ELECTRÓNICA APLICADA

Este manual de referencia debería estar en el banco de trabajo de cualquiera persona que se dedique a la tecnología, a la invención o al desarrollo mediante el uso de circuitos electrónicos porque permite adentrarse en esta apasionante materia desde cualquier enfoque. 

Con un enfoque claro y estructurado, esta obra permitirá aprender desde los fundamentos básicos de la electrónica aplicada hasta la implementación de los circuitos avanzados.

Cada capítulo incluye actividades prácticas, ejemplos reales y simulaciones que te ayudarán a dominar conceptos clave, como la ley de Faraday, la resonancia, el diseño de amplificadores operacionales y el manejo del microcontrol.

Este libro es una herramienta indispensable tanto para estudiantes como para docentes, y está diseñado para preparar a profesionales competentes, capaces de enfrentar los retos tecnológicos actuales y contribuir al avance de los sectores clave, como las telecomunicaciones y la domótica.

ÍNDICE COMPLETO DEL LIBRO:

1. Fundamentos de electricidad. Circuitos en corriente continua (CC) RA1
1.1. Origen de la electricidad ....................................................................................... 15
1.1.1. Carga eléctrica ............................................................................................................ 16
1.1.2. Generación de electricidad. Tensión ......................................................................... 19
1.1.3. Efecto químico de la electricidad .............................................................................. 21
1.1.4. Asociación de generadores ........................................................................................ 25
1.2. Materiales y sus propiedades ............................................................................................... 28
1.2.1. Aislantes, conductores y semiconductores ............................................................... 29
1.2.2. Resistencia ........................................................................................... 33
1.2.3. Ley de Ohm ......................................................................... 36
1.3. Circuito eléctrico ................................. 36
1.3.1. Circulación de corriente eléctrica. Intensidad .......................................................... 37
1.3.2. Análisis de circuitos en CC ........................................................................................ 38
1.4. Magnitudes eléctricas fundamentales ................................................................................. 43
1.5. Simbología eléctrica básica .............................................................. 47
Ideas clave ..................................... 49
Aplica lo aprendido ............................................................................................................ 50
Solución del punto de partida ........................................................................................................ 51
Práctica profesional .......................................................................................................... 52
Ponte a prueba ............................................................................................................... 54

2. Principios de electromagnetismo RA2
2.1. Magnetismo ......................................................................................................... 59
2.1.1. Campo magnético producido por un imán ............................................................... 59
2.1.2. Inducción magnética .................................................................................................. 60
2.1.3. Materiales magnéticos ................................................................................................ 61
2.2. Interacción entre el campo magnético y la corriente eléctrica ........................................ 65
2.2.1. Campo magnético producido por una corriente eléctrica ....................................... 66
2.2.2. Electroimán ................................................................................................................. 67
2.2.3. Magnetización ............................................................................................................ 68
2.2.4. Fuerzas entre el campo magnético y la corriente eléctrica ...................................... 69
2.3. Fuerza electromotriz inducida ............................................................................................. 71
2.3.1. Tensión generada por un campo magnético variable ............................................... 71
2.3.2. Transferencia de energía por inducción .................................................................... 72
2.4. Fuerza electromotriz autoinducida en bobinas .................................................................. 77
2.4.1. Ley de Lenz ................................................................................................................. 77
2.4.2. El inductor ................................................................................................................... 80
2.5. Compatibilidad electromagnética ....................................................................................... 81
2.5.1. Emisión e inmunidad .................................................................................................. 82
2.5.2. Interferencias y su filtrado .......................................................................................... 83
2.6. Magnitudes eléctricas y simbología ................................................................................ 84
Ideas clave ..................................................................................................... 87
Aplica lo aprendido ....................................................................................................... 88
Solución del punto de partida ...................................................................................... 90
Práctica profesional .................................................................................................. 92

3. Componentes electrónicos y características RA1, RA4, RA6
3.1. Componentes electrónicos pasivos ............................. 97
3.1.1. La resistencia ............................................................. 97
3.1.2. El inductor ............................................................... 106
3.1.3. Condensador .............................................................. 109
3.2. Componentes electrónicos activos ......................................... 112
3.2.1. Diodos ............................................................................ 120
Ideas clave ................................................................ 126
Aplica lo aprendido ........................................................................ 127
Solución del punto de partida ......................................................... 128
Práctica profesional .......................................................... 129
Ponte a prueba ................................................................................... 130

4. Fuentes de alimentación RA5
4.1. Introducción a la conversión de energía .................................................... 135
4.2. Fuentes de alimentación lineales ............................................................. 136
4.2.1. Transformación ....................................................................................... 138
4.2.2. Rectificación ................................................................................................. 139
4.2.3. Filtrado ...................................................................................................... 141
4.2.4. Estabilización ............................................................................................. 142
4.3. Fuentes de alimentación y conversores conmutados ........................................................ 145
4.3.1. Bloques de una fuente conmutada aislada AC-DC .................................................. 147
4.3.2. Funcionamiento del bloque conmutado conversor DC-DC .................................... 149
4.3.3. Aplicaciones de fuentes de alimentación y conversores conmutados .................... 151
4.4. Sistemas de alimentación combinados .................................................................... 153
4.4.1. Sistemas de alimentación ininterrumpida ................................................................. 153
4.4.2. Instalaciones de energía solar fotovoltaica ............................................................... 154
4.4.3. Sistemas de alimentación de vehículos eléctricos .................................................... 157
Ideas clave ................................................................................................ 159
Aplica lo aprendido ................................................................................... 160
Solución del punto de partida ........................................................................ 161
Práctica profesional .................................................................................... 162
Ponte a prueba ................................................................................................. 164

5. Análisis y medidas en circuitos de corriente alterna (CA) RA3, RA4
5.1. Introducción a la corriente alterna ...................................................................................... 169
5.2. Fundamentos y características de la corriente alterna ...................................................... 170
5.2.1. Tipos de corriente alterna ........................................................................................... 171
5.2.2. Generación de CA senoidal ....................................................................................... 172
5.2.3. Valores característicos ................................................................................................ 175
5.2.4. Medidas en circuitos de CA ....................................................................................... 177
5.3. Receptores en CA monofásica ............................................................................................. 178
5.3.1. Impedancia ................................................................................................................. 179
5.3.2. Comportamiento de componentes pasivos en CA .................................................... 179
5.3.3. Potencia activa, reactiva y aparente .......................................................................... 183
5.3.4. Factor de potencia y su corrección ........................................................................... 184
5.3.5. Resolución de circuitos mixtos CA ............................................................................ 186
5.3.6. Resonancia .................................................................................................................. 190
5.3.7. Aplicaciones de la corriente alterna (CA) en electricidad y electrónica ................. 194
5.4. Cálculos y medidas en corriente alterna trifásica ............................................................... 196
5.5. Armónicos en corriente alterna ........................................................................................... 197
5.5.1. Características de los armónicos ............................................................................... 198
5.5.2. Medida de los armónicos y compensación .............................................................. 201
Ideas clave ......................................................................................................................................... 204
Aplica lo aprendido .......................................................................................................................... 205
Solución del punto de partida ........................................................................................................ 208
Práctica profesional .......................................................................................................................... 209
Ponte a prueba ................................................................................................................................. 210

6. Circuitos analógicos con amplificadores operacionales RA4, RA6
6.1. Introducción ........................................................................................................................... 215
6.2. Especificaciones generales de los amplificadores .............................................................. 216
6.3. Amplificadores transistorizados ........................................................................................... 217
6.3.1. El transistor JFET como amplificador ......................................................................... 218
6.3.2. El transistor BJT como amplificador .......................................................................... 219
6.3.3. Circuitos amplificadores realizados mediante transistores ...................................... 220
6.4. Amplificadores operacionales .............................................................................................. 222
6.4.1. Características generales de los amplificadores operacionales ............................... 223
6.4.2. Buffer ........................................................................................................................... 225
6.4.3. Amplificador no inversor y amplificador inversor .................................................... 225
6.4.4. Amplificador sumador inversor ponderado .............................................................. 226
6.4.5. Amplificador diferencial y restador ........................................................................... 227
6.4.6. Comparadores ............................................................................................................. 228
6.4.7. Amplificador de instrumentación .............................................................................. 231
6.5. Amplificadores integrados de potencia ............................................................................... 231
6.6. Conversores de señal A/D y D/A ......................................................................................... 233
6.6.1. Conversores analógico-digitales ADC ....................................................................... 234
6.6.2. Conversores digital-analógicos DAC ......................................................................... 237
Ideas clave ......................................................................................................................................... 239
Aplica lo aprendido .......................................................................................................................... 240
Solución del punto de partida ........................................................................................................ 241
Práctica profesional .......................................................................................................................... 242
Ponte a prueba ................................................................................................................................. 244

7. Circuitos lógicos digitales RA7
7.1. Introducción a la electrónica digital .................................................................................... 249
7.2. Sistemas de numeración y códigos binarios ....................................................................... 250
7.2.1. Sistema decimal .......................................................................................................... 250
7.2.2. Sistema binario ........................................................................................................... 251
7.2.3. Códigos binarios ......................................................................................................... 256
7.3. Funciones lógicas básicas ..................................................................................................... 260
7.3.1. Función SI (buffer) ...................................................................................................... 261
7.3.2. Función Y (AND) ........................................................................................................ 261
7.3.3. Función O (OR) .......................................................................................................... 262
7.3.4. Función O Exclusiva (EXOR) ...................................................................................... 262
7.3.5. Función NO (NOT) ..................................................................................................... 263
7.4. Álgebra de Boole ................................................................................................................... 264
7.5. Simplificación mediante reglas de Boole y mediante mapa de Karnaugh ....................... 268
7.6. Simplificación mediante mapa de Karnaugh ...................................................................... 269
7.7. Conversores de código ......................................................................................................... 274
7.7.1. Codificadores .............................................................................................................. 274
7.7.2. Decodificadores .......................................................................................................... 274
7.8. Selectores digitales ................................................................................................................ 277
7.8.1. Multiplexores .............................................................................................................. 277
7.8.2. Demultiplexores ......................................................................................................... 279
7.9. Comparadores ....................................................................................................................... 280
7.10. Sumadores .............................................................................................................................. 281
Aplica lo aprendido .......................................................................................................................... 285
Solución del punto de partida ........................................................................................................ 287
Práctica profesional .......................................................................................................................... 288
Ponte a prueba ................................................................................................................................. 290

8. Circuitos microprogramables RA8
8.1. Introducción a los sistemas digitales secuenciales ............................................................. 295
8.2. Diagramas de representación de estados ........................................................................... 296
8.2.1. Cronograma ................................................................................................................ 296
8.2.2. Grafo de estados ......................................................................................................... 297
8.2.3. Algoritmos ................................................................................................................... 298
8.3. Funciones secuenciales básicas ............................................................................................ 299
8.3.1. Memoria biestable J-K ................................................................................................ 300
8.3.2. Memoria biestable D .................................................................................................. 301
8.3.3. Memoria biestable T ................................................................................................... 302
8.4. Unidades de memoria de varios bits ................................................................................... 302
8.4.1. Registros de desplazamiento ...................................................................................... 303
8.4.2. Memorias de lectura y escritura RAM ....................................................................... 306
8.5. Contadores digitales ............................................................................................................. 307
8.5.1. Contadores digitales asíncronos ................................................................................ 309
8.5.2. Contadores digitales síncronos .................................................................................. 310
8.6. Circuitos integrados programables ...................................................................................... 312
8.6.1. Dispositivos lógicos programables ............................................................................ 313
8.6.2. Microprocesadores ..................................................................................................... 315
8.6.3. Microcontroladores .................................................................................................... 322
8.6.4. Lenguajes de programación ....................................................................................... 324
Ideas clave ................................................................ 329
Aplica lo aprendido ..................................................................................................... 330
Solución del punto de partida .................................................... 332
Práctica profesional .......................................................................................................................... 333
Ponte a prueba.