Circuito eléctrico

Un circuito eléctrico es la conexión de dos o más componentes que contiene una trayectoria cerrada. Dichos componentes pueden ser resistencias, fuentes, interruptores, condensadores, semiconductores o cables, por ejemplo: Cuando el circuito incluye componentes electrónicos, se habla de circuito electrónico.

Entre las partes de un circuito eléctrico, se pueden distinguir los conductores (cables o pistas de cobre que unen los elementos para formar el circuito), los componentes (dispositivos que cumplen una función determinada dentro del circuito), los nodos(puntos del circuito donde concurren dos o más conductores) y las ramas o mallas(conjunto de los elementos de un circuito comprendidos entre dos nodos consecutivos).

Los circuitos eléctricos pueden clasificarse según el tipo de señal (corriente directa o corriente alterna), el tipo de configuración (serie, paralelo o mixto), el tipo de régimen (corriente periódica, corriente transitoria o permanente) o el tipo de componentes (circuito eléctrico o circuito electrónico).

La representación gráfica del circuito eléctrico se conoce como diagrama electrónico o esquema eléctrico. Dicha representación exhibe los componentes del circuito con pictogramas uniformes de acuerdo a ciertas normas, junto a las conexiones (sin que éstas se correspondan con las ubicaciones físicas).

La confección de dicho esquema es fundamental para la construcción de un circuito eléctrico, ya que representa el primer paso a seguir. De lo bien elaborado que esté depende el funcionamiento del circuito, por eso es muy importante revisarlo más de una vez y hacer pruebas en la teoría antes de proceder a la realización de un circuito impreso (en el caso de los circuitos electrónicos).

Configuración de circuitos:

Circuito serie

En un circuito serie, la corriente tiene un solo camino y el voltaje se divide en cada componente. La resistencia total es igual a la suma de las resistencias individuales: 

 

  I = VT / RT

 RT = R1 + R2

En el circuito serie, la resistencia total es mayor a cualquiera de las resistencias individuales. Esta se calcula sumando cada valor de dichas resistencias. Además, la suma de las potencias individuales, es igual a la potencia total.

Cuando circula una corriente a través de una resistencia, se produce una caída de voltaje en ella, expresada como I x R de acuerdo a la ley de ohm.

En el circuito serie, el voltaje de divide y la corriente se mantiene (IT = IR1 = IR2)  
La suma de voltajes es:

VT = V1 + V2 

Donde:

VT = Vfuente = (IT * R1) + (IT * R2)

 Circuito paralelo

                                                                           
                                                                   I1 = V/R1

  I2 = V/R2

En el circuito paralelo, la corriente toma varios caminos y el voltaje es el mismo para todo el circuito. Es decir  (I) se divide y (V) se mantiene (VT = VR1 = VR2). Además, en el circuito paralelo la resistencia total es igual al inverso de la suma de los inversos:

(1 / RT) = (1 / R1) + (1 / R2)

La resistencia total RT es menor que cualquiera de las resistencias individuales.

La corriente se divide  tomando caminos paralelos y la corriente total es:

IT = I1 + I2

Todo circuito serie o paralelo, puede reducirse a una sola fuente de voltaje con una sola resistencia.

En este caso, por ser solo dos resistencias se pueden sumar haciendo :

RT = (R1 * R2) / (R1 + R2)

Esto solo se puede realizar con 2 resistencias, si se tienen mas se utiliza la formula con los inversos o se agrupan de a dos con esta formula hasta llegar a RT.

El circuito impreso

Cuando se va a construir un proyecto electrónico se debe dar soporte a cada uno de los componentes que lo conforman, además de conectarlos entre si. Esto se consigue con el circuito impreso. Es un sistema de conexión económico y seguro. 

 El circuito impreso permite la conexión entre los distintos terminales de los componentes de un circuito electrónico. Estas conexiones tienen la característica de ser planas en forma, de pista, y se encuentran fijadas a una placa, normalmente de baquelita o fibra de vidrio, que sirve para soportar físicamente dichos componentes. 
La baquelita y la fibra de vidrio tienen una o dos láminas de cobre, dependiendo si el circuito va ser de una o dos caras. A estas caras se les da forma mediante procesos foto-químicos hasta obtener las pistas de conexión.  

Las pistas conductoras se obtienen por ataque químico con cloruro férrico, a la placa o placas de cobre electrolítico que suelen tener un espesor entre 25 y 70 micras. Esto permite que la anchura de estas sea muy pequeña.

Las pistas son protegidas del óxido y de posibles cortos, con una pintura resistente al calor y a los químicos, llamada antisoldante (Antisolder), que es básicamente barniz dieléctrico, usado para aislar el alambre de cobre en los transformadores y bobinados, mezclado con un tinte de origen vegetal. Este barniz, es aplicado mediante el método de serigrafía, para lograr una superficie uniforme y el secado es acelerado y curado, utilizando un horno de rayos ultra violeta (UV).

A la hora de diseñar un circuito impreso se debe tener en cuenta una serie de recomendaciones para no realizar dos veces un mismo trabajo:
La primera y mas elemental, es que dos pistas nunca deben cruzarse. Si por alguna razón no queda mas remedio, se debe utilizar un puente (jumper) hecho con el sobrante de las patas de otros componentes (generalmente resistencias y condensadores), colocándolos por el lado de los componentes. Las pistas deben guardar una separación prudente entre ellas para evitar corto circuitos, tanto en el proceso de fabricación como al momento de soldar.

En los circuitos impresos, en la parte superior o cara de los componentes; se imprime con el método de serigrafía, el dibujo de la posición de los componentes electrónicos. También se marcan los puntos de conexión del cableado, de esta manera, se evita cometer errores a la hora de montar la placa y también posibles daños que pudiera sufrir el circuito por una conexión errada.  

Entre la gran variedad de circuitos impresos que existen, se encuentran los denominados de doble cara. Estos tienen pistas impresas en ambas caras de la placa y la principal característica de estos, es que los nodos u orificios se someten a un proceso químico en el que se deposita una película de cobre en su interior, de manera tal que al insertar los componentes; estos, estén en contacto con las pistas que parten de ellos por ambas caras. La soldadura en este tipo de circuitos se realiza solamente por una cara.

La placa base de los computadores tienen múltiples placas de cobre, en la mitad de la fibra.

Los circuitos multicapas se utilizan únicamente para equipos que necesiten una gran cantidad de conexiones entre sus componentes o bien que usen un gran número de estos. Este tipo de placas se componen de un cierto número de capas de cobre separadas por finas láminas de fibra de vidrio que hacen de aislante, obteniendo las conexiones entre las distintas capas a través de los orificios metalizados en los nodos. Estos circuitos son difíciles de identificar a simple vista.

Actualmente la tecnología SMT es la más usada en aparatos computarizados. Estas siglas identifican los dispositivos para montaje superficial, SMD (surface Mount Device). Para ellos ha sido necesario diseñar circuitos impresos especiales que permitan su fácil soldadura y fijación a la placa. En este tipo de circuitos se logra incorporar una gran cantidad de componentes, pudiéndose montar y soldar por ambas caras. Además es posible conseguir una gran producción con máquinas automáticas.

Circuitos realizados por serigrafía

(Una sola cara)

Circuitos fabricados profesionalmente

(Doble cara)