Este curso introduce al alumno a la electrónica y los Arduinos, comenzando desde lo más básico de un circuito eléctrico y finalizando con el diseño de circuitos de baja complejidad empleando dispositivos electrónicos programables. Durante el curso los alumnos aprenderán los fundamentos básicos de la electricidad y de la electrónica, conocerán los diferentes bloques empleados en el diseño de un circuito electrónico, aprenderán las bases del diseño de circuitos analógicos y digitales, y serán introducidos a la programación de estos últimos empleando la plataforma Arduino. El curso apunta a estudiante de último año de educación escolar y primer año de educación universitaria, o cualquier otro alumno con suficiente motivación como para llevar a cabo sus propios experimentos y seguir aprendiendo en el futuro. Si bien no es un requisito esencial, los alumnos que tengan nociones de cálculo diferencial e integral podrán entender mejor algunos tópicos específicos, que no son estrictamente necesarios para concluir el curso. El curso incluye demostraciones de dispositivos electromecánicos sencillos controlados mediante un Arduino. Cada circuito demostrativo lleva asociado un diagrama de conexiones y un programa, ambos debidamente explicados, para facilitar que sean replicados por los alumnos empleando la plataforma Arduino.
Fuentes dependientes
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Del curso dictado por Pontificia Universidad Católica de Chile
Electrones en Acción: Electrónica y Arduinos para tus propios Inventos
1467 calificaciones
Pontificia Universidad Católica de Chile
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De la lección
Circuitos electrónicos
Este módulo es una introducción al análisis de circuitos, con una rápida pincelada sobre diversos dispositivos electrónicos empleados en circuitos de acondicionamiento de señales y en el manejo de actuadores.
Conoce a los instructores
Angel AbuslemeProfesor Asociado
Departamento de Ingeniería Eléctrica
Cristobal AlessandriEstudiante de Doctorado
Departamento de Ingeniería Eléctrica
[AUDIO_EN_BLANCO]
Pasamos a la siguiente lección del módulo tres, amplificadores.
Y nuestro primer video de esta lección es fuentes dependientes.
Las fuentes dependientes son fuentes de voltaje o de corriente,
cuya variable de salida es una función de otra variable del circuito.
Existen cuatro tipos.
Las fuentes de voltaje controladas por voltaje,
las fuentes de corriente controladas por corriente, las fuentes de voltaje
controladas por corriente y las fuentes de corriente controladas por voltaje.
Y estas siglas extrañas tienen que ver con la sigla en inglés.
Esto es voltage controlled voltage source,
o fuente de voltaje controlada por voltaje.
Esto sería current controlled current source,
o fuente de corriente controlada por corriente, y así sucesivamente.
Entonces esta es una forma de tener una fuente
que tiene una respuesta que depende de otra variable del circuito.
[AUDIO_EN_BLANCO] Una fuente
controlada por voltaje tiene que medir de alguna forma el voltaje de control.
¿De acuerdo?
Esa medición lo ideal es que no tome energía del voltaje de control.
Porque si toma energía del voltaje de control entonces va
a representar una carga para ese voltaje de control, y no queremos que eso ocurra.
Por lo tanto la medición debe ser realizada mediante una resistencia
infinita, de manera que la potencia gastada en medir ese voltaje sea cero.
Por lo tanto usamos un R infinito.
Una fuente controlada por corriente,
en cambio, tiene que sensar una corriente de control.
Y la idea es que esa medición, al medir esa corriente en otra parte del circuito
no tome energía de la corriente de control.
Por lo tanto, esa medición debe ser realizada mediante una resistencia nula de
manera que la potencia gastada al medir esa corriente de control sea cero.
Por lo tanto usamos una resistencia cero.
En resumen, si queremos medir voltaje usamos una resistencia infinita.
Si queremos medir corriente, usamos una resistencia cero.
Por lo tanto una fuente
controlada por voltaje mide voltaje en una resistencia infinita.
Una fuente controlada por corriente mide corriente en una resistencia cero.
Veamos un ejemplo.
Este es un ejemplo de una VCVS o voltage controlled
voltage source, fuente de voltaje controlada por voltaje.
Entonces la salida es un voltaje y la entrada es un voltaje también.
¿De acuerdo?
La salida es un voltaje que es A sub V veces mayor que el voltaje de entrada.
Fíjense que la resistencia a través de la cual medimos el voltaje de entrada
es una resistencia infinita.
No hay resistencia ahí porque es una resistencia infinita.
¿De acuerdo?
Al medir en una resistencia infinita no hay corriente aquí.
Si no hay corriente aquí, estamos bien.
No estamos consumiendo corriente,
no estamos consumiendo potencia para medir ese voltaje.
Veamos como se vería una fuente de voltaje controlada por voltaje en un circuito.
Digamos que tenemos una fuente de señal que tiene alguna forma de onda
en el tiempo y esa fuente de señal nos produce un voltaje, V sub I.
Ese voltaje lo estamos midiendo por esta fuente de voltaje controlada por voltaje.
Esa fuente, ese voltaje lo multiplicamos por un parámetro A sub V,
que podemos llamarle ganancia.
A sub V por V sub I.
Y finalmente la salida de esta fuente de voltaje controlada por voltaje va a ser
A sub V veces mayor que el voltaje en la entrada.
Entonces, de alguna forma estamos como amplificando, ¿o no?
Y ese voltaje es, entonces, la salida de nuestro circuito.
Y esa salida pasa por una resistencia de carga, por ejemplo.
Esto mismo lo podemos llevar a SPICE.
Entonces este circuito es una simulación transiente donde tenemos este Rs.
Tenemos V sub S.
Tenemos un elemento que es una fuente de voltaje controlada por voltaje,
que en SPICE es el elemento E.
Y en este caso, este elemento E
va a medir el voltaje que hay entre N001 y tierra.
O sea, va a medir este voltaje.
Va a producir un voltaje entre Vo y tierra.
Aquí.
Y va a tener una ganancia tres.
Este es A sub V.
A sub V va a ser tres.
Y luego tenemos una resistencia de salida.
Veamos como se ve este circuito en SPICE.
Entonces aquí tenemos SPICE
con el circuito implementado tal cual como lo vimos en la lámina.
Y vamos a ver el voltaje de entrada, que es una sinusoide.
Y vamos a ver el voltaje de salida.
Vimos que aplicamos una ganancia de tres, por lo tanto el voltaje de salida debería
ser tres veces más grande que el voltaje de entrada.
Y, efectivamente, el voltaje de salida llega hasta tres
volts cuando el voltaje de entrada llegaba hasta un volt solamente.
Por lo tanto tenemos algo que es una especie de amplificación.
De acuerdo, volvamos a las láminas.
Veamos otro ejemplo.
En este otro ejemplo tenemos una fuente de corriente controlada por voltaje,
o voltage controlled current source.
Esta es una fuente de corriente que tiene un parámetro G sub M,
que convierte de voltaje de entrada a corriente de salida.
Es muy parecido al ejemplo anterior con la única diferencia que en vez de tener un
voltaje en la salida tenemos una corriente.
Y esa corriente, al pasar por esta resistencia crea este voltaje.
Este mismo ejemplo lo podemos analizar en SPICE.
Es exactamente lo mismo, pero en este caso el elemento de
fuente de corriente controlada por voltaje es el elemento G, disponible en SPICE.
Vamos a ir al ejemplo en SPICE.
Okey, ya tenemos SPICE y ahora vamos a ver el resultado.
Voltaje de entrada, voltaje de salida y vemos que, interesante,
el voltaje de entrada tiene una cierta fase
y el voltaje de salida está en contrafase.
Cuando el voltaje de entrada crece el voltaje de salida decrece.
¿Por qué podría haber ocurrido esto?
Veamos la lámina para entender un poco más lo que está pasando.
Tratemos de entender un poco.
Cuando el voltaje de entrada crece la corriente crece.
Y cuando esta corriente crece, esta corriente va en esa dirección
produce una caída de tensión en la resistencia.
Si la corriente va en esa dirección, la caída de tensión es de esta forma.
Por lo tanto, cuando el voltaje de entrada crece la caída de tensión en la
resistencia hace que este voltaje sea menor que tierra.
Y eso explica el término en contrafase.
[AUDIO_EN_BLANCO] Esta lámina muestra
un resumen de las fuentes dependientes que existen que son E, F, G y H.
E es para el caso de una fuente de voltaje controlada por voltaje
F es para el caso de una fuente de corriente controlado por corriente.
Vemos ahí que el elemento que mide es un cortocircuito
por lo tanto estamos midiendo corriente.
G es para el caso de corriente controlado por voltaje
y H es para el caso de una fuente de voltaje controlada por una corriente.
Este mismo resumen aparece en esta lámina
con su impedancia ideales de entrada e impedancia ideales de salida.
En este caso, la impedancia de entrada
hace que no tome energía del elemento que está midiendo.
Y la impedancia ideal de salida hace que no se vea cargada
su salida cuando conectamos cualquier cosa a ese circuito.
Y esto concluye esta clase.
Muchas gracias.
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