Resistencias fijas y variables

7/23/2019 Resistencias fijas y variables

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Componentes Electrónicos

1. Resistencias

Las resistencias son los componentes más comúnmente utilizados en electrónica y su propósito es obtener valoresespecíficos de corriente y tensión, en un circuito. En las fotos se muestran grupos de diferentes resistencias. (Estánsobre papel milimetrado, para dar una idea de las dimensiones).La Fig. 1.1a muestra algunas resistencias de bajo consumo, mientras que la foto 1.1b muestra algunas resistencias demayor potencia.Las resistencias con disipación de potencia por debajo de 5 vatios (los tipos más comúnmente utilizados) son de formacilíndrica, con un alambre que sobresale de cada extremo para la conexión a un circuito (fig. 1.1-a). Las Resistenciascon disipación de potencia por encima de 5 vatios se muestran a continuación (foto 1.1-b).

Fig. 1.1a: Algunas resistencias de baja potencia Fig. 1.1b: Resistencias y reóstatos de alta potencia

El símbolo de una resistencia se muestra en el siguiente diagrama (arriba: Símbolo americano, inferior: Símboloeuropeo)

La unidad de medida de la resistencia es el ohm. (la letra griega Ω - llamada Omega).Los valores de resistencia mayores están representados por "K" (kilo-ohm – 1K = 1000Ω) y M (megohm – 1M = 1.000.000 Ω). Por ejemplo, 120.000 Ω se representan como120 K, mientras que 1.200.000 Ω se representan como 1,2M o 1M2. El puntogeneralmente se omite, ya que se puede perder fácilmente en el proceso de impresión. Enalgunos diagramas de circuitos, valores como 8 o 120 indican que la resistencia estáexpresada en ohms. Otra práctica común es utilizar la letra E para indicar la resistenciaen ohmios y también, la letra R. Por ejemplo, 120E o 120R representan 120 Ω; 1E2 o1R2, indican 1,2 Ω etc.

Fig. 1.2a: Símbolos de una Resistencia

1.1 Indicadores en una Resistencia.

El valor de la resistencia está marcado en el cuerpo de la misma. La mayoría de las resistencias tienen 4 bandas decolores. Las dos primeras bandas proporcionan los números de los dos primeros valores de la resistencia y la tercera

banda proporciona el número de ceros. La cuarta banda indica la tolerancia del valor resultante. Los valores detolerancia de 5%, 2% y 1% y son los más comúnmente disponibles.La siguiente tabla, muestra la correspondencia entre los colores y números, utilizados para identificar los valores deuna resistencia:

COLOR DÍGITO MULTIPLICADOR TOLERANCIA COEFICIENTETÉRMICO

Plateado x 0.01 ÷ ±10%

Dorado x 0.1 ÷ ±5%

Negro 0 x 1 no agrega 0

Marrón 1 x 10 agrega un 0 ±1% ±100*10-6

/K

Rojo 2 x 100 agrega dos 0 ±2% ±50*10-

/K




COLOR DÍGITO MULTIPLICADOR TOLERANCIA

COEFICIENTE

TÉRMICO

Naranja 3 x 1 k agrega tres 0 ±15*10-

/K

Amarrillo 4 x 10 k agrega cuatro

ceros ±25*10

-6/K

Verde 5 x 100 k agrega cinco ceros ±0.5%

Azul 6 x 1 M agrega seis ceros ±0.25% ±10*10-

/K

Violeta 7 x 10 M agrega siete ceros ±0.1% ±5*10-

/K

Gris 8 x 100 M agrega ocho ceros

Blanco 9 x 1 G agrega nueve

ceros ±1*10

-6/K

** TC – Coeficiente de Temperatura solo para dispositivos SMD (de montaje superficial). Variaciones de partes por millón por grado de variación.

Fig. 1.2: b. Resistencia de cuatro bandas, c. Resistencia de cinco bandas,

d. Resistencia SMD cilíndrica, e. Resistencia SMD plana.

A continuación se presentan todas las resistencias desde 0R1 (0,1 Ω) a 22M:




NOTAS:

Las resistencias mencionadas son "valores comunes" al 5%.La cuarta banda se llama la banda de "tolerancia". Dorado = 5%; Plateado = 10% (pero no hayresistencias modernas de baja potencia al 10%!)Las "resistencias comunes" se fabrican entre valores de 10 ohmios a 22M.

RESISTENCIAS MENORES A 10 OHMS

Cuando la tercera banda es dorada, indica que el valor de los "colores" debe dividirse por 10.

Dorado equivale a "dividir por 10" para obtener los valores de:1R0 MARRÓN-NEGRO-DORADO-DORADO8R2 GRIS-ROJO-DORADO-DORADO

Ver primera columna por encima de ejemplos.

Cuando la tercera banda es plateada, indica que el valor de los "colores" debe ser dividido por 100.

Plateado equivale a "dividir por 100" para obtener valores de 0R1 (un décimo de un ohm) a 0R820R1 = 0,1 ohms MARRÓN-NEGRO-PLATEADO-DORADO0R22 = 0,22 ohms GRIS-ROJO-PLATEADO-DORADO

Ver cuarta columna por encima de ejemplos.

Las letras "R, K y M" hacen que se desplace el punto decimal. La letra "E" es también usada para indicar "ohm".Ej.: 1R0 = 1 ohm 2R2 = 2,2 ohms 22R = 22 ohms2K2 = 2.200 ohms 100K = 100.000 ohms2M2 = 2.200.000 ohms

Las resistencias comunes disponen de 4 bandas. Estas se muestran arriba. En primer lugar las dos bandas indican losdos primeros dígitos de la resistencia, tercera banda es el multiplicador (número de ceros que se van a añadir alnúmero que resultó de las primeras dos bandas) y el cuarto representa la tolerancia.

Las resistencias con cinco bandas se utilizan para resistencias con tolerancias de 2%, 1% y otras resistencias de alta precisión. Las primeras tres bandas determinan los tres primeros dígitos, la cuarta es el multiplicador y la quinta,representa la tolerancia.

Para SMD (Surface Mounted Device – Dispositivos de montaje superficial), el espacio disponible en la resistencia esmuy pequeño, por eso las resistencias de 5% utilizan un código de 3 dígitos, mientras que las resistencias de 1%,utilizan un código de 4 dígitos.

Algunas resistencias SMD se fabrican en la forma de un pequeño cilindro, mientras que las de tipo más común son planas. Las resistencias SMD cilíndricas están marcadas con seis bandas - Las primeras cinco se "leen" como lasresistencias comunes de cinco bandas, mientras que la sexta banda determina el coeficiente de temperatura (TC), queindica cómo cambia el valor de la resistencia, frente a variaciones de 1 grado de temperatura.

Las resistencias SMD planas están marcadas con cifras impresas en la parte superior. Los dos primeros dígitos son elvalor de la resistencia, mientras que el tercer dígito representa el número de ceros. Por ejemplo, el número impreso683 es sinónimo de 68.000 Ω, que equivale a 68 K

Es evidente que no se producen en masa todos los valores de resistencia. Las más comúnmente utilizadas son lasresistencias de la serie E12, que tienen un valor de tolerancia del 5%. Los valores comunes para las dos primeras cifras

son: 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68 y 82, a las que luego se le agregan los ceros que correspondan a la tercera banda o si corresponde se dividen por 10 o por 100.

La serie E24 incluye todos los valores anteriores, y se agregan: 11, 13, 16, 20, 24, 30, 36, 43, 51, 62, 75 y 91.




¿Qué significan estos números?, que las resistencias con valores de los dígitos "39" darán como resultado: 0,39 Ω, 3,9Ω, 39 Ω, 390 Ω, 3,9 KΩ, 39 KΩ y así sucesivamente, para el ejemplo, el valor máximo será de 3,9 MΩ.

Para algunos circuitos eléctricos, la tolerancia de la resistencia no es importante y no se especifica. En ese caso, seutilizan las resistencias con 5% de tolerancia. Sin embargo, los dispositivos que requieren resistencias con una cierta

precisión, necesitan de una tolerancia específica.

1.2 Disipación de potencia en las resistencias

Cuando aumenta el flujo de corriente en una resistencia, esta se calienta, pero si la temperatura excede un determinadovalor, la misma se puede dañar.La potencia nominal de una resistencia es la potencia que puede disipar durante un largo período de tiempo, sin sufrirningún tipo de daño.La potencia nominal no se indica en las resistencias pequeñas, por ello su tamaño es el factor que la determina. Lossiguientes diagramas muestran la relación entre el tamaño y la potencia nominal:

Fig. 1.3: Dimensión de las resistencias

Las resistencias más comúnmente utilizadas en los circuitos electrónicos, tienen una potencia nominal de 1/8W, 1/4Wy 1/2W. Hay resistencias de potencias más pequeñas aún y de potencias superiores (1W, 2W, 5W, etc.).En lugar de una sola resistencia con una potencia específica, se puede utilizar otra con el mismo valor y una mayor

potencia, pero sus dimensiones serán más grandes, aumentando el espacio ocupado en una placa de circuito impreso, ytambién el costo adicional.La potencia (en Watts) se puede calcular con alguna de las siguientes formulas, donde U corresponde al Voltaje sobrela Resistencia, expresado en Volts, I corresponde a la corriente en Ampers y R , es la resistencia en ohms.

Por ejemplo, si el voltaje sobre una resistencia de 820Ω, es de 12V; la potencia disipada en la Resistencia es de:

Por lo que puede utilizarse una resistencia de 1/4W (250 mW).




En muchos casos, no es fácil determinar la corriente o el voltaje a través de una resistencia. En este caso, la potenciadisipada por la resistencia se determina para el "peor" caso. Debemos asumir la tensión más elevada posible a travésde una resistencia, es decir, el voltaje total de la fuente de alimentación (batería, etc.)

Si marcamos esta tensión como UB, la máxima disipación es:

Por ejemplo, si UB = 9V, la disipación en una Resistencia de 220Ω es:

En este caso una resistencia de 1/2W = 0.5W, sería la adecuada, para usar.

1.3 Resistencias No lineales

Los valores de las resistencias detalladas anteriormente son constantes y no cambian si se varía el voltaje o lacorriente. Pero hay circuitos que requieren resistencias que puedan cambiar su valor con variaciones de temperatura oluz, entre otros. Estos reciben el nombre de resistencias no lineales.Hay varios tipos de resistencias no lineales, pero los más comunes son: resistencias NTC (figura a) (Coeficientenegativo de temperatura) - su resistencia disminuye con el aumento de la temperatura. Resistencias PTC (figura b)

(Positive Temperature Coefficient) - su resistencia aumenta con el aumento de la temperatura. LDR resistencias(figura c) (Resistencias dependientes de la luz) - su resistencia disminuye con el aumento de la luz. Resistencias VDR(Resistencias dependientes de voltaje) - su resistencia disminuye críticamente si la tensión supera un determinadovalor. Los símbolos que representan estas resistencias se muestran a continuación:

Fig. 1.4: Resistencias No lineales - a. NTC, b. PTC, c. LDR

En aplicaciones de aficionados donde una resistencia no lineal puedeno estar disponible, se puede sustituir con otros componentes. Porejemplo, resistencia NTC se puede reemplazar por un transistor con un

potenciómetro de ajuste, para ajustar el valor de la resistenciarequerida. Una lámpara de posición de Automóvil, puede desempeñarel papel de una resistencia PTC, mientras que una resistencia LDR

podría ser sustituida por un transistor abierto. A modo de ejemplo, lafigura de la derecha muestra el 2N3055, con su parte superior retirada,

por lo que la luz puede incidir sobre el bloque semiconductor interno.

1.4 Ejemplos prácticos con resistencias

La Figura 1.5 presentan dos ejemplos prácticos con resistencias nolineales y comunes y potenciómetros ajustables, elementos que seránvistos en el siguiente capítulo.

La Figura 1.5a representa un amplificador de tensión con acoplamientoRC, que se puede utilizar para amplificar señales de audio de bajafrecuencia y de baja amplitud, tales como señales de micrófono. Laseñal a amplificar se pone entre el nodo 1 (entrada del amplificador) y

GND, mientras que la señal amplificada resultante aparece entre elnodo 2 (salida del amplificador) y GND.

Fig. 1.5a: Amplificador con acoplamiento RC




Para obtener el rendimiento óptimo (mayor amplificación, con baja distorsión, con poco ruido, etc.), hay que "ajustar"el punto de funcionamiento del transistor. Detalles sobre el punto de funcionamiento serán proporcionados en elcapítulo 4, por ahora, vamos a decir que el voltaje DC entre el nodo C y GND debe ser de aproximadamente la mitadde la tensión de batería (fuente de alimentación). Con un voltaje de batería es igual a 6 V, el voltaje en el nodo C sedebe establecer en 3V. Los ajustes se realizan a través de la resistencia R1.

Conecte un voltímetro entre el nodo C y GND. Si la tensión supera 3V, sustituya la resistencia R1 = 1,2 M Ω con unaresistencia menor, por ejemplo 1 MΩ. Si la tensión sigue siendo superior a 3V, continuar la reducción de la resistencia

hasta alcanzar aproximadamente 3V.Si la tensión en el nodo C es inicialmente inferior a 3 V, se debe aumentar la resistencia de R1.La amplificación de la etapa depende de la resistencia R2:

A mayor resistencia - mayor amplificación, a menor resistencia - menor amplificación.Si se cambia el valor de R2, el voltaje en el nodo C debe comprobarse y ajustarse (a través de R1).

La resistencia R3 y el condensador 100 μF forman un filtro para evitar que se produzcan la realimentación. Estainformación suena como el ruido de un motor de una embarcación. Se produce solamente cuando se emplea más deuna etapa.A medida que más etapas se añaden a un circuito, se producirá la posibilidad de realimentación, en la forma deinestabilidad o ruido “a motor”.Este ruido aparece en la salida del amplificador, incluso cuando no hay señal de entrada al amplificador.

La inestabilidad se produce de la siguiente manera:A pesar de que no hay señal en la entrada, la etapa de salida produce un pequeño ruido de fondo llamado “siseo”. Esto proviene de la corriente que fluye a través de los transistores y otros componentes. Esto hace que aparezca una muy pequeña de forma de onda en los terminales de alimentación. Esta forma de onda llega a la entrada del primertransistor y por lo tanto hemos producido un bucle de "generación de ruido." La velocidad con la que la señal puede

pasar por el circuito determina la frecuencia de la inestabilidad (y el ruido resultante). Mediante el agregado de unaresistencia y un capacitor electrolítico, para cada etapa, se produce un filtro de baja frecuencia que "mata" o reduce laamplitud de la señal de ruido. El valor de R3 se puede aumentar si es necesario.

Más ejemplos prácticos con resistencias se tratarán en los capítulos siguientes, ya que casi todos los circuitos requierenresistencias.

Fig. 1.5b: Indicador de sonido de cambios de la temperatura o cantidad de luz

Un uso práctico de las resistencias no lineales se ilustra en un dispositivo sencillo de alarma que se muestra en lafigura 1.5b. Sin el potenciómetro de ajuste (Preset) TP y la resistencia no lineal (NTC, PTC o LDR), es un oscilador deaudio. La frecuencia de sonido se puede calcular según la siguiente fórmula:

En este caso, R = 47 KΩ y C = 47 nF, la frecuencia será igual a:

Cuando, de acuerdo con la figura, se añaden un potenciómetro de ajuste (preset) y la resistencia NTC, aumenta lafrecuencia del oscilador. Si con el potenciómetro de ajuste (preset) se establece un mínimo de resistencia, el oscilador




se detiene. A la temperatura deseada, la resistencia del potenciómetro de ajuste debe aumentarse hasta que el osciladorcomience a trabajar de nuevo. Por ejemplo, si estos ajustes se hicieron a 2°C, el oscilador se mantiene sin funcionar atemperaturas más altas, porque el valor de resistencia de la resistencia NTC es menor que la nominal. Si la temperatura

baja la resistencia aumenta y ea 2°C, el oscilador se activa.

Si una resistencia NTC se instala en un automóvil, cerca de la superficie de la carretera, el oscilador puede advertirconductor si la carretera está cubierta de hielo. Naturalmente, la resistencia y dos hilos de cobre que conectan alcircuito deben ser protegidos de la suciedad y el agua.

Si, en lugar de una resistencia NTC, se utiliza una resistencia PTC, el oscilador se activa cuando la temperatura seeleva por encima de un cierto valor designado. Por ejemplo, una resistencia PTC podría ser utilizado para indicar elestado de un refrigerador: ajustar el oscilador para trabajar a temperaturas superiores a 6°C mediante el preset TP, y elcircuito dará la señal si algo está mal con la heladera.

En lugar de una NTC, podríamos utilizar una resistencia LDR - el oscilador se bloquearía mientras hay una ciertacantidad de luz presente. De esta manera, podríamos hacer un sistema de alarma simple para habitaciones donde la luzdebe estar siempre encendida.

La LDR se puede acoplar con la resistencia R. En ese caso, el oscilador funciona cuando la luz está presente, de locontrario se bloquea. Esto podría ser un interesante reloj de alarma para cazadores y pescadores que deseen levantarse

al amanecer, pero sólo si el cielo está despejado. Para el momento deseado en la madrugada, el potenciómetro deajuste se debe establecer en la posición mayor. Entonces, la resistencia se debe reducir con cuidado, hasta quecomience el oscilador. Durante la noche se bloqueará el oscilador, ya que no hay luz y resistencia LDR es muy alta.Como se activa con el aumento de la cantidad de luz de la mañana, la resistencia de la LDR bajará y el osciladorfuncionará cuando la LDR está iluminada con la cantidad requerida de luz.

El potenciómetro de ajuste de la figura 1.5b se utiliza para los ajustes finos. Por lo tanto, TP de la figura 1.5b se puedeusar para ajustar el oscilador y que se active en diferentes condiciones (temperatura más alta o más baja o cantidad deluz).

1.5 Potenciómetros

Los potenciómetros (también llamado potes) son resistencias variables, utilizados como reguladores de voltaje o decorriente en los circuitos electrónicos. Por medio de la construcción, que se pueden dividir en 2 grupos: recubiertos yalambre resistivo.

Con potenciómetros recubiertos, (figura 1.6a), el cuerpo aislante está recubierto con un material resistivo. Existe unconductor deslizante moviéndose sobre la capa resistiva, se produce un aumento de la resistencia entre el contactodeslizante y un extremo de potenciómetro, mientras que disminuye la resistencia entre el mismo contacto deslizante yel otro extremo del potenciómetro.

Fig. 1.6a: Potenciómetro recubierto

Los potenciómetros de alambre resistivo se hacen a partir de arrollar alambre resistivo (como el nicrom), sobre uncuerpo aislante. Cuando el contacto deslizante se mueve sobre el alambre, se incrementa la resistencia entre el mismoy uno de los terminales del potenciómetro, mientras la resistencia entre el contacto deslizante y el otro terminal,disminuye.

Los potenciómetros recubiertos son mucho más comunes. En estos la resistencia puede variar de manera lineal,logarítmica, antilogarítmica y otros; en relación al ángulo de rotación del contacto deslizante. Los potenciómetros máscomunes son los lineales y los logarítmicos, de amplia aplicación en receptores de radio y amplificadores, siendoutilizados para el ajuste de volumen, tono, balance, etc.




Los potenciómetros de alambre resistivo, se usan en dispositivos que requieren más precisión en el control. Tambiénson usados en aplicaciones de alta disipación de potencia y en circuitos de altas corrientes.Los potenciómetros tienen valores de resistencias que generalmente corresponden a la serie E6, que incluyen losvalores: 1, 2.2 and 4.7. Tienen valores de tolerancia estándar de 20% y 10%, siendo los de 5% para los de alambreresistivo. Existen, también, los de precisión

Los potenciómetros vienen en diferentes formas y tamaños, con rangos de potencia desde 1/4W (los potes comunes)hasta decenas de Watts (para regulación en altas corrientes). Diferentes tipos de potenciómetros se pueden ver en la

foto de la Fig. 1.6b, junto con el símbolo europeo de estos componentes.

Fig. 1.6b: Potenciómetros

El modelo superior representa un potenciómetro estéreo. Estas son en realidad dos potes en una caja, con controlesdeslizantes montados en un eje común, por lo que se mueven simultáneamente. Estos se utilizan en amplificadoresestereofónicos para la regulación simultánea de los canales izquierdo y derecho, etc.Abajo a la izquierda encontramos al llamado potenciómetro deslizante.El de abajo a la derecha es un pote de alambre arrollado, con una potencia de 20W, comúnmente usado como reóstato

(para la regular corriente, durante la carga de una batería, etc.), tiene un diámetro de unos 10 a 15 cm., mientras queuno común es de 2,5 cm. de diámetro en su mayor tamaño y de 1,5 cm., en el menor.Para los circuitos que exigen valores de tensión y corriente muy precisos, se utilizan potenciómetros de ajuste (osimplemente preset o trim-pots). Se trata de pequeños potenciómetros con un control deslizante que se ajusta pormedio de un destornillador.Los trim-pots también vienen en muchas formas y tamaños, con potencias desde 0.1W a 0.5W. La Fig. 1.7 muestravarios potenciómetros de ajuste, junto con su símbolo.

Fig. 1.7: Preset o Trim-pots

Los ajustes de resistencia se realizan a través de un destornillador. La excepción es el potenciómetro de ajuste en la parte inferior derecha, que se puede ajustar a través de un eje de plástico. Particularmente ajuste fino se puede lograrcon el potenciómetro de ajuste en la carcasa de plástico rectangular (abajo en medio). Su control deslizante se mueve através de un tornillo, de modo que se requiere varias vueltas completas para mover el cursor de un extremo al otro,también se lo denomina preset multivueltas.




1.6 Ejemplos prácticos con potenciómetros

Como se dijo anteriormente, los potenciómetros se utilizan con mayor frecuencia en los receptores amplificadores,radio y TV, reproductores de casetes y otros aparatos similares. Se utilizan para ajustar el volumen, tono, balance, etc.Como ejemplo, analizaremos el circuito común para la regulación del tono de un amplificador de audio. Contiene dos

potes y se muestra en la figura 1.8a.

Fig. 1.8 Circuito de regulación de tono: a. Esquema eléctrico, b. Función de amplificación

El Potenciómetro marcado BASS regula la amplificación de baja frecuencia. Cuando el cursor está en la posición más baja, la amplificación de señales de muy baja frecuencia (decenas de Hz) es aproximadamente diez veces mayor que laamplificación de las señales de frecuencia media (~ kHz). Si el cursor deslizante está en la posición más elevada, laamplificación de señales de muy baja frecuencia es alrededor de diez veces menor que la amplificación de las señalesde frecuencia media. El refuerzo a baja frecuencia es útil cuando se escucha música con un ritmo (disco, jazz, R & B.),mientras que la amplificación de baja frecuencia se debe reducir al escuchar el habla o la música clásica.

Del mismo modo, el potenciómetro marcado TREBLE regula la amplificación de alta frecuencia. El refuerzo de alta

frecuencia es útil cuando la música se compone de tonos agudos, tales como campanas, mientras que, por ejemplo, laamplificación de alta frecuencia se debe reducir al escuchar un viejo disco para reducir el ruido de fondo.

El diagrama 18b, muestra la función de la amplificación dependiendo de la frecuencia de la señal. Si ambos cursoresestán en su posición más alta, el resultado se muestra con la curva de 1-2. Si ambos son mediados en función de la

posición se describe con la línea 3-4, y con las dos correderas en la posición más baja, el resultado se muestra con lacurva de 5-6. Ajuste del par de cursores para otros posibles resultados en curvas entre las curvas 1-2 y 5-6.

Los potenciómetros BASS y TREBLE son recubiertos, por su construcción, y lineales por su variación de resistencia.El tercer pote del diagrama es el control de volumen. También es recubierto pero de variación logarítmica (Estánmarcados como log).

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