DIGITALES

Circuitos integrados digitales
Los circuitos integrados son la base fundamental del desarrollo de la electrónica en la actualidad, debido a la tendencia a facilitar y economizar las tareas del hombre. Por esto es fundamental el manejo del concepto de circuito integrado, no sólo por aquellos que están en contacto habitual con este, sino también por las personas en general, debido a que este concepto debe de quedar inmerso dentro de los conocimientos mínimos de una persona. Un circuito integrado es una pieza o cápsula que generalmente es de silicio o de algún otro material semiconductor, que utilizando las propiedades de los semiconductores, es capaz de hacer las funciones realizadas por la unión en un circuito, de varios elementos electrónicos, como: resistencias, condensadores, transistores, etc.
· Clasificación De Los Circuitos Integrados
Existen dos clasificaciones fundamentales de circuitos integrados(CI): los análogos y los digitales; los de operación fija y los programables; en este caso nos encargaremos de los circuitos integrados digitales de operación fija. Estos circuitos integrales funcionan con base en la lógica digital o álgebra de Boole, donde cada operación de esta lógica, es representada en electrónica digital por una compuerta.
La complejidad de un CI puede medirse por el número de puertas lógicas que contiene. Los métodos de fabricación actuales de fabricación permiten construir Cis cuya complejidad está en el rango de una a 105 o más puertas por pastilla.
Según esto los Cis se clasifican en los siguientes niveles o escalas de integración :SSI ( pequeña escala ) : menor de 10 puertas.MSI ( media escala ) : entre 10 y 100 puertas.LSI ( alta escala ) : entre 100 y 10.000 puertas.VLSI ( muy alta escala ) : a partir de 10.000 puertas.La capacidad de integración depende fundamentalmente de dos factores :
· El ÁREA ocupada por cada puerta, que depende a su vez del tipo y del número de transistores utilizados para realizarla. Cuanto menor sea esta área mayor será la capacidad de integración a gran escala.
· El CONSUMO de potencia. En un circuito integrado se realizan muchas puertas en un espacio reducido. El consumo total del chip es igual al consumo de cada puerta por el número de puertas. Si el consumo de cada puerta es elevado se generará mucho calor en el chip debido al efecto Joule, de forma que si este calor no es disipado convenientemente se producirá un aumento de temperatura que puede provocar un funcionamiento anómalo de los circuitos.
2. Familias Lógicas
Los circuitos digitales emplean componentes encapsulados, los cuales pueden albergar puertas lógicas o circuitos lógicos más complejos.
Estos componentes están estandarizados, para que haya una compatibilidad entre fabricantes, de forma que las características más importantes sean comunes. De forma global los componentes lógicos se engloban dentro de una de las dos familias siguientes:
TTL: diseñada para una alta velocidad. CMOS: diseñada para un bajo consumo.Actualmente dentro de estas dos familias se han creado otras, que intentan conseguir lo mejor de ambas: un bajo consumo y una alta velocidad.La familia lógica ECL se encuentra a caballo entre la TTL y la CMOS. Esta familia nació como un intento de conseguir la rapidez de TTL y el bajo consumo de CMOS, pero en raras ocasiones se emplea.

Cuadro Comparativo De Las Familias
PARAMETRO
TTL estándar
TTL 74L
TTL Schottky de baja potencia (LS)
Fairchild 4000B CMOS (con Vcc=5V)
Fairchild 4000B CMOS (con Vcc=10V)
Tiempo de propagación de puerta
10 ns
33 ns
5 ns
40 ns
20 ns
Frecuencia máxima de funcionamiento
35 MHz
3 MHz
45 MHz
8 MHz
16 MHz
Potencia disipada por puerta
10 mW
1 mW
2 mW
10 nW
10 nW
Margen de ruido admisible
1 V
1 V
0'8 V
2 V
4 V
Fan out
10
10
20
50 (*)
50 (*)
(*) O lo que permita el tiempo de propagación admisible
Dentro de la familia TTL encontramos las siguiente sub-familias:
1. L: Low power = dsipación de potencia muy baja
2. LS: Low power Schottky = disipación y tiempo de propagación pequeño.
3. S: Schottky = disipación normal y tiempo de propagación pequeño.
4. AS: Advanced Schottky = disipación normal y tiempo de propagación extremadamente pequeño.
Tension De Alimentacion CMOS: 5 a 15 V (dependiendo de la tensión tendremos un tiempo de propagación). TTL : 5 V.
Parámetros de puerta Las puertas lógicas no son dispositivos ideales, por lo que vamos a tener una serie de limitaciones impuestas por el propio diseño interno de los dispositivos lógicos. Internamente la familia TTL emplea transistores bipolares (de aquí su alto consumo), mientras que la familia CMOS emplea transistores MOS (a lo que debe su bajo consumo).
1. Margen Del Cero
Es el rango de tensiones de entrada en que se considera un cero lógico:
VIL máx: tensión máxima que se admite como cero lógico. VIL mín: tensión mínima que se admite como cero lógico.
2. Margen Del Uno
Es el rango de tensiones de entrada en que se considera un uno lógico:
VIH máx: tensión máxima que se admite como uno lógico. VIH mín: tensión mínima que se admite como uno lógico.
3. Margen De Transicion
Se corresponde con el rango de tensiones en que la entrada es indeterminada y puede ser tomada como un uno o un cero. Esta zona no debe ser empleada nunca, ya que la puerta se comporta de forma incorrecta.
MT = VIH mín - VIL máx
4. Amplitud Logica
Debido a que dos puertas de la misma familia no suelen tener las mismas características debemos emplear los valores extremos que tengamos, utilizando el valor de VIL máx más bajo y el valor de VIH mín más alto.
AL máx: VH máx - VL mín AL mín : VH mín - VL máx
5. Ruido
El ruido es el elemento más común que puede hacer que nuestro circuito no funcione habiendo sido diseñado perfectamente. El ruido puede ser inherente al propio circuito (como consecuencia de proximidad entre pistas o capacidades internas) o también como consecuencia de ruido exterior (el propio de un ambiente industrial).
Si trabajamos muy cerca de los límites impuestos por VIH y VIL puede que el ruido impida el correcto funcionamiento del circuito. Por ello debemos trabajar teniendo en cuenta un margen de ruido:
VMH (margen de ruido a nivel alto) = VOH mín - VIH mín VML (margen de ruido a nivel bajo) = VIL máx - VOL máx
VOH y VOL son los niveles de tensión del uno y el cero respectivamente para la salida de la puerta lógica.
Supongamos que trabajamos a un nivel bajo de VOL = 0'4 V con VIL máx = 0'8 V. En estas condiciones tendremos un margen de ruido para nivel bajo de: VML = 0'8 - 0'4 = 0'4 V
6. Fan Out
Es el máximo número de puertas que podemos excitar sin salirnos de los márgenes garantizados por el fabricante. Nos asegura que en la entrada de las puertas excitadas:
VOH es mayor que VOH mín VOL es menor que VOL mín
Para el caso en que el FAN OUT sea diferente a nivel bajo y a nivel alto, escogeremos el FAN OUT más bajo para nuestros diseños.
Si además nos encontramos con que el fabricante no nos proporciona el FAN OUT podemos calcularlo como:
FAN OUT = IOL máx / IIL máx
Donde IOL e IIL son las corrientes de salida y entrada mínimas de puerta.
7. Potencia Disipada
Es la media de potencia disipada a nivel alto y bajo. Se traduce en la potencia media que la puerta va a consumir.
8. Tiempos De Propagacion
Definimos como tiempo de propagación el tiempo transcurrido desde que la señal de entrada pasa por un determinado valor hasta que la salida reacciona a dicho valor.
vamos a tener dos tiempos de propagación:
Tphl = tiempo de paso de nivel alto a bajo. Tplh = tiempo de paso de nivel bajo a alto.
Como norma se suele emplear el tiempo medio de propagación, que se calcula como:
Tpd = (Tphl + Tplh)/2
9. Frecuencia Maxima De Funcionamiento
Se define como: Fmáx = 1 / (4 * Tpd) Familias Lógicas Del Ti
· ABTAdvanced BiCMOS Technology (Tecnología Avanzada De BiCMOS)
smo impulsor de alta velocidad, alto, 5 V VCC
La familia del megabus-interfaz de ABT es manufacturada con un proceso de 0,8 micrones BiCMOS y proporciona al alto mecanismo impulsor hasta 64 mA y retardos de la propagación debajo del rango de 5 ns, mientras que mantiene el consumo de energía muy bajo. Los productos de ABT se satisfacen bien para las aplicaciones de la vivir-inserción con un I de la especificación de 0,1 mA. Para reducir efectos de la transmisión-línea, la familia de ABT tiene opciones serie-series-damping del resistor. Además, hay las piezas especiales de ABT que proporcionan al mecanismo impulsor extremadamente de gran intensidad (180 mA) para transmitir abajo a las líneas de la transmisión de 25 ohmios. Las funciones avanzadas del megabus, tales como transmisores-receptores universales del megabus (UBT) emulan una variedad amplia de funciones del megabus-interfaz. Las opciones de la multiplexación para la interpolación y el megabus de la memoria upsizing o downsizing también se proporcionan. Además, los dispositivos de Widebus tienen megabus-sostienen el trazado de circuito en las entradas de información para eliminar la necesidad de los resistores externos del pullup para flotar entradas de información.
· ABTE/ETLAdvanced BiCMOS Technology / Enhanced Transceiver Logic (La Tecnología Avanzada De BiCMOS / Realzó Lógica Del Transmisor-receptor )mecanismo impulsor de alta velocidad, alto, 5 V VCC ABTE tiene márgenes más anchos del ruido y es al revés compatible con lógica existente de la TTL. Los dispositivos de ABTE utilizan la especificación de VME64-ETL con tolerancias apretadas el tiempos de la posición oblicua y de la transición. ABTE es manufacturado con un proceso de 0,8 micrones BiCMOS proporcionando al alto mecanismo impulsor hasta 90 mA. Otras características incluyen un contacto diagonal y los resistores internos del pullup en los contactos del control para el máximo viven protección de la inserción. Megabus-sostenga el trazado de circuito elimina los resistores externos del pullup en las entradas de información y los resistores serie-series-damping en las salidas para humedecer reflexiones.
· AC/ACTAdvanced CMOS Logic (Lógica Avanzada Del Cmos)
velocidad media, mecanismo impulsor medio, 5 V VCC
La familia del ACL de dispositivos se fabrica en 1 µm Cmos y tiene más de 70 funciones incluyendo las puertas, los flip-flop, los programas pilotos, los contadores, y los transmisores-receptores. La familia del ACL es una familia confiable, de baja potencia de la lógica con 24 mecanismos impulsores de la salida de mA. Se incluyen en la familia los productos estándares del extremo-contacto y el centro-contacto VCC y los productos de la configuración de la tierra con el salida-borde controlan el trazado de circuito (OEC). El trazado de circuito de OEC, disponible solamente con los productos del centro-contacto, ayuda a reducir el ruido simultáneo de la conmutación asociado a alta lógica de la velocidad. Se incluyen en los productos del centro-contacto 16 -, 18 -, y las funciones del megabus-interfaz 20-bit. Los dispositivos de la CA ofrecen entradas de información de MCOcS-compatible y los dispositivos del ACTO ofrecen entradas de información de TTL-compatible.
· AHC/AHCTAdvanced High-Speed CMOS Logic (Lógica De alta velocidad Avanzada Del Cmos)
velocidad media, mecanismo impulsor bajo, 5 V VCC
La familia de la lógica de AHC/AHCT proporciona a una migración natural para los utilizadores de HCMOS que necesitan más velocidad para de baja potencia, de poco ruido, y bajo-conducen aplicaciones. La familia de la lógica de AHC consiste en las puertas básicas, los circuitos integrados a escala media, y las funciones octales fabricadas usando el proceso de EPIC1-S que produce alto rendimiento en el bajo costo. Las características de funcionamiento de la familia de AHC son:
1.Velocidad: Con retardos típicos de la propagación de 5,2 ns (octals), que es cerca de tres veces más rápidamente que los dispositivos de HC, los dispositivos de AHC son la solución rápida y reservada para la operación de la alto-velocidad. 2.Ruido bajo:La familia de AHC permite que los diseñadores combinen las características de poco ruido de los dispositivos de HCMOS con los niveles de funcionamiento de hoy sin los problemas de overshoot/undershoot típicos de alto-conduce los dispositivos requeridos generalmente para conseguir velocidades de AHC. 3.Potencia baja:La familia de AHC, usando tecnología del Cmos, exhibe el consumo de energía bajo (corriente estática máxima, mitad de 40 µA el de HCMOS). 4.Mecanismo impulsor:Salida-conduzca la corriente es ±8 mA en 5 V VCC y ±4 mA en 3,3 V VCC.
· ALBAdvanced Low-Voltage BiCMOS (Low-Voltage Avanzado BiCMOS)
mecanismo impulsor de alta velocidad, alto, 3,3 V VCC
La familia especial-diseñada de la ALB de 3,3 V utiliza las 0,6 tecnologías del µm BiCMOS para las funciones del megabus-interfaz. Además, la ALB proporciona al mecanismo impulsor de 25 mA en 3,3 V de retardos máximos de la propagación de 2,2 ns. Las entradas de información tienen afianzar diodos con abrazadera para eliminar llegan más allá y aterrizaje corto.
· ALSAdvanced Low-Power Schottky Logic (Lógica Avanzada De Low-Power Schottky) velocidad baja, alto mecanismo impulsor, 5 V VCC
La familia de ALS proporciona a un espectro completo concluido de 130 funciones bipolares de la lógica. Esta familia, combinada con la familia AS, puede ser utilizada para optimizar sistemas con el presupuesto del funcionamiento. Usando AS en caminos speed-critical y ALS donde está menos crítica la velocidad, los diseñadores pueden optimizar funcionamiento de la velocidad y de la potencia. La familia de ALS incluye las puertas, los flip-flop, los contadores, los programaspilotos, los transmisores-receptores, los transmisores-receptores registrados, los cierres del repaso, los programas pilotos del reloj, los ficheros del registro, y los multiplexores.
· ASAdvanced Schottky Logic (Lógica Avanzada De Schottky) velocidad media, alto mecanismo impulsor, 5 V VCC
Mientras que la familia de la lógica bipolar de alto rendimiento incluye concluido 90 funciones que ofrezcan altas capacidades de mecanismo impulsor. Esta familia, combinada con la familia de ALS, puede ser utilizada para optimizar velocidad y potencia del sistema con el presupuesto del funcionamiento. Usando AS en caminos velocidad-críticos y ALS donde está menos crítica la velocidad, los diseñadores pueden optimizar funcionamiento de la velocidad y de la potencia. AS la familia incluye las puertas, los flip-flop, los contadores, los programas pilotos, los transmisores-receptores, los transmisores-receptores registrados, los cierres del repaso, los programas pilotos del reloj, los ficheros del registro, y los multiplexores.
· ALVCAdvanced Low-Voltage CMOS Technology (Tecnología Avanzada De Low-Voltage Cmos )
velocidad, mecanismo impulsor medio, 3,3 V VCC
ALVC es una familia del megabus-interfaz del alto rendimiento 3.3-V. Estos productos especialmente diseñados 3-V se procesan en 0,6 tecnologías del µm Cmos, dando los retardos típicos menos de 3 ns de la propagación junto con mecanismo impulsor actual de 24 mA y del consumo de energía estático de 40 µA para las funciones del megabus-interfaz. Los dispositivos de ALVC tienen megabus-sostienen las células en entradas de información para eliminar la necesidad de los resistores externos del pullup para flotar entradas de información. La familia también incluye las funciones innovadoras para la interpolación de la memoria, multiplexando, e interconectando a DRAMs síncrono.
· ALVTAdvanced Low-Voltage BiCMOS Technology (Tecnología Avanzada De Low-Voltage BiCMOS ) mecanismo impulsor de alta velocidad, alto, 3,3 V VCC
ALVT es una familia del megabus-interfaz del alto rendimiento 3.3-V. Éstos diseñaron especialmente 5-V tolerante, productos 3.3-V utilizan las 0,6 µm tecnologías del BiCMOS para las funciones del megabus-interfaz. ALVT proporciona al funcionamiento superior, entregando 2,4 retardos de la propagación del ns, el mecanismo impulsor actual de 64 mA, y el consumo de energía estático de 90 µA. Los dispositivos de ALVT tienen megabus-sostienen las células en entradas de información para eliminar la necesidad de los resistores externos del pullup para flotar entradas de información. La familia de ALVT también proporciona a características innovadoras, tales como resistores serie-series-damping para reducir efectos de la transmisión-línea, y a 3-state de ciclo inicial para eliminar el cargamento megabus-actual. Los productos de ALVT también se satisfacen bien para las aplicaciones de la vivir-inserción con un I apagado de 0,1 mA. Mirando al futuro, especifican a la familia de ALVT ya para la operación 2.5-V.
· BCTBiCMOS Bus-Interface Technology (Tecnología De BiCMOS Bus-Interface) mecanismo impulsor de alta velocidad, alto, 5 V VCC
BCT es una familia de 8 -, 9 -, y los programas pilotos 10-bit, los cierres, los transmisores-receptores, y los transmisores-receptores registrados. Diseñado específicamente para las aplicaciones del megabus-interfaz, BCT ofrece la entrada-salida de la TTL con el alto mecanismo impulsor de las velocidades, de la salida 64-mA, y potencia muy baja en el modo lisiado. Una familia de rápido, alto-conduce funciones del megabus-interfaz que proporcione a incidente-agite la conmutación requerida por aplicaciones grandes de la placa madre se ha incorporado en el ofrecimiento de BCT. Diseñado específicamente asegurarse incidente-agite cambiar abajo a 25 ohmios, los dispositivos en la familia del programa piloto de la bajo-impedancia de BiCMOS pueden maximizar la velocidad y la confiabilidad de sistemas pesadamente cargados. Cada dispositivo en esta serie entrega 188 mA de la corriente de mecanismo impulsor de I OL. También en nuestra familia de BCT incluyen a una serie de programas pilotos de la memoria. Estos dispositivos incorporan un resistor serie-series-damping para reducir llegan más allá y el aterrizaje corto que puede ocurrir en aplicaciones memoria-memory-driving.
· 64BCT64-Series BiCMOS Technology (tecnología de 64-Series BiCMOS) mecanismo impulsor de alta velocidad, alto, 5 V VCC
La familia 64BCT ofrece todas las características encontradas en familia estándar de TÍs BCT. Además, especifican de -40°C a 85°C e incorpora a la familia el trazado de circuito para proteger el dispositivo en aplicaciones de la live-insertion.
· BTABus-Termination Arrays (Matrices De Bus-Termination)
La familia de BTA del TI ofrece un space-saving, eficiente, y la solución eficaz a los requisitos del bus-termination. En sistemas digitales de la alta velocidad con las líneas largas de la transmisión, las ondas de reflejo en la línea pueden causar los aterrizajes cortos del voltaje y llegan más allá que conducen al mal funcionamiento de la entrada manejada. Un BTA es una serie de diodos que las alertas un signo en un Bus o cualquier otro rastro señalado que usa lógica de alta frecuencia elimina, rebasa problemas del undershoot.
· CBT
Crossbar Technology Interfaces de bus de velocidad altas En el mercado de la informática de hoy, el poder y velocidad son dos de las preocupaciones principales. CBT puede dirigirse los dos de estos problemas en aplicaciones de la bus-interface. CBT permite a un dispositivo de la bus-interface funcione como un mismo interruptor del bus rápido y aisla buses eficazmente cuando el interruptor está cerrado y ofreciendo retraso de la propagación muy pequeño cuando el interruptor está abierto. Estos dispositivos pueden funcionar como bus de gran velocidad une entre los componentes del computadora-sistema como la unidad del proceso central (CPU) y memoria. También pueden usarse dispositivos de CBT como 5-V a 3.3-V traductores y pueden permitirse diseñadores para mezclar 5-V o 3.3-V componentes en el mismo sistema.
· CDC
Clock-Distribution Circuits (Circuitos reloj-distribución)
Los CDCs de TI proporcionan principio de circuitería de reloj-generación exacto a cada sistema digital y producen cronometrando signos que se usan para sincronizar actividad del sistema. Encontrarse el reloj-signo severo que cronometra requisitos de los sistemas de hoy, TI ofrece a una serie de retraso de la propagación bajo y sesga, alto-entusiasta-fuera chóferes del reloj manejar sistemas del clocking alto rendimiento eficazmente diseñaron. Las funciones del reloj-driver especiales están disponibles en el ACL, ABT, y COMO tecnologías, así como 3 V y 5 V. Los drivers del reloj entran buffered (4341 función), flip-flop (4304 función), y phase-locked con llave loop-based (PLL 4586 función) los elementos.
· 74F
Fast Logic (Lógica rápida) velocidad elemento, paseo alto, 5 V VCC, 74F lógica es una familia del general-propósito de lógica bipolar avanzada de gran velocidad. TI proporciona más de 60 funciones incluso las verjas, buffer/drivers, transrecibidores del autobús, flip-flop, latches, contadores, multiplexores, y demultiplexers en la 74F familia de la lógica.
· FB+/BTL
Backplane Transceiver Logic
velocidad alta, paseo alto, 5 V VCC,
Los FB serie dispositivos se usan para las aplicaciones del autobús de gran velocidad y son totalmente compatible con el IEEE 1194.1-1991 (BTL) y IEEE 896-1991 (Futurebus+) las normas. Estos transrecibidores están disponibles en 7 -, 8 -, 9 -, y 18-bit versiones con TTL y traducción de BTL en baje que 5-ns actuación. Otros rasgos incluyen paseo a a 100 MA y alfileres del prejuicio para las aplicaciones de la vivir-inserción.
· FIFO
First-In, First-Out Memories
TI ha extendido su producto de FIFO que ofrece de CMOS Avanzado (ACTO) y BiCMOS Avanzado (ABT) FIFOs. La FIFO producto familia incluye clocked que FIFOs unidireccional y bidireccional ofreció en 64 a 8K profundidades de memoria y 1-bit a 36-bit anchuras. Strobed que se ofrecen FIFOs unidireccionales y bidireccionales en 16 a 4K profundidades de memoria y 4-bit a 18-bit anchuras. Los FIFOs aplicación-específicos de TI se diseñan especialmente para el uso en telecomunicaciones, DSP, sistemas del internetworking, y alto-bandwidth computando. Estos dispositivos incluyen rasgos como paridad genere y verifique, retransmit, autobús emparejando, el byte cambalacheando, modo de desviación, y microprocesador-como la interface del mando. FIFOs aplicación-específico, además del Widebus de TI los productos de FIFO, oferta superficie-montaña espacio-salvadora que empaqueta y clases de la múltiple-velocidad para la facilidad de plan.
· GTL
Gunning-Transceiver-Logic Technology
La tecnología de GTL es un nuevo reduced-voltage que cambia norma que proporciona de gran velocidad, comunicaciones del punto-a-punto con dispersión de poder baja. TI les ofrece a GTL / TTL traductores unir con los subsistemas TTL-basado. Esto les permite a diseñadores usar las normas GTL-switching para los subsistemas velocidad-sensibles y usar a los traductores para unir con el resto del sistema. Los dispositivos de GTL tienen circuitería innovadora, como sostenimiento del bus en las entradas eliminar la necesidad por las resistencias externas para entradas flotantes que reducen poder costo, y tiempo del board-layout. Mando de edge-rate de rendimiento (OEC) se ofrece en los rendimientos para reducir interferencia electromagnética (EMI) causado por las frecuencias altas de GTL.
· HC/ HCT
High-Speed CMOS Logic (Lógica de CMOS de gran velocidad) velocidad baja, paseo bajo, 5 V VCC,
Para los requisitos de lógica de bajo-poder, TI ofrece a una familia llena de lógica de HC/HCT. Más de 100 tipos del dispositivo están disponibles, incluso las verjas, pestillos, flip-flops, buffer/drivers, contadores, multiplexores, transrecibidores, y los transrecibidores registrado. El HC familiar ofrece entradas CMOS-compatibles y los HCT familiar ofrece entradas TTL-compatibles.
· IEEE 1149.1 (JTAG)
Boundary-Scan Logic Devices
El IEEE 1149.1 (JTAG) boundary-scan la familia de la lógica de octal, Widebus, y examinar-apoyo funciones corporaciones circuitería que permiten estos dispositivos y los sistemas electrónicos en los que ellos se usan para ser probados sin confianza en técnicas sondeando tradicionales. Los dispositivos de lógica de Bus-interface están disponibles en BCT, ABT, y tecnologías de LVT, en 8 -, 18 -, y 20-bit opciones de los pulidores normales, pestillos, y transrecibidores. Las funciones de examinar-apoyo incluyen dispositivos por controlar el autobús de la prueba, realizando a-velocidad la comprobación funcional, y dividir el examine camino en los segmentos más pequeños, más manejables. Más de 40 dispositivos, compuestos de una selección ancha de BCT y octals de ABT, ABT y LVT Widebus, y cada uno de las funciones de examinar-apoyo, está disponible. El autobús-sostenimiento de LVTH y los rasgos de la resistencia serie-humedeciendo también están disponibles.
· LS
Low-Power Schottky Logic velocidad baja, paseo bajo, 5 V VCC,
· LV
Low-Voltage CMOS Technology velocidad baja, paseo bajo, 3.3 V VCC, Los LV de TI que se diseñan CMOS tecnología productos especialmente a las partes para 3 V impulsan uso del suministro. La familia de LV entera también ha sido recaracterizada para operar a 5 V.. La familia de LV es 2 µm en un proceso CMOS que proporciona a 8 MA de paseo y propagación tarda de 18 máximo del ns, mientras teniendo un consumo de poder estático de sólo 20 µA para los dos la bus-interface y funciones de la verja.
· LVC
Low-Voltage CMOS Technology velocidad elemento, los meduim manejan, 3.3 V VCC
Los LVC lógica productos de TI se diseñan especialmente para 3 V impulse suministros. La familia de LVC es una versión alto rendimiento con 0.8 µm CMOS procese tecnología, 24 MA el paseo actual, y 6.5 propagación de máximo de ns tarda para los funcionamientos del driver. Todos los dispositivos de LVC están disponibles con 5 V las entradas tolerantes y rendimientos.
· LVT
Low-Voltage BiCMOS Technology
velocidad alta, paseo alto, 3.3 V VCC,
Los especialmente diseñaron 3 V LVT los usos familiares la 0.8 µm BiCMOS-proceso tecnología para las funciones de la bus-interface. Como sus 5 V el colega de ABT, LVT puede proporcionar a a 64 MA de paseo, 4-ns propagación tarda, y además, consume menos de 100 µA de poder de reserva. Las entradas tienen el rasgo del bus-hold para eliminar las resistencias del pullup externas y I/Os que pueden manejar a a 7 V que les permiten actuar como 5-V/3-V traductores.
· LVTZ
Low-Voltage BiCMOS Technology
velocidad alta, paseo alto, 3.3 V VCC,
El LVTZ familiar ofrece todos los rasgos encontrados en la familia de LVT normal de TI. Además, LVTZ incorpora circuitería para proteger los dispositivos en aplicaciones de la live-insertion. El dispositivo sube al estado de powered-up durante poder y impulsa abajo que se llama impulsar-a 3 estado (PU3S).
· S
Schottky Logic (Lógica de Schottky) velocidad baja, paseo bajo, 5 V VCC,
· SSTL
Series-Stub Terminated Logic Lógica De Resistor-Transistor (RTL) El circuito mostrado aquí es una puerta de NOR/OR. Es decir, la puerta básica es la compuerta NOR.
La disipación de potencia de la compuerta RTL es alrededor de 12 mW y el retardo de propagación promedia 25ns.
Lógica Diodo-Transistor (DTL) El problema básico con compuertas DL es que ellos deterioran el signo lógico rápidamente. Sin embargo, ellos trabajan para una fase en un momento, si el signo se re-amplifica entre las compuertas. Lógica del diodo-transistor (DTL) logra esa meta.VENTAJA de este circuito encima de su RTL equivalente es que la lógica de OR habida realizada por los diodos, no son resistencias. No hay ninguna interacción por consiguiente entre las entradas diferentes, y cualquier número de diodos puede usarse. Una desventaja de este circuito es la resistencia de la entrada al transistor. Su presencia tiende a reducir la velocidad el circuito y limita la velocidad en la que el transistor está cambiar estados así.
El circuito básico de la familia lógica digital DTL es la compuerta AND. Compuerta DTL básica NAND La disipación de potencia de una compuerta DTL es aproximadamente 12 mW y el retardo de propagación promedia 30 ns. El margen de ruido es de alrededor de 1 V y es posible un abanico de salida tan alto como 8. El abanico de salida de la compuerta DTL esta limitado con la corriente máxima que puede fluir en el colector del transistor saturado.
Lógica Del Cmos La lógica del Cmos es una nueva tecnología, basada en el uso de los transistores complementarios del MOS de realizar funciones de la lógica con casi ningún actual requerido. Esto hace estas puertas muy útiles en aplicaciones con pilas. El hecho de que trabajarán con los voltajes de fuente de hasta sólo 3 voltios y tan arriba como 15 voltios son también muy provechosos.
Las puertas todas del Cmos se basan en el circuito fundamental del inversor mostrado. Observe que ambos transistores son el realce-modo MOSFETs; un N-canal con su fuente puesto a tierra, y un P-canal con su fuente conectada con +V. sus puertas están conectados juntos para formar la entrada de información, y sus drenes están conectados juntos para formar la salida.
Los dos MOSFETs se diseñan para tener características que son complementarios el uno al otro. Cuando esta apagado, su resistencia es con eficacia infinita; cuando encendido, su resistencia del canal está sobre 200 ohms. Puesto que la puerta es esencialmente un circuito abierto que no traza ninguna corriente, y el voltaje de la salida será igual o a molido o al voltaje de la fuente de alimentación, dependiendo de el cual el transistor está conduciendo. Este concepto se puede ampliar en las estructuras NI y del NAND combinando los inversores en parcialmente una serie, estructura parcialmente paralela. El circuito mostrado abajo es un ejemplo práctico de un Cmos 2-input NI puerta.
Familias Logicas Del Ldv
1. LVDS
El diferencial de la baja tensión que señala (LVDS) es una nueva tecnología que trata las necesidades de las aplicaciones de hoy de la transmisión de datos del alto rendimiento. También se diseña para resolver las necesidades de las aplicaciones futuras puesto que la fuente de alimentación puede ser tan baja como 2v. Esta tecnología se basa en el estándar de interfaz de ANSI/TIA/EIA-644 LVDS. La tecnología de LVDS ofrece una señal diferenciada de la baja tensión de 330mV (máximo del abd 450mV de 250mV minuto) y de los tiempos rápidos de la transición. Esto permite que los productos traten las altas tarifas de datos que se extienden a partir de Mbps del 100 a mayor de 1 Gbps. Además, el oscilación de la baja tensión reduce al mínimo la disipación de la potencia mientras que proporciona a las ventajas de la transmisión diferenciada. La tecnología de LVDS se utiliza en dispositivos del programa piloto de línea simple y de la capa física del receptor así como chipsets más complejos de la comunicación del interfaz. Los chipsets de la conexión del canal multiplexan y demultiplex líneas de señales lentas de la TTL para proporcionar a un estrecho, velocidad, interfaz bajo de la potencia LVDS. Estos chipsets proporcionan a ahorros dramáticos de los sistemas en costes del cable y del conector, tan bien como una reducción en la cantidad de espacio físico requerida para la huella del conector.
Las soluciones de LVDS proveen de diseñadores un nuevo alternativa a solucionar problemas de alta velocidad del interfaz de la entrada-salida. LVDS entrega los milivatios de los Megabites para las aplicaciones hambrientas de la transmisión de datos de la anchura de banda de hoy y de mañana.
Evolucion De Las Familias Logicas
3. Características Importantes
TTLLa familia TTL usa transistores del tipo bipolar por lo que está dentro de las familias lógicas bipolares.Las familias TTL estándar.-Texas Instruments (1964) introdujo la primera línea estándar de productos circuitales TTL. La serie 5400/7400 ha sido una de las familias lógicas de Circuitos Integrados más usadas. La diferencia entre las versiones 5400 y 7400 es que la primera es de uso militar, operable sobre rangos mayores de temperatura (de –55 a +125ºC) y suministro de alimentación (cuya variación en el suministro de voltaje va de 4,5 a 5,5 V). La serie 7400 opera sobre el rango de temperatura 0 – 70ºC y con una tensión de alimentación de 4,75 a 5,75 V. Ambas tienen un fan-out típico de 10, por lo que pueden manejar otras 10 entradas.
TTL de baja potencia, serie 74L00:Tienen menor consumo de energía, al costo de mayores retardos en propagación, esta serie es ideal para aplicaciones en las cuales la disipación de potencia es más crítica que la velocidad. Circuitos de baja frecuencia operados por batería tales como calculadoras son apropiados para la serie TTL.
TTL de alta velocidad, serie 74H00:Poseen una velocidad de conmutación mucho más rápida con un retardo promedio de propagación de 6ns. Pero la velocidad aumentada se logra a expensas de una disipación mayor de potencia.
TTL Schotty, serie 74S00:Tiene la mayor velocidad disponible en la línea TTL.Otras propiedades de los TTL son:-En cualquier Circuito Integrado TTL, todas las entradas son 1 a menos que estén conectadas con alguna señal lógica.-No todas las entradas en un Circuito Integrado TTL se usan en una aplicación particular.-Se presentan situaciones en que una entrada TTL debe mantenerse normalmente BAJA y luego hecha pasar a ALTA por la actuación de un suiche mecánico.-Las señales de entrada que manejan circuitos TTL deben tener transiciones relativamente rápidas para una operación confiable. Si los tiempos de subida o de caída son mayores que 1 µs, hay posibilidad de ocurrencia de oscilaciones en lasalida.
CMOSAcrónimo de Complementary Metal Oxide Semiconductor (Semiconductor Complementario de Óxido Metálico). Utilizados por lo general para fabricar memoria RAM y aplicaciones de conmutación, estos dispositivos se caracterizan por una alta velocidad de acceso y un bajo consumo de electricidad. Pueden resultar dañados fácilmente por la electricidad estática.La lógica CMOS ha emprendido un crecimiento constante en el área MSI, mayormente a expensas de TTL, con la cual es de directa competencia.El proceso de fabricación del CMOS es más simple que TTL y tiene una densidad de empaque mayor, permitiendo por consiguiente más circuitería en un área dada y reduciendo el costo por función. CMOS usa sólo una fracción de la potencia que se necesita para la serie TTL de baja potencia (74L00) y es así apropiada idealmente para aplicaciones que usan potencia de batería o potencia con batería de respaldo. La velocidad de operación de CMOS no es comparable aún con las series TTL más rápidas, pero se espera mejorar en este respecto.La serie 4000A es la línea más usada de Circuitos Integrados digitales CMOS. Contiene algunas funciones disponibles en la serie TTL 7400 y está en expansión constante. Algunas características más importantes de esta familia lógica son:-La disipación de potencia de estado estático de los circuitos lógicos CMOS es muy baja.-Los niveles lógicos de voltaje CMOS son 0 V para 0 lógico y + VDD para 1 lógico. El suministro + VDD puede estar en el rango 3 V a 15 V para la serie 4000A, por lo que la regulación de la fuente no es una consideración seria para CMOS. Cuando se usa CMOS con TTL, el voltaje de la fuente se hace 5 V, siendo los niveles de voltaje de las dos familias los mismos.-La velocidad de conmutación de la familia CMOS 4000A varía con el voltaje de la fuente.-Todas las entradas CMOS deben estar conectadas a algún nivel de voltaje, preferiblemente tierra o VDD. Entradas no usadas no pueden dejarse flotado (desconectadas), porque estas entradas serían susceptibles al ruido. Estas entradas no usadas pueden también ser conectadas a una de las entradas usadas, siempre y cuando no se exceda el fan-out de la fuente de señal. Esto es altamente improbable debido al alto fan-out del CMOS.
Diferencias mas importantes:
· Los voltajes de alimentación son de 5V para los circuitos TTL y de 3 V a 15 V para los circuitos CMOS.
· En la fabricación de los circuitos integrados se usan transistores bipolares par el TTL y transistores MOSFET para La tecnología CMOS.
· El circuito integrado CMOS es de menor consumo de energía pero de menor velocidad que los TTL.
4. Funciones Y Tablas De Verdad
Una función de un Álgebra de Boole es una variable binaria cuyo valor es igual al de una expresión algebraica en la que se relacionan entre sí las variables binarias por medio de las operaciones básicas, producto lógico, suma lógica e inversión.Se representa una función lógica por la expresión f = f (a, b, c,...)El valor lógico de f, depende del de las variables a, b, c,...Se llama termino canónico de una función lógica a todo producto o suma en la cual aparecen todas las variables en su forma directa o inversa. Al primero de ellos se le llama producto canónico y al segundo suma canónica. Por ejemplo sea una función de tres variables f (a, b, c). El término abc es un producto canónico mientras que el término a + b + c es una suma canónica.
El número máximo de productos canónicos o sumas canónicas viene dado por las variaciones con repetición de dos elementos tomados de n en n. El número de productos o sumas canónicas de n variables es por lo tanto 2n.
Para mayor facilidad de representación, cada termino canónico se expresa mediante un número decimal equivalente al binario obtenido al sustituir las variables ordenadas con un criterio determinado por un 1 o un 0 según aparezcan en su forma directa o complementada respectivamente.Los circuitos digitales operan en el sistema numérico binario, que implica que todas las variables de circuito deben ser 1 o 0. El álgebra utilizada para resolver problemas y procesar la información en los sistemas digitales se denomina álgebra de Boole, basada sobre la lógica más que sobre el cálculo de valores numéricos reales. El álgebra booleana considera que las proposiciones lógicas son verdaderas o falsas, según el tipo de operación que describen y si las variables son verdaderas o falsas. Verdadero corresponde al valor digital 1, mientras que falso corresponde a 0. Las tablas de verdad, llamadas tablas booleanas, presentan todas las posibles combinaciones de entrada frente a las salidas resultantes.
Los teoremas del álgebra de Boole son demostrables a diferencia de los del álgebra convencional, por el método de inducción completa. Para poder realizar esto se emplean las llamadas tablas de verdad que no son otra cosa que representaciones gráficas de todos los casos que pueden darse en una relación y de sus respectivos resultados.
La tabla de verdad de una función lógica es una forma de representación de la misma en la que se indica el valor 1 o 0 que toma la función para cada una de las combinaciones posibles de las variables de las cuales depende. En la siguiente tabla se representa la tabla de verdad de una función de tres variables. La deducción de la forma canónica de la función por medio de la tabla de verdad resulta sencilla.
Si, para una determinada combinación de las entradas, la fusión toma el valor lógico 1, el producto canónico de todos los posibles 2n, que vale 1 para dicha combinación, ha de formar parte de la función. La deducción del producto canónico correspondiente es inmediata asignando al estado 0 la variable inversa y al estado 1 la variable directa.
c
b
a
f
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
No existe actualmente un criterio unico de minimizacion de la expresión de una función lógica y además se prevé una gran evolución de este concepto debido a la cada día mayor disponibilidad de sistemas funcionales complejos en circuitos integrados que permite realizar cualquier función lógica.
Circuitos Básicos
Los siguientes son pequeños circuitos digitales integrados cuyo funcionamiento se adapta a la operaciones y postulados del álgebra de Boole . Los operadores o puertas lógicas mas importantes aparecen en la siguiente tabla , junto a su nombre , símbolo mas extendido y ecuación.
Simbolo
Función
Ecuación Lógica
Tipos comerciales

Sumadora O
(Or)
S = a+b
Se fabrican en dos entradas
Multiplicadora Y (AND)
S = a.b
Se fabrican en dos, tres o cuatro entradas
Inversora No
(NOT)
S = ā
Se fabrican en una entrada
Sumadora Negadora No O (NOR)
S = a+b
Se fabrican en dos, tres, cuatro o cinco entradas
Multiplicadora Negadora No Y(NAND)
S = ab
Se fabrican en dos, tres o cuatro, ocho, doce o trece entradas
Ahora pasaremos a especificar cada uno de los circuitos básicos que hemos resumido anteriormente en la tabla.
Circuito OREs un dispositivo digital que entrega una salida baja cuando todas sus entradas son bajas, y una salida alta cuando existe por lo menos un alto en cualquiera de sus entradas o en las dos al mismo tiempo.El signo (+) denota la función propia de una compuerta OR y no se puede omitir, tampoco debe confundirse con el signo más de la suma aritmética, a esta operación se le denomina también suma lógica.
Es un circuito que tiene dos o más entradas y su salida es igual a la suma OR de las entradas. La figura siguiente muestra el símbolo correspondiente a una compuerta OR de dos entradas. Las entradas A y B son niveles de voltaje lógico y la salida S es un nivel de voltaje lógico cuyo valor es el resultado de la operación OR de A y B; esto es S = A+B, que debe leerse como "S es igual a A o B"o "A o B es igual a S" y no como "S es igual a A más B" En otras palabras, la compuerta OR opera en tal forma que su salida es alta (nivel lógico 1)si la entrada A, B o ambas están en el nivel lógico 1.La salida de la compuerta OR será baja (nivel lógico 0)si todas sus entradas están en el nivel lógico 0 .
Esta misma idea puede ampliarse a más de dos entradas Por ejemplo si tuviéramos tres entradas la tabla lógica que se muestra a continuación nos demuestra una vez más que la salida 1 se dará en el caso de que una o más entradas sean 1.Este es el principio general es el mismo que rige para compuertas OR con cualquier número de entradas .
Mediante el uso del lenguaje del álgebra booleana , la salida x puede expresarse como X = A + B + C, donde una vez debe hacerse hincapié en que el signo + representa la operación OR. Por consiguiente la salida de cualquier compuerta OR se puede expresar como la suma OR de todas sus entradas.
A
B
C
X=A+B+C
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
Circuito AND
Una compuerta AND de dos entradas es un dispositivo lógico que entrega una salida alta cuando todas sus entradas son altas y una salida baja cuando hay un alto en cualquiera de sus entradas .
El signo (.) denota la función propia de una compuerta AND y se puede omitir, de modo que da lo mismo si se coloca o no. A la función AND se le llama también producto lógico.
Es un circuito con dos o mas entradas, la salida de estas es igual al producto AND de las entradas lógicas es decir S = A.B Es un circuito que opera en tal forma que su salida es alta solamente cuando todas sus entradas son altas . En todos los otros casos la salida de la compuerta AND es baja es decir 0,. Al igual que en el caso del circuito OR también se cumple que esta operación también se cumpla para más de dos entradas . En la figura que se muestra a continuación se encuentra una tabla con tres entradas. Cabe resaltar que la salida de la compuerta es 1 solamente en el caso que A = B = C = 1. La expresión para la salida sería la siguiente X =ABC.
Se debe tener cuidado a la hora de observar los símbolos para operar dado que como son un poco parecidos podría haber una equivocación y obviamente esto sería realmente fatal si lo que se busca es reducir o resolver el circuito.
A
B
C
X=ABC
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
Circuito NOT
Esta operación se puede efectuar con una sola variable de entrada. En el caso de que la variable fuera B si la sometemos a la operación NOT el resultado sería X = Ā.Existen varias formas de expresar esta operación una de ellas es: X es igual a la inversa de A o X es igual a no A. Lo que indica la negación vendría a ser el simbolito que se encuentra encima de la variable de entrada.
A este circuito también se le conoce con el nombre de inversor o complementador puesto que también pudimos haber dicho Ā es el complemento de A.
En este circuito solo observamos dos casos cuando 1 se ha negado o complementado se convierte en 0 y cuando 0 se ha negado o complementado se convierte en 1. A continuación se muestra esto simbólicamente . Si lo quisiéramos representar en una tabla de verdad sería de la forma siguiente:
A
X= Ā
0
1
1
0
Circuitos NAND y NOR
Una vez que se ha obtenida la expresión mínima de una función es necesario realizarla en la practica mediante elementos físicos. El diseño de puertas lógicas con transistores en un principio y la posterior aparición de los circuitos ha hecho que las puertas NAND y NOR sean las mas utilizadas en la realización de las funciones lógicas Se ha demostrado que las funciones NAND y NOR pueden realizar cualquiera de las tres funciones elementales suma, producto e inversión.
Par realiza con puertas NAND ( NOR) la expresión mínima de la función obtenida por el método tabular o el método numérico, se aplicaran las siguientes reglas cuya validez se deduce de los postulados y teoremas existentes.
a. Se aplican a la expresión global de la función dos inversores con lo cual la misma queda invariable.
b. Si la operación más externa es una suma (producto)lógica, se opera una de las inversiones aplicando el Teorema de Morgan y si es producto (suma) no se operan ninguna de las dos.
c. Si en el interior de la expresión existen sumas (producto) lógicas, se aplican a cada una de ellas dos inversiones y se opera una de ellas par convertirla en el inverso del producto (suma).
d. Se continúa realizando esta operación hasta que todas las sumas (producto)hayan llegado convertidas en inversos de productos (sumas).
Las reglas par realizar cualquier expresión con puertas NAND no son iguales a las de la puerta NOR sustituyendo la palabra suma por producto, lo cual se ha indicado incluyendo la palabra suma entre paréntesis en las reglas que acabamos de indicar.
5. Circuitos Internos En Los Chips
Los circuitos internos utilizan los chips, por ser más fiables y económicos. Una de sus finalidades corresponde al funcionamiento del encendido totalmente electrónico; en donde por medio de la UCE (Unidad Central Electrónica) va a calcular el momento de encendido correcto para todos los estados de servicio; entre los cuales tenemos:
· Régimen r.p.m. motor y posición PMS que le envían los sensores.
· Presión en Colector Admisión medido por el Transmisor ó Resistencia PTC.
· Temperatura motor enviada por el Transmisor ó Resistencia inversa NTC.
· Posición mariposa según la posición del reóstato en eje mariposa.
Componentes DigitalesMuchas veces, en la etapa de diseño de un circuito digital, se requiere utilizar una compuerta. Utilizar un circuito integrado y sólo disponer de una compuerta de éste es muy ineficaz. Para evitar este problema realizaremos algunos dispositivos digitales con componentes discretos y/o con otros dispositivos, con el fin de optimizar algunos circuitos.
La primera compuerta lógica que fabricaremos con componentes discretos será la NOT. Algunos esquemas posibles son los siguientes:
NOT:
El primer circuito es el más simple y el más usado. El transistor es , mientras que R2 adopta un valor deWcualquier transistor pequeño. R1 es de 10k . VCC es la tensión de alimentación del circuito. Esta compuerta es útil en W1k sistemas tanto TTL como CMOS.
El segundo circuito, que es del tipo CMOS, es un poco más complicado, pero su respuesta es casi igual al de una compuerta del tipo CD4XXX. Con lo cual debe ser utilizado en circuitos con grandes exigencias a nivel de lógica.
AND:
La compuerta AND se realiza de la siguiente manera:

Nuevamente, el primer circuito es el más utilizado y el más versátil. Los . Sin embargo, elWdiodos son cualquier diodo pequeño y la resistencia es de 10k segundo ofrece características mucho más similares a las de un circuito integrado. Para agregar más entradas a la compuerta, basta sólo colocar tantos diodos en paralelo con D1 y D2 como entradas adicionales se requiera. Aquí se observa una nueva ventaja de la "fabricación" de compuertas: es perfectamente factible realizar una AND ó una OR con 30 ó 40 entradas, algo muy difícil de conseguir en un circuito integrado convencional.
OR:
De forma similar a las AND las compuertas OR se crean de la siguiente manera:

De nuevo aparece el compromiso entre la versatilidad y facilidad o la similitud de respuesta entre ambos diseños.
Las compuertas NAND, NOR, X-OR, X-NOR surgen de la combinación de los tres diseños anteriores.
Si bien, como se explicó arriba, realizar una compuerta con componentes discretos es útil en algunas circunstancias, en otras es necesario crear un componente digital a partir de otros. Por ejemplo: si se dispone de un circuito integrado con 4 compuertas NAND, del que se utilizan 3 y se requiere una compuerta "NOT", no hace falta colocar otro CI con una compuerta NOT es posible utilizar la compuerta NAND como una NOT.
Se pueden fabricar unos componentes con otros, por ejemplo:
• Compuerta NOT con NAND:

LEY DE OHM

Explicación de la ley de Ohm
La Ley de Ohm se puede entender con facilidad si se analiza un circuito donde están en serie, una fuente de voltaje (una batería de 12 voltios) y un resistor de 6 ohms (ohmios). Ver gráfico abajo.
Se puede establecer una relación entre el voltaje de la batería, el valor del resistor y la corriente que entrega la batería y que circula a través del resistor.
Esta relación es: I = V / R y se conoce como la Ley de Ohm
Entonces la corriente que circula por el circuito (por el resistor) es: I = 12 Voltios / 6 ohms = 2 Amperios.
De la misma fórmula se puede despejar el voltaje en función de la corriente y la resistencia, entonces la Ley de Ohm queda: V = I x R. Entonces, si se conoce la corriente y el valor del resistor se puede obtener el voltaje entre los terminales del resistor, así: V = 2 Amperios x 6 ohms = 12 Voltios
Al igual que en el caso anterior, si se despeja la resistencia en función del voltaje y la corriente, se obtiene la Ley de Ohm de la forma: R = V / I.
Entonces si se conoce el voltaje en el resistor y la corriente que pasa por el se obtiene: R = 12 Voltios / 2 Amperios = 6 ohms
Es interesante ver que la relación entre la corriente y el voltaje en un resistor es siempre lineal y la pendiente de esta línea está directamente relacionada con el valor del resistor. Así, a mayor resistencia mayor pendiente. Ver gráfico abajo.
Para recordar las tres expresiones de la Ley de Ohm se utiliza el siguiente triángulo que tiene mucha similitud con las fórmulas analizadas anteriormente.






Corriente continua (CC)

La corriente continua (CC), es el resultado del flujo de electrones (carga negativa) por un conductor (alambre o cable de cobre casi siempre), que va del terminal negativo al terminal positivo de una batería (circula en una sola dirección), pasando por una carga. Un foco / bombillo en este caso.
La corriente continua no cambia su magnitud ni su dirección con el tiempo.



Ejemplo: Si por la lámpara o bombillo pasa una carga de 14 coulombs en un segundo, entonces la corriente será:
I = Q / T = 14 coulombs/1 seg = 14 amperios
La corriente eléctrica se mide en (A) Amperios y para circuitos electrónicos generalmente se mide en mA (miliAmperios) ó (uA) microAmperios. Ver las siguientes conversiones.
1 mA (miliamperio) = 0.001 A (Amperios)1 uA (microAmperio) = 0.000001 A (Amperios)


Corriente Alterna (CA / AC)
1 Corriente alterna
2 Propiedades corriente alterna (f, T, Vpp, VRMS)

La diferencia de la corriente alterna con la corriente continua, es que la corriente continua circula sólo en un sentido.
La corriente alterna (como su nombre lo indica) circula por durante un tiempo en un sentido y después en sentido opuesto, volviéndose a repetir el mismo proceso en forma constante.
Este tipo de corriente es la que nos llega a nuestras casas y la usamos para alimentar la TV, el equipo de sonido, la lavadora, la refrigeradora, etc.
En el siguiente gráfico se muestra el voltaje (que es también alterno) y tenemos que la magnitud de éste varía primero hacia arriba y luego hacia abajo (de la misma forma en que se comporta la corriente) y nos da una forma de onda llamada: onda senoidal.
El voltaje varía continuamente, y para saber que voltaje tenemos en un momento específico, utilizamos la fórmula; V = Vp x Seno (Θ) donde Vp = V pico (ver gráfico) es el valor máximo que obtiene la onda y Θ es una distancia angular y se mide en grados.
Aclarando un poco esta última parte y analizando el gráfico, se ve que la onda senoidal es periódica (se repite la misma forma de onda continuamente)
Si se toma un período de ésta (un ciclo completo), se dice que tiene una distancia angular de 360 grados.
Y con ayuda de la fórmula que ya dimos, e incluyendo Θ (distancia angular para la cual queremos saber el voltaje) obtenemos el voltaje instantáneo de nuestro interés.
Para cada distancia angular diferente el valor del voltaje es diferente, siendo en algunos casos positivo y en otros negativo (cuando se invierte su polaridad).




Impedancia (Z) (resistencia + reactancia)

La resistencia es el valor de oposición al paso de la corriente (sea corriente directa o corriente alterna) que tiene el resistor o resistencia
La reactancia es el valor de la oposición al paso de la corriente alterna que tienen los condensadores (capacitores) y las bobinas (inductores).
En este caso existe la reactancia capacitiva debido a los condensadores y la reactancia inductiva debido a las bobinas.
Cuando en un mismo circuito se tienen estos elementos combinados (resistencias, condensadores y bobinas) y por ellas circula corriente alterna la oposición de este conjunto de elementos al paso de la corriente alterna se llama: impedancia.
La impedancia tiene unidades de Ohmios (Ohms). Y es la suma de una componente resistiva (debido a las resistencias) y una componente reactiva (debido a las bobinas y los condensadores).
Z = R + j X
La jota (j) que precede a la X, nos indica que ésta (la X) es un número imaginario. No es una suma directa, es una suma fasorial (suma de fasores)
Lo que sucede es que estos elementos (la bobina y el condensador) causan una oposición al paso de la corriente alterna (además de un desfase), pero idealmente no causa ninguna disipación de potencia, como si lo hace la resistencia (La Ley de Joule)
En La bobina y las corrientes y el condensador y la corriente alterna se vio que hay un desfase entre las corrientes y los voltajes, que en el primer caso es atrasada y en el segundo caso es adelantada.
El desfase que ofrece un bobina y un condensador son opuestos y, si estos llegaran a ser de la misma magnitud, se cancelarían y la impedancia total del circuito sería igual al valor de la resistencia. (ver la fórmula anterior)
La fórmula anterior se grafica como se muestra en la figura
Las reactancias se representan en eje Y (el eje imaginario) pudiendo dirigirse para arriba o para abajo, dependiendo de si es mayor la influencia de la bobina o la del condensador.
Las resistencias se muestran en el eje X. (sólo en la parte positiva del eje X).
El valor de la impedancia (la línea diagonal) será:
Z = (R2+ X2)1/2
Z (impedancia) = raíz cuadrada de: (la suma de: (la resistencia al cuadrado y la reactancia al cuadrado)
Nota: lo que hay en el paréntesis elevado a la 1/2 es equivalente a la raíz cuadrada






Resistores (resistencias) en serie y paralelo


Los resistores en serie son aquellos que están conectados uno después del otro.

El valor de la resistencia equivalente a las resistencias conectadas en serie es igual a la suma de los valores de cada una de ellas.
En este caso la corriente que fluye por los resistores es la misma en todos. Entonces:
Rts (resistencia total serie) = R1 + R2 + R3
El valor de la corriente en el circuito equivalente (ver el diagrama) es el mismo que en el circuito original y se calcula con la ley de Ohm.
Una vez que se tiene el valor de la corriente por el circuito, se pueden obtener las caídas de voltaje a través de cada uno de los resistores utilizando la ley de Ohm.


Método de reducción, simplificación de circuito combinación de resistencias en serie y paralelo

Analizar y simplificar un circuito serie o paralelo de resistencias es sencillo pues sólo es necesario hacer la simplificación correspondiente con ayuda de las fórmulas que se conocen.La situación es diferente cuando se tiene que simplificar un circuito que está compuesto por combinaciones de resistencias en serie y paralelo.
Para simplificar un circuito complejo y obtener la resistencia equivalente , se utiliza un método de reducción


Observando el siguiente gráfico
R1 = 120, R2 = 250, R3 = 68, R4 = 47, R5 = 68. Todas en OhmiosR6 = 5, R7 = 4, R8 = 2, R9 = 1.2. Todas en Kilohmios
- RA = R1 // R2 = R1 x R2 / (R1 + R2) = 120 x 250 / ( 120 + 250) = 81 ohmios- RB = R4 + R5 = 47 + 68 = 115 ohmios- RC = R6 // R7 // R8 = 1/( 1/R6 + 1/R7 + 1/R8) = 1/( 1/ 5K + 1/4K + 1/2K) = 1053 ohmios
Reemplazando los valores equivalentes obtenidos en el circuito original se obtiene:Este circuito se puede volver a simplificar obteniendo las resistencias equivalentes de la conexión serie de RA - R3 y RC - R9.
Entonces:RD = RA + R3 = 81 + 68 = 149 ohmiosRE = RC + R9 = 1053 + 1200 = 2253 ohmios
Y reemplazando estos últimos datos, se obtiene el siguiente circuito:
En este último circuito se puede ver que RB y RE están en paralelo y reduciendo se obtiene una nueva resistencia equivalente RF, que estará en serie con RD:
RF = RB // RE = RB x RE / (RB + RE) = 115 x 2253 / (115 + 2253) = 109 Ohmios
RF estará en serie con RD con la que bastará hacer la suma de sus valores para obtener la resistencia final equivalente.
Entonces: R equivalente final = Req = RF + RD = 109 + 149 = 258 ohmios
Enlaces relacionados




Potencia en una resistencia / resistor (La ley de Joule)
Antes de conocer que es potencia, primero se debe de entender que es energía.
Energía y Potencia
Energía: Es la capacidad que se tiene para realizar algo.
Por ejemplo, si se conecta una batería o pila a un foco o bombillo incandescente se observa que esta energía se convierte en luz y también se disipa en calor.
La unidad de la energía es el julio (J) y la rapidez con que se consume esa energía (se deja el bombillo encendido gastando energía en luz y calor) se mide en julios/segundo. A esto se le llama: Potencia. Entonces
Potencia: Es la velocidad con que se consume energía
La fórmula es: P = W / T (potencia = energía por unidad de tiempo)
Si se consume un Julio en un segundo se dice que se consumió un Watt (Vatio) de potencia.
Existen varias fórmulas que nos ayudan a obtener la potencia que se consume en un elemento en particular.
Una de las mas conocidas es: P = V x I
Donde:- V es la tensión en los terminales del elemento en cuestión e ..- I es la corriente que circula por él.
Para el caso de las resistencias, además de fórmula anterior, se pueden utilizar las siguientes fórmulas:- P = V2 / R: Si se Conoce el valor de la resistencia y el voltaje entre sus terminales. (aquí no se conoce la corriente)- P = I2 x R: Si se conoce el valor de la resistencia y la corriente que la atraviesa. (aquí no se conoce la tensión)
EjemploSi se conecta un bombillo o foco a la batería (12 Voltios) de un auto y por el bombillo circula una corriente de 2 amperios, entonces la potencia que se consume en ese bombillo (en calor y luz) es:P = V x I = 12 x 2 = 24 watts (vatios)
Con los mismos datos y con la potencia ya encontrada es posible encontrar el valor en ohmios del bombillo o foco, utilizando cualquiera de las fórmulas: P = V2 / R ó P = I2 x R
Utilizando la fórmula P = V2 / R, y despejando R, se obtiene: R = V2 / P = 122 / 24 = 6 ohmios



Ley de intensidades de Kirchoff
Esta ley dice que la suma de las corrientes que entran en un área cerrada del circuito (ver circulo rojo en el gráfico), son iguales a las corrientes que salen.
Diciéndolo de otra manera. La suma de corrientes que entran a un nodo (círculo verde) debe ser igual a cero ("0").
Siempre se debe tomar a las corrientes que entran al nodo como positivas y a las del nodo como negativas.
Corrientes que entran al nodo = corrientes que salen del nodoóCorrientes que entran al nodo - corrientes que salen del nodo = 0
En el caso de la figura, La corriente que sale de la fuente Ient, se divide en dos, pasando I1 por una resistencia R1 e I2 por la resistencia R2.
Posteriormente estas dos corrientes se vuelven una sola antes de regresar a la fuente original Ient, cumpliéndose nuevamente la ley de corriente de Kirchoff en el nodo que está debajo de R1.
Ient (corriente que entra) = I1 + I2 (corrientes que salen)
Esta ley es muy útil, para encontrar el valor de una corriente en un circuito cuando conocemos las otras que alimentan un nodo.
Nota: Si bien en el gráfico el círculo rojo sólo abarca un área pequeña. Este circulo podría abarcar un área mayor del circuito y la ley se seguiría cumpliendo. Ver círculo verde en el gráfico a la derecha.



Ley de voltajes de Kirchoff
Esta Ley dice que:
La suma de todaslas tensiones enun camino cerradodebe serforzosamente igual a cero
En otras palabras, en un circuito:
Los incrementos en tensión es igual a las caídas de tensión. (positivos los aumentos y negativas las caídas de tensión)
Aumento de tensión - suma de las caídas de tensión = 0
En un circuito en serie (supongamos resistencias en serie conectadas a una fuente se tensión (una batería), la suma de las tensiones en todo el circuito debe de ser cero. Ver gráfico. Fuente [ 5 Voltios ] - (VR1 + VR2 + VR3) = 0
Donde:Fuente [5 Voltios] ----> aumento de tensión(VR1 + VR2 + VR3) ----> suma de caídas de tensión
Con la ayuda de este conocimiento se puede obtener el valor de tensión en cualquier resistencia que esté en un camino cerrado.
Se puede ver con ayuda de los datos que se presentan en el gráfico.
5 Voltios = 2 Voltios + 2.5 Voltios + 0.5 Voltios ó5 Voltios - (2 Voltios + 2.5 Voltios + 0.5 Voltios) = 0
Circuitos con dos fuentes o más
Algunas veces en los circuitos serie hay más de dos fuentes de tensión y no es fácil saber en que sentido circula la corriente. En este caso se supone que la corriente circula en un sentido y se hace el análisis. Si la corriente que se obtiene tiene signo negativo significa que la suposición que se tomó estaba equivocada.
Pasos a seguir: 1 - Suponer que la corriente siempre circula en sentido horario (ver figura anterior) 2 - Colocar la polaridad de las fuentes de tensión (signos + y -) 3 - Colocar la polaridad de la tensión en las resistencias en consecuencia con el sentido asumido de la corriente. Ver el siguiente gráfico 4 - Escribir la ecuación de Kirchoff, siguiendo el sentido de la corriente. Los valores de la tensión serán positivos si se encuentra primero la señal de polaridad (+) y negativa si se encuentra la señal (-) 5 - Para calcular la corriente se puede reemplazar la tensión en el resistor por IR (V= IR) 6 - Despejar la corriente. 7 - Si la corriente tiene valor negativo se corrige el sentido anteriormente supuesto con la consiguiente corrección de la polaridad de la caída de tensión en los resistores.



Análisis de mallas en circuitos resistivosMétodo a seguir, ejemplo
El método de análisis de mallas es muy utilizado para resolver circuitos resistivos (circuitos con sólo resistencias) lineales (este método, un poco más ampliado, se aplica a también a circuitos resistivos – reactivos)
Resolver en este caso significa obtener los valores que tienen las corrientes en todas las resistencias que haya en el circuito.Conociendo estos valores se pueden obtener otros datos como: tensiones, potencias, etc., en todos los elementos del circuito
Este método se basa en la ley de tensiones de Kirchoff:
La suma de las caídas de tensiones en todas las resistencias es igual a la suma de todas las fuentes de tensión en un camino cerrado en un circuito.
Los pasos a seguir son:1. Graficar el circuito a analizar de manera que no exista ningún conductor (de ser posible) que cruce sobre otro.2. Convertir las fuentes de corriente en fuentes de tensión3. Dibujar las corrientes que circulan por el circuitos con las puntas de las flechas indicando que van en el sentido de las agujas del reloj. Las corrientes se denominan I1, I2, I3,....etc. Ver ejemplo al final.4. Formar una tabla con las ecuaciones obtenidas del circuito (con ayuda de la ley de Kirchoff). El número de filas de la tabla es el mismo que el número de corrientes establecidas en el paso 3. Hay 3 columnas: Las columnas A y B se ponen al lado izquierdo del signo igual y la columna C al lado derecho del mismo signo.5. Para cada ecuación, el termino correspondiente en la columna A es: la corriente IN multiplicada por la suma de las resistencias por donde IN circula. (donde N es: 1, 2, 3, ..., etc.)6. Los términos de la columna B se restan de los términos de la columna A. Para cada ecuación N, este término consiste de resistencia o resistencias que son atravesadas por corrientes que no es IN y se multiplican por esta otra corriente IX. Es posible que por esta o estas resistencias (mutuas) pase más de una corriente aparte de la corriente IN. En este caso la columna B tendrá términos con la forma: –R5 (I4+I5). También es posible que en una malla N halla 2 o más resistores (mutuos) que sean atravesados por corrientes diferentes a IN (son corrientes de otras mallas). En este caso la columna B estará compuesta de 2 o más términos (ejemplo: – R1I3 – R6I7.)7. La columna C está compuesta de términos, que son la suma algebraica de las fuentes de tensión por donde pasa IN. La fuente se pone positiva si tiene el mismo sentido de la corriente y negativo si tiene sentido opuesto.8. Una vez elaborada la tabla, se resuelve el sistema de ecuaciones para cada IN. Se puede hacer por el método de sustitución o por el método de determinante. Al final si un valor de I tiene un valor negativo significa que el sentido original supuesto para ella era el opuesto
Ejemplo: Para obtener los valores de las corrientes en el siguiente circuito, se siguen los pasos antes descritos y se obtiene la tabla.

Como hay tres corrientes incógnitas, hay tres filas en la tabla.
Utilizando el método de sustitución o con ayuda de la determinantes se obtienen los siguientes valores:I1 = 0.348 amperiosI2 = 0.006285 amperiosI3 = -1.768 amperios. (el signo menos indica que el sentido supuesto de la corriente I3 no era el correcto.



Análisis de nodos en circuitos resistivosMétodo a seguir, ejemplo


El método de análisis de nodos es muy utilizado para resolver circuitos resistivos (sólo resistencias) lineales (este método, un poco más ampliado, se aplica a también a circuitos resistivos – reactivos)
Resolver en este caso significa obtener los valores que tienen las tensiones en todas las resistencias que haya en el circuito.Conociendo estos valores se pueden obtener otros datos como: corrientes, potencias, etc., en todos los elementos del circuito
El análisis de nodos se basa en la ley de corrientes de Kirchoff:
La suma algebraica de las corrientes quesalen y entran de un nodo es igual a cero.
Donde un nodo se define como el lugar en el circuito donde se unen de dos o más ramas.
Pasos a seguir son:1- Convertir todas las fuentes de tensión en fuentes de corriente (ver Teorema de Norton)2- Escoger un nodo para que sea el nodo de referencia (usualmente se escoge tierra).3- Etiquetar todos los otros nodos con V1, V2, V3, V4, etc.4- Armar una tabla para formar las ecuaciones de nodos. Hay 3 columnas y el número de filas depende del número de nodos (no se cuenta el nodo de referencia)5- El término de la columna A es la suma de las conductancias que se conectan con en nodo N multiplicado por VN6- los términos de la columna son las conductancias que se conectan al nodo N y a otro nodo X por VX (El nodo de referencia no se incluye como nodo X). Pueden haber varios términos en la columna B. Cada uno de ellos se resta del término de la columna A.7- El término de la columna C, al lado derecho del signo de igual, es la suma algebraica de todas las fuentes de corriente conectadas al nodo N. La fuente es considerada positiva si suministra corriente hacia el nodo (al nodo) y negativa si la corriente sale del nodo8- Una vez elaborada la tabla, se resuelve el sistema de ecuaciones para cada VN. Se puede hacer por el método de sustitución o por el método de determinante. Al final si un valor de V tiene un valor negativo significa que la tensión original supuesto para el era el opuesto
Ejemplo: Obtener los valores de las tensiones V1 y V2 en al gráfico siguiente
Figura # 1
Primero se transforman todas las fuentes de tensión en fuentes de corriente (Teorema de Norton) y se obtiene el primer circuito (Figura # 2). Después se calculan las resistencias equivalentes de las resistencias en paralelo (2 y 4 ohmios en V1 ) y (2 y 4 ohmios en V2). (Figura # 3).
Figura # 2 Figura # 3
En el análisis de nodos, es más cómodo utilizar conductancias en vez de resistencias. Se transforma cada una de ellas en su valor de conductancia correspondiente y se obtiene el circuito que sigue:
Se escoge el nodo inferior (unión de todas las resistencias menos la de 5 ohmios) como nodo de referencia y se etiquetan los otros nodos V1 y V2, como se ve en al figura.
Se implementa la tabla de dos filas (2 ecuaciones) pues hay dos nodos sin tomar en cuenta el nodo de referencia.

Con la tabla generada se procede a la solución de las variables V1 y V2, ya sea por el método de sustitución o con ayuda de determinantes. Los resultados son:V1 = 9.15 voltiosV2 = - 6.5 voltios




El teorema de TheveninCircuito equivalente
El teorema de Thevenin sirve para convertir un circuito complejo, que tenga dos terminales (ver los gráficos # 1 y # 5), en uno muy sencillo que contenga sólo una fuente de tensión o voltaje (VTh) en serie con una resistencia (RTh).
El circuito equivalente tendrá una fuente y una resistencia en serie como ya se había dicho, en serie con la resistencia que desde sus terminales observa la conversión (ver en el gráfico # 5, la resistencia de 5K al lado derecho)).
A este voltaje se le llama VTh y a la resistencia se la llama RTh.
Gráfico # 1
Gráfico # 2
Para obtener VTh (Voltaje de Thevenin), se mide el voltaje en los dos terminales antes mencionados (gráfico # 3) y ese voltaje será el voltaje de Thevenin
Para obtener RTh (Resistencia de Thevenin), se reemplazan todas las fuentes de voltaje por corto circuitos y se mide la resistencia que hay desde los dos terminales antes mencionados. (ver gráfico # 4)
Gráfico # 3
Gráfico # 4
Con los datos encontrados se crea un nuevo circuito muy fácil de entender, al cual se le llama Equivalente de Thevenin. Con este último circuito es muy fácil obtener la tensión, corriente y potencia hay en la resistencia de 5 K (gráfico # 5)
Gráfico # 5
En este caso el VTh = 6V y RTh = 15 KAsí, en la resistencia de 5K: - I (corriente) = V / R = 6 V / 20K = 0.3 mA (miliamperios) - V (voltaje) = I x R = 0.3 mA x 5K = 1.5V. (voltios) - P (potencia) = P x I = 0.675 mW (miliwatts)


El Teorema de NortonCircuito equivalente
El teorema de Norton es muy similar al teorema de Thevenin.
En el caso del teorema de Thevenin se puede ver que el circuito equivalente es:- Una fuente de tensión (Tensión de Thevenin: Vth) en serie con...- Una resistencia (resistencia de Thevenin: Rth)
El teorema de Norton dice que el circuito equivalente es una combinación de: - una fuente de corriente en paralelo con ... - una resistencia
Para obtener los valores de la fuente de corriente y de la resistencia, cuando se tienen los datos del equivalente de thevenin, se utilizan las siguientes fórmulas:
- Fuente de corriente: IN = Vth / Rth - Resistencia: RN = Rth
Nota: Es posible obtener los datos del equivalente de Thevenin cuando se tienen los datos del equivalente de Norton, utilizando las siguientes fórmulas.
- Fuente de tensión: Vth = IN * RN - Resistencia: Rth = RN



El teorema de superposiciónCircuito equivalente
El teorema de superposición ayuda a encontrar:
- Valores de tensión, en una posición de un circuito, que tiene mas de una fuente de tensión.- Valores de corriente, en un circuito con más de una fuente de tensión
Este teorema establece que el efecto dos o más fuentes tienen sobre una resistencia es igual, a la suma de cada uno de los efectos de cada fuente tomados por separado, sustituyendo todas las fuentes de tensión restantes por un corto circuito.
Ejemplo:
Se desea saber cual es la corriente que circula por la resistencia RL (resistencia de carga).
El el circuito original (lado derecho)R1 = 2 kilohmiosR2 = 1 kilohmioRL = 1 kilohmioV1 = 10 voltiosV2 = 20 voltios
Como hay dos fuentes de voltaje, se utiliza una a la vez mientras se cortocircuita la otra. (Primer diagrama a la derecha se toma en cuenta sólo V1. segundo diagrama se toma en cuenta solo V2).
De cada caso se obtiene la corriente que circula por la resistencia RL y después estos dos resultados se suman para obtener la corriente total en esta resistencia
Primero se analiza el caso en que sólo está conectada la fuente V1.
Se obtiene la corriente total que entrega esta fuente obteniendo la resistencia equivalente de las dos resistencias en paralelo R1 y RLReq.= RL // R2 = 0.5 kilohmios (kilohms)
Nota: // significa paralelo
A este resultado se le suma la resistencia R1 (R1 esta en serie con Req.) Resistencia total = RT = R1 + Req. = 0.5 + 2 = 2.5 kilohmios
De esta manera se habrá obtenido la resistencia total equivalente en serie con la fuente.
Para obtener la corriente total se utiliza la Ley de Ohm I = V / RI total = 10 Voltios / 2.5 kilohmios = 4 miliamperios (mA.)
Por el teorema de división de corriente se obtiene la corriente que circula por RL: IRL = [I x RL // R2] / RLdonde RL // R2 significa el paralelo de RL y R2 (se obtuvo antes Req. = 0.5 kilohmios)
Reemplazando: IRL = [4 mA x 0.5 kilohmios] / 1 kilohmio = 2 mA. (miliamperios)
El caso de la fuente V2 se desarrolla de la misma manera, sólo que se deberá cortocircuitar la fuente V1. En este caso la corriente debido sólo a V2 es: 8 mA. (miliamperios)
Sumando las dos corriente se encontrará la corriente que circula por la resistencia RL del circuito original
Corriente total = IT = 2 mA. + 8 mA. = 10 mA. (miliamperios).
Si se tiene la corriente total en esta resistencia, también se puede obtener su voltaje con solo utilizar la ley de Ohm: VL= IT x RL

Conversión Delta-Estrella y Estrella-Delta - (Conversión Δ-Υ y Υ-Δ)


Con el propósito de poder simplificar el análisis de un circuito a veces es conveniente poder mostrar todo o una parte del mismo de una manera diferente, pero sin que el funcionamiento general de éste cambie.
Algunos circuitos tienen un grupo de resistores que están ordenadas formando como un triángulo y otros como una estrella. Ver los diagramas abajo.
Hay una manera sencilla de convertir estos resistores de un formato al otro y viceversa.
No es sólo asunto de cambiar la posición de las resistores si no de obtener los nuevos valores que estos tendrán.
La fórmulas a utilizar son las siguientes: (ver los gráficos anteriores)
Conversión de la configuración delta a la estrella
- R1 = (Ra x Rc) / (Ra + Rb + Rc)- R2 = (Rb x Rc) / (Ra + Rb + Rc)- R3 = (Ra x Rb) / (Ra + Rb + Rc)
Para este caso el denominador es el mismo para todas las ecuaciones.Si Ra = Rb = Rc = RDelta, entonces R1 = R2 = R3 = RY y las ecuaciones anteriores se reducen a RY = RDelta / 3
Conversión de la configuración estrella a delta
- Ra = [ (R1 x R2) + (R1 x R3) + (R2 x R3) ] / R2- Rb = [ (R1 x R2) + (R1 x R3) + (R2 x R3) ] / R1- Rc = [ (R1 x R2) + (R1 x R3) + (R2 x R3) ] / R3
Para este caso el numerador es el mismo para todas las ecuaciones.Si R1 = R2 = R3 = RY, entonces Ra = Rb = Rc = RDelta y las ecuaciones anteriores se reducen a RDelta = 3xRY
Ejemplo:


En el gráfico que se al lado izquierdo, dentro del recuadro una conexión tipo Delta, en serie con una resistor R.
Si se realiza la transformación de los resistores que están en Delta a Estrella se obtiene lo que está al lado derecho del gráfico (ver el recuadro).
Ahora se tiene al resistor R en serie con el resistor R1. Estos se suman y se obtiene un nuevo resistor R1.
Esta nueva conexión en Estrella puede quedarse así o convertirse otra vez a una conexión Delta
Nota:Conexión Estrella = Conexión "Y"Conexión Delta = Conexión Triángulo



Código de colores de las resistencias / resistores

Los resistores son fabricados en una gran variedad de formas y tamaños.
En las más grandes, el valor del resistor se imprime directamente en el cuerpo del mismo, pero en los más pequeños no es posible.
Para poder obtener con facilidad el valor de la resistencia / resistor se utiliza el código de colores
Sobre estos resistores se pintan unas bandas de colores. Cada color representa un número que se utiliza para obtener el valor final del resistor.
Las dos primeras bandas indican las dos primeras cifras del valor del resistor, la tercera banda indica cuantos ceros hay que aumentarle al valor anterior para obtener el valor final de la resistor.
La cuarta banda nos indica la tolerancia y si hay quinta banda, ésta nos indica su confiabilidad
Ejemplo:Si un resistor tiene las siguiente bandas de colores:
rojo
amarillo
verde
oro
2
4
5
+/- 5 %
El resistor tiene un valor de 2400,000 Ohmios +/- 5 %El valor máximo de este resistor es: 25200,000 ΩEl valor mínimo de este resistor es: 22800,000 ΩEl resistor puede tener cualquier valor entre el máximo y mínimo calculados.

Nota:- Los colores de las bandas de los resistores no indican la potencia que puede disipar, pero el tamaño que tiene la resistor da una idea de la disipación máxima que puede tener. Ver la Ley de Joule.- En este artículo los términos resistor y resistencia se han utilizado como sinónimos.


DIVISOR DE VOLTAJE
El divisor de voltaje es una herramienta fundamental utilizada cuando se desean conocer voltajes de resistencias específicas, cuando se conoce el voltaje total que hay en dos resistencias. Es necesario considerar que el divisor de voltaje funciona para analizar dos resistencias, y que si se quieren determinar voltajes de más de dos resistencias utilizando el divisor de voltaje, deberá hacerse sumando resistencias aplicando paso a paso el divisor de voltaje de dos en dos, hasta llegar al número total de resistencias. Esto es muy útil porque en muchas ocasiones no es posible aplicar la Ley de Ohm debido a que sólo se tiene el valor de las resistencias, pero no se conoce el voltaje. Es entonces que se aplica el divisor de voltaje, con las siguientes fórmulas y de acuerdo al esquema mostrado a continuación:














Las ecuaciones del divisor de corriente, suponiendo que la carga es sólamente R2, vienen dadas en la Figura 5.
FIGURE 5. DIVISOR DE CORRIENTE
Teoremas de Thévenin y Norton
Hay situaciones donde es más sencillo concentrar parte del circuito en un sólo componente antes que escribir las ecuaciones para el circuito completo.
Cuando la fuente de entrada es un generador de tensión, se utiliza el teorema de Thévenin para aislar los componentes de interés, pero si la entrada es un generadorde corriente se utiliza el teorema de Norton.



Factor de Potencia

Factor de potencia es el cociente entre la voltaje total aplicado a un circuito y el voltaje en la parte resistiva del mismo.
También se llama factor de potencia al:- Coseno del ángulo (cos0) entre los vectores de potencia aparente y potencia real.- Coseno del ángulo (cos0) entre los vectores de Impedancia y resistencial.Ver los gráficos:
La potencia en corriente alterna, consumida por una un circuito con elementos resistivos (resistencias) y reactivos (capacitores y/o inductores) se puede obtener con las siguientes fórmulas:
P = I x V x factor de potencia óP = IRMS x VRMS x factor de potencia
Nota: RMS se refiere a valores efectivos. Ver: Valor RMS, Valor Pico, Valor Promedio
Ver el siguiente circuito y el correspondiente diagrama fasorial. (a pesar de que el diagrama representa un valor inductivo, el procedimiento es válido en sentido general)
En la resistencia R la corriente está en fase con la tensión en la resistencia VR y se sabe que la potencia (potencia real) que se disipa en una impedancia (R + jX), se debe solo a la resistencia.
Entonces: P = I x VR
Del diagrama fasorial: VR = V cos(0) y … combinando las dos últimas fórmulas se obtiene: P = I x Vcos(0)
Comparando esta última ecuación con la expresión: P = I x V x factor de potencia, se deduce que: factor de potencia = cos(0), donde 0 es el ángulo de fase de la impedancia o lo que es lo mismo el ángulo entre la tensión y la corriente en el circuito.
Entonces: Factor de potencia = f.p. = cos(0) = VR / V = R / Z
Donde: Z significa: el valor absoluto de Z. (El valor de Z es siempre positivo, sin tomar en cuenta el signo)
El valor del ángulo siempre estará entre:
- 0º: Cuando entre V e I no hay desfase (circuito totalmente resistivo).Cos(0) = 1. Factor de potencia = 1
- 90º: Cuando entre V e I hay un desfase de 90º (circuito totalmente reactivo).Cos(0) = 0. Factor de potencia = 0
Lo normal es mantener el factor de potencia lo más alto posible donde cos(0) tienda a “1” (lo más resistivo posible).


Potencia aparente [editar]


Figura 2.- Relación entre potencias activas, aparentes y reactivas
La potencia aparente (también llamada compleja) de un circuito eléctrico de corriente alterna es la suma (vectorial) de la energía que disipa dicho circuito en cierto tiempo en forma de calor o trabajo y la energía utilizada para la formación de los campos eléctricos y magnéticos de sus componentes que fluctuara entre estos componentes y la fuente de energía.
Esta potencia no es la realmente consumida "util", salvo cuando el factor de potencia es la unidad (cos φ=1), y señala que la red de alimentación de un circuito no sólo ha de satisfacer la energía consumida por los elementos resistivos, sino que también ha de contarse con la que van a "almacenar" bobinas y condensadores. Se la designa con la letra S y se mide en voltiamperios (VA).
Su formula es:




Potencia activa
Es la potencia que representa la capacidad de un circuito para realizar un proceso de transformación de la energía eléctrica en trabajo. Los diferentes dispositivos eléctricos existentes convierten la energía eléctrica en otras formas de energía tales como: mecánica, lumínica, térmica, química, etc. Esta potencia es, por lo tanto, la realmente consumida por los circuitos. Cuando se habla de demanda eléctrica, es esta potencia la que se utiliza para determinar dicha demanda.
Se designa con la letra P y se mide en vatios (W). De acuerdo con su expresión, la ley de Ohm y el triángulo de impedancias:
Resultado que indica que la potencia activa es debida a los elementos resistivos.


Potencia reactiva
Esta potencia no tiene tampoco el carácter realmente de ser consumida y sólo aparecerá cuando existan bobinas o condensadores en los circuitos. La potencia reactiva tiene un valor medio nulo, por lo que no produce trabajo útil. Por ello que se dice que es una potencia desvatada (no produce vatios), se mide en voltiamperios reactivos (VAR) y se designa con la letra Q.
A partir de su expresión,
Lo que reafirma en que esta potencia es debida únicamente a los elementos reactivos

I cos Θ , como se muestra en la Fig. 3-7 (A). La potencia total, real, consumida o absorbida por un circuito de CA, es entonces el producto del voltaje aplicado y de la componente en fase de la corriente (Fig. 3-7 B), o
Preal = E I cos Θ = E I X factor de potencia (watts)
La cantidad cos Θ por la cual debe ser multiplicado el producto E x I para obtener la potencia real se llama factor de potencia (abreviado fp) :

La relación cos Θ = R/Z se hace evidente con el triángulo de impedancias de Fig. 3-6 (B). El producto de E por I solos (Fig. 3-7 B),
Fig. 3-7. Componente de I en fase con E (A), y triángulo de potencia (B). Potencia aparente , potencia reactiva y potencia real .
se llama potencia aparente y se expresa en volts-amperes (VA) o kilo-volt-amperes (KVA). La potencia reactiva (Fig. 3-7 B), la cual es entregada y retorna por las inductancias y capacidades del circuito, es el producto del voltaje aplicado y de la componente fuera de fase (reactiva) de la corriente, I sen Θ; es decir,
Preactiva = E I sen Θ
La potencia reactiva es expresada en volt-ampere-reactivos (VAR) o kilo-volts-amperes-reactivos (KVAR).
PROBLEMA 82. Una resistencia de 50.000 ohms está conectada en serie con un choke de 1 henrio y un condensador de 0,001 µf a una fuente de 100 voltios a 10.000 c/s (Fig. 3-8 A).
Determinar, a) la impedancia y ángulo de fase, b) la corriente de línea, c) la combinación equivalente R-C o R-L que puede reemplazar al circuito a una frecuencia de 10 Kc/s, y d) el factor de potencia y la potencia disipada en el circuito.
SOLUCIóN (Ver Fig. 3-8). a) la reactancia inductiva a 10.000 c/s es
XL= 2Π f L =2Π X 10.000 c/s x 1 henrio = 62.800 ohms
reactancia capacitiva,
Fig. 3-8 Ilustración del problema 82
reactancia neta , X = XL-XC = 62.800 ohms - 15900 ohms = 46.900 ohms
(Dado que la reactancia neta es positiva , a 10 Kc/s , el circuito es inductivo )
impedancia ,
ángulo de fase ,
Por lo tanto , Θ = 43,2° ó 43° 12' ( de tablas )
cálculo de una instalación en proyecto
método general


1.
2. Justificación de los Circuitos trifásicos
La principal aplicación para los circuitos trifásicos se encuentra en la distribución de la energía eléctrica por parte de la compañía de luz a la población. Nikola Tesla probó que la mejor manera de producir, transmitir y consumir energía eléctrica era usando circuitos trifásicos. Algunas de las razones por las que la energía trifásica es superior a la monofásica son:
· La potencia en KVA (Kilovoltio amperio) de un motor trifásico es aproximadamente 150% mayor que la de un motor monofásico.
· En un sistema trifásico balanceado los conductores necesitan ser el 75% del tamaño que necesitarían para un sistema monofásico con la misma potencia en VA por lo que esto ayuda a disminuir los costos y por lo tanto a justificar el tercer cable requerido.
· La potencia proporcionada por un sistema monofásico cae tres veces por ciclo. La potencia proporcionada por un sistema trifásico nunca cae a cero por lo que la potencia enviada a la carga es siempre la misma.
Las Ondas representativas se muestran en las figuras 2 y 3
1. Generación y Elementos
Si rotamos un campo magnético a través de una bobina entonces se produce un voltaje monofásico y se observaría una señal de voltaje como se muestra en la grafica 4, En cambio, si colocamos tres bobinas separadas por ángulos de 120° se estarán produciendo tres voltajes con una diferencia de fase de 120° cada uno como los que se observan en la grafica 5.
La energía trifásica se genera en unos sitios específicos llamados plantas generadoras en nuestro país de tipo hidroeléctrico (generación por aprovechamiento del agua)
El funcionamiento de la centrales hidroeléctricas o hidráulicos se basa en el aprovechamiento de la energía cinética proporcionada por el agua que, al caer sobre los alabes (hélices) de una turbina, da a ésta última un movimiento mecánico de rotación que se transmite a un generador eléctrico. La planta hidroeléctrica, utiliza la fuerza de ríos, cascadas y artificialmente mediante presas
La Generación y Distribución de electricidad, son un conjunto de instalaciones que se utilizan para transformar otros tipos de energía en electricidad y transportarla hasta los lugares donde se consume. La generación y transporte de energía en forma de electricidad tiene importantes ventajas económicas debido al coste por unidad generada. Las instalaciones eléctricas también permiten utilizar la energía hidroeléctrica a mucha distancia del lugar donde se genera. Estas instalaciones suelen utilizar corriente alterna, ya que es fácil reducir o elevar el voltaje con transformadores. De esta manera, cada parte del sistema puede funcionar con el voltaje apropiado. Las instalaciones eléctricas tienen seis elementos principales: la central eléctrica, los transformadores, que elevan el voltaje de la energía eléctrica generada a las altas tensiones utilizadas en las líneas de transporte, las líneas de transporte, las subestaciones donde la señal baja su voltaje para adecuarse a las líneas de distribución, las líneas de distribución y los transformadores que bajan el voltaje al valor utilizado por los consumidores.
Cualquier sistema de distribución de electricidad requiere una serie de equipos suplementarios para proteger los generadores, transformadores y las propias líneas de conducción. Suelen incluir dispositivos diseñados para regular la tensión que se proporciona a los usuarios y corregir el factor de potencia del sistema.
Subestación: es el conjunto de elementos que nos permiten controlar, medir y transformar la energía eléctrica.
Los cortacircuitos se utilizan para proteger todos los elementos de la instalación contra cortocircuitos y sobrecargas y para realizar las operaciones de conmutación ordinarias. Estos cortacircuitos son grandes interruptores que se activan de modo automático cuando ocurre un cortocircuito o cuando una circunstancia anómala produce una subida repentina de la corriente. En el momento en el que este dispositivo interrumpe la corriente se forma un arco eléctrico entre sus terminales.
Un Transformador, es una máquina estática, constituida de dos circuitos inductivos llamados primario y secundario, los cuales no esta conectados físicamente, sino acoplados magnéticamente, existen 3 tipos: elevador (El número de vueltas del secundario es mayor que el primario), reductor (El número de vueltas del secundario es menor que el primario), relación uno a uno ó compensador (El número de vueltas es igual para el primario y secundario)
Un motor, es una máquina que convierte energía en movimiento o trabajo mecánico. La energía se suministra en forma de combustible químico, como gasóleo o gasolina, vapor de agua o electricidad, y el trabajo mecánico que proporciona suele ser el movimiento rotatorio de un árbol o eje.
Los Motores y generadores eléctricos, son un grupo de aparatos que se utilizan para convertir la energía mecánica en eléctrica, o a la inversa, con medios electromagnéticos. A una máquina que convierte la energía mecánica en eléctrica se le denomina generador, alternador o dinamo, y a una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica se le denomina motor. Dos principios físicos relacionados entre sí sirven de base al funcionamiento de los generadores y de los motores. El primero es el principio de la inducción descubierto por el científico e inventor británico Michael Faraday en 1831.
Los motores eléctricos pueden ser de corriente eléctrica, de corriente alterna, y de corriente alterna y directa simultáneamente. A los motores de corriente alterna también se les conoce como motores de inducción o asíncronos. A los motores que operan con energía alterna y directa se les conoce como motores síncronos. Los motores de energía eléctrica alterna, trabajan con dos líneas de alimentación por lo que podemos decir que son que son monofásicos, cuando trabajan con tres líneas de alimentación se conocen como trifásicos.
2. Potencia Eléctrica
Potencia es una magnitud física que representa la capacidad para realizar un trabajo, o lo que es lo mismo, la cantidad de trabajo realizada en cada unidad de tiempo. Con carácter general podemos que, la potencia eléctrica de un circuito se corresponde con el producto de los valores de la tensión existente en sus extremos multiplicado por la intensidad de la corriente que lo recorre. La unidad empleada para su representación es el vatio (o alguno de sus múltiplos) y se representa por la letra P. Siendo un vatio la potencia que corresponde a un circuito eléctrico en cuyos extremos existe una diferencia de potencial (tensión) de un voltio y es recorrido por una corriente de un amperio de intensidad. (Estando tensión y corriente en fase).
En un circuito de corriente alterna puramente resistivo, las magnitudes tensión y corriente están en fase es decir ambas pasan por sus estados máximos o mínimos simultáneamente. En un circuito de corriente alterna común, las magnitudes corriente y tensión no están en fase debido a las componentes inductivas y capacitabas de los diferentes elementos que componen los circuitos en la práctica.
El factor de potencia, o coseno de phi, es una función del desfase de la intensidad en relación a la tensión. Su valor puede oscilar entre 0 y 1. En un circuito puramente resistivo la tensión y la intensidad se encuentran en fase y el valor de la magnitud en este caso es igual a la unidad. En un circuito en el que existan inductancias y o condensadores, se producirá un desfase entre la tensión y la intensidad, adelantándose o retrasándose ésta respecto de la otra. Este desfase lo definirá el factor de potencia y oscilará como se ha dicho, entre 0 y 1. En un circuito puramente resistivo la tensión y la intensidad están en fase.
La existencia de inductancia, (importante por ejemplo en los motores) provoca un desfase por retraso entre la intensidad y la tensión. Por el contrario en el caso de presencia de condensadores en el circuito, se produce igualmente un desfase pero en este caso la intensidad está adelantada respecto de la tensión. Este resultado se ve reflejado en la figura 8, donde se muestran, en color azul, la señal de voltaje y la de corriente, en color rojo; además de esto sus desfases con un coseno phi planteado. Desde el punto de vista del usuario, la potencia activa es la única transformable en trabajo mecánico, calorífico o químico. La potencia activa, reactiva y aparente están relacionadas.
Las consecuencias de un mal coseno de phi, se traducen en un mal aprovechamiento de las líneas, ya que la potencia perdida por el efecto Joule es importante. Para compensar estas perdidas las compañías eléctricas penaliza las instalaciones con un bajo coseno de phi, mediante recargos en la facturación. Para el usuario además es igualmente desventajoso ya que le obliga a sobredimensionar las líneas por encima de sus necesidades.
Se mejora el coseno de phi colocando en la instalación baterías de condensadores para compensación capacitaba de los efectos inductivos que se producen en los receptores.
Potencia activa (P): En corriente alterna se expresa en vatios y fórmula:
P = U * I * cos phi
Siendo: U, la tensión eficaz, I, la intensidad eficaz y cos de phi el factor de potencia.
Potencia reactiva (Q): En corriente alterna se expresa en voltiamperios reactivos y fórmula:
Q = U * I * seno phi
Siendo: U, la tensión eficaz, I, la intensidad eficaz y phi el ángulo de desfase entre tensión e intensidad.
Potencia aparente (S): En corriente alterna se expresa en voltiamperios y fórmula:
S = U * I
Siendo: U, la tensión eficaz, I, la intensidad eficaz.
Las tres potencias señaladas se encuentran relacionadas, pudiéndose formular:
S^2 = P^2 + Q^2
Seno de phi = Q/S
Cos de phi = P/S
3. Teorema de Blondell
En un circuito n-filar la potencia activa puede medirse como suma algebraica de las lecturas de n-1 vatímetros. Este enunciado es evidente en el caso de un circuito tetrafilar en que tenemos acceso al neutro de la carga. [Figura 9]
En este caso particular cada vatímetro indica la potencia de la fase a la que está conectado. De este modo, la potencia trifásica resulta igual a:
P=W1+W2+W3
o sea que la potencia total es suma de las tres lecturas.

Porqué se usan los circuitos trifásicos?



















La principal aplicación para los circuitos trifásicos se encuentra en la distribución de la energía eléctrica por parte de la compañía de luz a la población. Nikola Tesla probó que la mejor manera de producir, transmitir y consumir energía eléctrica era usando circuitos trifásicos.Algunas de las razones por las que la energía trifásica es superior a la monofásica son :
• La potencia en KVA (Kilo Volts Ampere) de un motor trifásico es aproximadamente 150% mayor que la de un motor monofásico.• En un sistema trifásico balanceado los conductores necesitan ser el 75% del tamaño que necesitarían para un sistema monofásico con la misma potencia en VA por lo que esto ayuda a disminuir los costos y por lo tanto a justificar el tercer cable requerido. • La potencia proporcionada por un sistema monofásico cae tres veces por ciclo. La potencia proporcionada por un sistema trifásico nunca cae a cero por lo que la potencia enviada a la carga es siempre la misma.



















Cómo se genera la energía trifásica?

















Si rotamos un campo magnético a través de una bobina entonces se produce un voltaje monofásico como se ve a continuación:



















En cambio, si colocamos tres bobinas separadas por ángulos de 120° se estarán produciendo tres voltajes con una diferencia de fase de 120° cada uno.



























Conceptos necesarios para comprender los circuitos trifásicos












Conceptos importantes
Para comprender como funcionan los circuitos trifásicos es necesarios primero conocer cómo se denominan las partes que lo componen así como todos los conceptos relacionados.Sin un claro entendimiento de todo esto se pueden ocasionar confusiones a la hora de resolver un problema con circuitos trifásicos.
Voltajes trifásicos balanceados
Para que los tres voltajes de un sistema trifásico estén balanceados deberán tener amplitudes y frecuencias idénticas y estar fuera de fase entre sí exactamente 120°.Importante: En un sistema trifásico balanceado la suma de los voltajes es igual a cero: Va + Vb + Vc = 0
Circuito trifásico balanceado
Si las cargas se encuentran de manera que las corrientes producidas por los voltajes balanceados del circuito también están balanceadas entonces todo el circuito está balanceado.

Voltajes de fase
Cada bobina del generador puede ser representada como una fuente de voltaje senoidal.Para identificar a cada voltaje se les da el nombre de voltaje de la fase a, de la fase b y de la fase c.












Secuencia de fase positiva
Por convención se toma siempre como voltaje de referencia al voltaje de fase a.Cuando el voltaje de fase b está retrasado del voltaje de fase a 120° y el voltaje de fase c está adelantado al de fase a por 120° se dice que la secuencia de fase es positiva. En esta secuencia de fase los voltajes alcanzan su valor pico en la secuencia a-b-c.
Los voltajes de a, b y c representados con fasores son los siguientes:
en donde Vm es la magnitud del voltaje de la fase a.
Secuencia de fase negativa
En la secuencia de fase negativa el voltaje de fase b está adelantado 120° al de la fase a. y el voltaje de fase c está atrasado 120° al de la fase a.
Neutro
Normalmente los generadores trifásicos están conectados en Y para así tener un punto neutro en común a los tres voltajes. Raramente se conectan en delta los voltajes del generador ya que en conexión en delta los voltajes no están perfectamente balanceados provocando un voltaje neto entre ellos y en consecuencia una corriente circulando en la delta.








Análisis de circuitos trifásicos














Notas: - Todos los valores de voltajes y corrientes utilizados en esta página están dados por valores efectivos (RMS). - Los valores que tienen una línea encima como son fasores.
Datos importantes
- Ya que en un circuito trifásico balanceado las tres fases tienen voltajes con la misma magnitud pero desfasados, y las tres líneas de transmisión, así como las tres cargas son idénticas, lo que ocurre en una fase del circuito ocurre exactamente igual en las otras dos fases pero con un ángulo desfasado. Gracias a esto, si conocemos la secuencia de fase del circuito, para resolverlo (encontrar sus voltajes y corrientes) basta con encontrar el voltaje de una sola fase y después encontrar las de las otras fases a partir de esta.


- La suma de los voltajes de un sistema trifásico balanceado es cero. Va + Vb + Vc = 0
A continuación tenemos el diagrama de un circuito trifásico tomando en cuenta sus partes más importanes:









En la siguiente figura se han remplazado los inductores y las resistencias por cajas representando las impedancias para simplificar el esquema:
Conexiones posibles entre el generador y las cargas.
Tanto la fuente como las cargas pueden estar conectadas en Y o en delta por lo que existen 4 configuraciones posibles:
Para poder resolver circuitos trifásicos basta con entender primero cómo resolver un circuito Y – Y ya que cualquier otra configuración se puede reducir a un circuito Y-Y utilizando transformaciones -Y.
Corrientes de línea
Las fórmulas para obtener las tres corrientes de línea son:
donde
Sin embargo, en un circuito trifásico balanceado en donde sabemos la secuencia de fase basta con calcular una de las corrientes de línea para obtener las otras dos ya que las demás tienen la misma amplitud pero están desfasadas en el tiempo por 120°.
Circuito equivalente monofásico
Ya que los voltajes de las tres fases del circuito son iguales en amplitud pero desfasados en el tiempo y también las tres corrientes del circuito son iguales en amplitud pero desfasadas en el tiempo 120° en un circuito trifásico balanceado únicamente necesitamos obtener los datos de una sola fase (preferentemente la fase a que es la que comúnmente se toma como referencia) para así poder calcular los datos de las demás fases a partir de esta.
Como se explicó en el gráfico de partes de un circuito trifásico, la línea neutra no transporta ninguna corriente y tampoco tiene ningún voltaje por lo que se puede quitar del circuito Y-Y o se puede remplazar por un corto circuito. Utilizando esta propiedad podemos obtener a partir de un circuito trifásico un circuito equivalente monofásico (una sola fase) que nos simplifica nuestro análisis.


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Relación de voltajes de línea a línea y de línea a neutro
Es importante conocer la manera de obtener un voltaje de línea a línea a partir de los voltajes de línea a neutro y viceversa.
Ya se había explicado anteriormente en la animación sobre las partes de los circuitos trifásicos cuales eran los voltajes de línea a línea y cuales los de línea a neutro, a continuación se muestran de nuevo por separado los voltajes del lado de la carga y los del lado de la fuente.
Las fórmulas para obtener voltajes de línea a línea del lado de la carga a partir de voltajes de línea a neutro del lado de la carga en un circuito trifásico con una secuencia positiva son:
en donde es la magnitud del voltaje de línea a neutro del lado de la carga, los voltajes son los fasores de voltaje de línea a línea del lado de la carga y es el fasor de voltaje de línea a neutro del lado de la carga.
Las fórmulas para relacionar los voltajes de línea a línea con los de línea a neutro del lado de la fuente son las mismas pero substituyendo cada voltaje de línea a línea de la carga por cada voltaje de línea a línea de la fuente y los voltajes de línea a neutro de la carga por los voltajes de línea a neutro de la fuente.
Transformaciones delta – Y
Normalmente es mejor tener el circuito en forma de Y-Y ya que de esta manera se tiene una línea neutra conectando los dos neutros n y N y por lo tanto se puede obtener un equivalente monofásico.
En situaciones en donde se tiene un circuito con la fuente, la carga o ambas en forma de delta se pueden utilizar transformaciones de delta a Y para que quede en forma de Y-Y.
Si el circuito trifásico tiene la carga balanceada, es decir, todas las impedancias de la carga son exactamente iguales, entonces podemos obtener la impedancia equivalente para cada una de las ramas de la Y con la fórmula:
en donde Zy es una de las tres impedancias de la carga en forma de Y. Como la carga está balanceada entonces todas las impedancias de la carga valen lo mismo.
Relación entre las corrientes de línea y las corrientes de fase en un circuito en forma de delta
En las siguientes imágenes se muestra cuales son las corrientes de línea y las corrientes de fase para una carga en forma de delta:
Es de mucha utilidad el poder obtener las corrientes de fase a partir de las corrientes de línea y viceversa en problemas que involucren cargas o fuentes en forma de delta. La razón es que cuando en un circuito trifásico tenemos una carga en forma de delta no podemos obtener un circuito monofásico equivalente ya que no hay línea neutra. Como un circuito monofásico es más fácil de resolver que uno trifásico lo mejor en este caso es transformar la delta utilizando transformaciones delta-Y a una Y, posteriormente ya que se tiene la carga y la fuente en forma de Y se puede obtener el circuito equivalente monofásico como se explicó anteriormente y así obtener la corriente de línea. Una vez que obtenemos esta corriente de línea es posible saber en base a esta cuánto vale la corriente en cada una de las ramas de la delta y por lo tanto se da respuesta al problema inicial.
Observando las figuras podemos notar lo siguiente:- La corriente en cada brazo de la delta es la corriente de fase- El voltaje en cada brazo de la delta es el voltaje de fase.- El voltaje de fase es igual al voltaje de línea.
En un circuito trifásico con secuencia de fase positiva en donde es la magnitud de la corriente de fase y la corriente de fase AB es la corriente de referencia, las fórmulas para obtener las corrientes de línea a partir de las corrientes de fase son: