3.17: Electrónica

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Objetivos de aprendizaje

Una introducción al concepto de electrónica que implica ganancia de potencia.
Una introducción a un dispositivo que proporciona ganancia llamado amplificador operacional.

Hasta el momento hemos analizado circuitos eléctricos: La señal fuente tiene más potencia que la variable de salida, ya sea una tensión o una corriente. El poder no se ha definido explícitamente, pero no importa. Las resistencias, inductores y condensadores como elementos individuales ciertamente no proporcionan ganancia de energía, y los circuitos construidos con ellos tampoco lo harán mágicamente. Dichos circuitos se denominan eléctricos en distinción de aquellos que sí proporcionan ganancia de potencia: circuitos electrónicos. Proporcionar ganancia de potencia, como su estéreo leyendo un CD y produciendo sonido, se logra mediante circuitos semiconductores que contienen transistores. La idea básica del transistor es dejar que la señal de entrada débil modula una fuerte corriente proporcionada por una fuente de energía eléctrica, la fuente de alimentación, para producir una señal más potente. Una analogía física es un grifo de agua: Al girar el grifo hacia adelante y hacia atrás, el flujo de agua varía en consecuencia, y tiene mucha más potencia que la gastada en girar la manija. La energía del agua resulta de la presión estática del agua en su plomería creada por la empresa de suministro de agua que bombea el agua hasta su torre de agua local. La fuente de alimentación es como la torre de agua, y el grifo es el transistor, con el giro logrado por la señal de entrada. Al igual que en esta analogía, una fuente de alimentación es una fuente de voltaje constante ya que se supone que la torre de agua proporciona una presión de agua constante.

Un dispositivo que es mucho más conveniente para proporcionar ganancia (y otras características útiles también) que el transistor es el amplificador operacional, también conocido como amplificador operacional. Un amplificador operacional es un circuito integrado (un circuito complicado que involucra varios transistores construidos en un chip) que proporciona una gran ganancia de voltaje si conecta la fuente de alimentación. Podemos modelar el amplificador operacional con un nuevo elemento de circuito: la fuente dependiente.