Electrónica
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La electrónica, es la rama de la física
y fundamentalmente una especialización
de la ingeniería que estudia y emplea sistemas
cuyo funcionamiento se basa en la conducción
y el control del flujo microscópico de los electrones
u otras partículas cargadas eléctricamente.
Utilizando 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,
electromecánica y la informática en el
diseño de software para su control. El
estudio de nuevos dispositivos semiconductores
y su tecnología, se suele considerar una
rama de la Física y química relativamente.
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Historia [editar]
Se considera que la electrónica comenzó
con el diodo de vacío inventado por
John Ambrose Fleming en 1904. El funcionamiento
de este dispositivo está basado en el
efecto Edison. Edison fue el primero que
observó en 1883 la emisión termoiónica, al
colocar una lámina dentro de una bombilla
para evitar el ennegrecimiento que producía
en la ampolla de vidrio el filamento de carbón.
Cuando se polarizaba positivamente la lámina
metálica respecto al filamento, se producía una
pequeña corriente entre el filamento y la lámina.
Este hecho se producía porque los electrones
de los átomos del filamento, al recibir una gran
cantidad de energía en forma de calor, escapaban
de la atracción del núcleo (emisión termoiónica)
y, atravesando el espacio vacío dentro de la
bombilla, eran atraídos por la polaridad
positiva de la lámina.
El otro gran paso lo dio Lee De Forest cuando
inventó el triodo en 1906. Este dispositivo es
básicamente como el diodo de vacío, pero se
le añadió una rejilla de control situada entre
el cátodo y la placa con el objeto de modificar
la nube electrónica del cátodo, variando así la
corriente de placa. Esto fue muy importante
para que se fabricaran los primeros amplificadores
de sonido, receptores de radio, televisores, etc.
Conforme pasaba el tiempo las válvulas de vacío
se fueron perfeccionando y mejorando, apareciendo
otros tipos, como los tetrodos
(válvulas de cuatro electrodos), los pentodos
(cinco electrodos), otras válvulas para
aplicaciones de alta potencia, etc. Dentro
de los perfeccionamientos de las válvulas
se encontraba su miniaturización.
Pero fue definitivamente con el transistor,
aparecido de la mano de Bardeen y Brattain
de la Bell Telephone en 1948, cuando se permitió
aún una mayor miniaturización de los aparatos
tales como las radios. El transistor de unión
apareció algo más tarde en 1949, este es el
dispositivo utilizado actualmente para la mayoría
de las aplicaciones de la electrónica . Sus ventajas
respecto a las válvulas son entre otras: menor
tamaño y fragilidad, mayor rendimiento energético,
menores tensiones de alimentación, etc. El
transistor no funciona en vacío como las válvulas,
sino en un estado sólido semiconductor (silicio),
razón por la que no necesitan centenares de
voltios de tensión para funcionar.
A pesar de la expansión de los semiconductores,
todavía se siguen utilizando, en pequeños círculos
audiófilos las válvulas, porque ofrecen unas
cualidades sonoras que no muestran los transistores.
El transistor tiene tres terminales, el emisor, la base y
el colector, se asemeja a un triodo, la base sería la
rejilla de control, el emisor el cátodo, y el colector
la placa, polarizando adecuadamente estos tres
terminales, se consigue controlar una gran corriente
de colector a partir de una pequeña corriente de base.
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 en si, es la rama de 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.
Aplicaciones de la electrónica [editar]
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
y corrientes eléctricas. Entonces se puede decir
que la electrónica abarca en general las siguientes
áreas de aplicación:
Sistemas electrónicos [editar]
Un sistema electrónico es un conjunto de circuitos
que interactúan entre sí para obtener un resultado.
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
- automáticamente cuando este obscureciendo.
Básicamente 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 ponga de manifiesto la temperatura
de un proceso, el transductor puede ser un termocouple,
el circuito de procesamiento se encarga de convertir la
señal de entrada en un nivel de voltaje
(comparador de voltaje o de ventana) en un
nivel apropiado y mandar la información decodificándola
a un display donde nos dé la temperatura real y si
esta excede un límite preprogramado activar un
sistema de alarma (circuito actuador) para tomar
las medida pertinentes.
Señales electrónicas [editar]
Es la representación de un fenómeno físico o estado
material a través de una relación establecida; las
entradas y salidas de un sistema electrónico serán
señales variables.
En electrónica se trabaja con variables que toman
la forma de voltaje o corriente estas se pueden
denominar comúnmente señales.Las señales
primordialmente pueden ser de dos tipos:
- Variable analógica–Son aquellas que pueden
- tomar un número infinito de valores comprendidos
- entre dos límites. La mayoría de los fenómenos
- de la vida real dan señales de este tipo.
- (presión, temperatura, etc.)
- Variable digital– También llamadas variables
- discretas, entendiéndose por estas, las variables
- que pueden tomar un número finito de valores.
- Por ser de fácil realización los componentes físicos
- con dos estados diferenciados, es este el número
- de valores utilizado para dichas variables, que por
- lo tanto son binarias. Siendo estas variables más
- fáciles de tratar (en lógica serian los valores V y F)
- son los que generalmente se utilizan para relacionar
- varias variables entre si y con sus estados anteriores.
Tensión o Voltaje [editar]
Es la diferencia de potencial generada entre los extremos
de un componente o dispositivo eléctrico, también
podemos decir que es la energía capaz de poner en
movimiento los electrones libres de un conductor o
semiconductor. La unidad de este parámetro es el voltio
(V), existen dos tipos de tensión: las continuas y las alternas:
- Tensión continua (VDC) –Es aquella que
- tiene una polaridad definida, como la que
- proporcionan las pilas, baterías y fuentes de alimentación.
- Tensión Alterna (VAC) .- –Es aquella cuya
- polaridad va cambiando o alternando con el
- transcurso del tiempo, las fuentes de tensión
- alterna más comunes son los generadores y
- las redes de energía domiciliarias.
Corriente [editar]
También denominada intensidad, es el flujo de
electrones libres a través de un conductor o
semiconductor en un sentido, la unidad de
medida de este parámetro es el amperio (A).
Al igual que existen voltajes continuos o alternos,
las intensidades también pueden ser continuas o
alternas, dependiendo de del tipo de tensión que
se utiliza para generar estos flujos de corriente.
Resistencia [editar]
Es la propiedad física mediante la cual todos los
materiales tienden oponerse al flujo de la corriente,
la unidad de este parámetro es el Ohmio (Ω).
No debe confundirse con el componente resistor
Circuitos electrónicos [editar]
Se denomina circuito electrónico a una serie de
elementos o componentes eléctricos, tales como
resistencias, inductancias, condensadores y fuentes,
o electrónicos, conectados eléctricamente entre
sí con el propósito de generar, transportar o
modificar señales electrónicas. Los circuitos
electrónicos o eléctricos se pueden clasificar
de varias maneras:
| Por el tipo de información | Por el tipo de régimen | Por el tipo de señal | Por su configuración |
|---|---|---|---|
| Analógicos Digitales Mixtos | Periódico Transitorio Permanente | De corriente continua De corriente alterna Mixtos | Serie Paralelo Mixtos |
Componentes [editar]
Para la síntesis de circuitos electrónicos se
utilizan componentes electrónicos e
Instrumentos electrónicos. A continuación
se presenta un listado de los componentes e
instrumentos más importantes en la electrónica,
seguidos de su uso más común:
- Altavoz: Reproducción de sonido.
- Cable: Conducción de la electricidad.
- Conmutador: Reencaminar una entrada a
- una salida elegida entre dos o más.
- Interruptor: Apertura o cierre de circuitos manualmente.
- Pila: Generador de energía eléctrica.
- Transductor: Transformación de una
- magnitud física en una eléctrica (ver enlace).
- Visualizador: Muestra de datos o imágenes.
Dispositivos analógicos [editar]
- Amplificador operacional: Amplificación,
- regulación, conversión de señal, conmutación.
- Capacitor: Almacenamiento de energía, filtrado, adaptación impedancias.
- Diodo: Rectificación de señales, regulación, multiplicador de tensión.
- Diodo Zener: Regulación de tensiones.
- Inductor: Adaptación de impedancias.
- Potenciómetro: Variación la corriente eléctrica o la tensión.
- Relé: Apertura o cierre de circuitos mediante señales de control.
- Resistor: División de intensidad o tensión, limitación de intensidad.
- Transistor: Amplificación, conmutación.
Dispositivos digitales [editar]
- Biestable: Control de sistemas secuenciales.
- Memoria Almacenamiento digital de datos
- Microcontrolador: Control de sistemas digitales.
- Puerta lógica: Control de sistemas combinacionales.
Dispositivos de potencia [editar]
- DIAC: Control de potencia.
- Fusible: Protección contra sobre-intensidades.
- Tiristor: Control de potencia.
- Transformador: Elevar o disminuir tensiones, intensidades, e impedancia aparente
- Triac: Control de potencia.
- Varistor: Protección contra sobre-tensiones.
Equipos de medición [editar]
Los equipos de medición de electrónica se
utilizan para crear estímulos y medir el
comportamiento de los Dispositivos Bajo
Prueba (DUT por sus siglas en inglés). A
continuación presentamos una lista de los
más equipos de medición más importantes:
- 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 o Frecuencímetro: mide la frecuencia.
- Reflectómetro de dominio de tiempo (TDR): prueba la integridad de cables largos.
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