Electronica

 Electrónica

La electrónica es una rama de la física aplicada que comprende la física, la ingeniería, la tecnología y las aplicaciones que tratan con la emisión, el flujo y el control de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente en el vacío y la materia.​ La identificación del electrón en 1897, junto con la invención del tubo de vacío, que podía amplificar y rectificar pequeñas señales eléctricas, inauguraron el campo de la electrónica y la edad del electrón.

La placa Arduino ha permitido que el aprendizaje de la electrónica esté al alcance de muchas personas, gracias a su código libre y su enorme cantidad de dispositivos instalables y removibles en esta placa, a través de sus puertos analógicos y digitales

La electrónica trata con circuitos eléctricos que involucran componentes eléctricos activos como tubos de vacío, transistores, diodos, circuitos integrados, optoelectrónica y sensores, asociados con componentes eléctricos pasivos y tecnologías de interconexión. Generalmente los dispositivos electrónicos contienen circuitos que consisten principalmente, o exclusivamente, en semiconductores activos complementados con elementos pasivos; tal circuito se describe como un circuito electrónico.

Las tecnologías de interconexión, como los circuitos impresos, la tecnología de empaquetado electrónico y otras formas variadas de infraestructuras de comunicación, completan la funcionalidad del circuito y transforman los componentes electrónicos mixtos en un sistema de trabajo regular, llamado sistema electrónico; son ejemplos las computadoras o los sistemas de control. Un sistema electrónico puede ser un dispositivo independiente o un componente de otro sistema diseñado.

En 2018, la mayoría de los dispositivos electrónicos​ usan componentes semiconductores para realizar el control de los electrones. El estudio de los dispositivos semiconductores y la tecnología relacionada se considera una rama de la física del estado sólido, mientras que el diseño y la construcción de los circuitos electrónicos para resolver problemas prácticos concierne a la ingeniería electrónica. Este artículo se centra en los aspectos de la ingeniería de la electrónica.

Ramas de la Electrónica

La electrónica tiene las siguientes ramas:

• Electrónica digital
• Electrónica analógica
• Microelectrónica
• Diseño de circuitos
• Circuitos integrados
• Electrónica de potencia
• Optoelectrónica
• Dispositivos semiconductores
• Sistemas embebidos

Historia de la Electrónica

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 tríodo 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. Este fue un paso muy importante para la fabricación de 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 Company, en 1948, cuando se permitió aún una mayor miniaturización de 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 necesita centenares de voltios de tensión para funcionar.

A pesar de la expansión de los semiconductores, todavía se siguen utilizando las válvulas en pequeños círculos audiófilos, porque constituyen uno de sus mitos1 más extendidos.

El transistor tiene tres terminales (el emisor, la base y el colector) y se asemeja a un tríodo: 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 alojaba 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 disciplinas especializadas. La mayor división es la que distingue la electrónica analógica de la electrónica digital. La electrónica es, por tanto, una de las ramas de la ingeniería con mayor proyección en el futuro, junto con la informática.

Sus aplicaciones:

La electrónica desarrolla en la actualidad una gran variedad de tareas. Los principales usos de los circuitos electrónicos son el control, el procesamiento, la distribución de información, la conversión y la distribución de la energía eléctrica. Estos usos implican la creación o la detección de campos electromagnéticos y corrientes eléctricas. Entonces se puede decir que la electrónica abarca en general las siguientes áreas de aplicación:

• Electrónica de control
• Telecomunicaciones
• Electrónica de potencia

Circuitos Electrónicos

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	paralelo serie Mixtos

Componentes Electrónicos

Para la síntesis de circuitos electrónicos se utilizan componentes electrónicos e instrumentos electrónicos. A continuación se presenta una lista 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 o batería: acumulador de energía eléctrica.
• Transductor: transformación de una magnitud física en una eléctrica.
• Visualizador: muestra de datos o imágenes.

Dispositivos analógicos 

• 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 de 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

• Biestable: control de sistemas secuenciales.
• Memoria: almacenamiento digital de datos.
• Microcontrolador: control de sistemas digitales.
• Compuerta lógica: control de sistemas combinacionales.

Dispositivos de potencia

• DIAC: control de potencia.
• Fusible: protección contra sobre-corrientes.
• Tiristor: interruptor semiconductor para el control de potencia.
• Transformador: elevar o disminuir voltajes, corrientes, e impedancia aparente.
• Rectificador controlado de silicio (SCR).
• Triac: control de potencia.
• Varistor: protección contra sobre-voltajes.

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 y pinza amperimétrica: miden la intensidad de corriente eléctrica.

• Óhmetro o puente de Wheatstone: miden la resistencia eléctrica. Cuando la resistencia eléctrica es muy alta (sobre los 1 MΩ) se utiliza un megóhmetro o medidor de aislamiento.

• Voltímetro: mide la tensión.

• Multímetro o polímetro: mide las tres magnitudes citadas arriba, además de continuidad eléctrica y el valor B de los transistores (tanto PNP como NPN).

• Vatímetro: mide la potencia eléctrica. Está compuesto de un amperímetro y un voltímetro. 

• Osciloscopio: miden el cambio de la corriente y el voltaje respecto al 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.

• Frecuencímetro o contador de frecuencia: mide la frecuencia.

• Reflectómetro de dominio de tiempo (TDR): prueba la integridad de cables largos.

• Capacímetro: mide la capacidad eléctrica o capacitancia.

• Contador eléctrico: mide la energía eléctrica. Al igual que el vatímetro, puede configurarse para medir energía activa (consumida) o energía reactiva.

Relacion entre Electrónica con Informática 

La Informática: es una disciplina emergente-integradora que surge producto de la aplicación-interacción sinérgica de varias ciencias, como la computación, la electrónica, la cibernética, las telecomunicaciones, la matemática, la lógica, la lingüística, la ingeniería, la inteligencia artificial, la robótica, la biología, la psicología, las ciencias de la información, cognitivas, organizacionales, entre otras, al estudio y desarrollo de los productos, servicios, sistemas e infraestructuras de la nueva sociedad de la información.

La 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, almacenamiento desinformación, entre otros. Esta información puede consistir en voz o música como en un receptor de radio, en una imagen en una pantalla de televisión, o en números u otros datos en un ordenador o computadora.

Por lo tanto mirando los siguientes conceptos anteriores La electrónica Va ligada a la informática muy estrechamente, y a medida que la electrónica mejora, reduciendo el tamaño y el precio, y aumentando la calidad del producto, así por ejemplo se consiguen ordenadores más rápidos, económicos y eficaces.

La informática es, probablemente la ciencia que más rápido avanza, creando nuevos dispositivos más rápidos, más fiables y en definitiva mejores casi a diario.

Podemos concluir que existe una estrecha Relacion entre electrónica e informática pues para el procesamiento de datos es necesario un medio físico(electrónico) y un medio virtual (informática) que es el que controla y procesa los datos de entrada para mostrar un resultado.