Electrónica

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La electrónica es una ciencia aplicada que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conduccion y el control del flujo de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente, 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, electromecánica y en el diseño de software en su control la Ingeniería informática. El estudio de nuevos dispositivos semiconductores y su tecnología se suele considerar una rama de la Física y química relativamente.

La electrónica se originó en 1906 con la invención del triodo por parte de Lee De Forest, que permitió el desarrollo de la radio, la 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.

La electrónica en si es la rama de la actualidad y de la civilización moderna de nuestro futuro. La sustitución de las lámparas de descarga por los transistores supuso un paso de gigante llamado miniaturización La electrónica moderna nace con el transistor, en los años 50.

Tabla de contenidos

1 Dispositivos electrónicos actuales
- 1.1 CAD/CAM de los circuitos electrónicos
2 Sistemas electrónicos
3 Equipos de medición
4 Piezas electrónicas
5 Circuitos analógicos
6 Circuitos digitales
7 Circuitos de señal mixta
8 Electrónica de Potencia
- 8.1 Convertidores DC/AC
9 Disipación del calor
10 Ruido
11 Teoría de la electrónica
12 Véase también
13 Enlaces externos

[editar] 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 comenzará realmente hasta la llegada de la radio.

[editar] CAD/CAM de los circuitos electrónicos

Para el diseño de circuitos por ordenador, los ingenieros electrónicos actuales emplean bloques que representan fuentes de alimentación, resistencias, condensadores, diodos, semiconductores como los transistores y circuitos integrados. El software empleado para la automatización del diseño electrónico incluye programas de captura esquemática como ORCAD, Protel, o Proteus, empleados para hacer diagramas electrónicos y circuitos impresos. Dichos programas se basan en un lenguaje denominado VHDL con el cual definen todas las propiedades necesarias para describir el funcionanmiento teórico de cualquier componente electrónico. Con otro tipo de programas (tipo PSPICE) se simula el funcionamiento de los circuitos (analógicos o digitales, simulando fuentes de alimentación y el comportamiento de los diseños), obteniendo gráficas donde se reflejan magnitudes como el slew rate de los circuitos integrados,respuestas en frecuencia (Diagrama de Bode) y ancho de banda para amplificadores y muchas otras .

[editar] Sistemas electrónicos

Una forma de entender los sistemas electrónicos consiste en dividirlos en las siguientes partes:

Entradas 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. Ejemplo: El termopar, la foto resistencia para medir la intensidad de la luz, etc.
Circuitos de procesamiento de señales – Consisten en piezas electrónicas conectadas juntas para manipular, interpretar y transformar las señales de voltaje y corriente provenientes de los transductores.
Salidas o Outputs – Actuadores u otros dispositivos (también transductores) que convierten las señales de corriente o voltaje en señales físicamente útiles. Por ejemplo: un display que nos registre la temperatura, un foco o sistema de luces que se encienda automaticamente cuando este obscureciendo.

Basicamente son tres etapas: La primera (transductor). la segunda (circuito procesador) y la tercera (circuito actuador). 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. Otro ejemplo puede ser el de un circuito que monitoree la temperatura de un proceso, el transductor puede ser un termocouple, el circuito de procesamiento se encarga de convertir la senal de entrada en un nivel de voltaje (comparador de voltaje o de ventana) en un nivel apropiado y mandar la información decodificandola a un display donde nos de la temperatura real y si esta excede un limite preprogramado activar un sistema de alarma (circuito actuador) para tomar las medida pertinentes.

[editar] Equipos de medición

Galvanómetro: mide el cambio de una determinada magnitud, como la intensidad de corriente o tensión (o voltaje). Se utiliza en la construcción de Amperímetros y Voltímetros analógicos.
Amperímetro: mide la intensidad de corriente eléctrica.
Óhmetro o puente de Wheatstone: miden la resistencia eléctrica. Cuando la resistencia eléctrica es muy alta (sobre los 1 M-ohm) se utiliza un Meggómetro o Medidor de Aislamiento.
Voltímetro: mide el voltaje.
Multímetro: mide las tres magnitudes citadas arriba, además de continuidad eléctrica y el valor B de los Transistores (tanto PNP como NPN).
Wattmetro: mide la potencia eléctrica. Está compuesto de un Amperímetro y un Voltímetro, y, a depender de la configuración de conexión, pude entregar distintas mediciones de potencia eléctrica.
Osciloscopio: miden el cambio de la corriente y el voltaje con el tiempo.
Analizador lógico: prueba circuitos digitales.
Analizador de espectro: 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 ó Frecuencímetro: mide la frecuencia.
Reflectómetro de dominio de tiempo (TDR): prueba la integridad de cables largos.

[editar] Piezas electrónicas

[editar] Circuitos analógicos

Muchas de las aplicaciones electrónicas analógicas, como los receptores de radio, se fabrican como un conjunto de unos cuantos circuitos más simples:

[editar] 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:

Dispositivos integrados:

Familias Lógicas:

[editar] 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.

[editar] Electrónica de Potencia

La electrónica de potencia consigue adaptar y transformar la electricidad, con la finalidad de alimentar otros equipos, transportar energía, controlar el funcionamiento de maquinas electricas, etc.

En estos equipos se pueden presentar tensiones y/o corrientes elevadas, lo que implica ciertos riesgos para las personas que trabajan con ellos. Este area de la electrónica suele ir mano con mano con disciplinas como el diseño termico y la Compatibilidad electromagnética.

[editar] Convertidores DC/AC

Conversión de potencia es el proceso de convertir una forma de energía en otra, esto puede incluir procesos electromecánicos o electroquímicos.

En electricidad y electrónica los tipos más habituales de conversión son:

DC a DC.
AC a DC (en fuentes de alimentación).
- Rectificadores
- Fuentes de alimentación conmutadas
DC a AC (inversores).
AC a AC
- Transformadores/autotransformadores
Convertidores de tensión a corriente y viceversa.

[editar] 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 junto con una pasta disipadora (grasa siliconada) que se unta entre la circuiteria electrónica y el disipador de calor. A esto se puede agregar un cooler o ventilador que es para enfriar la pieza electronica mediante la extraccion de aire caliente, así como otras formas de refrigeración de ordenadores como el watercooling.

[editar] Ruido

Existe ruido asociado a todos los circuitos electrónicos. Algunos tipos de ruido son

Ruido de disparo en resistencias no variables
Ruido térmico (o ruido de Johnson-Nyquist) en resistencias de pequeños y grandes valores
Ruido blanco
Ruido rosa (o ruido 1/f)
Ruido gaussiano