listo! En su interior consta de un amplificador diferencial, etapa de ganancia y un seguidor emisor.

El más popular de los circuitos integrados operacionales es el µA741 de la compañía Fairchild Semiconductor. La compañía Motorota produce el MC741, la Nacional Semiconductor produce el LM741 y la Texas Instruments el SN72741. Para evitar los prefijos y evitar confusiones, es común el conocerlo como 741. Las nomenclaturas 741, 741A, 741B, 741C., indican que presentan diferentes rangos de temperatura, nivel de ruido y otras características. La letra C indica nivel comercial; es decir, es el más comercial y barato. Su impedancia de entrada es de 2 MΩ, su ganancia en voltaje es de 100.000 y su impedancia de salida es de 75Ω.

Características: Rechazo al modo común (CMRR’) = 90 dB en frecuencias medias. 75dB en 1Khz, 56 dB en 10 Khz, etc. • La salida de corriente en corto circuito es de 25 mA en el 741C.

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• La respuesta en frecuencia de ganancia unidad es la frecuencia donde la ganacia en voltaje es igual a 1. El LM741 tiene una ƒ unidad de 15 Mhz., por lo que tiene una ganacia en voltaje útil hasta los 15 Mhz.

Amplificadores operacionales lineales comunes Amplificadores de audio El LM381 es un preamplificador de audio de bajo ruido con una ganancia de 112 db y un ancho de banda de 75Khz, polarizado con 10 volts. Su alimentación positiva puede variar de 9 a 40 V. Su impedancia de entrada es de 100K. Amplificadores Operacionales. Tipos. Amplificador no inversor

En los amplificadores no inversores, la señal de entrada excita la entrada no inversora(+) de un amplificador. Una parte del voltaje de salida se retroalimenta a la entrada inversora. Un amplificador de estas características y este tipo de retroalimentación se comporta como un amplificador ideal de voltaje, con una impedancia de entrada infinita, una impedancia de salida cero y una ganancia de voltaje constante.

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La ganancia en voltaje Av del Opam no inversor: β = R2/R1+R2. (Ganancia sin retroalimentación Aƒ = A / 1 + βA (Ganancia con retroalimentación) Ejemplo Calcula la ganancia del amplificador de la figura anterior para una ganancia del opamp A = 100,000 y resistencia R1= 1.8 KΩ y R2 = 200Ω. Solución β = R2/R1+R2= 200Ω/200Ω+1.8KΩ = 0.1 Aƒ = A/1+βA = 100000/1+(0.1)(100000) = 100000/10001 = 9.999 Aƒ = 1/β = 1/ 0.1 = 10 Amplificador inversor

En un amplificador inversor, la entrada no inversora está conectada a tierra. La señal de entrada excita la entrada inversora. Un amplificador inversor, en vez de actuar como un amplificador de voltaje ideal, se comporta como un convertidor de corriente a voltaje, un dispositivo con una impedancia de entrada cero, impedancia de salida cero.

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Ejercicio Calcula el voltaje de salida del circuito anterior. Solución Imagine una tierra virtual en la entrada inversora del amplificador operacional. A continuación, considere que toda la corriente de entrada circula a través de la resistencia de 100 K. A continuación con la ley de Ohm calcule el voltaje en los extremos de la resistencia de retroalimentación:

V salida = ( 1µA) (100KΩ) = 0.1 V

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MÓDULO II: MANTENIMIENTO ELECTRÓNICO SUBMÓDULO II. Implementación de Circuitos por Computadora RESULTADO DE APRENDIZAJE Determina el funcionamiento de circuitos electrónicos analógicos y digitales.

Información El software es un programa de aplicación que maneja lenguaje máquina y que puede además presentar diversas aplicaciones en la informática. Con respecto a su aplicación en la electrónica se utilizan programas de aplicación para su uso didáctico, es decir, aquellos que ayudan en la enseñanza y aprendizaje mediante tutoriales o guías. Existen en el mercado una gran variedad de programas de simulación de circuitos, cuyos tutoriales van desde los conductuales hasta los que poseen una serie de procedimientos que le permiten al usuario utilizar su imaginación y creatividad en la realización de las tareas.

De acuerdo a las posibilidades que tengas de adquirir programas completos o demos, puedes ir habilitando el potencial creador a fin de realizar comprobaciones virtuales de tus circuitos antes de implementarlos en la práctica real. A continuación te mostraremos algunas sugerencias en el manejo de un software de aplicación.

La imagen que se te presenta corresponde a una ventana de tareas del software de aplicación en electrónica denominado “CircuitMaker”

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En la ventana de diálogo Name/Descripción se anota la matrícula del componente, en el caso mostrado corresponde a 1N4001. Con la función “Search”, aparece en la ventana inferior izquierda de la pantalla, todo el listado de componentes electrónicos genéricos que contiene el software. Al seleccionar la función “Find”, el dispositivo aparece en la ventana superior izquierda. Para llevarlo a la “Ventana de Tareas” al centro de la pantalla se elige la función “Place” y haciendo “clic” lo podemos desplazar a la posición que se deseada. Para cambiar la posición del dispositivo existen dos procedimientos. 1. Iluminar el dispositivo y con la ayuda de las teclas control/R. Con esta acción se puede girar el dispositivo según sea necesario. 2. Haciendo doble clic sobre el dispositivo con el botón derecho del Mouse, aparecerá una ventana de diálogo de donde podrás aplicar la acción requerida de entre las siguientes opciones: Rotate 90° Mirror Divice propietes Edit/Select Spice model Edit pin data Edit digital params Device display data Move Delete ítems Duplicate

Dr. Reyes S. Tamez GuerraSecretario de Educación Pública

Dra. Yoloxóchitl Bustamante DíezSubsecretaria de Educación Media Superior

M. en C. Daffny Rosado Moreno Secretario Ejecutivo del COSNET

Biól. Francisco Brizuela Venegas Director General de Educación en Ciencia y Tecnología del Mar

M. en C. Gildardo Rojo SalazarDirector Técnico

Ing. Heriberto Nolasco HerediaDirector de Operación

C.P. María Elena Colorado ÁlvarezCoordinadora Administrativa

Primera edición: 2005.

Ilustración de portada y portada posterior:El agua, origen de la vida (detalle), de Diego Rivera, 1951.

SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR

tÉcnico en electrÓnica mÓdulo...

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