CUADERNO DE TRANSISTOR BIPOLAR - PARTE 1

El transistor bipolar es el elemento de circuito "activo" más importante utilizado en la electrónica moderna y forma la base de la mayoría de los circuitos integrados y op-amps lineales y digitales, etc.

 El transistor bipolar es el elemento de circuito "activo" más importante utilizado en la electrónica moderna y forma la base de la mayoría de los circuitos integrados y op-amps lineales y digitales, etc. En su forma discreta, puede funcionar como un interruptor digital o como un amplificador lineal, y está disponible en muchas formas de baja, media y alta potencia. Este episodio de apertura se concentra en la teoría básica de transistores, características y configuraciones de circuitos. Las siete partes restantes de la serie presentarán una amplia gama de circuitos de aplicación de transistores bipolares prácticos.

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FUNDAMENTOS DEL TRANSISTOR BIPOLAR

Un transistor bipolar (primero inventado en 1948) es un dispositivo de amplificación de corriente de tres terminales (base, emisor y colector) en el que una pequeña corriente de entrada puede controlar la magnitud de una corriente de salida mucho mayor. El término "bipolar" significa que el dispositivo está hecho de materiales semiconductores en los que la conducción se basa tanto en portadores de carga positivos como negativos (mayoritarios y minoritarios).

FIGURA 1. Construcción básica (a) y símbolo (b) del transistor npn.

FIGURA 2. Construcción básica (a) y símbolo (b) del transistor pnp.

Un transistor normal está hecho de un emparedado de tres capas de material semiconductor de tipo n y tipo p, con el terminal de base o de control conectado a la capa central y los terminales de colector y emisor conectados a las capas externas. Si utiliza un sandwich de construcción npn, como en la figura 1 (a) , se conoce como transistor npn y utiliza el símbolo estándar en la figura 1 (b) . Si utiliza una estructura pnp, como en la figura 2 (a) , se conoce como transistor pnp y utiliza el símbolo de la figura 2 (b) .

FIGURA 3.
Conexiones de polaridad a (a) npn y (b) transistores pnp.

En uso, los transistores npn y pnp necesitan cada uno una fuente de alimentación de la polaridad apropiada, como se muestra en la Figura 3 . Un dispositivo npn necesita una alimentación que hace que el colector sea positivo para el emisor - su salida o corriente de la señal del terminal principal ( _Ic ) fluye desde el colector al emisor y su amplitud es controlada por una corriente ( _Ib ) de "control" de entrada que fluye desde la base al emisor a través de una resistencia externa limitadora de corriente ( _Rb ) y una tensión de polarización positiva. Un transistor pnp necesita una alimentación negativa - su corriente de terminal principal fluye de emisor a colector, y es controlada por una corriente de entrada de emisor a base que fluye a una tensión de polarización negativa.

En los primeros años de uso de transistores bipolares, la mayoría de los transistores estaban hechos de materiales semiconductores de germanio. Tales dispositivos tenían muchas desventajas prácticas: eran frágiles, excesivamente sensibles a la temperatura, ruidos electrónicos, y tenían capacidades de manejo de potencia muy pobres. Los transistores de germanio están ahora obsoletos. Prácticamente todos los transistores bipolares modernos están hechos de materiales semiconductores de silicio. Tales dispositivos son robustos, tienen una buena capacidad de manejo de potencia, no son excesivamente sensibles a la temperatura, y generan ruido electrónico insignificante.

FIGURA 4. Características generales y contornos de los transistores de silicio 2N3904 y 2N3906 de baja potencia.

Hoy en día, una variedad muy amplia de excelentes tipos de transistores bipolares de silicio están disponibles. La Figura 4 enumera las características básicas de dos tipos típicos de uso general de baja potencia: el 2N3904 (npn) y el 2N3906 (pnp), que están alojados en una caja de plástico TO-92 y que tienen las conexiones de pasador debajo del lado mostradas en el diagrama. Tenga en cuenta que al leer la lista de la Figura 4 , V _{CEO (max)} es el voltaje máximo que puede aplicarse entre el colector y el emisor cuando la base es de circuito abierto, y V _{CBO (max)} es el voltaje máximo que se puede aplicar entre el colector y la base cuando el emisor es de circuito abierto. I _{C (máximo)}es la corriente media máxima que se puede permitir que fluya a través del terminal colector del dispositivo, y P _{T (máx.)} es la potencia media máxima que el dispositivo puede disipar, sin el uso de un disipador externo, a temperatura ambiente normal.

Uno de los parámetros más importantes del transistor es su relación de transferencia de corriente hacia adelante, o h _fe - es la relación de corriente de ganancia o de entrada / salida del dispositivo (típicamente de 100 a 300 en los dos dispositivos listados). Por último, la f _T figura indica la ganancia / anchura de banda de frecuencia producto disponible del dispositivo, es decir, si el transistor se utiliza en una configuración de retroalimentación de tensión que proporciona una ganancia de voltaje de x100, el ancho de banda es 1/100 de la f _T figura, pero si la ganancia de voltaje se reduce a x10, el ancho de banda aumenta a f _T / 10, etc.

CARACTERÍSTICAS DEL TRANSISTOR

FIGURA 5.
Circuitos equivalentes estáticos de los transistores npn y pnp.

Para obtener el valor máximo de un transistor, el usuario debe entender sus características estáticas (DC) y dinámicas (AC). La figura 5 muestra los circuitos equivalentes estáticos de los transistores npn y pnp. Un diodo zener está formado inevitablemente por cada una de las uniones de np o pn del transistor, y el transistor es así (en términos estáticos) igual a un par de diodos zener conectados inversamente cableados entre los terminales de colector y emisor, con el terminal de base conectado a su punto "común". En la mayoría de los transistores de uso general de baja potencia, la unión de base a emisor tiene un valor zener típico en el rango de 5V a 10V - el valor zener típico de la unión de base a colector está en el rango de 20V a 100V.

Por lo tanto, la unión base-emisor del transistor actúa como un diodo ordinario cuando se polariza hacia delante y como un zener cuando se polariza en sentido inverso. En los transistores de silicio, una unión polarizada hacia delante pasa poca corriente hasta que el voltaje de polarización asciende a aproximadamente 600 mV, pero más allá de este valor, la corriente aumenta rápidamente. Cuando sesgada hacia adelante por una corriente fija, tensión directa de la unión tiene un coeficiente térmico de aproximadamente -2mV / ⁰ C. Cuando el transistor se utiliza con el emisor de circuito abierto, la unión actos de base a colector como que se acaba de describir, pero tiene un mayor valor zener. Si el transistor se utiliza con su circuito abierto de base, el trayecto del colector al emisor actúa como un diodo zener conectado en serie con un diodo ordinario.

Figura 6. características de transferencia típicos de transistores npn de baja potencia con h _Fe valor de 100 nominal.

Las características dinámicas del transistor se pueden entender con la ayuda de la figura 6 , que muestra las típicas características de transferencia directa de un transistor de silicio npn de baja potencia con un valor nominal de h _fe (ganancia de corriente) de 100. Así, cuando la corriente de base (I _b ) es cero, el transistor sólo pasa una ligera corriente de fuga. Cuando la tensión del colector es superior a unos pocos cientos de milivoltios, la corriente del colector es casi directamente proporcional a las corrientes de base y está poco influenciada por el valor del voltaje del colector. De este modo, el dispositivo puede utilizarse como generador de corriente constante alimentando una corriente de polarización fija en la base o puede utilizarse como amplificador lineal superponiendo la señal de entrada a una corriente nominal de entrada.

APLICACIONES PRÁCTICAS

Un transistor se puede utilizar en una variedad de configuraciones de circuitos básicos diferentes, y el resto de este episodio de apertura presenta un breve resumen de los más importantes de estos. Tenga en cuenta que, aunque todos los circuitos se muestran usando tipos de transistor npn, pueden usarse con tipos pnp simplemente cambiando las polaridades del circuito, etc.

DIODOS Y CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN

FIGURA 7. Circuito de diodo de sujeción, utilizando un transistor npn como diodo.

La unión base-emisor o colector-base de un transistor de silicio puede usarse como un simple diodo o rectificador, o como un diodo zener al utilizarlo en la polaridad apropiada. La figura 7muestra dos maneras alternativas de utilizar un transistor npn como una simple pinza de diodo que convierte una forma de onda rectangular de entrada acoplada a CA en una salida rectangular que oscila entre cero y un valor de tensión positivo, es decir, que pinza la señal de salida a la punto de referencia de cero voltios a través de la unión interna de base-emisor o del colector de base "diodo" del transistor.

FIGURA 8. Un transistor utilizado como diodo zener.

FIGURA 9. Interruptor de transistor o inversor digital.

FIGURA 10. Interruptor de transistor (inversor digital) que acciona una bobina de relé (u otra carga inductiva).

FIGURA 11. Amplificador lineal de emisor común.

FIGURA 12. Amplificador lineal de base común.

FIGURA 13. Amplificador lineal de colector común DC o seguidor de tensión.

FIGURA 14. Amplificador de colector común de CA o seguidor de voltaje.

FIGURA 15. Rendimientos comparativos de las tres configuraciones básicas del circuito.

La figura 8 muestra un transistor npn utilizado como diodo zener que convierte una tensión de alimentación no regulada en una salida regulada de valor fijo con un valor típico en el intervalo de 5V a 10V, dependiendo del transistor individual. Únicamente la unión de base-emisor polarizada inversamente del transistor es adecuada para su uso en esta aplicación. Si se usa la unión de base-colector polarizada inversamente, el valor de zener se eleva típicamente en el intervalo de 30V-100V, y el transistor puede autodestruirse (debido al sobrecalentamiento) a niveles de corriente zener bastante bajos.

La figura 9 muestra un transistor utilizado como un simple conmutador electrónico o inversor digital. Su base es accionada (vía R _b ) por una entrada digital que es a cero voltios o en un valor positivo, y la carga R _L se conecta entre el colector y el carril positivo de la fuente. Cuando la tensión de entrada es cero, el transistor se corta y circula corriente cero a través de la carga, de modo que la tensión de alimentación completa aparece entre el colector y el emisor. Cuando la entrada es alta, el interruptor del transistor se activa totalmente (saturado) y la corriente máxima fluye en la carga, y sólo unos pocos cientos de milivoltios se desarrollan entre el colector y el emisor. La tensión de salida es así una forma invertida de la señal de entrada.

El circuito básico de la Figura 9 está diseñado para ser utilizado como un simple interruptor digital o inversor, que conduce una carga puramente resistiva. Puede utilizarse como un interruptor electrónico que acciona una bobina de relé u otra carga altamente inductiva (tal como un motor de corriente continua) conectándola como se muestra en la figura 10 , en la que los diodos D1 y D2 protegen el transistor del apagado de alto valor - inducida detrás EMFs de la carga inductiva en el momento de la energía apagado.

CIRCUITOS LINEALES DEL AMPLIFICADOR

Un transistor puede utilizarse como un amplificador de corriente o voltaje lineal alimentando una corriente de polarización adecuada en su base y luego aplicando la señal de entrada entre un par apropiado de terminales. En este caso, el transistor puede utilizarse en cualquiera de los tres modos de funcionamiento básicos, cada uno de los cuales proporciona un conjunto único de características. Estos tres modos se conocen como "emisor común" ( Figura 11 ), "base común" ( Figura 12 ) y "colector común" ( Figuras 13 y 14 ).

En el circuito de emisor común (que se muestra en forma muy básica en la figura 11 ), la carga resistiva _RL está conectada entre el colector del transistor y la línea de alimentación positiva, y una corriente de polarización se alimenta a la base a través de la resistencia _Rb , se elige para ajustar el colector a un valor de tensión de suministro medio inactivo (para proporcionar oscilaciones de señal de salida no distorsionadas máximas). La señal de entrada se aplica entre la base del transistor y el emisor a través del condensador C, y la señal de salida (que está invertida en fase con respecto a la entrada) se toma entre el colector y el emisor. Este circuito proporciona una impedancia de entrada de valor medio y una ganancia de tensión global bastante alta.

En el circuito de base común de la figura 12 , la base está polarizada a través de _Rb y está desacoplada en corriente alterna (o con conexión a tierra) a través del condensador _Cb . La señal de entrada se aplica eficazmente entre el emisor y la base vía C1, y la señal de salida amplificada pero no invertida se toma efectivamente entre el colector y la base. Este circuito cuenta con una buena ganancia de voltaje, una ganancia de corriente de casi unidad y una impedancia de entrada muy baja.

En el circuito de colector común de CC de la figura 13 , el colector está cortocircuitado al raíl de alimentación positiva de baja impedancia y, por lo tanto, está efectivamente en el nivel de impedancia de tierra virtual. La señal de entrada se aplica entre la base y la tierra (colector virtual), y la salida no invertida se toma entre el emisor y la tierra (colector virtual). Este circuito proporciona una ganancia de voltaje global casi unitaria, y su salida "sigue" a la señal de entrada. Por lo tanto, se le conoce como seguidor de tensión continua (o seguidor de emisor) y tiene una impedancia de entrada muy alta (igual al producto de los valores R _L y h _fe ).

Obsérvese que el circuito anterior puede modificarse para el uso de CA simplemente polarizando el transistor a voltios de medio suministro y acoplando en CA la señal de entrada a la base, como se muestra en el circuito básico de la Figura 14 , en el que el divisor de potencial R1-R2 proporciona el sesgo de media tensión de suministro.

El gráfico de la figura 15 resume las prestaciones de las tres configuraciones básicas del amplificador. Por lo tanto, el amplificador de colector común proporciona una ganancia de voltaje global casi unitaria y una impedancia de entrada alta, mientras que los amplificadores de emisor común y de base común dan valores altos de ganancia de voltaje, pero tienen valores medios a bajos de impedancia de entrada.

EL AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

La figura 16 muestra - en forma básica - cómo un par de amplificadores del tipo básico de la figura 11 puede acoplarse entre sí para formar un amplificador "diferencial" o "par de cola larga" que produce una señal de salida que es proporcional a la diferencia entre el dos señales de entrada. En este caso, Q1 y Q2 comparten una resistencia de emisor común (la "cola"), y el circuito está polarizado (a través de R1-R2 y R3-R4) de manera que los dos transistores transmiten corrientes de colector idénticas dos voltajes de colector) bajo condiciones de entrada cero de reposo.

FIGURA 16. Amplificador diferencial o par de cola larga.

Si en el circuito anterior se aplica una tensión de entrada ascendente a la entrada de un transistor solamente, hace que la tensión de salida de ese transistor caiga y (como resultado de la acción de acoplamiento del emisor) haga que la tensión de salida del otro transistor suba por una cantidad similar, dando así una gran tensión de salida diferencial entre los dos colectores. Si se aplican señales idénticas a las entradas de ambos transistores, por otra parte, ambos colectores se moverán en cantidades idénticas, y el circuito producirá así una señal de salida diferencial cero. Por lo tanto, el circuito produce una señal de salida que es proporcional a la diferencia entre las dos señales de entrada.

LA CONEXIÓN DE DARLINGTON

FIGURA 17. Seguidor de emisores Darlington o Super-Alpha DC.

La impedancia de entrada del circuito seguidor de emisor de la figura 13 es igual al producto de _RL y los valores de h _fe del transistor - si se desea una impedancia de entrada ultra alta, se puede obtener reemplazando el transistor único por un par de transistores conectados en la "Darlington" o Super-Alpha, como se muestra en la Figura 17 . En este caso, la corriente de emisor del transistor de entrada se alimenta directamente en la base del transistor de salida y el par actúa como un único transistor con un valor de h _fe total igual al producto de los dos valores de hfe individuales, es decir, si cada transistor tiene un valor de h _fe de 100, el par actúa como un solo transistor con una h _fede 10000, y el circuito general presenta una impedancia de entrada de 10000 x R _L .

CIRCUITOS MULTIVIBRADORES

Un multivibrador es, en esencia, un circuito digital de dos estados que puede ser conmutado desde el estado de salida alto al estado de salida baja, o viceversa, a través de una señal de activación que puede derivarse de una fuente externa o de un modo automático o mecanismo de sincronización activado. Los transistores se pueden utilizar en cuatro tipos básicos de circuitos multivibradores, como se muestra en las figuras 18 a 21 .

FIGURA 18. Multivibrador biestable de disparo manual.
FIGURA 19. Multivibrador monostable accionado manualmente.

El circuito de la figura 18 es un multivibrador biestable de acoplamiento cruzado simple, activado manualmente, en el que la polarización de base de cada transistor se deriva del colector del otro, de manera que un transistor se apaga automáticamente cuando el otro se enciende y el vicio versa

Por lo tanto, la salida se puede conducir baja girando brevemente Q2 apagado vía S2, así cortocircuitando la trayectoria base-emisor de Q2. A medida que Q2 desactiva la unidad de base de alimentación R2-R4 a la base Q1, el circuito se bloquea automáticamente en este estado hasta que Q1 se desactiva de forma similar por S1, momento en el que la salida se bloquea de nuevo en el estado alto y así sucesivamente ad infinitum.

La figura 19 muestra - en forma básica - un multivibrador monostable o un circuito generador de impulsos de disparo único. Su salida (desde el colector Q1) es normalmente baja, ya que Q1 es normalmente polarizada en R5, pero cambia a un periodo preestablecido (determinado por los valores del componente C1-R5) si Q1 se apaga brevemente al cerrar momentáneamente el pulsador " Start "interruptor S1.

El periodo de sincronización monostable real comienza cuando se libera el interruptor "Start" del pulsador, y tiene un periodo (P) de aproximadamente 0,7 x C1 x R5, donde P está en μS, C está en μF y R está en kilohmios.

FIGURA 20. Generador multivibrador astable o generador de onda cuadrada libre.
FIGURA 21. Disparador de Schmitt o convertidor de forma de onda senoidal a cuadrada.

La figura 20 muestra un multivibrador astable, o generador de onda cuadrada libre, en el que los períodos de encendido y apagado de la onda cuadrada están determinados por los valores de los componentes C1-R4 y C2-R3. Básicamente, este circuito actúa como un par de circuitos monostables de acoplamiento cruzado, que se activan automáticamente secuencialmente. Si los períodos de tiempo C1-R4 y C2-R3 son idénticos, el circuito genera una onda de salida de onda cuadrada libre. Si los dos periodos de temporización no son idénticos, el circuito genera una forma de onda de salida asimétrica.

Por último, la Figura 21 muestra un disparador básico de Schmitt o un circuito convertidor de forma de onda senoidal a cuadrada. La acción del circuito aquí es tal que Q2 cambia abruptamente desde el estado de "encendido" al estado de "apagado", o viceversa, ya que la base de Q1 va por encima o por debajo de los niveles de voltaje predeterminados.

Si la entrada del circuito se alimenta con una entrada de onda senoidal de amplitud razonable, el circuito genera así una onda de onda de onda cuadrada simpática.

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Cómo construir un preamplificador estéreo con Bass-boost

Comentarios:
Este preamplificador fue diseñado para hacer frente a reproductores de CD, sintonizadores, grabadoras, etc., proporcionando una ganancia de 4, con el fin de impulsar los amplificadores de potencia menos sensibles.

Como equipo moderno de alta fidelidad está equipado con frecuencia con pequeños gabinetes de altavoces, la gama de frecuencias graves es más bien sacrificado. Este circuito también cuenta con un bajo-impulso, con el fin de superar este problema. Puede utilizar una resistencia variable para ajustar el aumento de graves de 0 a un máximo de + 16dB @ 30Hz. Si se necesita un valor de refuerzo máximo fijo, la resistencia variable puede omitirse y sustituirse por un conmutador.

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Notas:
El esquema muestra sólo el canal izquierdo, pero R1, R2, R3 y C1, C2, C3 son comunes a ambos canales.
Para la operación estéreo P1, P2 (o SW1), R4, R5, R6, R7, R8 y C4, C5, C6, C7 se deben doblar.

Los números entre paréntesis muestran las conexiones de clavijas del canal derecho IC1.
Un tipo de registro para P2 garantiza una regulación más lineal del aumento de graves.

Si se necesita una simple operación de refuerzo, se debe omitir P2 y añadir SW1 como se muestra en el diagrama. Para la operación estéreo SW1 debe ser de tipo DPST.

Datos técnicos (alimentación 30V):
Ganancia @ 1KHz: 4
Máx. voltaje de entrada @ 50Hz: 500mV RMS (280mV RMS @ 20V suministro)
Máx. tensión de entrada @ 100Hz: 700mV RMS (460mV RMS @ 20V de alimentación)
Máx. Tensión de salida:> 8V RMS (> 5V RMS @ 20V)
Máx. aumento de graves referido a 1KHz: 400Hz = + 2dB; 200Hz = + 5dB; 100Hz = + 10dB; 50Hz = + 14dB; 30Hz = + 16dB
distorsión armónica total @ 100 Hz y 1V RMS de salida: 0.02%
Distorsión armónica total @ 1KHz y 1V RMS de salida: 0,006%
total de distorsión armónica @ 10KHz y 1V RMS de salida: 0,007%
de distorsión armónica total @ 100 Hz y la salida 5V RMS: 0,02%
Distorsión armónica total @ 1KHz y 5V Salida RMS: 0,0013%
Distorsión armónica total a 10KHz y 5V Salida RMS: 0,005%
Dibujo actual: 2mA

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Autor: RED Free Circuit Designs
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Cómo construir un detector de metales

El circuito descrito aquí es el de un detector de metales. La operación del circuito se basa en el principio superheterodino que es comúnmente usado en receptores. El circuito utiliza dos osciladores RF.

Las frecuencias de ambos osciladores se fijan en 5,5 MHz. El primer oscilador RF comprende el transistor T1 (BF 494) y un filtro cerámico de 5,5MHz comúnmente utilizado en la sección de sonido de TV-IF.

El segundo oscilador es un oscilador de Colpitt realizado con la ayuda del transistor T3 (BF494) y del inductor L1 (cuyos detalles de construcción siguen) desviados por el condensador de condensador VC1.

Las frecuencias de estos dos osciladores (Fx y Fy) se mezclan en el transistor mezclador T2 (otro BF 494) y la salida de diferencia o frecuencia de batido (Fx-Fy) del colector del transistor T2 está conectada a la etapa de detección que comprende los diodos D1 y D _ {2} (ambos OA 79). La salida es un DC pulsante que se pasa a través de un filtro de paso bajo realizado con la ayuda de una resistencia de 10k R12 y dos condensadores de 15nF C6 y C10.

Luego se pasa al amplificador AF IC1 (2822M) a través del volumen el control VR1 y la salida se alimenta a un altavoz de 8 ohmios / 1W. El inductor L1 puede ser construido usando 15 vueltas de alambre 25SWG en un formador de núcleo de aire de 10 cm (4 pulgadas) de diámetro y luego cementándolo con barniz aislante.

Para el correcto funcionamiento del circuito, es crítico que las frecuencias de ambos osciladores sean iguales para obtener cero latido en ausencia de cualquier metal en las proximidades del circuito. La alineación del oscilador 2 (para coincidir con la frecuencia del oscilador 1) se puede hacer con la ayuda del condensador de recorte VC1.

Cuando las dos frecuencias son iguales, la frecuencia del golpe es cero, es decir, fricción de batido = Fx-Fy = 0, y por lo tanto no hay sonido del altavoz. Cuando la bobina de búsqueda L1 pasa sobre metal, el metal cambia su inductancia, cambiando de este modo la frecuencia del segundo oscilador. Así que ahora Fx-Fy no es cero y el altavoz suena.

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Cómo construir un estetoscopio electrónico

Descripción del circuito:
U1a funciona como un preamplificador de micrófono de bajo ruido. Su ganancia es alrededor de 3.9 porque la alta impedancia de salida del  FET dentro del micrófono electret hace que la resistencia de entrada efectiva de U1a sea cerca de 12.2K.

C2 tiene un valor bastante alto para pasar los sonidos de la frecuencia cardíaca de muy baja frecuencia (aproximadamente 20 a 30 Hz).

U1b funciona como un filtro de paso bajo bajo Butterworth,  con una frecuencia de corte de aproximadamente 103Hz. R7 y R8 proporcionan una ganancia de aproximadamente 1,6 y permiten el uso de valores iguales para C3 y C4 pero aún producen una respuesta  Butterworth aguda.

La tasa  rolloff es 12dB / octava. C3 y C4 se pueden reducir a 4,7 nF para aumentar la frecuencia de corte a 1 KHz para escuchar sonidos respiratorios o mecánicos (motor de automóvil).

El circuito U4 es opcional y tiene una ganancia de 71 para encender el LED bicolor.
U5 es un IC amplificador de potencia de 1 / 4W con polarización incorporada y entradas que se refieren a tierra. Tiene una ganancia de 20. Puede conducir cualquier tipo de auriculares incluyendo los de baja impedancia (8 ohmios).

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Piezas
R1 Resistencia 10K 1 / 4W
R2 2,2K Resistencia 1 / 4W
R3, R9 No utilizado
R4 47K Resistencia 1 / 4W
R5, R6, R7 Resistencia 33K 1 / 4W Resistencia
R8 56K 1 / 4W Resistencia
R10 4.7K 1 / 4W
R11 2.2 K hasta 10K audio-cónico (logarítmico) control de volumen
R12 330K 1 / 4W Resistencia
R13, R15, R16 1K 1 / 4W Resistencia
R14 3.9 Ohm 1 / 4W Resistencia
C1, C8 470uF / 16V Condensador electrolítico
C2 4.7uF / 16V Condensador electrolítico
C3 , C4 0.047uF / 50V
Capacidad de condensación
C6, C7 1000uF / 16V Condensador electrolítico
U1 TL072 Acumulador de bajo ruido
U2, U3 No utilizado
U4 741 opamp
U5 LM386 Amplificador de potencia 1 / 4W
MIC Micrófono de Electret de dos hilos
J1 Auriculares estéreo de 1/8 "Jack
LED Rojo / verde LED de 2 hilos
Batería alcalina Batt1, Batt2 9V
SW 2 polos, tiro simple Interruptor de alimentación
Otros Tapa del estetoscopio o tapa del frasco , funda de goma para micrófono.

Montaje:
1) Montar el circuito utilizando Veroboard (stripboard) o un PCB.
2) Utilice un cable apantallado para el micrófono como se muestra en el esquema.
3) Sujete el micrófono a la cabeza del estetoscopio con una manga de aislamiento de goma o utilice un pedazo corto de tubo de goma en su pezón. Una tapa del frasco grueso se puede utilizar como cabeza del estetoscopio. El micrófono debe estar separado de la piel, pero la cabeza del estetoscopio debe ser presionada sobre la piel, sellando el micrófono de los ruidos de fondo y evitando la retroalimentación acústica con sus auriculares.
4) La cabeza del micrófono / estetoscopio no debe moverse mientras escucha los latidos del corazón para evitar ruidos de fricción.
5) Proteja su audición. Mantenga el micrófono lejos de sus auriculares para evitar la retroalimentación acústica.

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Sismógrafo con altavoz piezo

Un sismógrafo es un dispositivo de medición para determinar las vibraciones del terreno. Se utiliza principalmente para la grabación de la actividad volcánica y los terremotos. Las vibraciones se detectan con una masa libremente oscilante. ¿Puedes hacer esto con un Arduino? Seguro. También se puede utilizar un actuador piezoeléctrico como sensor de vibración. Junto con el escudo LCD de Franzis puede construir un sismógrafo simple.

Sensor de vibraciones con altavoz piezo

El altavoz piezoeléctrico en sí mismo es todavía bastante insensible a las vibraciones. Sin embargo, esto cambia tan pronto como una masa móvil entra en juego. Una pila AA simple ya proporciona suficiente sensibilidad. Se detecta de forma fiable el toque ligero en la parte superior de la mesa. La aplicación se basa en el código fuente del programa de ejemplo "scope" del paquete de aprendizaje "Programming graphics display". Sólo se realizaron algunos ajustes en los ajustes y en la rutina de dibujo. El pin de entrada para el piezo es A0. Y aquí está la descarga.

# include  "Display.h" 
# include  "SPI.h"

/ **************** Ajustes ***************** / 
// Muestra la memoria de medición para X ms en 
almacén de palabras = 50 ;
// Ancho de píxel de la representación de señal 
byte focus = 3 ;
// 
Desplazamiento de señal en la dirección y byte yPos = 0 ;
// Base de tiempo - Prescaler ADC valores de 0-7 
byte time = 4 ;
// Fuerza de señal por división del valor ADC (/ 2 ^ volts) 
byte volts = 3 ;

Display lcd = Display ();
valores de bytes [ 128 ] = {};

void  setup () {
  ADCSRA & = ~ 7;
  ADCSRA | = tiempo;
  lcd. init (18);
  pinMode (A0, INPUT);
}

void  loop () {
  lcd. clearVideoBuffer ();
  para (byte x = 0; x <128; x ++) {
    retardo (la tienda);
    valores [x] = ( analogRead (A0) >> volts) + yPos;
    para (byte p = 0; p <focus; p ++) {
      lcd. drawPixels (x, 64-values ​​[x] -p + 1);
      lcd. show ();
    }
  }
}

Aumentar la sensibilidad

Cuanto más inestable es el diseño sobre el piezo, más sensible es el sistema contra las vibraciones. Además, los movimientos de aire se pueden percibir aumentando el área (por ejemplo aplicando un pedazo de cartón). Diviértete experimentando.

Adición: Mejora de la configuración experimental de Max5V (30.07.15)

Paralelamente al piezo, se ha demostrado una resistencia (1MOhm), que ha proporcionado mejores resultados. Esto da como resultado una suavización de la señal de salida. Como un volante, se ha demostrado una tuerca encolada, la ventaja es que se pueden usar tornillos de diferentes tamaños y por lo tanto se pueden probar de manera flexible varias masas.

Enlaces y referencias:

seismograph.zip

https://de.wikipedia.org/wiki/Seismograph

http://tiny.systems/categorie/lcdProjekt/

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La historia del transistor

En el año 1956 el premio Nobel de física fue compartido por tres grandes científicos: William Bradford Shockley, John Bardeen y Walter Houser Brattain por el que es considerado como el mayor desarrollo tecnológico del siglo XX: el transistor.

La historia de cómo se inició la carrera por la miniaturización de los dispositivos tecnológicos que aún no ha terminado en nuestros días me parece fascinante. Llena de brillantez, peleas y afán de superación.

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¿Por qué se construyeron los primeros transistores?
La construcción de los primeros transistores respondía a una necesidad técnica: hacer llamadas telefónicas a larga distancia. Es por esto que los descubridores de esta nueva tecnología trabajaban para la American Telephone and Telegraph Corporation (AT&T), fundada por Alexander Graham Bell y conocida inicialmente como la Bell Telephone Company.

En 1906 el inventor Lee De Forest desarrolló un triodo en un tubo de vacío. ¿Qué significado tuvo? Colocando este invento a lo largo de la línea telefónica se podía amplificar la señal lo suficiente como para poder hacer llamadas a larga distancia. El triodo está compuesto de tres partes: un cátodo que emite electrones, un ánodo que los capta y una rejilla situada entre los dos a la que se puede aplicar tensión. Variando ligeramente la tensión de la rejilla podemos variar enormemente el flujo de electrones entre el cátodo y el ánodo, en esto consiste la amplificación de la señal eléctrica en la que se ha traducido la señal sonora.

Además podía utilizarse como rectificador (para convertir corriente alterna en continua) y como una puerta que permitiese pasar la corriente o no (on-off), la base de la electrónica y computación posterior. Es más, uno de los limitantes en las primeras computadoras era la gran cantidad de triodos que necesitaban. Pero lo que no se les puede negar es que revolucionaron su época al permitir amplificar las señales de radio dando un impulso a este medio de comunicación que le llevó a ser el más importante durante la primera mitad del siglo XX.

AT&T rápidamente compró la patente y mejoró el tubo. Pero surgió un problema. Los tubos de vacío producían mucho calor, necesitaban mucha energía y debían ser reemplazados continuamente. Era necesario otro método para amplificar la señal. Buscando respuestas la compañía creó en 1926 un centro de investigación conocido como Laboratorios Telefónicos Bell (Bell Labs), responsable de descubrimientos tan importantes como el lenguaje de programación C, la astronomía radial, el sistema operativo Unix, y lo  que nos atañe, el transistor.

El pensador, el experimentador y el visionario
Después de finalizada la Segunda Guerra Mundial el director del laboratorio Mervin Kelly buscó un grupo de científicos que dieran con la solución a los problemas que causaba el tubo de vacío y tenía algo en mente para reemplazarlo: los semiconductores. ¿Qué es un semiconductor? Un elemento que en determinadas condiciones puede conducir la electricidad (por ejemplo, a una temperatura alta), pero si cambiamos esas condiciones deja de permitir el paso de electrones. Los más importantes son el silicio (Si) y el germanio (Ge).

John Bardeen, William Shockley and Walter Brattain

El director del nuevo equipo de investigadores fue William Shockley, un visionario capaz de ver la importancia de los transistores antes que nadie, Walter Brattain, un físico experimental capaz de construir y reparar prácticamente cualquier cosa y John Bardeen, capaz de ir más allá en la comprensión de los  fenómenos aparentemente complejos y exponerlos de la manera más sencilla posible. Tres personajes con una marcada personalidad, lo que les llevaría a alguna que otra confrontación, lo que se manifestó a la hora de repartirse los méritos.

En 1947, durante el conocido como "Mes milagroso" entre el 17 de noviembre y el 23 de diciembre realizaron infinidad de pruebas para mejorar el dispositivo hasta llegar a conseguir su objetivo: el primer transistor de contacto puntual, hecho con dos púas de metal (oro) que se presionan sobre la superficie de material semiconductor (germanio) en posiciones muy próximas entre sí.

Choque de egos
Shockley pensaba que él era el merecedor de la gloria, era el supervisor y había aportado la idea inicial. Así que decidió patentar el transistor a su nombre. A decir verdad Shockley mejoró considerablemente el transistor en un mes, creando el transistor de unión. Bardeen pronto describió la situación como intolerable.

Eran habituales las imágenes de prensa en las que aparecía en un primer plano Shockley sentado al lado de un microscopio con Bardeen y Brattain detrás de él mirándole. Brattain admitió después que odiaba esa foto. Ya no podían seguir trabajando juntos.

Y cada uno siguió su camino, Brattain como profesor en el Whitman College, Bardeen como físico teórico en la Universidad de Illinois, y Shockley fundó su propia compañía de semiconductores, la primera de su tipo en lo que llegó a ser Silicon Valley, aunque conocida por no ser nunca capaz de sacar un producto comercialmente viable.

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Anderton Frequency Booster

Craig Anderton publicó un diseño hace muchos años llamado refuerzo de frecuencias proyecto que se basa en un circuito que apareció por primera vez en Electronotes , por lo que recuerdo.

Es un buen diseño de ecualización, pero no tiene el formato correcto para el uso en un pedal de guitarra. Está alimentado por dos baterías de 9 voltios y necesita un poco de rediseño menor para permitir el uso con una sola bateria 9V o fuente de alimentación estándar.

El esquema en la parte superior del artículo es mi versión modificada del diseño original de refuerzo de frecuencia. Una fuente de polarización y algunos otros componentes esenciales se han añadido para adaptar el circuito a 9V. Se trata de una adaptación más sencilla que la versión actualizada que más tarde apareció en Do-it-yourself proyectos informáticos para guitarristas .

Tenga en cuenta que debe manejar este circuito eq con una baja impedancia, como una salida de SRAM o un tampón de algún tipo. Si se utiliza un amplificador operacional doble, una sección se puede utilizar para el búfer y el otro para el ecualizador.

Sugiero un valor inicial de 0.047uF para C1 y C2, pero hay que seleccionar los valores de frecuencia en función de lo que desee modificar, y la resistencia de 100k en la salida del circuito se pueden hacer un control de volumen si es necesario para volver a recortar la salida . Disfrutar!

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