RESISTORES

Resistores de composición

Los resistores de composición, o para fines generales, tienen la tolerancia más amplia de todos los, resistores existentes, y son los más baratos. En la figura siguiente se presenta un corte de un resistor de este tipo. Se fabrican depositando partículas de carbono, el material de resistencia, en una envoltura en forma de cilindro. El cilindro y las terminales de alambre se moldean a gran presión y temperatura elevada.

Los resistores de composición se producen con disipaciones de potencia de ¹/₈-, ¹/₄-, ¹/₂-, 1- y 2 W, y en niveles de tolerancia de 5%, 10% y 20%. Existen valores desde 1W a 100 MW , y los valores nominales de resistencia y tolerancia se indican por medio de una serie de bandas de color. El valor de resistencia se indica mediante cuatro bandas de color (o tres para la tolerancia del 20%). Cuando es aplicable, se utiliza una banda adicional para indicar el nivel de seguridad o confiabilidad. Esos resistores se hacen en una serie preferente.

Aunque esos resistores se presentan en valores amplios de tolerancia, es posible hacer una resistencia de tolerancia mas estable mediante la combinación de dos resistores de tolerancia amplia. Esto se puede hacer escogiendo inicialmente un resistor cuyo valor nominal se acerca al valor deseado, y combinándolo con otro cuyo valor se determine por la diferencia entre el del resistor escogido primeramente y el valor deseado. Los resistores se pueden combinar en serle o paralelo, según se requiera.

Resistores de baja tolerancia

Cuando se requieren resistencia de tolerancias más bajas, existen tipos de película metálica, película de carbón y devanados de alambre. Los resistores de semiprecisión en los niveles de tolerancia de 0.1,0.25, 0.5, 1 y 2%, se producen también en un conjunto de valores estándar de resistencia.

Los valores de resistencia se pueden indicar mediante un código de colores. El código de colores es el mismo que se muestra anteriormente con las ediciones siguientes:

Los resistores de 2% de tolerancia usan el mismo patrón de cuatro bandas de colores. Los resistores de 1% de tolerancia usan la codificación de cinco bandas de colores que se da en la figura siguiente.

Los valores de resistencia para resistores de menor tolerancia se indican con frecuencia mediante un número de cuatro dígitos. Los tres primeros dígitos indican las cifras significativas y el último da el número de ceros que siguen. Cuando no hay ceros agregados, se usa una letra para indicar el lugar decimal. Por ejemplo,

1271 = 1270W

12R7 = 12.7 W

Otro método para indicar el valor de resistencia consiste en usar tres dígitos significativos y una letra adicional para indicar un multiplicador. Las letras son: R - ohms, K - miles de ohms y M - Megohms. Por ejemplo, 53.6 R - 53.6 W ; 53.6 K - 53 600 W .

Resistores especiales

Hay otro tipo de categorías de resistores que no caen dentro de las clasificaciones proporcionadas Algunas de ellas son:

1. Ultraprecisión (0.002%) y ultraestable. Se producen, devanando cuidadosamente un alambre de resistencia sobre un molde.

2. De alto voltaje, para aplicaciones con kilovolts.

3. Alta resistencia, muchos megohms. Son de película metálica u oxido metálico sobre un núcleo de cerámica.

4. Redes de película metálica. Se producen en paquetes con doble hilera DIP, idénticos a los utilizados para circuitos integrados y en un paquete similar de hilera simple SIP. Se utilizan en resistores de aumento y reducción con circuitos integrados para excitar LED y para redes de escalera DIA y AID. Además de facilitar la inserción de muchos resistores simultáneamente en tablillas PC, la proximidad de los resistores que se encuentran en un módulo (chip) común de cerámica, permiten que se mantengan las razones de resistores con las variaciones de temperatura.

5.No inductivos, de devanado de alambre. Utilizan dos bobinas devanadas en direcciones opuestas, de modo que sus campos magnéticos se cancelen uno al otro.

6. Resistores de potencia. Son de devanado de alambre, con éste ultimo fijo a un núcleo de cerámica mediante un esmalte vítreo. Con frecuencia se fabrican con una corredera ajustable como medio para obtener un valor semivariable de resistencia.

Efectos de la temperatura

Una de las consideraciones más importantes al escoger un resistor, es el modo en que varia su resistencia con la temperatura. A veces se trata simplemente del modo en que varia la resistencia de un resistor individual. En las aplicaciones de divisor de voltaje se trata de igualar las variaciones de resistencia de dos resistores. En las aplicaciones sensoras por medio de termistores el usuario desea una variación de la resistencia grande; pero controlada y específica sobre una gama requerida de temperaturas.

Las especificaciones sobre la variación de la resistencia con la temperatura se expresan por lo común; como coeficiente de temperatura de la resistencia (que se abrevia TCR) en partes por

millón por grado Celsius (ppm/°C). Representa un porcentaje de cambio la resistencia nominal a 25°C. El coeficiente de temperatura de la resistencia puede ser positivo o negativo.

Voltaje nominal de trabajo continuo

El voltaje nominal de trabajo continuo (RCWV) es el voltaje máximo que se puede aplicar con seguridad a un resistor, sin sobrepasar su potencia nominal.

Resistencia critica

La resistencia crítica Rc de una serie de resistores es una resistencia a la que se producen simultáneamente el voltaje máximo permitido y la disipación máxima de potencia.

Ruido

En un resistor, a cualquier temperatura por encima del 0° absoluto, el movimiento aleatorio de los electrones genera pequeñas corrientes y bajos voltajes de ruido en las terminales. Esos voltajes se determinan por la temperatura absoluta, al valor de resistencia y el ancho de banda.

Efectos de alta frecuencia.

Debido a la Inductancia de las terminales y los conductores en los resistores de devanados, la capacitancia entre las terminales y entre las partículas de carbón en las resistencias de composición, y la capacitancia entre vueltas de los resistores de devanado, el modelo de alta frecuencia de un resistor difiere del de bala frecuencia.

Potencia nominal

La potencia nominal es la potencia máxima en watts que puede disipar con seguridad un resistor, a temperaturas ambiente de hasta 70°C. A temperaturas más elevada, la potencia nominal se reduce linealmente.

Resistores variables - potenciómetros

Además de los factores Indicados para los resistores fijos, es preciso tomar en consideración los factores adicionales al escoger resistores variables:

1.Resolucion. El cambio menor de resistencia que se puede obtener al hacer girar el contacto deslizante de ajuste. Esta consideración es muy importante para los potenciómetros de devanado.

2. Corriente de la terminal deslizante. La corriente máxima que puede entrar a la terminal deslizante (variable) o salir de ella.

3.Resistencia extrema. la resistencia entre la terminal deslizante y las terminales externas, con la terminal deslizante colocada en el extremo correspondiente.

4. Ajuste de estabilidad. Repetibilidad del valor de resistencia al reajustar el resistor a la misma posición.

5. Número máximo de rotaciones permitidas.

6. Número de vueltas.

7. Número de potenciómetros acoplados mecánicamente y sus efectos sobre la reducción lineal de la temperatura.

8.Capacidad para acoplar un eje de potenciómetro a un interruptor.

9. Distribución de la resistencia y linealidad.

Termistores

Los termistores son resistores semiconductores, cuya resistencia varia en forma considerable con los cambios de temperatura. Pueden tener un coeficiente de temperatura positivo negativo y existen en formas de disco, cabeza de arandela o montura atornillada. Tienen aplicaciones importantes en medición y control de la temperatura, en retardo cronológico y en indicadores del nivel de líquidos.

CAPACITORES

Se forma un capacitor cuando se separan dos placas conductoras con un aislador (dialéctico). Si se aplica un voltaje a las placas, se forman líneas de flujo eléctrico en el dialéctico entre las placas. La cantidad de flujo que se desarrolla es una medida de la capacitancia formada por las placas y el dialéctico.

La unidad básica de capacitancia es el farad (F); sin embargo esta unidad es demasiado grande para aplicaciones prácticas y resultan mejores como unidades los microfarads (1 m F - 10^-6 F) y los picofarads (1 r F - 10^-12 F).

Selección de capacitores

En la selección de capacitores se incluyen los factores que siguen:

1. Valor de capacitancia y valores limite

2. Voltaje: de cc, de ca, pico y de sobrevoltaje (transitorio)

3. Tamaño fisco y requisitos de montaje

4. Limites de temperatura

5. Coeficiente de temperatura de la capacitancia

6. Tolerancia y precisión.

7. Variación de la capacitancia con el voltaje

8. Fugas

9. Polarizadas o no

10. Factor de calidad (Q)

11. Efectos parásitos, inductancia en serie, resonancia en serie.

12. Fijos o variables. En los capacitores variables, el numero máximo permitido de ajuste de variación

13. Estabilidad

14. Efectos ambientales: choques, vibraciones, ciclos de temperatura, humedad, posibilidades de soldadura, resistencia mecánica, altitud, aislamiento, duración del código de colores

15. Voltaje máximo de ondulación

16. Corriente máxima de ondulación

17. Gama de frecuencias

18. Costos

Constante dialéctica relativa

El dieléctrico utilizado en los capacitores tiene un efecto considerable sobre el flujo y la capacitancia La constante dieléctrica relativa k compara el flujo en el vacío (k = 1) con el flujo en el material dieléctrico En la tabla siguiente se dan valores de constantes dieléctricas para algunos materiales utilizados comúnmente.

Impedancia de un capacitor

La impedancia de un capacitor no es una reactancia pura, sino que se modifica por la resistencia en serie de sus terminales y las placas, las pérdidas en el dieléctrico y la resistencia en paralelo, junto con los efectos de fugas. Un modo de manejar esto consiste en combinar todos esos efectos en una resistencia equivalente en serie (ESR), rnensurable directamente sobre puentes de impedancia, o bien, en forma indirecta, con instrumentos tales como el medidor de Q.

Coeficiente de temperatura

Los capacitores y los resistores están sujetos a variaciones de valor con la temperatura Mientras que para un resistor, excepto si se trata de un termistor, la variación de temperatura no es conveniente, se fabrican algunos capacitores con coeficientes específicos de temperatura v se usan para la compensación térmica.

El coeficiente de temperatura, TC, se expresa como el cambio de capacitancia por grado centígrado o Celsius de cambio de temperatura. En general se expresa en partes por millón por grado Celsius (ppm/°C). Puede ser positivo (P precede al coeficiente) negativo (N) u cero (NPO)

Capacitores variables

Hay muchas aplicaciones para capacitores variables, sobre todo en el campo de las comunicaciones. Los capacitores variables se pueden dividir en dos tipos básicos. En uno de ellos, el capacitor variable se produce de tal modo que se puede ajustar continuamente, como se requiere para la sintonización de un receptor de comunicaciones en una banda ancha de frecuencias. Esto se hace con capacitores variables que se pueden acoplar sobre el mismo eje para hacer resonar simultáneamente varios circuitos.

Uno de los capacitores típicos para esa función es el variable de aire. Consiste en dos conjuntos de placas de aluminio que se entrelazan uno con el otro. Un conjunto de placas, el estator, esta fijo; el otro, el rotor, va sobre un eje montado sobre un cojinete de bolas. Gira y hace variar el área del capacitor dentro del estator.

El segundo tipo es un capacitor parcialmente variable, denominado compensador (trimmer)

El número de veces que se pueden ajustar los compensadores es limitado. Su función es la de poderse ajustar a un valor deseado de capacitancia y, a continuación, permanecer en ese valor. Se utilizan para la compensación en los receptores de comunicaciones, la sintonización fina de precisión en los receptores de comunicaciones de frecuencias fijas, el ajuste de frecuencias de cristales, le sintonización de circuitos resonantes de microondas, la compensación de microcintas y el ajuste de las características de los filtros. Los compensadores se hacen con dialécticos de mica, aire, teflón, cerámica, cuarzo y vidrio. Para las aplicaciones de frecuencias ultra altas, los compensadores con dialécticos de aire, vidrio y cuarzo tienen valores muy elevados de Q. Las unidades de mica son del tipo de compresión. Los de cerámica giran y hacen variar la capacitancia de un modo similar al de los capacitores variables de aire. En los capacitores con dieléctrico de aire, vidrio y cuarzo, se ajusta la posición de un pistón.

INDUCTORES

Cuando la corriente fluye en un conductor (o una bobina), se desarrolla un campo magnético en torno al alambre (o la bobina). Cuando se incrementa la corriente, el flujo aumenta. Un incremento en el flujo magnético genera un voltaje en el alambre o el devanado con una polaridad que se opone al cambio de flujo. La capacidad da una bobina para oponerse a ese cambio se denomina autoinductancia, o bien, de modo mas común, inductancia; las bobinas se llaman inductores.

Cuanto mayor sea el flujo, tanto mayor será la inductancia. Puesto que las bobinas de núcleo de hierro desarrollan más flujo, su inductancia es más alta que la de las bobinas de núcleo de aire.

Puesto que la cantidad de flujo en el hierro se determina por la región del lazo de histéresis que se atraviesa, la inductancia de las bobinas de núcleo magnético depende de muchos factores y es variable.

Cuando dos bobinas se enlazan mediante un campo magnético común (transformador), la medida de la interacción de flujo magnético entre las dos bobinas se denomina inductancia mutua. La unidad de inductancia (L) es el henry (H); son muy comunes inductores de milihenry (mH) y microhenry (m H).

En el comercio existen inductores de muchos tipos y diversas formas. Los valores pequeños de inductancia se pueden conseguir en componentes de la forma y el tamaño aproximado de los resistores de composición de 1 W. Su inductancia en microhenrys se indica por medio de un código de colores idéntico al utilizado para los resistores de composición. Para valores elevados de inductancia. existen bobinas de núcleo de hierro en polvo. Para valores todavía más altos de inductancia, empleados en las líneas de potencia a frecuencias bajas, se utilizan bobinas con núcleos laminados de acero.

Los inductores variables tienen núcleos móviles de hierro en polvo que se pueden desplazar mediante un instrumento o un brazo de ajuste.

Elección de Inductores

Al escoger inductores, es preciso tomar en consideración los factores siguientes:

1. Valor de inductancia

2. Tamaño y requisitos de montaje

3. Q, Factor de calidad de una bobina

4. Gama de frecuencias

5. Composición del núcleo (aire o hierro)

6. Nivel de corriente continua y magnitud de corriente alterna en bobinas de hierro

7. Efectos de capacitancia parásita y frecuencia autorresonante

8. Para bobinas acopladas razón de vueltas, inductancia mutua y acoplamiento capacitivo entre devanados

9. Factores ambientales: temperatura. humedad, choques, vibraciones, aislamiento, altitud y ciclos térmicos

10.Disipación de potencia

11.Protección

12.Fijos o variables

Inductancia Mutua

Cuando dos bobinas se encuentran una cerca de la otra y hay corriente en una de ellas, el flujo de

la primera enlaza a la segunda. Si cambia la corriente de la primera bobina, se inducirá un voltaje en la segunda. Este efecto se denomina inductancia mutua M y su unidad es el henry (H). La inductancia mutua de la segunda bobina a la primera es idéntica a la de la primera a la segunda.

Capacitancia distribuida en une bobina y sus efectos

En una bobina, la capacitancia se desarrolla entre las vueltas individuales y los contactos terminales. Los alambres (conductores), separados por un aislador (dieléctrico), producen capacitancia entre las vueltas. Además, hay capacitancia a tierra. El efecto total de las diversas capacitancias se denomina capacitancia distribuida.

Reactores de radiofrecuencias (chokes)

Los reactores de radiofrecuencias (rf) son bobinas devanadas de tal modo que se minimiza la capacitancia distribuida. La finalidad es obtener la frecuencia autorresonante más elevada que sea posible, independientemente de el factor de calidad. Esto se logra, devanando la bobina en una serie de secciones en forma de pastel.

Bobinas con núcleo de hierro

Es difícil obtener valores elevados de inductancia en las bobinas con núcleo de aire y mantener el tamaño físico dentro de dimensiones razonables. La inductancia de una bobina se determina por el flujo, y este ultimo se puede incrementar mediante la utilización de núcleos magnéticos. En las frecuencias bajas se usan láminas de acero. Al incrementarse la frecuencia, las pérdidas se hacen mayores y se emplean núcleo a de ferrita o polvo de hierro. Además, el uso de núcleos móviles proporciona bobinas de inductancia ajustable.

Efectos de alta frecuencia

En las bajas frecuencias te usan alambres de cobre. Al aumentar la frecuencia, comienza a producir el efecto superficial y la corriente en un conductor sólido fluye en su capa externa; de ese moda aumenta resistencia efectiva. Para vencer esto, se rompe el alambre en pequeños conductores trenzados, esmaltadas y aislados. Esto es eficaz en la gama de la banda de radiodifusión de frecuencias intermedias de aproximadamente 450 KHz. Por encima de esto, el efecto superficial sigue incrementándose y, por ende, se vuelve a utilizar alambre sólido en las frecuencias más altas.

DIODOS

El dispositivo al vacío mas simple que se conoce es el diodo al vacío, el cual consta de dos electrodos llamados cátodo y placa. Cuando el cátodo del diodo esta frío, los electrodos constituyen una pequeña capacitancia. Con el cátodo caliente y la polarización debida, la placa conduce con característica no-lineal , aun para corriente de placa considerablemente menores a su valor de saturación. Esta no-linealidad es resultado de una nube de electrones (llamada carga espacial) que se acumula cerca del cátodo y reduce el potencial cercano a éste, a un valor igual o menor que el del cátodo.

El análisis del diodo es sencillo, cuando se considera que el cátodo y la placa son superficies planas, paralelas poco separadas, en donde el campo eléctrico es perpendicular a todos los puntos de los electrodos. Este análisis resulta válido para geometrías más complicadas.

El símbolo y su estructura es la siguiente:

Una de las características de los diodos es que solo conducen en una dirección; por lo tanto los diodos constituyen dispositivos unidireccionales y se adaptan idealmente para trabajo como rectificadores.

Triodo

El triodo al vacío es generalmente un diodo con un elemento de control, llamado rejilla, interpuesto entre el cátodo y la placa. El control de la corriente de placa se logra modificando la distribución del potencial entre cátodo y placa. El voltaje aplicado a la rejilla con la relación al cátodo proporciona el mecanismo para variar esta distribución de potencial.

La rejilla de control es una hélice o bobina de alambre enrollada que apantalla todo el cátodo y esta colocada más cerca de él que de la placa.

Los triodos al vacío tienen una gran variedad de tamaños y diferentes configuraciones en sus electrodos. El tamaño esta determinado principalmente por los niveles de potencia y voltaje requeridos en una aplicación dada. Los triodos son clasificados como dispositivos de control y para la gran mayoría de las aplicaciones operan con niveles de potencia de unos cuantos watts. Los tubos grandes de alta potencia son usados en transmisores de radio que pueden manejar kilo watts de potencia

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Un triodo produce una señal de salida que tiene la misma forma de onda que la señal de entrada, pero una amplitud mayor. La capacidad para amplificar sólo existe en el triodo, cuando el tubo trabaja en las condiciones apropiadas. En ciertas aplicaciones la ganancia de voltaje no tiene importancia y aun es indeseable, mientras que en otras aplicaciones la ganancia de voltaje no tiene importancia y aun es indeseable, mientras que en otras aplicaciones se busca que la señal de salida tenga una forma de onda muy diferente que la señal de entrada.

Tetrodo

El tetrodo se caracteriza fundamentalmente por los mismos parametros que el triodo, sin embargo, el hecho de tener una reja mas (reja pantalla) implica que se tengan algunos parametros distintos.

La neutralización de un triodo para anular los efectos de la capacitancia interelectródica y evitar la retroalimentación de placa a rejilla tiene muchas desventajas. Se requieren circuitos adicionales y ajustes de los mismos a menudo y resulta sumamente difícil. Sin embargo estos problemas pueden superarse agregando un cuarto electrodo al tubo. Dicho electrodo se coloca entre la rejilla y la placa y se conoce como rejilla de pantalla. Esta rejilla constituye un blindaje electrostático entre la rejilla y la placa, como lo cual la capacitancia entre ellas se reduce a valores tan bajos, como 0.01 picofarads o menos. Debido a su estructura en forma de malla, la rejilla pantalla cumple eficazmente su función de blindaje sin interferir mucho con el flujo de electrones de cátodo a la placa. Un tubo que contiene una rejilla pantalla, además de un cátodo, placa y rejilla de control recibe el nombre de tetrodo, ya que tiene cuatro elementos.

Pentodo

De acuerdo a lo anterior los tetrodos permiten reducir considerablemente la capacitancia interelectródica en el tubo y proporciona una amplificación mayor que los triodo; sin embargo tienen ciertas desventajas. Estas se originan principalmente en su característica de resistencia negativa que se manifiesta a los valores bajos de voltaje de placa. Por lo tanto los tetrodos tienen muy pocas aplicaciones, en su mayor parte se emplean solo para el equipo transmisor de radio. El tubo que tiene las mismas ventajas que el tetrodo, pero evita sus desventajas, se llama pentodo.

El pentodo es un tetrodo al cual se le ha agregado un electrodo más. Este quinto electrodo recibe el nombre de rejilla supresora y se conecta entre la rejilla de pantalla y la placa. La rejilla supresora debe su nombre al hecho de que evita o suprime los efectos de la emisión secundaria que ocurre en triodos y tetrodos. Igual que las rejillas pantalla y la de control, la rejilla supresora tiene una estructura de malla que permite el libre paso de los electrones que se desplazan hacia la placa.

La primera es la rejilla de control que se encuentra mas cerca del cátodo; la segunda es la rejilla pantalla separada de cátodo por una distancia un poco mayor, y la tercera rejilla supresora que esta aún más alejada del cátodo. La rejilla supresora esta localizada entre la rejilla pantalla y la placa y debe mantenerse a un potencial que sea bastante negativo con respecto al de la placa.

Heptodo (tubo pentarrejilla)

Un tubo de circuitos múltiples es el que tiene más de cinco elementos y debido a ello puede operar como si fuese mas de un tubo. Un ejemplo de tal tubo es el heptodo o tubo pentarrejilla. Los heptodos se usan en circuitos convertidores especiales.

Los convertidores, esencialmente, son circuitos que tienen doble función: la del oscilador local y la del mezclado. Entre los convertidores de tubo electrónico, el tipo mas usado es el convertidor o conversor pentarrejilla.

DESARROLLO DE LA PRACTICA

Se nos proporcionó una tablilla electrónica #3 para identificar los componentes que contenía, primeramente se identificaron los resistores obteniendo el valor ohmico, potencia y tipo de resistor, los resistores identificados en la tablilla se muestran en la tabla siguiente:

Resistencias Variables

• 3 Resistencias 2KW

Resistencias de precisión.

• 1 Resistencia 0.15W 13 W ± 5%

En segundo termino se identificaron los capacitores, obteniendo de éstos el valor de tensión y tipo de capacitor, mostrados en la siguiente tabla.

Posteriormente se identificaron los inductores obteniendo el tipo y modelo, anotando estos a continuación.

• Transformador 541834-D ELMACO 8517
• Transformador 541835-B ELMACO 8517
• Bobina Toroidal 561836-B ELMACO 8517
• Bobina Toroidal 577847-A ELMACO 8517

A continuación utilizando la tablilla obtuvo un diagrama eléctrico parcial el cual abarcaba 10 elementos y se ilustra a continuación:

Por ultimo se identifico de la tablilla los elementos de uso general enlistados a continuación.

• 4 Disipadores de Calor.
• 1 Poste de 18 pines.
• Conectores.
• Cables.
• Aislantes.
• Tablilla.

Como segundo punto a tratar en la práctica se nos proporcionó la tablilla numero 2 en la cual se identificaron los circuitos integrados como son: compuertas lógicas, memorias y microprocesadores, de los cuales se obtuvieron sus pin’s y código de circuito integrado, anotados a continuación.

1 Circuito Integrado

• TC5090

2 Memorias de 24 Patas

• Toshiba TMM2331P 2109 8427AAA
• TMP82C43P 8505ª

2 Microprocesadores

• TMP8049P 3261 8549H
• SLA4050 oc N59 ON III

Como otro punto el profesor proporciono una serie de componentes resistivos, a los cuales se les obtuvo su valor ohmico con la ayuda de un multímetro en su función como ohmetro. La lista que a continuación se muestra describe el tipo de componente resistivo y su valor obtenido.

Para finalizar la practica el profesor nos proporciono algunos dispositivos rectificadores de los cuales se midió su resistencia ohmica directa e inversa, el tipo de dispositivo y el valor obtenido en la medición se muestra a continuación.