Electronica - Hambley Allan R. PDF

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http://www.ingeelectronico.blogspot.com Resumen del contenido Prefacio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XVII Capítulo 1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....

Description

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Resumen del contenido Prefacio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XVII Capítulo 1.

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

Capítulo 2.

Amplificadores operacionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

63

Capítulo 3.

Diodos y circuitos con diodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

137

Proceso de diseño de un circuito. Un generador de funciones . . . . . . . . . . . . . . .

207

Capítulo 4.

Transistores bipolares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

219

Capítulo 5.

Transistores de efecto de campo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

295

Proceso de diseño de un circuito. Amplificador discreto multietapa . . . . . . . . .

353

Capítulo 6.

Circuitos lógicos digitales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

361

Capítulo 7.

Amplificadores integrados diferenciales y multietapa . . . . . . . . . .

425

Capítulo 8.

Respuesta en frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

497

Capítulo 9.

Realimentación y osciladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

571

Proceso de diseño de un circuito. Un marcapasos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

675

Capítulo 10.

Etapas de salida y fuentes de alimentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

685

Capítulo 11.

Filtros activos y circuitos sintonizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

747

Capítulo 12.

Circuitos conformadores de onda y convertidores de datos . . . .

821

Proceso de diseño de un circuito. Un convertidor ca-cc de precisión . . . . . . . . .

877

Apéndice A Resistencias discretas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

887

Apéndice B Hojas de especificaciones para el transistor bipolar 2N2222A . . .

889

Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

895

Índice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

897

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Contenido Prefacio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XVII Capítulo 1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1. Sistemas electrónicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. El proceso de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Circuitos integrados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4. Conceptos básicos sobre los amplificadores . . . . . . . . . . . . 1.5. Amplificadores en cascada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6. Fuentes de alimentación y rendimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7. Notación en decibelios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.8. Modelos de amplificadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.9. Amplificadores ideales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.10. Respuesta en frecuencia de los amplificadores . . . . . . . . . 1.11. Amplificadores diferenciales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 2 8 12 17 23 27 30 32 39 41 49 54 56

Capítulo 2. Amplificadores operacionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1. El amplificador operacional ideal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. La restricción del punto-suma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3. El amplificador inversor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4. El amplificador no inversor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5. Diseño de amplificadores simples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6. Desviaciones de los amplificadores operacionales en trabajo lineal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7. Análisis en gran señal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8. Errores en continua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9. Simulación de circuitos con amplificadores operacionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.10. Circuitos amplificadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.11. Integradores y derivadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

63 64 65 66 74 76

Capítulo 3.

Diodos y circuitos con diodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1. Características del diodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Análisis de la línea de carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. El modelo del diodo ideal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4. Circuitos rectificadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5. Circuitos conformadores de onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6. Circuitos lógicos con diodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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85 92 98 104 112 119 124 126 137 138 140 143 145 150 156

X

Contenido

3.7. Circuitos reguladores de tensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8. Circuitos lineales equivalentes en pequeña señal . . . . . . . 3.9. Conceptos básicos sobre semiconductores . . . . . . . . . . . . . . 3.10. Física del diodo de unión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.11. Conmutación y comportamiento en alta frecuencia . . . . . 3.12. Simulación de circuitos con diodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

157 162 168 176 181 189 194 197

Proceso de diseño de un circuito. Un generador de funciones . . . . . . . . . . . . . . .

207

Capítulo 4.

Transistores bipolares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1. Funcionamiento básico del transistor bipolar npn . . . . . . . . 4.2. Análisis de la línea de carga de un amplificador en emisor común . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3. El transistor bipolar pnp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4. Modelos de circuitos en gran señal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5. Análisis de circuitos con bipolares en gran señal . . . . . . . . 4.6. Circuitos equivalentes en pequeña señal . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.7. El amplificador en emisor común . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.8. El seguidor de emisor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.9. El transistor bipolar como interruptor lógico digital . . . . . . Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

219 220

Capítulo 5. Transistores de efecto de campo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1. Transistores NMOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2. Análisis de la línea de carga de un sencillo amplificador NMOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3. Circuitos de polarización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4. Circuitos equivalentes en pequeña señal . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5. El amplificador en fuente común . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.6. El seguidor de fuente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.7. Transistores JFET, MOSFET de deplexión y dispositivos de canal p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

295 296

230 236 238 241 255 258 265 275 285 287

306 309 316 321 328 333 342 344

Proceso de diseño de un circuito. Amplificador discreto multietapa . . . . . . . . .

353

Capítulo 6.

361 362 366 377

Circuitos lógicos digitales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1. Conceptos básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2. Especificaciones eléctricas de las puertas lógicas . . . . . . . . 6.3. Inversor NMOS con resistencia de pull-up . . . . . . . . . . . . . . 6.4. Respuesta dinámica del inversor NMOS con resistencia de pull-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.5. El inversor CMOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6. Retardo de propagación del inversor CMOS . . . . . . . . . . . . . 6.7. Puertas NOR y NAND CMOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.8. Lógica dinámica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.9. Puerta CMOS de transmisión y lógica por conexión . . . . . . Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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384 393 398 403 411 414 416 418

Contenido

Capítulo 7. Amplificadores integrados diferenciales y multietapa . . . . . . . . . . 7.1. Reglas de diseño para circuitos discretos e integrados . . . 7.2. Polarización de circuitos integrados con transistores bipolares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3. Polarización de circuitos integrados con FET . . . . . . . . . . . . 7.4. Análisis en gran señal del par diferencial acoplado por emisor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5. Análisis del circuito equivalente en pequeña señal del par diferencial acoplado por emisor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.6. Diseño del amplificador diferencial acoplado por emisor . 7.7. El par diferencial acoplado por fuente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.8. Ejemplos de amplificadores integrados multietapa . . . . . . . Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

425 426 428 441 446 457 463 472 478 487 489

Capítulo 8. Respuesta en frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1. Diagramas de Bode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2. El amplificador FET en fuente común en alta frecuencia 8.3. El efecto Miller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.4. El modelo híbrido en n para el transistor bipolar . . . . . . . . 8.5. Amplificadores en emisor común en alta frecuencia . . . . . 8.6. Amplificadores en base común, cascodo y diferencial . . . 8.7. Seguidores de emisor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.8. Respuesta en baja frecuencia de los amplificadores con acoplamiento por condensador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

497 498 510 518 525 532 538 544

Capítulo 9. Realimentación y osciladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.1. Efectos de la realimentación sobre la ganancia . . . . . . . . . 9.2. Reducción de la distorsión no lineal y del ruido . . . . . . . . 9.3. Impedancias de entrada y de salida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.4. Redes prácticas de realimentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.5. Diseño de amplificadores con realimentación . . . . . . . . . . 9.6. Respuesta en frecuencia y respuesta transitoria . . . . . . . . . 9.7. Efectos de la realimentación sobre las posiciones de los polos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.8. Margen de ganancia y margen de fase . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.9. Compensación por polo dominante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.10. Ejemplos de amplificadores integrados con realimentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.11. Principios del oscilador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.12. El oscilador en puente de Wien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

571 572 575 585 593 598 609

Proceso de diseño de un circuito. Un marcapasos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

675

Funcionamiento básico del corazón humano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Disfunciones del corazón y ayuda que ofrece el marcapasos . . . Diagrama de bloques de un marcapasos electrónico típico . . . . . Funcionamiento de la máquina de estados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

675 676 677 678

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550 559 561

619 631 638 646 652 658 663 665

XI

XII

Contenido

Circuitos de salida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El amplificador de detección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Control del ritmo del corazón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistema de telemetría . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El proceso de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

678 680 681 681 682

Capítulo 10. Etapas de salida y fuentes de alimentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1. Consideraciones térmicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2. Dispositivos de potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2. Etapas de salida de clase A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4. Amplificadores de clase B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.5. Reguladores lineales de tensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6. Diseño de fuentes de alimentacion lineales . . . . . . . . . . . . Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

685 686 692 697 706 718 727 738 740

Capítulo 11. Filtros 11.1. 11.2. 11.3. 11.4. 11.5. 11.6. 11.7.

747 748 755 757 763 771 773

activos y circuitos sintonizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Filtros paso bajo activos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Filtros paso alto activos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Filtros de paso de banda activos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Circuito resonante serie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Circuito resonante paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Transformaciones serie-paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Redes de adaptación de impedancias: ejemplo de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.8. Amplificadores sintonizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.9. Osciladores LC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.10. Osciladores a cristal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

785 791 797 805 810 812

Circuitos conformadores de onda y convertidores de datos . . 12.1. Circuitos comparadores y Schmitt trigger . . . . . . . . . . . 12.2. Multivibradores astables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.3. El temporizador 555 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.4. Rectificadores de precisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.5. Detectores de pico de precisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.6. Circuitos de muestreo y retención . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.7. Circuitos fijadores de precisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.8. Conversión de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.9. Convertidores digital-analógicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.10. Convertidores analógico-digitales . . . . . . . . . . . . . . . . . . Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

821 822 832 839 844 849 851 852 854 859 864 870 872

Proceso de diseño de un circuito: un convertidor ca-cc de precisión . . . . . . .

877

Apéndice A.

Resistencias discretas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

887

Apéndice B.

Hojas de especificaciones para el transisto...