El circuito RC
Un circuito RC combina una resistencia (R) y un condensador (C). Al conectarlo a una fuente de tensión, el condensador no se carga al instante: la resistencia limita la corriente, y la carga sigue una curva exponencial. Este comportamiento sirve para temporizadores, filtros de señal, eliminación de rebotes en pulsadores y el parpadeo de muchos circuitos.
Las fórmulas
Constante de tiempo: τ = R × C (segundos, con R en ohmios y C en faradios)
Tensión en el condensador durante la carga: u(t) = E × (1 − e^(−t/τ))
Tiempo de carga práctica: 5τ (99,3 %)
Frecuencia de corte de un filtro RC: fc = 1 ÷ (2π R C)
Ejemplo resuelto
Una resistencia de 10 kΩ, un condensador de 100 µF y una fuente de 5 V:
- Constante de tiempo: 10.000 × 0,0001 = 1 segundo.
- Al cabo de 1 s, el condensador está a 3,16 V, el 63,2 %.
- Carga práctica completa: 5 segundos.
- Como filtro, su frecuencia de corte es de 0,159 Hz.
La curva de carga
| Tiempo | Carga del condensador |
|---|---|
| 1τ | 63,2 % |
| 2τ | 86,5 % |
| 3τ | 95,0 % |
| 4τ | 98,2 % |
| 5τ | 99,3 % |
En la descarga ocurre lo contrario: tras 1τ queda el 36,8 % de la tensión, tras 5τ menos del 1 %.
Filtros RC
- Paso bajo (salida en el condensador): deja pasar las frecuencias bajas y atenúa las altas. Se usa para suavizar señales y quitar ruido.
- Paso alto (salida en la resistencia): bloquea la corriente continua y las frecuencias bajas. Se usa para acoplar etapas de audio.
A la frecuencia de corte, la señal queda atenuada 3 dB, al 70,7 % de su amplitud. Por encima, un filtro de primer orden atenúa unos 20 dB por cada década de frecuencia.
Unidades habituales
| Componente | Prefijos frecuentes |
|---|---|
| Resistencia | Ω, kΩ (mil), MΩ (millón) |
| Condensador | pF (billonésima), nF (milmillonésima), µF (millonésima) |
Un truco práctico: kΩ × µF da milisegundos. 10 kΩ × 100 µF = 1000 ms = 1 s.
Aplicaciones
- Temporizadores: el chip 555 usa una red RC para fijar tiempos y frecuencias.
- Antirrebote: un pulsador mecánico rebota unos milisegundos; un RC de pocos milisegundos limpia la señal para un microcontrolador.
- Arranque suave: retrasar la activación de una parte del circuito.
- Flash de cámara: un condensador se carga despacio y se descarga de golpe en la lámpara.
Seguridad
Los condensadores grandes pueden conservar tensión mucho después de desconectar el aparato. En fuentes de alimentación y equipos de alta tensión, descárgalos con una resistencia adecuada antes de manipularlos.