01 · Punto de partida
5 V con 2 V de serrucho
Un trafo + puente + capacitor chico entrega “5 V” con voltios de rizado a 100 Hz; el PSRR del op-amp lo atenúa pero no lo borra (60 dB de 2,3 Vpp dejan 2,3 mV bailando). Cadena sana: filtrar → regular lineal → desacoplar pegado.
- ¿Cuánto rizado deja cada capacitor?
- ¿Lineal o switching para analógica?
- ¿Cuánto calienta el regulador?
- ¿Qué desacople va dónde?
02 · Rizado y PSRR
El serrucho de 100 Hz
Con onda completa (f = 100 Hz), 500 mA y 2200 µF: Vriz ≈ 2,27 Vpp. El valle no debe bajar del mínimo del regulador (7805: 7 V): con pico de 11,3 V el valle queda en 9 V ✓. Con 470 µF el rizado sería 10,6 Vpp y el valle caería a 0,7 V: el regulador corta 100 veces por segundo.
03 · Lineal vs switching
Elegir veneno
Lineal (7805, LDO)
Silencio que calienta
Sin conmutación: ideal analógica. Quema (Vin−Vout)×I y necesita margen de dropout.
Switching
Frío que mete ruido
Eficiente para potencia/digital. Para analógica: post-filtro LC + LDO detrás, o etapa separada.
- Híbrido ganador
- Switch a 6 V + LDO a 5 V: eficiencia razonable, ruido lineal. Lo mejor de ambos por dos chips.
- Dropout
- 7805: 2 V (mín 7 V); LDO moderno: 0,2–0,5 V. Con batería cada volt cuenta: LDO sí o sí.
- Batería: Iq manda
- 7805 consume ~5 mA solo (500 mAh → 100 h). MCP1700: 1,6 µA (años). En batería, el regulador también se elige.
04 · Desacople
100 nF pegado, bulk cerca
- 100 nF por chip
- Cerámico entre V+ y masa a milímetros del chip (T12, curso 3): atiende transitorios rápidos que el regulador no ve.
- Bulk 10–100 µF
- Electrolítico/tántalo por zona: reserva lenta. Sin bulk, el 100 nF solo se agota en ms.
- Ferrita entre mundos
- Bead + C separan digital ruidoso de analógico limpio: el ruido de conmutación no cruza de barrio.
- Estrella de masas
- Un punto común; corrientes de potencia no pasean por la masa del sensor (T27). La masa es un cable con ohms.
05 · Fuente en código
Rizado, calor y residuo
Las tres cuentas de la fuente lineal con números del laboratorio.
Python en tu navegador. Cambiá C y mirá el valle caer bajo el dropout.
def fuente(i_a=0.5, c_uf=2200.0, vpico=11.3, vmin_reg=7.0, f_hz=100.0):
vriz = i_a / (f_hz * c_uf * 1e-6)
valle = vpico - vriz
print(f"rizado={vriz:.2f}Vpp valle={valle:.1f}V -> {'OK' if valle > vmin_reg else 'CORTA'}")
return vriz, valle
fuente()
fuente(c_uf=470.0)
fuente(i_a=0.3, c_uf=1000.0)2200 µF: 2,27 Vpp, valle 9,0 V ✓. 470 µF: 10,6 Vpp, valle 0,7 V: corta. ¿Y 300 mA con 1000 µF?
Calor y residuo
def regulador(vin, vout, i_a, vriz_vpp=2.27, psrr_db=60.0):
p_w = (vin - vout) * i_a
residuo_mv = vriz_vpp / (10 ** (psrr_db / 20)) * 1000
print(f"disipa={p_w:.1f}W residuo~{residuo_mv:.1f}mV -> {'disipador!' if p_w > 1.5 else 'OK'}")
return p_w, residuo_mv
regulador(9, 5, 0.5)
regulador(12, 5, 0.3)06 · Analogía programador
Agua para el laboratorio
- 1C grande = tanque.
Amortigua los picos de consumo: como un buffer/cola ante ráfagas.
- 2LDO = regulador de presión.
Entrega estable quemando excedente: preciso pero ineficiente, como reintentar con backoff.
- 3100 nF = caché L1.
Cerca y rápido para lo urgente; el bulk es el disco. Sin caché, todo es lento (e inestable).
07 · Exploración
Laboratorio: diseñar la fuente
Trafo 9 Vrms (pico 11,3 V), 7805 (mín 7 V), PSRR 60 dB. Mové carga y C: el laboratorio calcula rizado, calor y residuo.
Diseñador 7805
Rizado 2,27 Vpp · 2,0 W
500 mA · 2200µ: rizado 2,27 Vpp, disipa 2,0 W.
Preguntas para explorar
- Probá 470 µF con 500 mA. ¿Rizado y valle? ¿Qué escucha el circuito?
- Con 4700 µF y 1 A: ¿rizado? ¿Disipación? ¿Residuo?
- ¿Por qué el laboratorio pide disipador con 2 W?
Ver respuestas sugeridas
- 10,6 Vpp, valle 0,7 V: el 7805 corta 100 veces/s. Se escucha/ve el serrucho entero.
- 2,13 Vpp; 4,0 W (¡plancha!); 2,1 mV. A 1 A el lineal pide disipador serio o switch previo.
- 2 W en un TO-220 sin disipador suben ~100 °C: entra en térmica y se apaga. Disipador o menos Vin.
08 · Comprensión
Confusiones frecuentes
«5 V es 5 V»
El número es igual, el serrucho no: un switch barato mete 100 mV de ruido que el lineal no tiene. Para analógica, el origen importa.
«Más C siempre mejor»
C gigante = picos de corriente en diodos + tamaño + costo: mejor C justo + LC/RC o LDO con buen PSRR.
«El LDO no calienta»
Quema lo mismo que el 7805 ((Vin−Vout)×I): bajo dropout ≠ baja disipación. La física no negocia.
«Un 100 nF alcanza»
Sin bulk se agota, sin estrella el ruido pasea, sin ferrita lo digital contamina: el desacople es un sistema, no un capacitor.
09 · Práctica guiada
Ejercicios de fuente
Ejercicio 1: 12 V a 5 V con 300 mA
7805 con 12 V de entrada. ¿Disipación? ¿Disipador? ¿Rizado con 1000 µF y valle?
Ver solución razonada
2,1 W: disipador sí. Rizado 3,0 Vpp, valle 8,3 V ✓ (pico 11,3). Mejor: Vin 9 V (1,2 W) o switch previo.
Ejercicio 2: nodo a batería
9 V 500 mAh, consumo 50 mA + regulador. ¿Autonomía con 7805 vs MCP1700?
Ver solución
7805: ~9 h (55 mA totales); MCP1700: ~10 h… en activo casi igual. La diferencia real es en sleep (5 mA vs 1,6 µA): el 7805 se come la batería dormido.
Ejercicio 3: auditar desacople
Placa con ruido a kHz. Checklist: 100 nF por chip, bulk por zona, ferrita digital/analógico, estrella. ¿Qué falta típicamente?
Ver solución
El 100 nF lejos (a cm, no mm) y masas en cadena. Acercar C y cortar el lazo suele bastar.
10 · Síntesis
Ideas para recordar
- Vriz ≈ I/(f×C); valle sobre el dropout siempre.
- P = (Vin−Vout)×I: más de 1,5 W pide disipador o switch previo.
- Residuo = rizado/PSRR: 60 dB = ÷1000.
- 100 nF pegado + bulk + ferrita + estrella.
- Batería: Iq del regulador manda en sleep.
Fuente silenciosa lista. Ahora a usarla para decidir potencia: en el próximo tema, control on/off con histéresis.