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Teoría
Los semiconductores - Introducción

Las válvulas de vacío mantuvieron su supremacía a lo largo de 40 años. Sin embargo, su bajo rendimiento era una especie de espada de Damocles que tarde o temprano acabaría con su existencia y su popularidad.

Una válvula de vacío consume un watio para poder amplificar solo la millonésima parte de esa potencia (1 µW). Sin embargo, los transistores modernos logran rendimientos en determinadas ocasiones muy superiores al 50% y la potencia necesaria para su funcionamiento es un millón de veces menor de la que exige una válvula termoiónica.

Cuando aún no había aparecido el diodo de germanio, antes de 1940, los semiconductores aparecían rodeados de cierto halo de misterio. Se trataba de materiales que no disfrutaban de la conductibilidad de los metales, pero al mismo tiempo tampoco podían considerarse aislantes.

Sin embargo, en un corto periodo de tiempo las investigaciones al respecto avanzaron vertiginosamente y, en muy pocos años, los semiconductores fueron sustituyendo a las válvulas en la mayoría de las aplicaciones.

Comenzamos a partir de ahora el estudio de esta atractiva rama de la electrónica, los semiconductores. ¿Te atreves a continuar con nosotros?.

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Otros Temas Interesantes
Noticias
MATEMÁTICAS BÁSICAS para electrónica I

Las matemáticas que necesitas para estudiar electrónica

Iniciamos una nueva sección en la que desarrollaremos los temas de matemáticas que vas a necesitar para poder seguir nuestros videos.

Publicamos el primer capítulo de la serie, en el que comenzamos practicamente DESDE CERO, por lo que no tendrás dificultades para llegar a una comprensión total de los contenidos.

Clica en LEER COMPLETO para saber más...

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Radioaficionados
Protección contra inversiones de polaridad

Una de las averías más comunes que nos podemos encontrar en las emisoras de radioaficionado es la inversión de polaridad. Dicha avería se produce al conectar el equipo inadvertidamente a la alimentación con las conexiones al revés, el cable de la entrada positiva (rojo) al electrodo negativo de la batería y el cable de la entrada negativa (negro) al electrodo positivo. Hay radioaficionados que, a pesar de las advertencias por parte del servicio técnico y para ahorrarse unos euros, conectan la emisora a una sola de las baterías (12V) de un vehículo dotado de dos unidades en serie (24V), en vez de utilizar la solución más apropiada que es un reductor de tensión de 24 a 12 voltios. Esto es una fuente constante de problemas tanto para la emisora como para las propias baterias del vehículo y puede propiciar una inversión de polaridad cuando alguien manipula dichas baterias sin desconectar previamente la emisora.

En este artículo vamos a estudiar los sistemas de protección contra inversiones de polaridad de que disponen tanto las emisoras de radioaficionado como muchos otros aparatos electrónicos, entre ellos los ordenadores portátiles por ejemplo, para evitar que el equipo en cuestión resulte dañado (o por lo menos reducir en lo posible el daño) ante un percance de este tipo, y su reparación práctica tomando como ejemplo una conocida emisora de radioaficionado averiada por esta causa. ¿Te interesa?.

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Miscelanea
Tira a matar - Juego de reflejos

¿Con que rapidez responde tu cuerpo a los impulsos externos?. ¿Cuanto tiempo necesitarías para reaccionar ante un peligro inminente?. Si oyes un disparo cercano ¿tus reflejos te hacen "salirte del pellejo"?.

Para poner a prueba la rapidez de respuesta a tus estímulos nerviosos hemos ideado un pequeño circuito con el que podrás medirte en este aspecto con otra persona, y de paso cultivar la faceta "reflexológica" del ser humano. Se trata de algo así como un duelo, lógicamente sin pistolas y sin balas pero eso si, al ser del todo electrónico, con botones y con luces.

Una vez construido el dispositivo se dispondrán dos botones de mayor o menor tamaño, los cuales accionarán sendos pulsadores conectados a nuestro circuito. Al oir una señal, los dos participantes se apresurarán a pulsar su correspondiente botón.

El más rápido de los dos se llevará el gato al agua y ganará el juego. Su victoria quedará fehacientemente constatada porque la luz que le corresponde indicará ese hecho.

Comenzamos con esta reseña una nueva categoría de artículos a la que llamaremos "Miscelánea", en la que tendrán cabida una amplia variedad de temas con multitud de contenidos. Esperamos que esta novedad sea de tu agrado.

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Práctica
Monitor para fusible

Con relativa frecuencia nos ocurre que, cuando de golpe nuestro equipo electrónico deja de funcionar, en principio nos asaltan las dudas y la desorientación por desconocer el motivo del contratiempo.

No obstante, en multitud de ocasiones pasa que el inconveniente lo produce un fusible que, bien por envejecimiento o por cualquier otra causa puntual, ha fundido y ha dejado sin alimentación al circuito.

Para que salgamos de dudas de forma inmediata, sin necesidad de desmontar ni un solo tornillo del aparato en cuestión, podemos instalarle este sencillo monitor que nos confirmará mediante un simple diodo LED si efectivamente se trata del fusible de protección que ha saltado.

¿Crees que resultará muy complicado llevar a cabo este montaje?... Para darte una pista te diremos que, en su versión de baja tensión, solo está compuesto del mencionado diodo LED y su correspondiente resistencia limitadora.

¿Verdaderamente crees que será dificil llevar a la práctica este dispositivo?. Sigue leyendo y verás que apenas tiene dificultad.

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Teoría
Las ondas (II)

Cuando hemos hablado del movimiento ondulatorio producido por la piedra que cae en el estanque de aguas tranquilas no hemos ahondado demasiado en su mecánica ni en sus peculiaridades. El estudio de tales ondas puede darnos muchas ideas y proporcionarnos algunos conocimientos relacionados con el resto de ondas, incluidas las ondas electromagnéticas utilizadas en las transmisiones de radio. Para un observador poco experimentado, las ondas producidas por la piedra al caer no son mas que unas pocas circunferencias que se dibujan en el agua y que se alejan del punto en donde cayó el pedrusco, aumentando progresivamente de diámetro y disminuyendo de intensidad. Sin embargo, hay mucha más información implícita en esas circunferencias de la que se ve a simple vista, solo que debemos conocer la manera de extraerla para así poder asimilarla.

Una vez dicho esto surgen algunas preguntas relacionadas con lo expuesto hasta el momento. ¿Que métodos podemos utilizar para conocer estas ondas mas a fondo? ¿Que podemos aprender de ellas que aplique también a los demás tipos de ondas? ¿Cuales son sus características principales? Todas las respuestas vienen a continuación.

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Noticias
Auricular de cristal para radio galena

Hacer un radio galena es divertido y provoca sensaciones muy agradables cuando tenemos éxito. Sin embargo, son muchos los que en la primera experiencia de este tipo se han desilusionado y no han conseguido oir la esperada emisora.

Después de revisar todo el montaje, comprobar la antena y la toma de tierra, se dan por vencidos y acaban abandonando el proyecto.

Lo que muchos no saben es que en la mayoría de las ocasiones el fracaso ha sido por una causa común; el auricular. Efectivamente, si se usa un auricular de baja o incluso de media impedancia, el rendimiento del receptor es practicamente nulo. Es muy conveniente, y hasta necesario, usar auriculares de una impedancia de 2000 ohmios o cercana a ellos.

Clica en "Leer completo..." si quieres saber donde conseguir uno de estos a muy buen precio.

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Las válvulas de vacío VII

Séptimo artículo dedicado a las válvulas termoiónicas. Tocaremos en esta ocasión el receptor a reacción, sin lugar a dudas el preferido por los radioaficionados en la época en que vieron la luz las válvulas de vacío. Con una sensibilidad extraordinaria, la única pega de este receptor era su limitada selectividad si lo comparamos con el superheterodino.

Sin embargo, debido a la sencillez de montaje y bajo presupuesto, todo aquel que hacía sus pinitos en la electrónica por aquella época se aventuraba a construir uno de estos equipos.

Podemos asegurar que aquel que acababa de construir un receptor a reacción con exito ya nunca sería capaz de desligarse de la radio durante toda su vida, acumulando tantas ganas e ilusión que esto le impulsaba a acometer montajes más complejos y sofisticados.

Aunque ya pasó el apogeo de estos antiguos componentes electrónicos, el estudio del receptor a reacción con válvulas termoiónicas nos servirá para entender los del mismo tipo que podremos construir a transistores, e incluso en artículos posteriores ahondar en el funcionamiento de un modelo de receptor simple aún más avanzado utilizable para ondas cortas, el receptor a super-reacción. Por estas razones, no puedes dejar de leer este artículo.

Después de lo estudiado hasta ahora, no cabe la menor duda de que la sensibilidad de un receptor depende en cierta medida del sistema de detección empleado. Hasta el momento, el detector por rejilla es el que ha demostrado una sensibilidad superior.

Sin embargo, existe un tipo de receptor que se basa en el mismo principio que el anterior, con el que podemos disfrutar de una sensibilidad todavía mayor. A dicho aparato se quedó en llamarle "receptor a reacción" por las razones que explicaremos a continuación.

EL RECEPTOR A REACCIÓN
Básicamente, para convertir el receptor con detección por rejilla en un receptor a reacción, basta añadirle una pequeña bobina adicional y conectarla adecuadamente en serie con el circuito de placa. Observa la figura siguiente.

Fíjate como dicha bobina adicional la hemos situado estratégicamente entre la placa del triodo y el auricular, de manera que sea atravesada por la corriente de placa.

Ahora tenemos tres bobinas en vez de dos. En los detectores por placa y por rejilla teníamos la bobina de antena, a la cual nos referiremos como B-A, y la bobina de sintonía que llamaremos B-S. Ahora, a la nueva bobina de este receptor la llamaremos bobina de reacción y nos referiremos a ella como B-R.

Las tres bobinas se devanaban sobre una misma forma o soporte en forma de cilindro, generalmente construido de baquelita u otro material aislante. Observa la siguiente ilustración para que te hagas una idea más clara del asunto.

Podemos considerar, visto lo visto y de acuerdo con lo ya estudiado en otros artículos, que la bobina de antena es el primario de un transformador con respecto a la bobina de sintonía, siendo esta última el secundario de dicho transformador. Por lo tanto, existe una transferencia magnética de energía desde la bobina B-A a la bobina B-S.

Además, podemos considerar también como el primario de un transformador a la bobina de reacción con respecto a la bobina de sintonía, estableciéndose otra transferencia de energía en forma de magnetismo desde la bobina B-R a la bobina B-S.

Si conectamos la bobina de reacción B-R de manera que su flujo magnético tenga el mismo sentido que el que crea la bobina de antena B-A, ambos flujos se sumarán en la bobina de sintonía B-S, que resulta ser el secundario de un transformador común a ambas, consiguiendo que la señal en la rejilla de la válvula sea mayor que cuando no estaba la bobina de reacción B-R.

El aparato funciona ahora como si la señal captada por la antena fuera más potente de lo que es en realidad, ya que en la rejilla del triodo está presente la suma de dos señales del mismo sentido.

Una de estas señales es la que se ha captado por la antena y la otra la que ha amplificado la propia válvula, parte de la cual vuelve de nuevo a la bobina de sintonía B-S a través del flujo magnético creado en ella por la bobina de reacción B-R.

Por lo tanto, hemos aumentado la sensibilidad de nuestro receptor con detección por rejilla gracias a la reacción introducida por la nueva bobina. De aquí le viene el nombre a este receptor. Se dice entonces que existe una reacción o realimentación positiva entre la bobina B-R y la de sintonía B-S.

Hemos de decir que la conexión correcta de la bobina B-R es esencial para el funcionamiento del receptor ya que si la invertimos, y con ello invertimos el sentido del flujo magnético que provoca en la bobina de sintonía B-S, en lugar de una suma de flujos tendremos una resta, y la señal presente en la rejilla del triodo será más pequeña que antes de estar presente la bobina de reacción B-R. En este último caso de dice que existe una contrarreacción, reacción negativa o realimentación negativa.

Por lo tanto, vemos como si conectamos correctamente la bobina B-R obtendremos un aumento de la sensibilidad de nuestro receptor. Sin embargo, si la conectamos al contrario lo que obtendremos será una disminución de sensibilidad.

Aunque en electrónica es bastante usada la realimentación negativa para otros fines distintos al propuesto, en el caso que nos ocupa lo correcto es usar realimentación positiva.

Pero esta realimentación positiva no puede aplicarse de forma descontrolada, ya que si nos pasamos con ella el circuito se vuelve inestable y comienza a "oscilar" de forma espontánea, convirtiendose nuestro receptor en un pequeño emisor de radio capaz de causar interferencias a los receptores cercanos. Convertiríamos el receptor en lo que se llama un "oscilador de RF", el cual estudiaremos cuando llegue el momento.

Por esta última razón, es necesario dotar a nuestro receptor de un control capaz de "dosificar" la reacción positiva que el bobinado B-R introduce en el B-S. Para ello se pueden usar diferentes métodos, pero fundamentalmente todos ellos están basados en aumentar o disminuir el flujo que B-R induce en B-S. El más obvio, por lo tanto, sería construir la bobina B-R de manera que físicamente la pudiésemos acercar o alejar a voluntad de B-S.

Sin embargo, esto requeriría un dispositivo mecánico complicado de construir a priori, por lo que normalmente se echaba mano de un método más "elegante" y más adecuado electrónicamente hablando. Lo que se hacía era bobinar B-R "demasiado lejos" o "demasiado cerca" de B-S, para después aumentar o disminuir, respectivamente, su flujo por medios electrónicos.

Es decir, dependiendo del nivel de realimentación que, por su posición original en la forma cilíndrica, introduce la bobina B-R en la B-S, se usaba un método determinado. Hablando en plata, el método de "dosificación" depende de si físicamente la bobina B-R se ha posicionado "demasiado lejos" o "demasiado cerca" de B-S.

En el primer caso, si las bobinas están "demasiado lejos" entre si, existirá una reacción muy pobre. Tenemos que conseguir aumentar esta reacción por medios electrónicos. Para ello, un simple condensador variable como el de sintonía "CV1" colocado de la manera que podemos ver en el esquema siguiente nos proporciona la solución.

A medida que giramos este condensador, que llamaremos CV2, y aumentamos su capacidad, la señal de RF presente en el circuito de placa circula mucho mejor a su través que cuando tenía que hacerlo por el auricular y la batería, encontrando un camino mucho más fácil y con menos resistencia.

El resultado que obtenemos es que al aumentar la capacidad de CV2 aumenta el nivel de la señal de R.F. a través del triodo y, consecuentamente, aumenta el nivel de dicha señal a través de la bobina B-R, con lo que el flujo creado por esta última es mayor y la realimentación positiva que introduce en B-S también resulta ser mayor.

Es como si "acercáramos" la bobina B-R a la B-S que, recordemos, en un principio estaban "demasiado lejos" entre sí. Ajustando la capacidad de este condensador conseguiremos el grado de reacción que necesitamos para que nuestro circuito trabaje en su punto justo de funcionamiento sin que se produzcan oscilaciones indeseadas.

Por lo contrario si devanamos las bobinas B-R y B-S "demasiado cerca" una de la otra, en un principio obtendremos un exceso de reacción que tendremos que disminuir. En este caso la solución nos la da un simple potenciómetro colocado en paralelo con la bobina B-R, tal y como podemos ver en la ilustración siguiente.

Ajustando el valor de este potenciómetro, al que vamos a llamar P-R, daremos un paso más fácil a la señal de RF a través de él, por lo que disminuirá el nivel de la señal que pasa por la bobina B-R, disminuyendo el flujo que produce y a su vez la reacción que ésta última causa en B-S.

En este caso, es como si "alejáramos" la bobina B-R de la B-S, que recordemos hemos devanado en principio "demasiado cerca" una de la otra, por lo que el efecto que causa el invento será una reacción menor. Controlando el valor de este potenciómetro controlaremos la reacción que introduce B-S, y conseguiremos el punto óptimo de funcionamiento de nuestro receptor.

Básicamente, y sin entrar en muchos detalles, este es el funcionamiento de un receptor a reacción con triodo. Como hemos dicho al principio, el rendimiento que se lograba obtener de él, para tratarse de un equipo de tan escasos componentes y de una sencillez extrema, era verdaderamente extraordinario. No obstante, no debemos de parar aquí. Debemos de continuar nuestro camino y avanzar en el estudio de receptores más complejos y con más prestaciones. Pero eso será a partir del próximo artículo. Te esperamos.

 
C O M E N T A R I O S   
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#1 Manuel Malingre Coma » 24-11-2021 12:55

Muy interesante me recuerda mis principios en la radio.
Gracias

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