INDICE.
1.- CIRCUITO ELECTRÓNICO.
2.- COMPONENTES PASIVOS.
2.1.- Resistencias eléctricas.
2.1.1.- Características.
2.1.2.- Tipos de resistencias
2.2.- Condensadores.
2.2.1.- Características del condensador
2.2.2.- Tipos de condensadores
2.3.- Componentes magnéticos.
2.3.1.- Bobinas
2.3.2.- Relés
2.3.3.- Transformadores
3.- COMPONENTES ACTIVOS.
3.1.- Diodo semiconductor.
3.1.1.- Tipos de diodos
3.1.2.- Aplicaciones de los diodos
3.2.- Transistores.
3.2.1.- Tipos de montaje
Aplicaciones de los transistores
OTROS ELEMENTOS SEMICONDUCTORES
El tiristor
El triac
El diac
5.- CIRCUITOS INTEGRADOS.
5.1.- Amplificador Operacional.
5.2.- Circuito integrado lineal.
5.3.- Circuito integrado digital.
6.- PROCEDIMIENTOS DE CONEXIÓN.
6.1.- Placa de prueba o protoboard.
6.2.- Placa de tiras
La soldadura eléctrica
6.2.- Circuito impreso.
1.- CIRCUITO ELECTRÓNICO.
Un circuito electrónico está formado por la interconexión de componentes electrónicos para realizar una función electrónica como puede ser: amplificación, regulación, temporización, conmutación,…
Los componentes electrónicos que forman el circuito electrónico se montan sobre soportes especiales y se unen con técnicas y herramientas específicas; unas veces de forma temporal para realizar pruebas (placa de prueba o protoboard) y otras veces de forma permanente (circuito impreso).
Los componentes se pueden clasificar según la actuación que introduce en la señal en el circuito electrónico en pasivos y activos.
Los componentes pasivos no introducen a la señal del circuito electrónico ni ganancia ni control. Realizan la conexión entre diversas partes del circuito, y en general, provocan una modificación (atenuación, desfase,…) de la señal.
Los componentes activos introducen a la señal del circuito electrónico ganancia o control.
2.- COMPONENTES PASIVOS.
2.1.- Resistencias eléctricas.
Las resistencias son componentes pasivos que presentan oposición al paso de la corriente eléctrica. Se usan para reducir la corriente que circula por una rama determinada del circuito o para dividir el valor total de la tensión. Su unidad de medida es el ohmio y se representa con el símbolo (W), letra griega omega.
2.1.1.- Características.
Las características técnicas generales de las resistencias son:
· Resistencia nominal
Es el valor teórico esperado al acabar el proceso de fabricación. Se marca en el cuerpo del resistor mediante código de colores (anillos de colores impreso sobre su cuerpo), o indicando directamente el valor.
El código de colores está normalizado y el orden que hay que seguir para interpretar el código marcado, viene establecido por el anillo más próximo a un extremo, siendo éste el que determina la primera cifra significativa.
(tabla 8.3)
· Tolerancia
La tolerancia se define como la diferencia entre las desviaciones superiores e inferiores del valor nominal de la resistencia.
Por razones técnicas y comerciales, no existen en el mercado todos los valores de resistencia nominales que se obtienen en los diseños teóricos. Los valores comerciales vienen dados por las series normalizadas siguientes: serie E12 (tolerancia ±10 %), E24 (tolerancia ±5 %), E48 (tolerancia ±2 %) y E96 (tolerancia ±1 %).
(tabla 8.4)
En la tabla se puede apreciar que al disminuir la tolerancia de la serie, aumenta el número de valores normalizados y en el comercio se puede encontrar cualquier valor de los indicados afectados por los factores:
X10, x100, x103, x104, x105, x106.
· Potencia nominal o disipación nominal
Es la potencia en vatios (W) que el elemento puede disipar de una manera continua sin sufrir deterioro, a la temperatura nominal de servicio. El tamaño del resistor es directamente proporcional al calor que debe disipar.
Los valores normalizados son de 1/8, 1/4, 1/2, 1, 2, …. vatios y se diferencia en el tamaño que está en función de la potencia que disipan.
· Coeficiente de temperatura
La variación que sufre el valor nominal de un resistor con la temperatura viene dada por la ecuación siguiente:
donde Rt es la resistencia a la temperatura final que alcanza el resistor, Ro la resistencia a la temperatura inicial, a el coeficiente de temperatura, expresado normalmente en ppm/ºC (partes por millón por grado centígrado), y DT es el incremento de temperatura.
El signo de coeficiente de temperatura (a), indica en qué sentido variará la resistencia. Si a es positivo, R aumenta al aumentar la temperatura, y si es negativo R disminuye al aumentar la temperatura.
2.1.2.- Tipos de resistencias
· Resistores aglomerados: Estas resistencias son muy sensibles a la humedad y variables con la temperatura. Su valor óhmico decrece cuando la frecuencia aumenta y cuando la tensión aumenta. La ventaja que tienen es que soportan bien las sobrecargas.
El proceso de fabricación de estas resistencias consiste en formar barras compuestas de grafito y una resina aglomerante. Variando la sección y la longitud, así como la resistividad de la mezcla, se obtiene los distintos valores normalizados. Posteriormente, se montan los terminales de salida sobre el cuerpo resistivo, se recubre el conjunto con una capa aislante y se marca el código de colores.
Fig. 8.6
· Resistores de película de carbón. Resistores pirolíticos: son resistencias con una tolerancia del 5%, junto con los resistores de película metálica son los más utilizados.
El procedimiento para obtener estos resistores se divide en los siguientes pasos:
1.- Cortar lo que posteriormente serán los soportes cerámicos en distintas longitudes.
2.- Realizar un déposito de carbón sobre la cerámica. Si el depósito se hace mediante un proceso denominado pirólisis, el resistor resultante se denomina pirolítico.
3.- Realizar mediante láser o diamante, el espiralado del cuerpo resistivo, es decir, hacer espiras en función de las necesidades del diseño. El resultado obtenido es análogo a haber enrollado una tira de carbón sobre el soporte cerámico.
4.- Colocar los casquillos en los terminales, y una vez acabado el espiralado, sellar el conjunto con resinas o lacas, introducir en horno para endurecer, y, por último, marcar sobre el cuerpo del componente el valor nominal.
Fig. 8.7.
· Resistores de película metálica: son resistencias que tienen una tolerancia del 1%, siendo muy estables y fiables, por lo que se utilizan en circuitos en los que se necesitan valores resistivos de mucha precisión.
El proceso de fabricación es similar al utilizado en los resistores de película de carbón, pero cambiándose el depósito de carbón por metal. Entre los metales más utilizados están el molibdeno, cromo, wolframio y titanio.
Fig.8.8.
· Resistores bobinados: son resistencias que disipan grandes potencias utilizandose principalmente en las fuentes de alimentación de los equipos eléctricos y electrónicos.
Su construcción consiste en enrollar, sobre un soporte cerámico, un hilo o cinta de una determinada resistividad (r). Normalmente se emplea hilo de aleación Ni-Cr-Al, utilizándose en precisión aleación de Ni-Cr (80/20).
Fig. 8.9
· Resistores variables y ajustables: son resistencias cuyo valor óhmico puede variar según las necesidades del equipo electrónicos o magnitud eléctrica a controlar. Consta de tres terminales, el terminal del centro normalmente es el cursor (parte móvil), permitiendo obtener el valor resistivo deseado, y entre los terminales extremos se tiene el valor total del elemento resistivo.
Las resistencias variables son componentes que permiten manipular externamente al equipo la señal, como son el caso del volumen, brillo,…
Fig. 8.11
Las resistencias ajustables, en cambio, se calibran para fijar algún parámetro en el interior de los equipo electrónicos (corriente, tensión), y no son accesibles al usuario.
Fig. 8.14
· Otros tipos de resistores: hay otros tipos de resistencias que varían su valor según diversos parámetros:
– LDR: son componentes electrónicos cuya resistencia varía en función de la intensidad y de la longitud de onda de la radiación luminosa que recibe.
Fig. 8.15-8.16
– PTC/NTC: su resistencia varia en función de la temperatura y según el signo del coeficiente de temperatura su variación será positiva (PTC) o negativa (NTC).
Fig.8.18-8.17
– VDR: son componentes que varían su resistencia en función de la tensión aplicada.
Fig. 8.20-8.21
2.2.- Condensadores.
Los condensadores son componentes pasivos de dos terminales capaces de almacenar temporalmente cargas eléctricas. Su constitución interna se fundamenta en dos placas llamadas armaduras o electrodos, elementos separados entre sí por un material aislante conocido como dieléctrico. La capacidad de un condensador viene determinada por la superficie de las armaduras, la distancia que las separa y la naturaleza del dieléctrico.
El condensador en corriente continua sólo permite el paso de la corriente mientras dura el proceso de carga. Una vez cargado el condensador, deja de pasar corriente por él. En corriente alterna, su comportamiento es diferente. Se carga y se descarga continuamente.
2.2.1.- Características del condensador
Los condensadores se seleccionan según sus valores característicos de:
a) Valor capacitivo: Es la capacidad de almacenamiento. La unidad de capacidad es el faradio, que equivale a la capacidad de un condensador que, cargado con un culombio, tiene entre sus placas una diferencia de potencial de un voltio. Como esta unidad resulta excesivamente grande, recurrimos a los múltiplos picofaradio (10-12), nanofaradio (10-9), microfaradio (10-6). Viene indicado numéricamente sobre el componente o representado mediante un código de franjas, en picofaradios.
b) La tensión de perforación del dieléctrico: Es el valor de tensión que soporta el dieléctrico del condensador. Hay que procurar darle un margen de seguridad.
c) La tolerancia: Es la diferencia máxima entre el valor nominal o teórico y el valor rela del condensador. Se expresa en porcentajes del valor nominal (5%, 10%, etc.). En condensadores electrolíticos, la tolerancia puede alcanzar valores de 50%.
2.2.2.- Tipos de condensadores
Existen distintos tipos de condensadores según el dieléctrico utilizado en su construcción:
a) Papel: son condensadores de poca capacidad (del orden de picofaradios). La tolerancia suele ser un 10%. Con franjas se indica la tensión de trabajo.
El dieléctrico es de celulosa impregnada con resinas o para finas.
Fig 8.23
Otro tipo de dieléctrico es el papel metalizado que se fabrican realizando depósitos metálicos sobre el papel y enrollando el papel. La principal característica de estos condensadores es la autorregeneración: fenómeno accidental provocado por un defecto en el dielétrico por el que salta un pequeño arco eléctrico en el interior que vaporiza el metal sin destruir el papel, formándose alúmina que es un material dieléctrico. Son de reducido volumen y de gran estabilidad frente a cambios de temperatura.
Fig. 8.25
También se fabrican condensadores subminiatura de papel metalizado, en los caules se metaliza una sola cara de la celulosa, quedando las armaduras separadas por una franja aislante.
Fig. 8.26
b) Poliéster: es el tipo de dieléctrico de plastico más utilizado. Su valor y tensión máxima escritos en el propio condensador (expresados en nanofaradios).
Entre sus características destacan: gran resistencia de aislamiento, lo cual permite conservar la carga gran tiempo, volumen reducido y autorregeneración en los de poliéster metalizados.
c) Cerámicos: Suelen ser de poca capacidad, y aguantan menos tensión que los de poliéster. Sus valores se determinan mediante código de colores, en nanofaradios.
El proceso de fabricación consiste básicamente en la metalización de las dos caras del material cerámico. Destacando en sus características como buenos aislantes térmicos y eléctricos.
Fig. 8.28
d) Electrolíticos: Son los más usados, sobre todo como filtro. Suelen aumentar mucho de tamaño a medida que su tensión de trabajo es mayor. Tienen polaridad debido al proceso de fabricación que consiste en depositar mediante electrólisis una fina capa de aislante: óxido de aluminio o de tantalio. Su polaridad está indicada en los terminales con el signo + o -. Capacidad es del orden de los microfaradios.
Fig. 8.29
2.3.- Componentes magnéticos.
Existen una serie de componentes pasivos empleados en los equipo electrónicos cuyo funcionamiento se basa en las propiedades magnéticas. Estos son:
2.3.1.- Bobinas
Las bobinas o inductores son componentes pasivos de dos terminales que ofrecen una determinada autoinducción. Su unidad de medida es el henrio (H), pero se emplea los submúltiplos mH y mH. Las técnicas que se emplean para indicar el valor de la autoinducción son el código de colores y la serigrafía directa.
Al ser componentes que presentan una impedancia variable con la frecuencia, se emplean como filtros, denominándose choques. Existen bobinas de valor fijo y ajustable, donde el elemento que permite realizar el ajuste es el núcleo de la bobina. Se utiliza en circuitos de comunicación para realizar la sintonización.
Fig. 8.38-8.39
2.3.2.- Relés
El relé es un elemento que se fundamenta en las propiedades del magnetismo para formar imanes no permanentes. Si introduces un trozo de hierro dulce en el interior de la bobina, cada vez que circule corriente eléctrica por ella se transformará en un imán. Cuando circule corriente por la bobina, el hierro atraerá una pieza metálica que forma parte del conjunto. Esta pieza podrá bascular por uno de los extremos, de tal manera que el otro quedará libre y podrá cerrar o abrir un circuito. Cuando la corriente deje de circular, un muelle hará que esta pieza metálica vuelva a su estado inicial. De esta forma, según circule o no corriente, podremos abrir o cerrar circuitos eléctricos. Existen relés que, en función del número de contactos, puedan cerrar o abrir uno o más circuitos a la vez.
2.3.3.- Transformadores
El transformador es un componente basado en la disposición de dos bobinas acopladas magnéticamente con un núcleo de material ferromagnético, constituido de ferrita. La bobina por donde entra la corriente recibe el nombre de primario, y por donde sale, secundario. Debido a este acoplamiento, la señal que entra en el transformador sufre variaciones que son recogidas a la salida. Se pueden utilizar transformadores para elevar su amplitud o disminuirla, o bien para adaptar entre sí otros componentes.
Un transformador reduce la tensión cuando el secundario tiene menos espiras que el primario. Todo ello se produce por la variación de la intensidad eléctrica.
3.- COMPONENTES ACTIVOS.
Los componentes activos son capaces de generar, modificar y ampliar el valor de una señal eléctrica.
3.1.- Diodo semiconductor.
El diodo semiconductor es un componente electrónico fundamentado en las propiedades físicas que presentan algunos materiales.
Los semiconductores son sólidos que a temperatura ambiente tienen una resistencia que se encuentra entre los materiales aislantes y los materiales conductores, como los metales. El diodo está formado por un cristal de germanio o de silicio con dos zonas diferenciadas. En una de estas zonas, llamada zona N, se añade un determinado número de impurezas capaces de dar o ceder electrones. En la otra zona, la llamada zona P, la impureza añadida capta electrones. Entre estas dos zonas hay una tercera, la zona de transición o de unión.
En función del tratamiento que se dé a los materiales que forman el diodo, se pueden obtener distintos usos.
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El diodo semiconductor se caracteriza por dejar pasar la corriente eléctrica en un único sentido, cuando está polarizado o alimentado directamente. En sentido inverso, casi no circula corriente. Podríamos decir que actúa como interruptor, abriéndose y cerrándose en función del sentido de la corriente eléctrica. La polarización directa se produce al alimentar positivamente el ánodo (+), y negativamente el cátodo (-). La polarización inversa se produce al alimentar negativamente el ánodo, y positivamente el cátodo.
El diodo semiconductor está formado por la unión de dos materiales semiconductores, PN, conectados a dos terminales y encapsulados para darles forma y rigidez.
Los terminales del dipolo se llaman: ánodo (A), conectado al material tipo P, y cátodo (K), conectado al material tipo N. En los diodos de unión, estos terminales se pueden diferenciar porque el cátodo presenta un anillo sobre su forma cilíndrica.
3.1.1.- Tipos de diodos
De entre los innumerables tipos, seleccionamos los siguientes:
a) Diodo de germanio: Fue uno de los primeros diodos semiconductores. Reciben el nombre de diodos de punta de contacto porque el extremo de un conductor, muy delgado, se apoya sobre un pequeño cristal de germanio. A partir de una diferencia de potencial de 0,2 V se vuelve conductor. Se pueden distinguir por estar encapsulados en vidrio, de modo que se ve su interior.
Una de las aplicaciones más generalizadas de los diodos de germanio es su buena capacidad para trabajar con señales de elevada frecuencia, por ejemplo, con señales de radio. Estos diodos son de pequeño tamaño, lo cual facilitó su incorporación a los primeros receptores de audio, llamados superheterodinos.
b) Diodo de silicio: Recibe el nombre de diodo de unión. Está hecho con material a base de silicio. Es muy útil para tensiones e intensidades mucho más elevadas que las que soporta un diodo de germanio. Se vuelve conductor con una diferencia de potencial de 0,6 V. Está formado por la unión de dos zonas PN con silicio, al que se le han añadido impurezas.
c) Diodo Zener: Es un tipo especial de diodo. Está diseñado para trabajar con tensiones inversas y su función es la de estabilizador de tensión. El Zener se coloca en la fase final de una fuente de alimentación. Cuando el diodo Zener llega a la tensión de Zener, que depende del modelo y del valor que queramos estabilizar, la intensidad a través del diodo sólo queda limitada por el circuito exterior.
d) Diodo LED: Los diodos LED son unos dispositivos semiconductores constituidos por dos uniones que, polarizadas directamente, son capaces de emitir radiaciones luminosas (fotones). Los primeros diodos LED eran rojos y aún hoy siguen siendo los más difundidos y económicos. El color rojo corresponde a las frecuencias más bajas de la banda óptica, las cuales necesitan una energía más reducida para emitir un fotón. A los colores amarillo, azul y verde corresponden energías más elevadas, por lo que hay que utilizar materiales que, de momento, son más costosos. Por otro lado, las tensiones de polarización tienen que ser más elevadas para proporcionar la energía necesaria a los fotones. Sin embargo, desde hace algunos años, algunos fabricantes han potenciado los LED amarillos, naranja y verdes.
e) Otros diodos semiconductores: Los fotodiodos transforman la intensidad luminosa que reciben en corriente eléctrica, a través de una pequeña ventana. Cuanto más intensa es la luz, más corriente se produce. Se utilizan como detectores de luz.
Los diodos varactores son diodos que disminuyen la capacidad de la unión PN en función de la tensión que se aplica entre sus extremos. Se utilizan conjuntamente con una bobina para generar señales de frecuencia variable.
3.1.2.- Aplicaciones de los diodos
Una de las aplicaciones más importante es la de rectificación de corriente alterna, convirtiéndola en continua, para los diversos usos en aparatos electrónicos. Para ello existen diversos circuitos característicos de rectificadores de media onda y onda completa.
3.2.- Transistores.
El transistor es un elemento en el cual se puede gobernar la intensidad de corriente que circula entre dos de sus tres terminales, a través de la acción de una pequeña corriente, mucho más baja, en el tercer terminal. Los dos primeros terminales se llaman emisor y colector, y el tercero base.
Puede haber dos tipos de transistores, según las necesidades de un circuito u otro, como vemos en la figura. Uno es PNP, que tiene un cristal tipo N rodeado de dos tipos P; el otro es el NPN, que es un transistor con un cristal tipo P rodeado de dos cristales tipo N.
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En el circuito de la figura la polarización directa proporcionada por la batería Ve reduce la anchura del campo de la unión emisor-base, mientras que la polarización inversa proporcionada por la batería Vc nos ensancha el campo de la unión colector-base. Por lo tanto, podemos decir que la unión colector-base ofrece una alta resistencia.
Si el transistor fuera PNP, al contrario de la figura, las polarizaciones serían opuestas. Con este principio se conseguirá que la corriente de electrones que se genera en la primera unión, sea atraída por el voltaje aplicado al colector, y con una pequeña corriente en la base podamos regular el paso de electrones del emisor al colector.
3.2.1.- Tipos de montaje
Tenemos tres tipos de montaje para el funcionamiento de un transistor:
a) Emisor común: La señal de entrada se aplica entre la base y el emisor, y la señal de salida se toma entre los terminales de colector y masa. La corriente de colector depende, principalmente, de la corriente de polarización que existe en el circuito de entrada, variando esta corriente de polarización alrededor de una corriente de trabajo o de reposo. La señal a la salida aparece en oposición de fase respecto a la señal de entrada, por lo tanto decimos que este amplificador es un inversor de fase.
b) 
Como aclaración, decir que un transistor tiene tres zonas de trabajo que son la zona de corte, la zona activa y la zona de saturación. Todos los montajes de transistores en amplificación que se han visto hasta ahora estaban trabajando en la zona activa, pero hoy en día, con las tecnologías digitales, el transistor tiene una modalidad muy importante de trabajo: en conmutación. De este modo, el transistor sólo trabaja en las zonas de corte y saturación.
En la zona de corte de un transistor es cuando a la base no se le está aplicando tensión y, por consiguiente, el transistor está bloqueado, o sea, no conduce. La zona de saturación es cuando a la base del transistor se le está aplicando una tensión superior a la que se le estaría aplicando en zona activa, y es suficiente para saturar el transistor; de este modo, toda la tensión contenida en el emisor pasa al colector o viceversa. Con esto se consigue que, con una pequeña cantidad de corriente en la base, podamos conmutar una gran cantidad de corriente que pase por el colector al emisor.
3.2.2.- Aplicaciones de los transistores
Las dos aplicaciones fundamentales del transistor son como amplificador y como conmutador. Los amplificadores son dispositivos con dos terminales de entrada y dos de salida. Si a la entrada se aplica una señal de pequeña amplitud, a su salida se obtendrá otra señal con la misma forma que la de entrada pero de mayor amplitud.
Cuando pulsamos instantáneamente el pulsador, el condensador se descarga. Cuando el pulsador vuelve a su posición inicial, el condensador se va cargando a la tensión de alimentación y la unión de emisor está polarizada en directa, con lo que el transistor conduce y la lámpara está encendida. En el momento en que el condensador se carga totalmente, la lámpara deja de lucir.
Otra aplicación es en circuitos osciladores. Que son circuitos electrónicos que generan señales alternas. Las oscilaciones se pueden clasificar en dos grupos, teniendo en cuenta la frecuencia de la señal que generan: osciladores de baja y de alta frecuencia. Pueden clasificarse también según la forma de onda de la señal generada: sinusoidal, diente de sierra, cuadrada, rectangular, triangular, etc.
3.3.- OTROS ELEMENTOS SEMICONDUCTORES
3.3.1.- Tiristor
Se podría pensar que es lo mismo que hace un transistor, mediante la corriente de base, podríamos regular más o menos el paso del emisor al colector. En el tiristor si hay tensión pasa toda la corriente, y si no la hay, en su tercera patilla, no se dispara, no hay término medio como en el transistor. Podría decirse que un tiristor es un interruptor controlado. Su símbolo es el de la figura.
Otra diferencia con el transistor es que cuando se dispara un tiristor aplicándole una tensión en la puerta, si luego se le deja de aplicar esta tensión en este mismo punto, el tiristor seguirá disparado, pues existe una realimentación interna que mantiene la tensión en la puerta. Para hacer que el tiristor deje de conducir cuando ya está disparado, bastaría con dejarle sin tensión en sus extremos, ánodo y cátodo, o invertir su polaridad, con lo que quedaría otra vez preparado para ser disparado.
Hay otras tres formas de disparar un tiristor: por variación brusca de tensión entre ánodo y cátodo, por aumento de tensión entre ánodo y cátodo, y por aumento de temperatura, aunque nos son tan habituales como la explicada.
El tiristor fue obtenido por primera vez en 1.957, en los Estados Unidos, por la empresa General Electric.
El triac es un elemento semiconductor que deriva del tiristor. Es una variable bidireccional del tiristor. Puede pasar de un estado de bloqueo a un estado de conducción en ambos sentidos de polarización, volviendo de nuevo al estado de bloqueo por inversión de la tensión o por disminución de la corriente que lo convierte en conductor.
3.3.3.- Diac
Es un elemento simétrico que, por tanto, no posee polaridad. Se utiliza en los variadores de potencia. Proporciona los impulsos suficientes que convierten al triac en conductor.
5.- CIRCUITOS INTEGRADOS.
Un circuito integrado consiste en un circuito electrónico destinado a desarrollar unas funciones determinadas y contenido en una sola cápsula; pueden contener hasta varios miles de componentes entre resistencias, diodos, transistores, … Pueden ser lineales o digitales.
5.1.- Circuito integrado lineal.
Los circuitos integrados lineales tienen sus aplicaciones principales en regulación de tensión, amplificación , generador de señal, comparador y regulación y control de potencia.
Los circuitos integrados más conocidos son los amplificadores operacionales, el circuito integrado 555, reguladores de tensión de la serie 78XX y 79XX, amplificadores integrados de la serie TDA20XX,..
5.2.- Circuito integrado digital.
Los circuitos integrados digitales tienen sus aplicaciones en la electrónica digital existiendo circuitos integrados digitales de puertas lógicas básicas, de circuitos digitales combinacionales y secuenciales hasta microprocesadores y microcontroladores.
5.- PROCEDIMIENTOS DE CONEXIÓN.
Los montajes electrónicos se pueden realizar usando distintas técnicas para conectar los componentes
5.1.- Placa de prueba o protoboard.
Estas placas pueden ser perforadas o interconectadas eléctricamente en el interior, siguiendo una determinada secuencia. La inserción de los elementos se hace a presión. Este sistema se utiliza para realizar montajes no permanentes, dado que los componentes podrían caerse ya que son fácilmente extraíbles. Una de sus aplicaciones sería la elaboración de prototipos.
5.2.- Soldadura eléctrica
Un proceso habitual en el montaje de un circuito electrónico es la soldadura, que se utiliza para conectar los distintos componentes.
La soldadura es el sistema para unir permanentemente dos piezas metálicas, o bien determinados productos sintéticos a través de procedimientos térmicos. La soldadura que se practica en electrónica recibe el nombre de soldadura blanda. Ésta se realiza con un soldador eléctrico y un hilo especial, constituido por una aleación de estaño y plomo, que lleva una resina incorporada para facilitar la unión de materiales, fundamentalmente cobre, plata y oro. El soldador tiene una resistencia eléctrica en su interior que calienta una punta de cobre o de una aleación especial. La fusión se produce sobre los 180º C. El soldador más usado para trabajar con circuitos impresos es el de tipo lápiz, con una potencia de 25-30 W.
Las ventajas de la soldadura con respecto a otros sistemas de conexión son, principalmente, la baja resistencia eléctrica y la gran resistencia mecánica de la unión.
Para realizar una soldadura blanda hemos de seguir los siguientes pasos:
a) Estañar la punta del soldador, en el caso de que sea la primera vez que se utiliza.
b) La punta del soldador debe mantenerse limpia para que el estaño pueda prenderse en él.
c) La superficie a soldar debe estar limpia para que el estaño pueda adherirse.
d) Para soldar, introduciremos el componente en el circuito, doblando ligeramente sus terminales. Aproximaremos la punta del terminal a soldar y, cuando esté caliente, acercaremos el estaño a él. Una vez terminada la soldadura, comprobaremos que haya quedado en perfectas condiciones y cortaremos el resto del terminal que sobresale de la placa.
e) Nunca pondremos el estaño directamente sobre la punta del soldador. La soldadura no saldría bien.
f) Lavaremos la punta caliente con una esponja húmeda, con precaución para no quemarnos.
g) Para soldar elementos semiconductores tenemos que procurar que estos no se calienten demasiado. Podemos usar pinzas para que actúen de disipador del calor. Si tenemos muchos terminales, no los soldaremos todos a la vez, sino que haremos pausas.
h) No deberemos acercar los ojos a la soldadura ni respirar el humo que se desprende de ella. Dicho humo es ligeramente irritante y nos podría producir picor en los ojos.
5.3.- Placa de tiras
Son placas de material plástico o aislante que, por una cara, llevan tiras perforadas de cobre. Los componentes se introducen en estos agujeros y se sueldan a la placa siguiendo el esquema previamente diseñado. El circuito puede quedar montado de forma permanente o bien utilizar sus componentes para otros circuitos, pues es posible sacarlos fácilmente con el soldador.
5.4.- Circuito impreso.
Cuando se empezaron a construir los primeros aparatos electrónicos, las conexiones entre los distintos componentes se hacían soldando los terminales de los cables. En función de la complejidad, el circuito podía llegar a parecer un ovillo de lana deshilachado.
El circuito impreso es el sistema de interconexión de componentes más utilizado actualmente para efectuar montajes electrónicos. El material conductor es una lámina muy delgada de cobre, llamada pista, la cual está adherida a una placa de material base que le sirve de soporte. Las placas están hechas de material aislante. Las más utilizadas son las de baquelita y las de fibra de vidrio. Éstas tienen mejores propiedades físicas, como por ejemplo la resistencia mecánica y la resistencia térmica.
Los componentes se colocan en esta placa. El montaje es muy rápido, ya que sólo hay que introducir los componentes en los agujeros previamente practicados en la placa y proceder a la soldadura.
Hay varias técnicas para construir circuitos impresos. A continuación se analizan los sistemas más sencillos:
Proceso de fabricación y montaje con circuito impreso
A) Fabricación de placas de circuito impreso usando rotuladores y cintas adhesivas
La técnica más popular utiliza rotuladores indelebles al agua y a los ácidos. Esta técnica se complementa con la utilización de cintas adhesivas y de símbolos transferibles.
1) Coloca, por la parte de detrás del dibujo de las pistas, una hoja de papel carbón, de manera que toque la cara de cobre de la placa del circuito impreso.
2) Marca con un punzón los puntos de conexión de los componentes con la placa y repásalos con un lápiz.
3) Dibuja con el rotulador las pistas por la cara de cobre, utilizando los agujeros de referencia. En este procedimiento puedes sustituir el rotulador por la cinta adhesiva.
4) Una vez hayas comprobado que el dibujo es correcto, introduce la placa en una bandeja con atacador rápido. Mueve el líquido despacio, hasta que el cobre haya desaparecido. Nunca introduzcas la mano en la bandeja ni respires los gases que se desprenden.
5) Saca la placa con unas pinzas de fotógrafo y, sin tocarla con las manos, lávala bajo un chorro de agua.
6) Seca la placa y quita la tinta con un algodón impregnado en acetona o alcohol.
7) Usando un taladro miniatura con la boca adecuada, perfora los puntos señalados.
8) Coloca los distintos componentes por la cara de material plástico y suéldalos por el lado del cobre, siguiendo este orden de introducción: puentes rectificadores, condensadores, resistencias, diodos, transistores, LED, etc. Antes de soldar los componentes, comprueba que estén correctamente colocados.
B) Sistema fotográfico o de fotograbado
La técnica fotográfica es muy útil cuando se tienen que construir muchos circuitos iguales o cuando la complejidad del circuito nos impide dibujarlo en la placa. En las tiendas especializadas podemos encontrar placas de este sistema. Son fáciles de reconocer porque están recubiertas con unos papeles negros que las protegen de la luz. El sistema es parecido al que se utiliza para revelar una fotografía.
1) Tienes que obtener un negativo a escala natural (1:1) del circuito que quieras montar. Lo harás con papel vegetal, acetado o plástico transparente. Sobre este papel dibujarás el esquema de pistas de tu circuito.
2) Abre el envase que contiene la placa presensibilizada de tipo positiva, tomando precauciones para que no le toque la luz solar.
3) Coloca tu dibujo sobre la placa del circuito impreso presensibilizado.
4) Se expone el conjunto a la acción de la luz, preferiblemente ultravioleta. Para este procedimiento se utilizan isoladoras con luz de día. El tiempo de exposición será de 2 a 5 minutos. También puedes colocar el conjunto formado por la placa y el negativo entre dos cristales y exponerlo a la luz del sol. , a una luz halógena o bajo un tubo fluorescente. En los dos últimos casos, el tiempo de exposición puede ser superior.
5) Una vez isolada la placa, procede a revelarla con un revelador para placa positiva. Saca la placa y lávala con agua sin rayarla.
6) Después de comprobar que el dibujo es correcto, lo puedes rectificar con un rotulador o con una cuchilla. Introduce la placa en una bandeja con atacador rápido. Mueve el líquido despacio hasta que el cobre haya desaparecido.
7) Saca la placa con unas pinzas de fotógrafo y, sin tocarla con las manos, lávala bajo un chorro de agua.
8) Seca la placa y quita la tinta con un algodón impregnado en acetona o alcohol.
9) Usando un taladro miniatura con la boca adecuada, perfora los puntos señalados.
10) Coloca los distintos componentes por la cara de material plástico y suéldalos por el lado del cobre, siguiendo este orden de introducción: puentes rectificadores, condensadores, resistencias, diodos, transistores, LED, etc. Antes de soldar los componentes, comprueba que estén correctamente colocados.