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Resistencias y condensadores: su papel en tu PC (Tarjetas gráficas y placas base)

En el mundo de tecnología solemos tratar a nuestros dispositivos por los componentes que lo forman. Pero nuestros procesadores, tarjetas gráficas, placas base, SSD, fuentes de alimentación… son diseños electrónicos en que las resistencias y condensadores, dos de los componentes más básicos, realizan un gran papel.

Vamos a contar en términos generales para qué sirven y que entiendas por qué un buen diseño es imprescindible en la calidad del componente.

Usos de Resistencias y Condensadores

Limitar la corriente (Resistencias)

La corriente que pasa por un componente multiplicada por el voltaje, determina la potencia que consume en Vatios W.

Si queremos limitar la corriente que pasa por una pista electrónica, como puede ser la de comunicación de un sensor con un microchip de control, se sitúa una resistencia para que la corriente quede determinada por el voltaje dividido por la resistencia. Esto lo haremos para proteger dispositivos electrónicos de corrientes demasiado grandes, que los destruyen al instante.

Resistencias y condensadores
Las comunicaciones digitales cableadas y entradas como botones y encoders rotativos requieren de resistores pull-up y pull-down que aseguren los estados alto y bajo.

Pull-up y Pull-down (Resistencias)

Las comunicaciones digitales, tantos los que conectan dispositivos “externos” como USB como los internos como I2C, se hacen a través de buses de datos.

Esos buses digitales son pistas que conectan un dispositivo con el otro y, muchas veces, a un conjunto de dispositivos entre sí. Dado que las comunicaciones digitales se hacen con unos y ceros, estos en la realidad física son respectivamente voltajes altos y bajos según cada estándar haya definido.

Por ejemplo, el estándar USB de baja velocidad tiene dos líneas D+ y D- en el bus de datos. Para transmitir un 1, de pone 2,8 V en D+ con un resistor de 15 K a masa (0V) y 0,3 V en D- con 1,5 K a positivo (3,3 V). Para transmitir un 0, se tiene un D+ menor que 0,3 V y un D- superior a 2,8 V, ambos teniendo los resistores pull-down y pull-up respectivamente. El dispositivo receptor compara los voltajes y detecta qué ha recibido.

Esos resistores de 15 K en pull-down y 1,5 K en pull-up aseguran que tras un cambio de voltaje se mantiene el nivel. Sin ellos, los dispositivos no podrían mantenerlos y el voltaje iría fluctuando y pulsando, por lo que la comunicación se ensuciaría y los errores impedirían la conexión correcta.

Almacenamiento instantáneo de poca energía (Condensadores)

En aplicaciones muy variadas nos puede interesar almacenar una pequeña cantidad de energía en un diseño electrónico.

Cuando hay una pérdida momentánea de energía en la alimentación de un chip, éste pierde su estado y su funcionamiento en todo el dispositivo es erróneo. Si situamos un condensador en la pista de alimentación, durante los momentos que puede durar la pérdida podemos mantener los estados internos.

Resistencias y condensadores
Los filtros permiten que sólo pasen las frecuencias que mayores que, menores que o entre dos valores definidos.

Filtros de frecuencias (Resistencias y Condensadores)

Aunque los filtros también pueden hacerse mediante bobinas, normalmente están formados por resistencias y condensadores.

En cada punto del circuito electrónico nos interesa que haya sólo las frecuencias comprendidas en un rango, según la intencionalidad de la pista. En una pista de alimentación sólo querremos corriente continua de frecuencia nula. En una pista de comunicación, querremos eliminar toda corriente continua y sólo tener frecuencias altas.

Para filtrar con mayor calidad se usan filtros de orden mayor, con amplificadores operacionales, pero en muchas ocasiones son suficientes los de orden cero que sólo usan resistencias, condensadores y diodos si es el caso.


Conclusión

Aunque cuando se tiene experiencia en diseño electrónico es posible identificar qué función cumplen los componentes electrónicos por ejemplo en una placa base, no es nuestra intención enseñar para poder comparar la calidad entre os modelos y otros basándonos en esto.

Con lo que hemos explicado en esta publicación el lector debe entender que además de chips GPU, RAM, controlador, etc., los componentes sencillos como resistencias y condensadores también juegan un papel muy importante en el buen rendimiento y robustez de un dispositivo como puede ser un SSD o una tarjeta gráfica.

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Por eso, cuando se habla de la calidad de una marca o un modelo sobre otra, el buen diseño electrónico no condiciona sino determina que dé problemas o no y que su rendimiento sea mayor o menor.

Xavier Gisbert Beguer

Ingeniero Electrónico industrial, me apasiona la tecnología y cómo la podemos usar al servicio de las personas. Creo que entendimos mal el aprendizaje: hay momentos para estudiar, y hay que morir aprendiendo.
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