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Electrónica y circuitos
I LED
P LED
Vout divisor
Ic transistor
Ley de Ohm $V=IR$, divisor $V_o=V_{in}\frac{R_2}{R_1+R_2}$, transistor $I_C\approx\beta I_B$.
Elementos electrónicos básicos
Resumen visual de los componentes más usados en 2º Bach y primeros cursos de electrónica.
Limita corriente y disipa energía.
Almacena carga: $Q=CV$.
Almacena energía magnética: $E=\frac12LI^2$.
Conduce en un sentido, bloquea en el otro.
Diodo emisor de luz, requiere resistor serie.
Amplifica/se conmuta con $I_C\approx\beta I_B$.
Comparador y amplificador en lazo cerrado.
Controla apertura/cierre de circuitos.
Animación de funcionamiento
Resistencia — disipa energía
Condensador — carga/descarga
Bobina — campo magnético
Diodo — conduce en un sentido
LED — emisión de luz
BJT NPN — amplificación
Puertas lógicas
Compuerta NOT (inversora). Pulsa para cambiar la entrada.
NOT: Invierte la señal. Si entrada = 1, salida = 0 y viceversa. $\overline{A}$
Circuito RC — Carga
Tensión en el condensador durante la carga: $V_C(t) = V_{in}(1-e^{-t/\tau})$, con $\tau = RC$.
τ = RC
Vc(t)
% carga
Amplificador operacional
Configuración inversora: $V_{out} = -\frac{R_f}{R_1} V_{in}$. Ganancia = $-R_f/R_1$.
Inversor: amplifica con signo opuesto. No inversor: $V_o = (1+R_f/R_1) V_{in}$. Sumador: múltiples entradas.
Puertas lógicas interactivas
Selecciona una puerta, cambia las entradas A y B y observa la salida y la tabla de verdad.
| A | B | |
|---|---|---|
Flip-Flop tipo D
Circuito secuencial básico: al pulsar CLK (flanco de subida), la salida Q copia la entrada D.
Secuencial: la salida depende del estado anterior. Es la base de registros, contadores y memorias digitales.
Puente de diodos — Rectificador de onda completa
AC → DCConvierte AC en DC pulsante. Añade un condensador de filtro para suavizar el rizado.
Vpk salida
Vdc medio
I pico
Pérdida diodos
Rectificador de onda completa: $V_{DC} \approx \frac{2V_{pk}}{\pi} - 2V_d$. Con filtro capacitivo: $V_{rizado} \approx \frac{I}{fC}$. Reduce el rizado añadiendo un condensador mayor.
Combinacional vs Secuencial
Circuitos combinacionales
- La salida depende solo de las entradas actuales
- Sin memoria ni retroalimentación
- Ejemplo: puertas lógicas, sumadores, multiplexores, decodificadores
- Ecuación: $Y = f(A, B, C, ...)$
Circuitos secuenciales
- La salida depende de entradas y del estado anterior
- Con memoria (flip-flops, latches)
- Ejemplo: contadores, registros de desplazamiento, FSMs
- Ecuación: $Q_{n+1} = f(Q_n, D, CLK)$
Resumen: los combinacionales son «sin memoria» (la salida cambia instantáneamente con la entrada), mientras que los secuenciales usan reloj (CLK) y flip-flops para recordar el estado. Los procesadores modernos combinan ambos tipos.
Convertidores DC-DC — Reductor (Buck), Elevador (Boost) y Buck-Boost
Principio de funcionamiento animado: conmutación del MOSFET, carga/descarga de la bobina y filtrado por condensador.
Vout ideal
Iout
Pout
Ganancia
Buck (reductor)
$V_{out}=V_{in}\cdot D$
Con ON la bobina se carga desde Vin; con OFF la bobina descarga a través del diodo a la carga. Baja la tensión y sube la corriente.
Boost (elevador)
$V_{out}=\dfrac{V_{in}}{1-D}$
Con ON la bobina almacena energía desde Vin; con OFF esa energía se suma a Vin y se entrega a la carga. Eleva la tensión.
Buck-Boost
$V_{out}=-V_{in}\cdot\dfrac{D}{1-D}$
Puede subir o bajar la tensión con polaridad invertida. Con D<0,5 reduce; con D>0,5 eleva.
Convertidor AC-DC — Fuente de alimentación lineal
Cadena completa animada: transformador → puente de diodos → filtro C → regulador. Formas de onda en cada etapa.
Vpico secundario
Vdc rectificado
Rizado ΔVr
Vout regulado
Etapas de una fuente AC-DC lineal:
① Transformador reduce/eleva Vac sin cambiar la frecuencia (50 Hz) y aísla de la red: $V_2=V_1\cdot N_2/N_1$.
② Puente de diodos (4 diodos) rectifica onda completa: transforma el seno en $|\sin|$ (pulsos positivos).
③ Condensador de filtro se carga en los picos y se descarga lentamente por la carga, suavizando el rizado: $\Delta V_r\approx \dfrac{I_{carga}}{f\cdot C}$ con $f=100$ Hz en onda completa.
④ Regulador (7805, LM317, zener…) aplasta el rizado y fija la salida a un valor constante. Ejemplo: 7805 ⇒ +5 V estables siempre que Vin>7 V aprox.
