Electrónica

Es el campo de la ingeniería y de la física aplicada relativo al diseño y aplicación de dispositivos, por lo general circuitos electrónicos, cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para la generación, transmisión, recepción y almacenamiento de información.

Los circuitos electrónicos ofrecen diferentes funciones para procesar esta información, incluyendo la amplificación de señales débiles hasta un nivel utilizable; la generación de ondas de radio; entre otras.

Desde el pasado

La introducción de los tubos de vacío a comienzos del siglo XX propició el rápido crecimiento de la electrónica moderna. Con estos dispositivos se hizo posible la manipulación de señales, algo que no podía realizarse en los antiguos circuitos telegráficos y telefónicos, ni con los primeros transmisores que utilizaban chispas de alta tensión para generar ondas de radio.

El desarrollo de una amplia variedad de tubos, diseñados para funciones especializadas, posibilitó el rápido avance de la tecnología de comunicación radial antes de la II Guerra Mundial, y el desarrollo de las primeras computadoras, durante la guerra y poco después de ella.

Algunos Componentes electrónicos !!!

Los circuitos electrónicos constan de componentes electrónicos interconectados. Estos componentes se clasifican en dos categorías: activos o pasivos. Entre los pasivos se incluyen los reóstatos, los condensadores y los inductores. Los considerados activos incluyen las baterías (o pilas), los generadores, los tubos de vacío y los transistores.

¿Que son los tubos de vacío?

Un tubo de vacío consiste en una cápsula de vidrio de la que se ha extraído el aire, y que lleva en su interior varios electrodos metálicos. Un tubo sencillo de dos elementos (diodo) está formado por un cátodo y un ánodo, este último conectado al terminal positivo de una fuente de alimentación. El cátodo (un pequeño tubo metálico que se calienta mediante un filamento) libera electrones que migran hacia él (un cilindro metálico en torno al cátodo, también llamado placa).

Transitores

Los transistores se componen de semiconductores. Se trata de materiales, como el silicio o el germanio, dopados (es decir, se les han incrustado pequeñas cantidades de materias extrañas), de manera que se produce una abundancia o una carencia de electrones libres.

¿De donde proviene?

La fecha exacta fue 16 de diciembre de 1947, cuando William Shockley, John Bardeen y Walter Brattain armaron el primer transistor. Poco después, un computador compuesto por estos transistores pesaba unas 28 toneladas y consumía alrededor de 170 MW de energía.Más adelante Bell Labs convertía esos transistores de tubos en interruptores eléctricos, desatando una serie de pujas y rivalidades entre los involucrados en el tema.

Tipos de transistores

Fototransistor, sensible a la radiación electromagnética, en frecuencias cercanas a la de la luz. Transistor de unión unipolar. Transistor de efecto de campo, FET, que controla la corriente en función de una tensión; tienen alta impedancia de entrada. Transistor de efecto de campo de unión, JFET, construido mediante una unión PN. Transistor de efecto de campo de compuerta aislada, IGFET, en el que la compuerta se aísla del canal mediante un dieléctrico. Transistor de efecto de campo MOS, MOSFET, donde MOS significa Metal-Óxido-Semiconductor, en este caso la compuerta es metálica y está separada del canal semiconductor por una capa de óxido.

Circuitos integrados

La mayoría de los circuitos integrados son pequeños trozos, o chips, de silicio, de entre 2 y 4 mm2, sobre los que se fabrican los transistores.

Durante la fabricación, estas regiones son interconectadas mediante conductores minúsculos, a fin de producir circuitos especializados complejos. Los chips requieren mucho menos espacio y potencia, y su fabricación es más barata que la de un circuito equivalente compuesto por transistores individuales.

Reóstatos

Al conectar una batería a un material conductor, una determinada cantidad de corriente fluirá a través de dicho material. Esta corriente depende de la tensión de la batería, de las dimensiones de la muestra y de la conductividad del propio material. Los reóstatos de resistencia conocida se emplean para controlar la corriente en los circuitos electrónicos.

Condensadores

Los condensadores están formados por dos placas metálicas separadas por un material aislante. Si se conecta una batería a ambas placas, durante un breve tiempo fluirá una corriente eléctrica que se acumulará en cada una de ellas. Si se desconecta la batería, el condensador conserva la carga y la tensión asociada a la misma. Las tensiones rápidamente cambiantes, como las provocadas por una señal de sonido o de radio, generan mayores flujos de corriente hacia y desde las placas; entonces, el condensador actúa como conductor de la corriente alterna.

Inductores

Los inductores consisten en un hilo conductor enrollado en forma de bobina. Al pasar una corriente a través de la bobina, alrededor de la misma se crea un campo magnético que tiende a oponerse a los cambios bruscos de la intensidad de la corriente. Al igual que un condensador, un inductor puede utilizarse para diferenciar entre señales rápida y lentamente cambiantes.

Dispositivos de detección y transductores

Esta medición de magnitudes mecánicas, térmicas, eléctricas y químicas se realiza empleando dispositivos denominados sensores y transductores. El sensor es sensible a los cambios de la magnitud a medir, como una temperatura, una posición o una concentración química. El transductor convierte estas mediciones en señales eléctricas, que pueden alimentar a instrumentos de lectura, registro o control de las magnitudes medidas.

Circuitos de alimentación eléctrica

En su mayoría de los equipos electrónicos requieren tensiones de CC para su funcionamiento. Estas tensiones pueden ser suministradas por baterías o por fuentes de alimentación internas que convierten la corriente alterna, que puede obtenerse de la red eléctrica que llega a cada vivienda, en tensiones reguladas de CC.

" También se conoce como circuito de alimentación eléctrica las tomacorriente de nuestra casa aunque estas pueden ser inofensivas algunas veces traen consecuencias negativas sobre nuestros cuerpos por ser conectores "

Circuitos amplificadores

Los amplificadores electrónicos se utilizan sobre todo para aumentar la tensión, la corriente o la potencia de una señal. Los amplificadores lineales incrementan la señal sin distorsionarla (o distorsionándola mínimamente), de manera que la salida es proporcional a la entrada. Los amplificadores no lineales permiten generar un cambio considerable en la forma de onda de la señal.

Amplificadores de sonido

Los amplificadores de sonido, de uso común en radios, televisiones y grabadoras de cintas, suelen funcionar a frecuencias inferiores a los 20 kilohercios (1 Khz. = 1.000 ciclos por segundo). Amplifican la señal eléctrica que, a continuación, se convierte en sonido con un altavoz. Los amplificadores operativos, incorporados en circuitos integrados y formados por amplificadores lineales multifásicos acoplados a la corriente continua, son muy populares como amplificadores de sonido.

Amplificadores de vídeo

Los amplificadores de vídeo se utilizan principalmente para señales con un rango de frecuencias de hasta 6 megahercios (1 MHz = 1 millón de ciclos por segundo). La señal generada por el amplificador se convierte en la información visual que aparece en la pantalla de televisión, y la amplitud de señal regula el brillo de los puntos que forman la imagen. Para realizar esta función, un amplificador de vídeo debe funcionar en una banda ancha y amplificar de igual manera todas las señales, con baja distorsión.

Amplificadores de radiofrecuencia

Estos amplificadores aumentan el nivel de señal de los sistemas de comunicaciones de radio o televisión. Por lo general, sus frecuencias van desde 100 kHz hasta 1 gigahercio (1 GHz = 1.000 millones de ciclos por segundo), y pueden llegar incluso al rango de frecuencias de microondas.

Lo últimos avances electrónicos

El desarrollo de los circuitos integrados ha revolucionado los campos de las comunicaciones, la gestión de la información y la informática. Los circuitos integrados han permitido reducir el tamaño de los dispositivos con el consiguiente descenso de los costes de fabricación y de mantenimiento de los sistemas. Al mismo tiempo, ofrecen mayor velocidad y fiabilidad.

Y en la salud…

La electrónica médica ha progresado desde la tomografía axial computerizada (TAC) hasta llegar a sistemas que pueden diferenciar aún más los órganos del cuerpo humano. Se han desarrollado asimismo dispositivos que permiten ver los vasos sanguíneos y el sistema respiratorio. También la alta definición promete sustituir a numerosos procesos fotográficos al eliminar la necesidad de utilizar plata.

CIRCUITOS Y SUS CLASES

CIRCUITO INTEGRADO:

Es un circuito pequeño cuadrado , dentro de este se encuentra miles o millones de dispositivos electrónicos interconectados, contiene componentes pasivos como RESISTENCIAS o Capacitores pero el componente principal son los TRANSISTORES.

Podemos encontrar uno de los circuitos más avanzados que son los microprocesadores controladores de múltiples artefactos como los electrodomésticos o teléfonos móviles.

CLASES DE CIRCUITOS INTEGRADOS:

CLASIFICACION DE CIRCUITOS INTEGRADOS DE ACUERDO A SU ESTRUCTURA;

SSI: Small Scale Integration (integración en pequeña escala)y comprende los chips que contienen menos de 13 compuertas. los primeros Circuitos Integrados eran SSI.

MSI: Medium Scale Integration (integración en mediana escala), y comprende los chips que contienen de 13 a 100 compuertas: Ejemplo registros, contadores , multiplexores. los Circuitos Integrados MSI se fabrican empleando tecnologías ttl, cmos, y ecl.

LSI: Large-Scale Integration (integración en alta escala) y comprende los chips que contienen de 100 a 1000 compuertas. Ejemplos: memorias, unidades aritméticas y lógicas (alu's), microprocesadores de 8 y 16 bits.

VLSI: Very Large Scale Integration ( integración en muy alta escala) y comprende los chips que contienen mas de 1000 compuertas ejemplos: micro-procesadores de 32 bits, micro-controladores, sistemas de adquisición de datos. los Circuitos Integrados VSLI se fabrican también empleando tecnologías ttl, cmos y pmos.

Clasificación de los circuitos Integrados de acuerdo a su función.

CIRCUITOS ANALOGICOS:

Los Circuitos analógicos integrados se fabrican utilizando una gran variedad de semiconductores como óxidos, metalicos,bipolar y efectos de campo o combinación de estas tres

AMPLIFICADOR CLASE (A) :

La Señal de este amplificador en entrada es reproducida y aumentada en amplitud y con la misma forma de onda a la salida. Los amplificadores Clase A se emplean siempre que la forma de onda de salida haya de ser la misma, con una distorsión mínima, que la de la señal de entrada.

AMPLIFICADOR CLASE (B):

Los amplificadores Clase B son sistemáticamente empleados en configuraciones complementarias push-pull. En esta configuración, uno de los amplificadores trabaja sobre los semiciclos positivos de la señal de entrada, mientras que el otro lo hace sobre el semiciclo negativo de la señal sinusoidal de entrada. Ampliamente utilizado como amplificadores de audio, amplificadores para servomecanismos.

AMPLIFICADOR CLASE (C)

son utilizados usualmente en osciladores de radio frecuencia y, en algunos casos en transmisores de radio frecuencia. En estas aplicaciones el efecto del circuito resonante proporciona la otra mitad del ciclo. Alta eficiencia es la característica esencial para los amplificadores Clase C en circuitos de radio frecuencia adecuadamente diseñados y ajustados. AMPLIFICADOR DE CORRIENTE (SEGUIDOR LINEAL)

Su característica principal es su capacidad de manejar importantes corrientes de salida. Algunas veces se denominan seguidores lineales por similitud con los circuitos seguidores de emisor con transistores. Los amplificadores de corriente son frecuentemente utilizados, conjuntamente con amplificadores operacionales, dentro del lazo de realimentación para proporcionar una corriente de salida adicional.

AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

El amplificador diferencial amplifica solamente la diferencia de tensión entre sus dos terminales de entrada. Las señales que aparecen en ambos terminales no son amplificadas, permitiendo el amplificador diferencial extraer pequeñas señales en presencia de fuertes interferencias electromagnéticas.
AMPLIFICADOR DE AISLAMIENTO

El amplificador de entrada es usualmente de tipo diferencial, modulándose en radio frecuencia su salida, que se lleva a través de un transformador de RF hasta la segunda etapa, en la que se demodula y filtra. La fuente de alimentación para la sección del amplificador de entrada también debe estar aislada de forma que no exista conexión en bajas frecuencias o en continua entre las secciones de entada y salida del amplificador.