Primero, ¿qué son los circuitos eléctricos? Son componentes de todo sistema electrónico que permiten el funcionamiento de cualquier aplicación tecnológica. Los circuitos eléctricos están formados por un conjunto de componentes interconectados que permiten el flujo controlado de corriente eléctrica, ya sea de alta o baja intensidad. Los diferentes tipos de circuitos se utilizan para diversos fines y presentan características distintivas en términos de comportamiento y aplicaciones.
Entre las muchas categorizaciones de los circuitos y sus tipos, podemos encontrar una que destaca en la Teoría de Circuitos, y es la que los clasifica en circuitos lineales y circuitos no lineales. Su uso está generalizado en todos los sectores o áreas de la sociedad, como la comunicación, la electrónica de potencia, la medicina y la informática, entre otros. Pero mejor veámoslo en detalle.
First, what are electrical circuits? They are components of any electronic system that allow the operation of any technological application. Electrical circuits are made up of a set of interconnected components that allow the controlled flow of electric current, whether high or low intensity. Different types of circuits are used for various fines and have distinctive characteristics in terms of behavior and applications.
Among the many categorizations of circuits and their types, we can find one that stands out in Circuit Theory, and it is the one that classifies them into linear circuits and non-linear circuits. Its use is widespread in all sectors or areas of society, such as communication, power electronics, medicine and computing, among others. But better let's look at them in detail.
Circuitos lineales:
Los circuitos lineales se definen como aquellos en los que las señales de entrada y salida presentan una relación lineal. Esto significa que si representamos los valores de entrada y salida en una gráfica (X, Y), el resultado será una línea recta. Estos circuitos están compuestos por elementos lineales, como resistencias, inductores y condensadores. Un circuito lineal también debe cumplir con los principios de superposición y homogeneidad, y exhibe propiedades como la atenuación y la fase constante. En otras palabras, podríamos decir que, en un circuito lineal, sus parámetros de resistencia eléctrica, capacitancia, inductancia y ganancia no varían, incluso si modificamos la corriente o la tensión del circuito. Los circuitos lineales se encuentran principalmente en aplicaciones de sistemas de audio de alta fidelidad, transmisión de datos, procesamiento de señales y control automático.
Veamos un ejemplo concreto:
Consideremos un circuito simple formado por una resistencia de 100 ohmios conectada a una fuente de tensión. Aquí queremos calcular la corriente (I) que circula a través de la resistencia.
Datos: R = 100 Ω, V = 10V
Utilizaremos la Ley de Ohm para hacer el cálculo.
I = V/R = 10V/100Ω = 0.1A
Podemos concluir que la corriente que fluye a través de una resistencia es directamente proporcional al tensión aplicado y se determina por el valor de la resistencia.
Linear circuits:
Linear circuits are defined as those in which the input and output signals have a linear relationship. This means that if we plot the input and output values on an (X,Y) graph, the result will be a straight line. These circuits are made up of linear elements, such as resistors, inductors and capacitors. A linear circuit must also comply with the principles of superposition and homogeneity, and exhibit properties such as attenuation and constant phase. In other words, we could say that, in a linear circuit, its parameters of electrical resistance, capacitance, inductance and gain do not vary, even if we modify the current or voltage of the circuit. Linear circuits are primarily found in high-fidelity audio system, data transmission, signal processing, and automatic control applications.
Let's look at a concrete example:
Let's consider a simple circuit formed by a 100 ohm resistor connected to a voltage source. Here we want to calculate the current flowing through the resistor.
Data: R = 100 Ω, V = 10VD
We will use Ohm's Law to do the calculation.
I = V/R = 10V/100Ω = 0.1A
We can conclude that the current flowing through a resistor is directly proportional to the applied voltage and is determined by the value of the resistance.
Circuitos no lineales:
A diferencia de los circuitos lineales, los circuitos no lineales presentan una relación no lineal entre la señal de entrada y la señal de salida. Estos circuitos pueden exhibir comportamientos complejos, como la generación de armónicos, la distorsión y la respuesta no simétrica. En este tipo de circuitos, sus parámetros, como la forma de onda, la resistencia y la inductancia, varían en función de la corriente y la tensión de entrada. Un circuito se cataloga como no lineal si contiene al menos un elemento no lineal, como diodos, transistores y transformadores. Son esenciales en aplicaciones como la amplificación de señales, la modulación y demodulación, y se utilizan principalmente en sistemas de audio, telecomunicaciones y electrónica de radiofrecuencia.
Veamos también un ejemplo concreto:
Consideremos un circuito compuesto por un diodo con una resistencia interna de 10 ohmios conectado a una fuente de tensión. Queremos determinar la corriente a través del diodo en función de la tensión de entrada.
Utilizaremos la fórmula para el modelo simplificado del diodo ideal, suponiendo que la tensión de encendido del diodo Vd es de 0.7 voltios.
I = (Vin - Vd)/R = (Vin - 0.7V)/10Ω
Para Vin = 0.2V:
I = (0.2 - 0.7)/10 = -0.05A (corriente negativa, lo que significa que el diodo está polarizado en inversa)
Para Vin = 0.4V:
I = (0.4-0.7)/10 = -0.03A (igualmente polarizado en inversa)
Para Vin = 0.6V:
I = (0.6 - 0.7)/10 = -0.01A (también en inversa)
Para Vin = 0.8V:
I = (0.8 - 0.7)/10 = 0.01A (ahora es positivo, polarizado en directa y la corriente fluye en la dirección esperada)
Para Vin = 1.0V:
I = (1.0 - 0.7)/10 = 0.03A (también en directa)
Podemos concluir que la corriente a través del diodo varía de forma no lineal con la tensión de entrada. Es importante destacar que esta fórmula ideal del diodo es una aproximación y, por lo tanto, no es precisa.
Nonlinear circuits:
Unlike linear circuits, nonlinear circuits have a nonlinear relationship between the input signal and the output signal. These circuits can exhibit complex behaviors, such as harmonic generation, distortion, and non-symmetrical response. In this type of circuit, its parameters, such as waveform, resistance and inductance, vary depending on the input current and voltage. A circuit is classified as nonlinear if it contains at least one nonlinear element, such as diodes, transistors, and transformers. They are essential in applications such as signal amplification, modulation and demodulation, and are mainly used in audio systems, telecommunications and radio frequency electronics.
Let's also look at a concrete example:
Let's consider a circuit composed of a diode with an internal resistance of 10 ohms connected to a voltage source. We want to determine the current through the diode as a function of the input voltage.
We will use the formula for the simplified model of the ideal diode, assuming that the diode turn-on voltage Vd is 0.7 volts.
I = (Vin - Vd)/R = (Vin - 0.7V)/10Ω
For Vin = 0.2V: I = (0.2 - 0.7)/10 = -0.05A (negative current, meaning the diode is reverse biased)
For Vin = 0.4V: I = (0.4-0.7)/10 = -0.03A (equally reverse biased)
For Vin = 0.6V: I = (0.6 - 0.7)/10 = -0.01A (also in inverse)
For Vin = 0.8V: I = (0.8 - 0.7)/10 = 0.01A (it is now positive, forward biased and current flows in the expected direction)
For Vin = 1.0V: I = (1.0 - 0.7)/10 = 0.03A (also direct)
We can conclude that the current through the diode varies nonlinearly with the input voltage. It is important to note that this ideal diode formula is an approximation and therefore not precise.
¿Qué te pareció la teoría? En resumen, la teoría de circuitos es un campo fundamental en la electrónica que nos permite comprender y analizar el comportamiento de los circuitos eléctricos. Al explorar y dominar estos conceptos, los expertos pueden contribuir al avance de la tecnología en numerosos campos, desde la electrónica de consumo hasta la energía renovable, la medicina y más.
What did you think of the theory? In summary, circuit theory is a fundamental field in electronics that allows us to understand and analyze the behavior of electrical circuits. By exploring and mastering these concepts, experts can contribute to the advancement of technology in numerous fields, from consumer electronics to renewable energy, medicine, and more.
Si llegaste hasta aquí es porque te gusta aprender y debatir sobre este tema. Les invitamos a que nos sigan para estar siempre actualizados sobre las últimas tendencias en el desarrollo de productos y soluciones tecnológicas.
If you came this far it is because you like to learn and debate about this topic. We invite you to follow us to always be updated on the latest trends in the development of products and technological solutions.
Aclarar que la imagen principal creada con Bing IA y editada en Canvas.
Clarify that the main image was created with Bing AI and edited in Canvas.
