Electrónica
La electrónica es el estudio de cómo controlar el flujo de electrones. Se ocupa de los circuitos formados por componentes que controlan el flujo de electricidad. La electrónica es una parte de la física y la ingeniería eléctrica.
Los componentes eléctricos, como los transistores y los relés, pueden actuar como interruptores. Esto nos permite utilizar los circuitos eléctricos para procesar información y transmitirla a larga distancia. Los circuitos también pueden tomar una señal débil (como un susurro) y amplificarla (hacerla más fuerte).
La mayoría de los sistemas electrónicos se dividen en dos categorías:
- Procesamiento y distribución de la información. Se denominan sistemas de comunicación.
- Conversión y distribución de energía. Se denominan sistemas de control.
Una forma de ver un sistema electrónico es separarlo en tres partes:
- Entradas - Sensores eléctricos o mecánicos, que toman señales del mundo físico (en forma de temperatura, presión, etc.) y las convierten en señales de corriente eléctrica y tensión.
- Circuitos de procesamiento de señales - Están formados por componentes electrónicos conectados entre sí para manipular, interpretar y transformar la información contenida en las señales.
- Salidas - Actuadores u otros dispositivos que transforman las señales de corriente y tensión en información legible para el ser humano.
Un televisor, por ejemplo, tiene como entrada una señal de radiodifusión recibida de una antena o, en el caso de la televisión por cable, de un cable.
Los circuitos de procesamiento de señales del televisor utilizan la información de brillo, color y sonido contenida en la señal recibida para controlar los dispositivos de salida del televisor. El dispositivo de salida de la pantalla puede ser un tubo de rayos catódicos (CRT) o una pantalla de plasma o de cristal líquido. El dispositivo de salida de audio puede ser un altavoz de audio accionado magnéticamente. Los dispositivos de salida de la pantalla convierten la información de brillo y color de los circuitos de procesamiento de señales en la imagen visible que se muestra en una pantalla. El dispositivo de salida de audio convierte la información sonora procesada en sonidos que pueden ser escuchados por los oyentes.
El análisis de un circuito/red implica conocer la entrada y el circuito de procesamiento de la señal, y averiguar la salida. Conocer la entrada y la salida y averiguar o diseñar la parte de procesamiento de la señal se denomina síntesis.
Una placa de circuito impreso.
Historia
La gente empezó a experimentar con la electricidad ya en el año 600 a.C., cuando Tales de Mileto descubrió que al frotar pieles con ámbar éstas se atraían.
A partir de la década de 1900, los dispositivos utilizaban tubos de vacío de vidrio o metal para controlar el flujo de electricidad. Con estos componentes se puede utilizar una tensión de baja potencia para cambiar otra. Esto revolucionó la radio y permitió otros inventos.
En los años 60 y principios de los 70, los transistores y los semiconductores empezaron a sustituir a los tubos de vacío. Los transistores pueden hacerse mucho más pequeños que los tubos de vacío y pueden funcionar utilizando menos energía.
Más o menos al mismo tiempo, se generalizó el uso de los circuitos integrados (circuitos que tienen un gran número de transistores muy pequeños colocados en láminas muy finas de silicio). Los circuitos integrados permitieron reducir el número de piezas necesarias para fabricar productos electrónicos y abarataron mucho los productos en general.
Circuitos analógicos
Los circuitos analógicos se utilizan para señales que tienen un rango de amplitudes. En general, los circuitos analógicos miden o controlan la amplitud de las señales. En los primeros tiempos de la electrónica, todos los dispositivos electrónicos utilizaban circuitos analógicos. La frecuencia del circuito analógico suele medirse o controlarse en el procesamiento de señales analógicas. Aunque se fabriquen más circuitos digitales, los circuitos analógicos siempre serán necesarios, ya que el mundo y sus habitantes funcionan de forma analógica.
Circuitos de pulsos
Los circuitos de pulsos se utilizan para señales que requieren pulsos rápidos de energía. Por ejemplo, los equipos de radar de los aviones y de tierra funcionan con circuitos de pulsos para crear y enviar ráfagas de alta potencia de energía de radio desde los transmisores de radar. Se utilizan antenas especiales (llamadas "de haz" o "de plato" por su forma) para enviar ("transmitir") las ráfagas de alta potencia en la dirección a la que apunta la antena de haz o de plato.
Los pulsos o ráfagas de energía radioeléctrica del transmisor de radar golpean y rebotan (se "reflejan") en objetos duros y metálicos. Los objetos duros son cosas como edificios, colinas y montañas. Los objetos metálicos son cualquier cosa hecha de metal, como aviones, puentes o incluso objetos en el espacio, como los satélites. La energía de radar reflejada es detectada por los receptores de pulsos de radar, que utilizan conjuntamente circuitos de pulsos y digitales. Los circuitos de impulsos y digitales de los receptores de impulsos de radar se utilizan para mostrar la ubicación y la distancia de los objetos que han reflejado los impulsos de alta potencia del transmisor de radar.
Controlando la frecuencia con la que se envían los pulsos rápidos de energía de radar por parte de un transmisor de radar (lo que se denomina "temporización de los pulsos" del transmisor), y el tiempo que tarda la energía de los pulsos reflejados en volver al receptor de radar, se puede saber no sólo dónde están los objetos, sino también a qué distancia se encuentran. Los circuitos digitales de un receptor de radar calculan la distancia a un objeto conociendo el intervalo de tiempo entre los pulsos de energía. Los circuitos digitales del receptor de radar cuentan el tiempo que tarda la energía reflejada por un objeto en ser detectada por el receptor de radar. Como los pulsos de radar se envían y reciben aproximadamente a la velocidad de la luz, se puede calcular fácilmente la distancia a la que se encuentra un objeto. Esto se hace en los circuitos digitales multiplicando la velocidad de la luz por el tiempo que tarda en recibir la energía del radar reflejada por un objeto.
El tiempo entre pulsos (a menudo llamado "tiempo de frecuencia de pulsos", o PRT) establece el límite de la distancia a la que se puede detectar un objeto. Esa distancia se denomina "alcance" de un transmisor y receptor de radar. Los transmisores y receptores de radar utilizan PRT largos para encontrar la distancia a los objetos que están lejos. Los PRT largos permiten determinar con precisión la distancia a la luna, por ejemplo. Los PRT rápidos se utilizan para detectar objetos que están mucho más cerca, como barcos en el mar, aviones de alto vuelo o para determinar la velocidad de los automóviles que se mueven rápidamente en las carreteras.
Circuitos digitales
Los circuitos digitales se utilizan para señales que sólo se encienden y se apagan, en lugar de trabajar a menudo a niveles intermedios entre el encendido y el apagado. Los componentes activos de los circuitos digitales suelen tener un nivel de señal cuando se encienden y otro cuando se apagan. En general, en los circuitos digitales un componente sólo se enciende y se apaga.
Los ordenadores y los relojes electrónicos son ejemplos de dispositivos electrónicos formados en su mayoría por circuitos digitales.
Bloques básicos:
- Puertas lógicas
- Chanclas
- Contadores
Dispositivos complejos:
- Microprocesadores
- Microcontroladores
- Procesadores de señales digitales
Diagrama de un semi-sumador, un circuito digital
Páginas relacionadas
- Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos
- Electricidad
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la electrónica?
R: La electrónica es el estudio de la electricidad (el flujo de electrones) y de cómo utilizarla para construir cosas como ordenadores. Utiliza circuitos hechos con componentes y cables de conexión para hacer cosas útiles.
P: ¿Qué ciencia subyace en la electrónica?
R: La ciencia que subyace a la electrónica procede del estudio de la física y se aplica en la vida real a través del campo de la ingeniería eléctrica.
P: ¿Cuáles son algunos ejemplos de componentes electrónicos?
R: Algunos ejemplos de componentes electrónicos son los transistores, los fusibles, los disyuntores, las pilas, los motores, los transformadores, los LED y las bombillas.
P: ¿Cómo puede descomponerse en partes un sistema electrónico?
R: Un sistema electrónico puede descomponerse en tres partes: entradas, circuitos de procesamiento de señales y salidas. Las entradas son sensores eléctricos o mecánicos que toman señales del mundo físico y las convierten en señales de corriente eléctrica y tensión. Los circuitos de procesamiento de señales están formados por componentes electrónicos conectados entre sí para manipular, interpretar y transformar la información contenida en las señales. Las salidas son actuadores u otros dispositivos que vuelven a transformar las señales de corriente y tensión en información legible para el ser humano.
P: ¿Cómo funciona un televisor?
R: Un televisor tiene como entrada una señal de emisión recibida de una antena o de un cable para la televisión por cable. Los circuitos de procesamiento de señales dentro del televisor utilizan la información de brillo, color y sonido contenida en la señal recibida para controlar sus dispositivos de salida, como un tubo de rayos catódicos (CRT), una pantalla de plasma o de cristal líquido para el dispositivo de salida de visualización; un altavoz de audio accionado magnéticamente para el dispositivo de salida de audio; etc., que convierten estas señales en imágenes visibles que se muestran en una pantalla o en sonidos que escuchan los oyentes, respectivamente.
P: ¿Qué es el análisis de un circuito/red?
R: El análisis de un circuito/red implica conocer tanto su circuito de entrada como el de procesamiento de la señal para averiguar cuál va a ser su salida.
P: ¿Qué es la síntesis en lo que respecta a la electrónica?
R: La síntesis implica conocer tanto la entrada como la salida y luego averiguar o diseñar qué tipo de pieza de procesamiento de señales se necesitará para que todo funcione correctamente.
