Estamos con 1.16, "Rieles de alimentación". Rieles como los del tren, qué divertido. Los rieles de alimentación de un circuito son el conjunto de voltajes DC empleados en la alimentación de ese circuito. Los circuitos de electrónica, en general, operan con voltajes DC. Incluso los tubos de vacío operan con voltaje muy alto, pero son todos DC. Entonces, uno lo alimenta con un voltaje DC y eso es voltaje DC que vienen, por ejemplo, de una fuente conectada a tierra y de otra fuente conectada a tierra con voltajes DC, de ahí, yo cuelgo un amplificador, de ahí cuelgo otro amplificador, etcétera, que a veces pueden llevar conexión a tierra, otras veces no. Entonces, esos rieles VDD y menos VSS son rieles de alimentación. Los rieles son nodos de baja impedancia son nodos porfiados, yo trato de cambiar el voltaje del riel y no puedo porque esta fijo ahí, si es de cinco volts, está fijo en cinco volts. Idealmente no llevan componentes AC, si llevaran componentes AC, es posible que esa componente AC se traspase a la salida de mi circuito, eso sería muy malo. La tierra de un circuito es un caso especial de un riel de alimentación, o sea, ese también es riel de alimentacion. ¿Cómo implemento los rieles de un circuito? Porque la energía eléctrica que uno saca del enchufe tiene una red AC. Hay fuentes DC: baterías, generadoras DC, celdas fotovoltaicas, eliminadores de pila y esos me pueden dar energía DC. Yo puedo sacar de aquí, pasándola por algún circuito que convierta AC en DC y de eso existen, vamos a aprender. En ambos casos suele ser necesario adoptar medidas para asegurar la calidad de la alimentación para hacer que ésto sea lo más preciso, lo más fijo posible, la más baja impedancia posible. En caso de una red AC tenemos que rectificar, o sea, hacer que esto se convierta en eso y filtrar el voltaje. En caso de una fuente DC podemos convertir, regular y filtrar el voltaje. El diseñador de un circuito electrónico debe tener en consideración la forma en que el circuito será alimentado. Hay algo que quiero mostrar aquí ¿conocen esto? ¿sí? ¿esto de aquí, cómo le llaman ustedes a esto? No me van a responder, o sea traten, pero yo no voy a escuchar nada. Pero yo le llamo fuentes DC, porque esto es una fuente DC de cinco volts. Aquí tengo otra que también me da cinco volts y si la miro bien, en alguna parte dice cinco volts y algunos amperes. No hay mucha luz, pero con más luz lo puedo ver. Típicamente un amper, 2,1 amper, eso es lo que dan estas cosas. Entonces, una especie de riel debe dar a los rieles. Luego el celular, ¿cómo se carga el celular? Bueno, lleva un cable ahí que lleva estos cinco volts, internamente el celular tiene un circuito de administración de potencia que toma esa potencia del riel de cinco volts y lo administra para que la salida que entrega la batería sea la correcta. No voy a hablar cómo se establece la carga de una batería, pero es un proceso relativamente delicado, las baterías son muy especiales. Si alguien tiene dudas, después me puede preguntar. Cuando alguien diseña un circuito electrónico tiene que tener en cuenta la forma en que va a ser alimentado el circuito. Este es el diagrama de lo que es típico de una fuente regulada. ¿Qué significa fuente regulada? Significa fuente que lleva un regulador de voltaje. Entonces, esto llega de los 220 volts. A veces tenemos un transformador aquí que no logra poner, vamos a suponer que aquí ya pasamos por el transformador y llegamos a 12 volts, así. Y esos 12 volts pasan por un rectificados, entonces la forma de onda que originalmente era una sinusoide se convierte en algo que se parece a un valor absoluto. Esa especie de valor absoluto son como montañitas y esas montañitas hay que pasarla por un filtro para que esto quede más suave, quede más parecido a una línea recta. Esas montañitas se llaman, no sé, no tienen nombre, pero cuando uno las filtra producen una salida que es DC más una pequeña aparición, y esa pequeña aparición se llaman ripple o rizado. Y yo, luego paso por el regulador y el regulador tiene una gracia, y es que cualquier voltaje que es menor que un cierto umbral lo convierte en un voltaje fijo, por ejemplo, si aquí yo tengo un voltaje que varía entre... Éste puede ser, por ejemplo, un regulador de cinco volts, que aquí me entrega cinco volts, entonces cuando la entrada es mayor que siete y medio va salir el cinco. Podríamos hacer una curva de transferencia estática, ésto es VI, esto es VO y VO va a ser cinco volts, únicamente cuando VI sea mayor que siete y medio. O sea, si aquí siete y medio, de aquí para alla, hacia arriba, la salida va a ser cinco y cuando la entrada es menor que siete y medio, la salida va a ser menor que cinco volts, algo así puede ser la curva estática. Entonces, cada vez que esto varíe, digamos con ripple entre estos dos niveles y está variando con ripple la salida sigue siendo cinco volts, para eso usamos un regulador. Y luego de eso tenemos los dos rieles y sobre ellos gastamos nuestra energía. ¿Cómo es la rectificación? Eso es la conversión de AC a DC consiste en obtener una forma de onda con componente DC, a partir de una entrada puramente AC. Tenemos que pasarla por un circuito no lineal que tiene una curva de transferencia estática no lineal. En este caso la curva es ésta, ésto es lo que se llama un rectificador de onda completa. ¿A qué se parece esto? Se parece como a un valor absoluto. Esto es un rectificador de onda completa, voltaje de entrada positivo lo entrega igual, voltaje de entrada negativo lo entrega positivo. Y ese circuito se llama cuenta rectificador y se ve de esta forma. Después vamos a aprender que hay en ésto. Existen otros rectificadores que se llaman de media onda que tienen esta curva, los voltajes positivos pasan, los negativos no pasan. ¿La rectificación es una operación lineal o es no líneal? Ya saben la respuesta ¿cierto? Es claramente no lineal, algo que tiene esta forma, que no se comporta como una línea recta, es no lineal. Entonces la rectificacion es no lineal. Gracias a esa no linealidad del rectificador es que al meterle una entrada sinusoidal, una salida no sinusoidal... Cuando aprendimos cosas en señales y en circuitos, sabíamos que cuando un circuito es lineal con una entrada sinusoidal produce a la salida una señal sinusoidal. Si el circuito es no lineal produce armónicos y esos armónicos son no lineales y algunos de esos armónicos caben en DC, son otro paso, algo asi. Un regulador lineal es un circuito, es ese circuito, que toma un voltaje que trae fluctuaciones y entrega un voltaje regulado. Existen reguladores como el LM78XX donde XX puede ser cero cinco, puede ser cero ocho, cero nueve, 12, 15, etcétera, hay varios. Y lo mismo con los 79 algo. Esto es un para voltaje positivo esto es un para voltaje negativo, hay otros que son variables como el LM317, es un chip. Estos son chips de tres patas, que tienen una entrada, un terminal de tierra y una salida. Estos reguladores producen a la salida un voltaje regulado, típicamente entregan corrientes del orden de un amper máximo, el voltaje de entrada debe ser mayor en valor absoluto que el de salida, en alguna cantidad, por ejemplo: 2.5 volt de droppout para esta serie, un volt de droppout para LDO's o LDO, significa Low Drop Out. En general, esto es la sigla para reguladores de voltaje de baja caída y esto produce... Digamos que esto es ocho volts y la salida es cinco volts, son 7805. La corriente que entra y la corriente que sale aquí son muy parecidas porque la corriente es casi cero, entonces uno puede calcular fácilmente la potencia que consumen estos bichos, según corriente y voltajes. Aquí sería ocho menos cinco, tres por corriente y esa es la potencia que está diciendo. Éstos tiene muy poco ripple a la salida, entonces son muy buenos para alimentar cargas. Existen formas muy ingeniosas de hacer limitadores de corriente, usando reguladores de voltaje lineales, por ejemplo, aquí tenemos el LM317 que tienen la característica de producir aquí, de estos dos nodos, 1.2 volt fijo, cuando esta diferencia es mayor que un cierto tercero. Si nosotros aquí aplicamos, por ejemplo, 12 volts; por decir algo, por aquí va a circular una cierta corriente. Aquí van a aparecer 1.2 volts fijo y yo podría poner este R1 en... Voy a dar un valor aleatorio, pero podría ser cualquier cosa. Vamos a poner 120 ohm, que está dentro de los márgenes de operación. Si yo aquí pongo 120 ohm y aqui hay 1,2 volts. 1,2 dividido por 120 ¿Cuánto me da eso? es como uno dividido por 100 que es como 10.000, o sea, por aquí van a circular 10.000. La corriente aquí es chica, entonces esos 10.000 siguen circulando por allá. Perfecto, siguen circulando en esa dirección los 10.000. Si la corriente que exige este circuito es menor que 10.000, no hay problema, puede tener la salida [inaudible] alta, pero si la corriente exige mayor que 10.000, el voltaje va a bajar para fijar la corriente en diagonal. De esa forma, uno puede jugar con esta resistencia, variarla y lograr una corriente limitada, entonces uno podría graficar la curva de carga de ésto. La curva de carga, tengo voltaje, corriente, va a ser una cosa así. Y limité la corriente, entonces el voltaje fijo hasta el momento el que limito la corriente. Miren este link. Ustedes no saben lo que es un potenciómetro. Potenciometro es una resistencia que tiene un tercer terminal que se puede mover por sobre esa resistencia. Puse esta resistencia de valores de red. Este tecer terminal uno lo puede mover para hacer que esta resistencia sea muy pequeña y esa muy grande o al revés, no se pueda mover sobre todo el rango, entre cero y uno. Esta vale R por X, donde X vale entre cero y uno y ésta otra, de aquí a allá vale R por 1 - X. Son potenciómetro aquí, conectado de esta forma se comporta como una resistencia variable. Existen otros reguladores que se llaman reguladores conmutados, a diferencia de los reguladores lineales que acabamos de mirar. Los reguladores conmutados utilizan electrónica de potencia que vamos a aprender muy por encima en el capítulo seis. Esos utilizan switches de estado sólido controlados electrónicamente que encienden y apagan circuito rápidamente para producir a la salida, algo que se mantiene más o menos constante. Funcionan mediante la conmutación de inductores y capacitores que pueden ser internos, pueden ser externos. Pueden entregar voltajes mayores, iguales o menores que la entrada, son súper flexibles. ¿Cómo será eso? Imagínense un circuito que aquí le entran cinco volts, dice que a la salida salen 12 volts. Entonces, aquí me preguntan: ¿Cómo es la corriente promedio de entrada en relación a la corriente promedio de salida? Supongamos que este bicho, que este regulador conmutado no consume potencia, que sólo la transforma. Si aquí entran cinco volts, y por decir algo, seis ampéres. Están entrando ahí seis ampéres y tengo 30 watts, 12 volts. ¿Cuántos amperes tendrían que salir por ahí para tener los mismos 30 watts? Probablemente, algo así como dos y medio. Y el producto de esos dos me da 30 watts. Entonces, la corriente de entrada puede ser mayor que la corriente de salida, a diferencia de los reguladores lineales aunque la corriente de entrada y salida son iguales. Qué divertido, en forma instantánea, ésto parece que igual da corriente y después entrega más. Hace operaciones bien especiales que las vamos a mirar muy por encima hacia el capítulo seis. Hay cursos de electrónica de potencia donde pueden aprender ésto con mucho, mucho más detalle. Los reguladores conmutados, en general, son mucho más eficientes que los reguladores lineales, pero tienen ripple y ese ripple muchas veces afecta al funcionamiento de los circuitos. Porque si yo conecto amplificadores a rieles de alimentación con ripple, ese ripple de los rieles o rizado va a aparecer en la salida de mi amplificador. Eso concluye nuestra clase.
