Introduccion a la Electrónica

Profesor: Ing. Pedro P. Díaz Vilela


ELECTRÓNICA

La electrónica es una ciencia aplicada que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en el control del flujo de los electrones u otras partículas cargadas en una gran variedad de dispositivos, desde las válvulas termoiónicas hasta los semiconductores. El diseño y la construcción de circuitos electrónicos para resolver problemas prácticos forma parte de los campos de la Ingeniería electrónica, y el diseño de software para controlarlos de la Ingeniería informática. El estudio de nuevos dispositivos semiconductores y su tecnología se suele considerar una rama de la Física.


Breve historia de la electrónica

La electrónica se originó en 1906 con la invención del triodo por parte de Lee de Forest, que permitió el desarrollo de la radio, las telefonía de larga distancia y las películas sonoras. En 1947 con la invención del transistor se inició la electrónica de estado sólido, basada en semiconductores, que desplazaría completamente a la válvula termoiónica o válvula de vacío. En 1958 se desarrolló el primer circuito integrado, que integraba seis transistores en un único chip. En 1970 se desarrolló el primer microprocesador, Intel 4004. En la actualidad los campos de desarrollo de la electrónica son tan vastos que se ha dividido en varias ciencias especializadas. La mayor división consiste en distinguir la electrónica analógica de la electrónica digital.


Dispositivos electrónicos actuales

La electrónica desarrolla en la actualidad una gran variedad de tareas. Los principales usos de los circuitos electrónicos son el control, el procesado, la distribución de información, la conversión y la distribución de la energía eléctrica. Estos dos usos implican la creación o la detección de campos electromagnéticos y corrientes eléctricas. Mientras que se ha trabajado con la energía eléctrica durante algún tiempo para transmitir datos sobre telégrafos y teléfonos, no se puede decir que el desarrollo de la electrónica comenzara realmente hasta la llegada de la radio.


Circuito Electrónicos

Para el diseño de circuitos por ordenador, los ingenieros electrónicos actuales emplean bloques prefabricados de fuentes de alimentación, resistencias, condensadores, semiconductores como los transistores y circuitos integrados. El software empleado para la automatización del diseño electrónico incluye programas de captura esquemática como ORCAD, empleados para hacer diagramas electrónicos y circuitos impresos.


Sistemas electrónicos

Una forma de entender los sistemas electrónicos consiste en dividirlos en las siguientes partes:
üEntradas o Inputs – Sensores (o transductores) electrónicos o mecánicos que toman las señales (en forma de temperatura, presión, etc.) del mundo físico y las convierten en señales de corriente o voltaje.
üCircuitos de procesado de señales – Consisten en componentes electrónicos conectados juntos para manipular, interpretar y transformar las señales.
üSalidas o Outputs – Actuadores u otros dispositivos (también transductores) que convierten las señales de corriente o voltaje en señales físicamente útiles.
Como ejemplo supongamos un televisor. Su entrada es una señal de difusión recibida por una antena o por un cable. Los circuitos de procesado de señales del interior del televisor extraen la información sobre el brillo, el color y el sonido de esta señal. Los dispositivos de salida son un tubo de rayos catódicos que convierte las señales electrónicas en imágenes visibles en una pantalla y unos altavoces.


Equipos de control electrónico

Amperímetro o galvanómetro: miden la corriente eléctrica.
Óhmetro o puente de Wheatstone: miden la resistencia eléctrica.
Voltímetro: mide el voltaje.
Multímetro: miden las tres magnitudes citadas arriba.
Osciloscopio: miden el cambio de la corriente y el voltaje con el tiempo.
Analizador lógico: prueba circuitos digitales.
Analizador espectral: mide la energía espectral de las señales.
Analizador vectorial de señales: como el analizador espectral pero con más funciones de demodulación digital.
Electrómetro: mide la carga eléctrica.
Contador de frecuencia: mide la frecuencia.
Reflectómetro de dominio de tiempo (TDR): prueba la integridad de cables largos.

Componentes electrónicos
Componentes electrónicos
Diseño de circuitos

Circuitos analógicos
Muchas de las aplicaciones electrónicas analógicas, como los receptores de radio, se fabrican como un conjunto de unos cuantos circuitos más simples:
Multiplicador analógico
Amplificador electrónico
Filtro analógico
Oscilador electrónico
Lazo de seguimiento de fase
Mezclador electrónico
Conversor de potencia
Fuente de alimentación
Adaptador de impedancia
Amplificador operacional
Comparador

Circuitos digitales

Los ordenadores, los relojes electrónicos y los controladores lógicos programables (usados para controlar procesos industriales) se fabrican con circuitos digitales.
Los procesadores de señales digitales son otro ejemplo.
Bloques:
Puerta lógica
Biestable
Contador
Registro
Multiplexador
Disparador Schmitt

Dispositivos integrados:
Microprocesador
Microcontrolador
DSP
FPGA

Familias Lógicas:
RTL
DTL
TTL
CMOS
ECL


Circuitos de señal mixta

Los circuitos de señal mixta, también conocidos como circuitos híbridos, se están haciendo cada vez más comunes. Estos circuitos contienen componentes analógicos y digitales. Los conversores analógico-digital y los conversores digital-analógico son los principales ejemplos. Otros son las puertas de transmisión y los buffers.

Disipación del calor

El calor generado por la circuitería electrónica debe disiparse para mejorar la confiabilidad. Las técnicas para eliminar el calor emplean disipadores de calor y ventiladores para enfriar el aire, así como otras formas de refrigeración de ordenadores como el watercooling.

Teoría de la electrónica

Métodos matemáticos en electrónica
Circuitos digitales
Electrónica analógica