INVESTIGACION

PARTE I
SISTEMAS ANALÓGICOS

Sistemas Electrónicos y Automáticos
4º Ingeniero Industrial

Índice
Introducción
Leyes fundamentales
Amplificador operacional
Convertidores A/D y D/A
Sistemas de adquisición de datos
Convertidores de potencia

2

Introducción: Definición
Un sistema electrónico es un conjunto de dispositivos y componentes electrónicos
con un número de entradas ysalidas.
La principal misión de un sistema electrónico es el procesado de las señales de
entradas, a través del cual puede actuar sobre el exterior.

Sistema electrónico

Sensores

Actuadores

3

Introducción: Clasificación
Electrónica Analógica:
Transportar y procesar la información contenida en la señal analógica.
Uso de los transistores en su rango de amplificación.
ElectrónicaDigital:
Transportar y procesar la información contenida en la señal digital.
Uso de los transistores en su rango de corte y saturación.

4
3
2
1

Señal analógica

B2
B1
B0

Señal muestreada

Señales digitales

Electrónica de Potencia:
Aumentar la calidad de la potencia eléctrica.
Los circuitos analógicos y/o digitales se utilizan para controlar los circuitos de
potencia.

4Leyes fundamentales I
Las magnitudes que se utilizan en Electrónica son:
Intensidad: cantidad de electrones que pasa a través de una sección del conductor
en la unidad de tiempo.
Tensión: trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico, sobre una
partícula cargada, para moverla de un lugar a otro.
V = V1 = V2

V = V1 + V2
V1

V2

1

V1
1

2

I1

I1
2
V2I2
I = I 1 = I2

I2

I = I 1 + I2
3
2

1
1

4

6

5

5

Leyes fundamentales: Componentes

3

I1 = I2 = I6 = I3 + I4

2

I4 = I5
1

4

5

V1 + V2 + V3 + V6 = 0
V3 = V4 + V5

6

Fuentes de tensión y de intensidad

Vref

Fuentes variables:
Pulso
Sinusoide: V = Vamp·sin(wt+a)
Lineal a tramos

Fuentes constantes:
V = Vref

Componentes pasivos
RResistencia (Resistor):
V=R·I

C

Condensador (Capacitor):
I = C·dV/dt

6

Leyes fundamentales: Componentes II
Componentes activos

+

-

Diodo:
VD > 0 → VD = 0.7
VD < 0.7 → ID = 0

C
B
E

Transistor bipolar npn:
VBE < 0.7 → IB = IC = IE = 0

VBE = 0.7 y VBc < 0.7 → IC = β·IB
VBE = 0.7 y VBc = 0.7 → VCE = 0.2

Ejemplos de circuitos: filtro
R1

V1
C

R2

V1 + V= VR1 + VC + VR2 = I·R1 + VC + I·R2
I = C·dVC/dt
V1 + V = C·(R1 + R2)·dVC/dt + VC
V1 + V – VC = C·(R1 + R2)·dVC/dt
dt / C·(R1 + R2) = dVC/(V1 + V – VC)

7

Leyes fundamentales: filtro
V = V1 =>
t / C·(R1 + R2) = - ln(2·V1 – VC) + ln (2·V1)
VC = 2·V1·(1 - e-t / C·(R1 + R2))
V=-V1
t / C·(R1 + R2) = - ln( VC) + ln (Vmax)
VC = Vmax·e-t / C·(R1 + R2)

V1

-V1

Ejemplos decircuitos: rectificador de media onda

R

V = VD + VO = VD + I·R
V < 0.7 → I = 0 → VO = 0
V > 0.7 → VD = 0.7 → VO = V - VD

V1

-V1

8

Leyes fundamentales: amplificador

Rc

Vcc

Rb

Vo

Vcc = Rc·Ic + Vo → Vo = Vcc – Rc·Ic
Vi < 0.7 → I = 0 → Vo = Vcc
Vi > 0.7 → Ib = (Vi -0.7)/Rb
Vo = Vcc – (β·Rc/Rb)(Vi-0.7)
(β
Vi-Vo > 0.7 → Vo = 0.2

Vcc

Zo

V1

-V1

Zi
Zi

ViAv

Vo

9

Amplificador operacional I
Un amplificador operacional es un dispositivo con las siguientes características:
Señal de entrada diferencial y una señal de salida
Impedancia de entrada infinita

+

Impedancia de salida nula

-

Ganancia infinita

Modelo de tierra virtual
El modelo de tierra virtual divide el comportamiento del amplificador en tres regiones:Saturación positiva: V+ > V- → Vo = Vsat+
Saturación negativa: V+ < V- → Vo = Vsat-

Vsat+

Vo

Amplificación: V+ = V- → Ganancia infinita
La realimentación positiva saca al AO de la
zona de amplificación

Vi+-ViVsat-

10

Amplificador operacional: Ejemplos de operación
R2

Amplificador inversor

R1
-

Vi

Vo
+

Vi – Vo = (R1+R2)·I
V+ = 0 = VVi – V- = R1·I → I = Vi/R1
Vo...