Principios de electrónica, 7ma Edición - Albero Malvino

68 Capítulo 3
3.6 Análisis de circuitos de arriba-abajo
No hay nada como el análisis de arriba-abajo para ayudarle a comprender los circuitos. La idea es la siguiente:
cualquier circuito tiene variables independientes (como tensiones de alimentación y resistencia en las ramas) y
variables dependientes (como las tensiones que caen en las resistencias, corrientes, potencias, etc.). Cuando una
variable independiente aumenta, cada una de las variables dependientes responderá, normalmente, aumentando o
disminuyendo. Si entiende cómo funciona el circuito, entonces será capaz de predecir si una variable dependiente
va a aumentar o a disminuir.
He aquí cómo funciona para un circuito como el representado en la Figura 3.15. Se aplica una tensión V S de
10 V a un diodo en serie con una resistencia de carga R L de 1 k. En la segunda aproximación de un diodo, existen
tres variables independientes para este circuito: V S , R L y V K . Se incluye la tensión umbral como una variable
independiente porque puede ser ligeramente diferente del valor ideal de 0,7 V. Hay cinco variables dependientes:
V L , I L , P D , P L y P T . Éstas son la tensión en la carga, la corriente por la carga, la potencia del diodo, la potencia de
la carga y la potencia total, respectivamente.
Suponga que la tensión de la fuente V S aumenta ligeramente, digamos un 10 por ciento. ¿Cómo responderá
cada una de las variables dependientes? Cada una de ellas puede aumentar (A), disminuir (D), o no variar (N). He
aquí alguno de los razonamientos que se podrían hacer a medida que se va resolviendo el problema:
En la segunda aproximación, el diodo tiene una caída de tensión de 0,7 V. Si la tensión de la fuente aumenta
ligeramente, la caída de tensión en el diodo sigue siendo 0,7 V, lo que quiere decir que la tensión en la carga tiene
que aumentar. Si la tensión en la carga aumenta, la corriente en la misma también aumenta. Un incremento en
la corriente de carga significa que las potencias del diodo y de la carga deben aumentar. La potencia total es la
suma de la potencia del diodo más la potencia de la carga, por lo que la potencia total también aumenta.
La primera fila de la Tabla 3.1 resume el efecto de un pequeño incremento en la tensión de fuente. Como se
puede ver, cada una de las variables dependientes también aumenta.
¿Qué pasaría si la resistencia de carga de la Figura 3.15 aumentase un poco? Dado que la tensión del diodo es
constante en la segunda aproximación, la tensión en la car ga no presenta ningún cambio, pero la corriente por la
carga disminuirá. A su vez, esto implica una menor potencia en el diodo, menor potencia en la carga y menor potencia
total. La segunda fila de la Tabla 3.1 resume este caso.
Por último, considere el efecto de la tensión umbral. Si ésta sufre un pequeño incremento en el circuito de la
Figura 3.15, las variables dependientes, excepto la potencia del diodo, disminuyen, como se indica en la tercera fila
de la Tabla 3.1
Fíjese en la Figura 3.25 (al final del capítulo), ¿cómo puede utilizar esto para hallar las variaciones de las variables
dependientes?
La forma de poner en práctica el análisis de arriba-abajo para el circuito consiste en seleccionar una variable
independiente (V S , R 1 , R 2 , R 3 o V K ) y elegir a continuación cualquier variable dependiente ( V A , V B , V C , I 1 , etc.).
Después habrá que ver qué ocurre si la variable dependiente aumenta, disminuye o no varía.
Por ejemplo, ¿cómo afecta un incremento en la tensión umbral a la corriente en R 3 ? En la Figura 3.25, un divisor
fijo de tensión excita el diodo en serie con los 100 k . Por tanto, un ligero incremento en la tensión umbral
hará que la tensión en la resistencia de 100 k disminuya. Además, la ley de Ohm nos dice que I 3 también disminuirá.
Una aclaración final: no use la calculadora para el análisis de arriba-abajo, ya que frustra el propósito de este
tipo de análisis. El análisis de arriba-abajo es similar al análisis de detección de averías porque el énfasis está en la
lógica en vez de en las ecuaciones. El propósito del análisis de arriba-abajo consiste en entrenar la mente para conocer
bien el funcionamiento del circuito. Esto se logra forzándose a pensar cómo interactúan las diferentes partes
del circuito.
Figura 3.15
de un circuito.
+
V S
10 V
–
Análisis de arriba-abajo
SEGUNDA APROXIMACIÓN
+ V – K
R L
1 k
Tabla 3.1 Análisis de arriba-abajo
V L I L P D P L P T
V S aumenta A A A A A
R L aumenta N D D D D
V K aumenta D D A D D