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2.7. Otros
Diodo zener
Tienen las mismas características que un diodo normal de silicio, con la particularidad de que están diseñados para trabajar con polaridad inversa, ya que mantienen entre sus terminales una tensión constante con aumentos de intensidad. Esta característica hace que se suelan utilizar como estabilizadores de tensión.
Fotodiodo
Son sensibles a la luz, generan una corriente proporcional a la cantidad de radiación lumínica recibida. Este tipo de componentes trabaja en polarización inversa, porque en directa se comporta como un diodo semiconductor estándar.
Tiristor
También se le conoce como rectificador controlado y está formado por tres terminales: ánodo (A), cátodo (K) y puerta (G), correspondientes a tres uniones semiconductoras: P-N-P-N.
Se comporta como un diodo dejando pasar la corriente cuando hay una diferencia de potencial (en polarización directa) entre el ánodo y el cátodo, pero además debe existir corriente de entrada en la puerta (G).
3. Equipos electrónicos
Son los aparatos constituidos por componentes electrónicos, como por ejemplo un receptor de televisión, un teléfono móvil o un ordenador. La gran mayoría de los componentes de un equipo electrónico actual necesitan un suministro de corriente continua para trabajar, pero la que llega como suministro eléctrico a los hogares y a la industria es corriente alterna, por lo que es necesario transformarla y además pasarla a unos valores de tensión utilizables por los componentes. Para realizar esta tarea de transformación todos los equipos electrónicos utilizan una fuente de alimentación.
3.1. La fuente de alimentación
Es un dispositivo que se conecta a la red eléctrica y transforma la corriente alterna en continua y proporciona la tensión a la que funcionan dispositivos electrónicos como radios, televisiones, etc.
Fuente de alimentación de un PC
Debido a los avances de la electrónica, las fuentes de alimentación deben proporcionar tensiones e intensidades muy estables que permanezcan insensibles a variaciones externas, por lo que suelen utilizarse circuitos estabilizadores o reguladores que mantengan constante la tensión de salida de la fuente aunque existan variaciones en la carga o en la tensión en el suministro eléctrico que la está alimentando.
Por otra parte, suelen ir equipadas de circuitos electrónicos de protección que son capaces de disminuir la tensión de salida al detectar sobrecorrientes y así evitar daños en los componentes que alimenta.
Recuerde
Una fuente de alimentación es un dispositivo que se conecta a la red eléctrica y transforma la corriente alterna en continua y proporciona la tensión a la que funcionan dispositivos electrónicos como radios, televisiones, etc.
Generalmente, una fuente de alimentación consta de varios elementos o etapas con las siguientes funciones:
1 El transformador: reduce la amplitud de la corriente eléctrica alterna de entrada para poder manejarla por el resto de etapas.
2 El rectificador: elimina los ciclos negativos de la corriente alterna procedente del transformador. Está formado por diodos que realizan la tarea de rectificación.
3 El filtro: reduce el rizado de la señal de salida del rectificador. Está formado por un condensador.
4 El regulador: estabiliza la tensión aislándola de las fluctuaciones de la corriente eléctrica de la red. El modelo más sencillo suele estar formado por un diodo zener.
4. Componentes eléctricos
Además de los componentes vistos hasta ahora, en un equipo electrónico sofisticado como un ordenador, también se encuentran elementos eléctricos para tareas más sencillas que permiten controlar las funciones básicas, como el encendido y apagado del equipo, interruptores, pulsadores, fusibles, y las pilas y baterías para operar sin necesidad de conexión a la red o para almacenamiento de configuraciones en ausencia de esta.
4.1. Interruptores, pulsadores y fusibles
Son los componentes eléctricos básicos que van a permitir la corriente o bloquear su paso, cerrando o abriendo el circuito respectivamente.
Los interruptores mantienen su posición en abierto o cerrado hasta que se cambia de un estado a otro. Se utilizan normalmente para apagar o encender los equipos electrónicos.
Los pulsadores se mantienen en un estado inicial hasta que se actúa sobre ellos, lo que hará que cambien de estado momentáneamente para volver a su posición inicial al dejar de hacerlo. Según el estado inicial pueden ser de circuito cerrado o de circuito abierto. Se utilizan normalmente para activar funciones mediante el envío de una señal eléctrica momentánea cuando son pulsados (como por ejemplo el botón de reset de un PC).
Los fusibles son componentes eléctricos de seguridad que habitualmente cierran el circuito, pero que interrumpen la corriente cuando esta sobrepasa cierto valor de intensidad que podría dañar los elementos eléctricos o electrónicos que protege.
Están formados por un filamento metálico. Al llegar la corriente que circula por él a una intensidad límite se destruirá (fundirá).
Se caracterizan por la intensidad máxima que pueden soportar y que vendrá indicada en su cuerpo.
Fusible
4.2. Pilas y baterías
Las pilas son elementos capaces de convertir la energía producida en una reacción química en corriente eléctrica.
Nota
Las baterías o acumuladores funcionan de forma similar a las pilas con la diferencia de que se pueden recargar simplemente aplicando una diferencia de potencial entre sus electrodos.
En las pilas, la energía perdida al producirse una corriente eléctrica no puede recuperarse, por lo que estas se suelen usar en aparatos eléctricos o electrónicos de poco consumo energético. La independencia de funcionamiento al margen de la red eléctrica hace que también se usen en aplicaciones de uso portátil. Algunos ejemplos de dispositivos alimentados por pilas son: calculadoras, linternas, relojes, radios, etc.
En el contexto del PC se usan las pilas para mantener la memoria RAMCMOS que almacena los datos de configuración de la BIOS del PC y la hora del reloj de sistema. Se suele usar una pila de botón de 3 o 5V que va alojada en la placa base.
Pila de la RAM CMOS de un PC
Nota
Si se pierden los datos de configuración de la BIOS cada vez que se apaga el PC y se perdiera la hora actual, seguramente se habría agotado dicha pila y se tendría que sustituir.
A diferencia de las anteriores, las baterías pueden recargarse al hacer pasar entre ellos una corriente eléctrica. Su uso es muy común en aplicaciones donde se debe garantizar el funcionamiento a falta de suministro eléctrico de la red, como alarmas, lámparas de emergencia, etc. Otro uso habitual de los acumuladores es su funcionamiento como generador en automóviles y demás vehículos.
Las baterías son indispensables para el uso de los ordenadores portátiles, ya que se podrá trabajar con ellos sin necesidad de red eléctrica. Además, se usan también en los sistemas de alimentación ininterrumpida que permiten que los servidores de una empresa u organismo, o incluso nuestro PC doméstico, no pierdan la alimentación eléctrica en caso de caída de la red de suministro, de modo que puedan al menos cerrar el sistema y apagarse adecuadamente.
Las baterías ligeras que se usan hoy día en los portátiles pueden ser de varios tipos:
1 Baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd). Tienen un cátodo de hidróxido de níquel y un ánodo de un compuesto de cadmio. Sufren de efecto memoria, por lo que deben ser descargadas completamente antes de cargarlas de nuevo, además tienen una baja duración. Son las más antiguas y prácticamente no se usan.
2 Baterías de níquel-hidruro metálico (Ni-MH). Tienen un ánodo de hidróxido de níquel y un cátodo de una aleación de hidruro metálico. Este tipo de baterías no poseen prácticamente efecto memoria. Su duración es baja.
3 Baterías de iones de litio (Li-ion). Tienen un ánodo de grafito y un cátodo de óxido de cobalto. No sufren el efecto memoria por lo que pueden cargarse sin necesidad de estar descargadas completamente. Son las más modernas, ligeras y duraderas, por lo que son las más usadas.
Definición
Efecto memoria
Fenómeno que reduce la capacidad de las baterías. Se produce cuando se carga la batería sin haber sido completamente descargada.
5. Seguridad en el uso de herramientas y componentes electrónicos
Cuando se trabaja con equipos electrónicos se debe tener sumo cuidado para no dañar los componentes, ya que algunos de ellos pueden tener unos rangos de tensión o intensidad muy específicos y poca tolerancia a valores mayores, siendo muy sensibles a las descargas de electricidad estática pudiendo dañarlos.
5.1. Electricidad estática. Descargas electrostáticas (ESD)
Es la acumulación de carga eléctrica en un material aislante a causa del rozamiento. Este exceso se liberará al ponerse el material en contacto con un conductor, produciendo una descarga eléctrica que generará una corriente. Esto es lo que se denomina una descarga electrostática y es muy peligrosa para los componentes electrónicos sensibles.
La descarga electrostática se conoce también como ESD, que es una contracción de los términos en inglés ElectroStatic Discharge.
Ejemplo
Esta descarga es la que se nota cuando se toca algo metálico después de haber caminado por una alfombra. El rozamiento de los zapatos con la alfombra genera una carga eléctrica en el cuerpo que se descargará al “ponerse a tierra”, es decir, al tocar algo metálico (conductor) en contacto con el suelo, con lo que la diferencia de potencial entre el suelo y el cuerpo hace que se genere una descarga de corriente que pasará de este al suelo a través del conductor.
Otra forma de que un cuerpo se cargue de electricidad estática es por inducción, al situarse cerca de un cuerpo cargado y aislado de tierra, sin necesidad de que haya contacto.
5.2. Prevención de descargas electrostáticas. Área de protección electrostática
Las descargas electrostáticas son un gran problema para la industria electrónica ya que puede dañar gran parte de los elementos que fabrica, por lo que se deben tomar medidas para prevenirlas.
Para ello se suelen utilizar elementos conductores que mantengan el cuerpo del operario conectado a tierra, de modo que no sea posible que se cargue electrostáticamente. Estos componentes suelen ser:
1 Muñequeras electrostáticas: son unas muñequeras conductoras con una pinza que se conecta a tierra.
1 Cubrecalzado de seguridad: sirve para evitar introducir suciedad del calzado en las zonas donde se manipulen componentes.
2 Taloneras electrostáticas: para el calzado, lo ponen en contacto eléctrico con el suelo.
1 Batas ESD.
2 Zapatos ESD.
3 Guantes ESD: son guantes de algodón que evitan la carga por rozamiento.
4 Alfombrillas conductoras conectadas a tierra.
1 Herramientas antiestáticas para la inserción y retirada de componentes.
Si se tiene que hacer cualquier trabajo sobre un ordenador u otro dispositivo electrónico y no se dispone de ningún elemento de protección como los que se acaban de ver, se debe al menos tener siempre la precaución de intentar descargarse de estática antes de manipular la circuitería del dispositivo. Para ello, se tocará algo metálico que esté puesto a tierra y se hace lo propio con las herramientas cada vez que vayan a ser usadas dentro del dispositivo. Se puede hacer también tocando el chasis del ordenador.
En la industria electrónica, para prevenir las descargas electrostáticas se crean las denominadas áreas de protección electrostáticas o EPA (Elestrostatic Protected Area) que pretenden proteger los componentes sensibles a ESD mediante la puesta a tierra de todos los materiales conductores y también de los trabajadores, para lo que se utilizan todas las prendas y herramientas que se han mencionado.
Una EPA puede ser un banco de trabajo bien preparado para prevención de ESD o un área de fabricación muy extensa.
Área de fabricación protegida electrostáticamente
5.3. Empaquetamiento de componentes y tarjetas
Se utilizan materiales de empaquetado antiestático, de manera que se eviten las ESD.
Se recubren de materiales conductores o disipadores de estática, de modo que cuando se vaya a desempaquetar el componente, al tocar el mismo embalaje se descarga de electricidad estática, con lo que se evitan peligros.
Por tanto, se deben siempre utilizar envoltorios antiestáticos para almacenar y transportar componentes o tarjetas de circuitos. Suelen ser bolsas de plástico recubiertas de una película de material conductor.
Bolsas antiestáticas
Para almacenar o transportar grandes cantidades de componentes se utilizan maletas o contenedores conductivos que son de un material plástico fabricado con un aditivo conductivo de carbono.
5.4. Símbolo para componentes electrónicos con riesgo de daño por ESD
Los componentes y dispositivos sensibles a las descargas electrostáticas suelen ir identificados con un símbolo que advierte de ello, es negro con un fondo amarillo.
Además las áreas protegidas EPA, también están indicadas con un símbolo al efecto muy parecido y que tiene los mismos colores.
Normalmente, estos avisos suelen ir acompañados de un texto sobre el mismo fondo que indica la sensibilidad ESD, para aclarar mejor dicha circunstancia para las personas que no entiendan el significado del símbolo.
Etiquetas de ESD
6. Resumen
Los componentes electrónicos están en todos los dispositivos modernos y son esenciales en el mundo de la informática, ya que constituyen la base del funcionamiento de la totalidad de los ordenadores y de sus periféricos.
En esta unidad se han expuesto los principales componentes electrónicos, así como algunas de sus propiedades y usos.
Se denomina componente electrónico a un dispositivo que forma parte de un circuito realizando alguna función determinada. Estos elementos se suelen recubrir de algún material aislante (cerámico, plástico) dejando sus patillas o terminales fuera para permitir su conexión al circuito, es lo que se denomina encapsulado. Están construidos, en su mayoría, a partir de materiales semiconductores.
Desde el punto de vista del funcionamiento se suelen clasificar en activos y pasivos. Los componentes pasivos son aquellos elementos que consumen energía de un circuito. Las resistencias y las bobinas son claros ejemplos de esta tipología. Los componentes activos aportan energía y ganancia al circuito donde estén integrados. Algunos ejemplos de componentes activos pueden ser: diodos, transistores, amplificadores, etc.
También se han dado unas directrices sobre las medidas de seguridad al trabajar con componentes sensibles debido al peligro de las descargas de electricidad estática o ESD, así como del modo de almacenaje y transporte de los mismos.
Ejercicios de repaso y autoevaluación
1. Los componentes electrónicos se suelen recubrir de algún material aislante (cerámico, plástico) dejando sus patillas o terminales fuera para permitir su conexión al circuito, es lo que se denomina…
1 …. envoltura.
2 …. encapsulado.
3 Cualquiera de las dos opciones anteriores es correcta.
2. En todo resistor se pueden distinguir algunas características fundamentales que los definen. Estas son:
1 El valor nominal y la intensidad.
2 El valor nominal y la resistencia.
3 El valor nominal y la tolerancia.
4 Cualquiera de las opciones anteriores es correcta.
3. Indique el valor correcto del marcado de una resistencia SMT.
1 La etiqueta “330” corresponde a 330 ohmios.
2 La etiqueta “3R3” corresponde a 33 ohmios.
3 La etiqueta “3301” corresponde a 33 kiloohmios.
4 La etiqueta “R33” corresponde a 0,33 ohmios.
4. Indique si la siguiente frase es verdadera o falsa.
Los condensadores se caracterizan por su capacidad, (C), que es la propiedad que tienen de almacenar mayor o menor cantidad de carga eléctrica.
Verdadero
Falso
5. Para que un diodo rectificador se comporte como un cortocircuito, ¿cómo se debe conectar?
1 En polarización directa.
2 En polarización inversa.
3 Es indiferente.
4 De ninguna, un diodo rectificador no puede comportarse como un cortocircuito.
6. En un diodo LED, ¿qué terminal es el más largo?
1 El ánodo.
2 El cátodo.
3 Son los dos iguales.
7. En un transistor bipolar…
1 …. el colector emite portadores, el emisor los recibe y la base regula el paso de dichos portadores.
2 …. la base emite portadores, el colector los recibe y el emisor regula el paso de dichos portadores.
3 …. el emisor emite portadores, el colector los recibe y la base regula el paso de dichos portadores.
8. La función de la fuente de alimentación de un dispositivo electrónico es:
1 Transformar la corriente alterna en continua.
2 Proporciona el rango de tensión que necesita el dispositivo.
3 Estabilizar la tensión protegiendo al dispositivo de las fluctuaciones de la red.
4 Todas las opciones son correctas.
9. ¿Cómo se puede evitar las ESD si no se dispone de elementos diseñados al efecto y se necesita manipular un dispositivo electrónico?
1 Descargarse tocando un material conductor conectado a tierra.
2 Descargarse tocando un material aislante conectado a tierra.
10. Las áreas de protección electrostáticas o EPA, pretenden proteger los componentes sensibles a ESD mediante …
1 …. la puesta a tierra de todos los materiales conductores.
2 …. la puesta a tierra de los trabajadores.
3 Cualquiera de las opciones anteriores es correcta.
Capítulo 3
Características de elementos hardware internos de los equipos microinformáticos
Contenido
1. Introducción
2. Arquitectura
3. Cajas de ordenador
4. Fuentes de alimentación
5. Placas base
6. Microprocesador
7. Módulos de memoria
8. Dispositivos de almacenamiento internos. Características y tipos
9. Bahías de expansión. Tipos
10. Tarjetas de expansión
11. Buses internos y externos, conectores, cables de datos y cables de alimentación
12. Otros tipos de componentes
13. Resumen
1. Introducción
Para poder llevar a cabo el montaje o mantenimiento de un PC se deben conocer a fondo todos los tipos de elementos que lo integran, así como sus características, su funcionamiento y su forma de instalación.
Debido a la madurez actual de la tecnología informática, se encuentran una gran variedad de componentes y de tipos de cableado a utilizar dentro de un PC, y se deben reconocer todos estos elementos y el cableado que utilizan para poder realizar el montaje correctamente.
En este tema se estudiarán todos los tipos de dispositivos internos de un PC, la arquitectura general del ordenador y su funcionamiento para saber cómo encaja cada componente en este esquema global y entender su función.
