Table Of ContentELECTRÓNICA
ANALÓGICA PARA
INGENIEROS
JORGE PLEITE GUERRA
RICARDO VERGAZ BENITO
JOSÉ MANUEL RUIZ DE MARCOS
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
PARA INGENIEROS
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
PARA INGENIEROS
Jorge Pleite Guerra
Profesor titular
Dpto. Tecnología electrónica
Universidad Carlos III. Madrid
Ricardo Vergaz Benito
Profesor titular
Dpto. Tecnología electrónica
Universidad Carlos III. Madrid
José Manuel Ruiz de Marcos
Profesor asociado
Dpto. teoría de la señal
Universidad Carlos III. Madrid
MADRID • BOGOTÁ (cid:127) BUENOS AIRES (cid:127) CARACAS (cid:127) GUATEMALA (cid:127) LISBOA
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ELECTRÓNICA ANALÓGICA PARA INGENIEROS
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ISBN: 978-84-481-6885-8
Depósito legal: XXX
Editora: Cristina Sánchez
Diseño de cubierta: reprotel.com
Composición: EDITEC
Impresión: XXX
IMPRESO EN - PRINTED IN
Contenido
PREFACIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII
MÓDULO I.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Tema 1. Fundamentos de los semiconductores. La unión PN. . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Tema 2. Tipos de diodos. Aplicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Tema 3. El transistor bipolar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Tema 4. El transistor de efecto campo (FET) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Tema 5. Análisis de circuitos amplifi cadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Tema 6. Análisis en pequeña señal con el BJT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Tema 7. Análisis en pequeña señal con transistores FET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Tema 8. Amplifi cadores con varios transistores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Tema 9. Conceptos básicos de la respuesta en frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Tema 10. Métodos de análisis de la respuesta en frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Tema 11. Respuesta en frecuencia de topologías amplifi cadoras . . . . . . . . . . . . . . . . 139
Tema 12. Conceptos básicos de realimentación electrónica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Tema 13. Análisis de topologías de amplifi cadores realimentados . . . . . . . . . . . . . . 165
Tema 14. Conceptos básicos del amplifi cador operacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Tema 15. Circuitos de aplicación del amplifi cador operacional . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
Tema 16. Etapas de potencia. Amplifi cador clase A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
Tema 17. Amplifi cador Clase B y Clase AB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Tema 18. Fuentes de tensión reguladas y estabilizadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
MÓDULO II.
PROBLEMAS RESUELTOS. . . . . . . . . . . . . . . . . .227
Problemas vinculados al Tema 3. El transistor bipolar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
Problemas vinculados al Tema 4. El transistor de efecto campo (FET) . . . . . . . . . . 241
Problemas vinculados al Tema 6. Análisis en pequeña señal con el BJT . . . . . . . . . 251
Problemas vinculados al Tema 7. Análisis en pequeña señal con transistores
FET. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
VI Contenido
Problemas vinculados al Tema 8. Amplifi cadores con varios transistores . . . . . . . 279
Problemas vinculados al Tema 11. Respuesta en frecuencia de topologías
amplifi cadoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
Problemas vinculados al Tema 12. Conceptos básicos de realimentación
electrónica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
Problemas vinculados al Tema 14. Conceptos básicos del amplifi cador
operacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
Problemas vinculados al Tema 17. Amplifi cador Clase B y Clase AB . . . . . . . . . . . . 345
Problemas vinculados al Tema 18. Fuentes de tensión reguladas y
estabilizadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
MÓDULO III.
ANÁLISIS DE SIMULACIONES . . . . . . . . . . . . . .359
Simulaciones vinculadas al Tema 2. Tipos de diodos. Aplicaciones. . . . . . . . . . . . . 361
Simulaciones vinculadas al Tema 3. El transistor bipolar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
Simulaciones vinculadas al Tema 4. El transistor de efecto campo (FET) . . . . . . . . 385
Simulaciones vinculadas al Tema 6. Análisis en pequeña señal con el BJT. . . . . . . 389
Simulaciones vinculadas al Tema 7. Análisis en pequeña señal con transistores
FET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401
Simulaciones vinculadas al Tema 8. Amplifi cadores con varios transistores . . . . . 415
Simulaciones vinculadas al Tema 11. Respuesta en frecuencia de topologías
amplifi cadoras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421
Simulaciones vinculadas al Tema 12. Conceptos básicos de realimentación
electrónica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429
Simulaciones vinculadas al Tema 14. Conceptos básicos del amplifi cador
operacional. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439
Simulaciones vinculadas al Tema 17. Amplifi cador Clase B y Clase AB. . . . . . . . . . 451
Simulaciones vinculadas al Tema 18. Fuentes de tensión reguladas y
estabilizadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455
BIBLIOGRAFÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .463
Prefacio
Este libro nace de la experiencia docente −más de doce años− del equipo de autores en
diferentes titulaciones de ingeniería de la Universidad Carlos III de Madrid, amén de la
identificación de un conjunto de necesidades que se resumen a continuación.
Existe en la actualidad una extensa bibliografía en Electrónica analógica cuyos
contenidos cubren de forma suficiente los conocimientos que deben adquirir los es-
tudiantes universitarios. Sin embargo, este alcance tan amplio (en profundidad y en
extensión) obliga a un alumno de ingeniería, aún sin dominio de la materia, a localizar
y seleccionar qué partes de una obra están directamente relacionadas con la asignatura
cursada y, aún más difícil, a enlazar dichas partes entre sí. Esto supone una barrera al
empleo de la bibliografía que, en el mejor de los casos, disminuye el rendimiento del
tiempo dedicado al estudio y, en el peor, hace desistir de la consulta bibliográfica.
Por otro lado, la creación del nuevo Espacio Europeo de Educación Superior, dentro
del proceso de convergencia europeo, propone unos retos en la metodología docente
cuyo abordaje demanda la disponibilidad de material con nuevos enfoques. Se exige
que el alumno no sólo aprenda una materia, sino que aprenda a aprender, y que sepa
plantear soluciones a problemas sin un procedimiento previamente trazado. Queda
fuera del alcance de esta obra resolver el debate de cómo inculcar en el estudiante una
actitud proactiva en contraposición a una vocación reactiva, y cómo estimular la sufi-
ciente confianza en sí mismo como para impulsarle en la exploración del conocimiento,
adquiriendo el protagonismo de su propio aprendizaje. En cambio, hacemos nuestro
el objetivo de dar apoyo a esta nueva metodología. Por eso, no sólo se ofrecen aquí los
conceptos teóricos y se proponen problemas guiados para su resolución práctica, sino
que además se incorpora un conjunto de simulaciones de circuitos (emulando unas
prácticas en laboratorio) que invitan a la reflexión sobre el material presentado y a la
formulación de nuevas preguntas.
Esta obra nació como una recopilación de apuntes propios que han sido mejorados,
revisados y ampliados sucesivamente a lo largo de los años, en el afán de disponer
de una base bibliográfica operativa y eficaz para las asignaturas impartidas por los
autores, sin perjuicio de que el alumno profundice en ciertos conceptos a través de la
amplia bibliografía disponible. Por otro lado, se ha orientado al nuevo marco pedagógi-
VIII Prefacio
co del Espacio Europeo de Educación Superior, dando una especial importancia no sólo
a la adquisición de una buena base conceptual, sino también a la experimentación, a la
resolución de problemas y a la autoformulación de nuevas cuestiones, así como a la bús-
queda de sus respuestas a través de caminos que no estén previamente establecidos.
Dividida en tres grandes bloques, la obra comienza con una descripción de los
conceptos teóricos necesarios en Electrónica analógica, desde la presentación de
los componentes electrónicos básicos a su uso en amplificadores de todo tipo. Un
segundo bloque complementa los conceptos introducidos por medio de problemas
resueltos, seleccionados con el criterio de aplicación directa de la teoría y con una
dificultad creciente. Finalmente, un último bloque presenta simulaciones realiza-
das por ordenador sobre algunos de los circuitos estudiados en el bloque anterior,
y propone al lector la búsqueda de nuevos efectos, así como la comparación entre
resultados meramente teóricos y la experiencia real.
Esperamos que la obra sirva al alumno como el mejor banco de gimnasio en el que
ejercitar su músculo técnico e intelectual, y que sirva al profesor como una obra viva
en la que apoyar su tarea. Como tal obra viva, está aún sujeta a ampliaciones, mejoras y
nuevos enfoques, por lo que animamos a quien lo desee a participar en la evolución de
la misma, y a hacernos llegar nuevas propuestas y sugerencias.
Los autores
Noviembre 2008
Agradecimientos
• A Jorge Raldúa Veuthey y a Juan Ignacio Gutiérrez González, por su inestimable
colaboración en la documentación de la obra.
• Al Vicerrectorado de Gestión de Grado de la Universidad Carlos III de Madrid, por
su apoyo en los Proyectos de Innovación Docente.
• A nuestros antiguos profesores y a todos los compañeros de la Universidad Carlos
III de Madrid, con los que hemos compartido tantas horas de docencia y superado
tantos obstáculos.
• A Cristina Sánchez, por su apoyo en el proceso de edición de la obra con McGraw-
Hill.
• Y aunque sea un tópico, no por ello menos cierto, al imprescindible e incondicional
apoyo de nuestras familias, que nos permite mantener la sensatez en los peores mo-
mentos.
