ELECTRONICA BASICA

La electrónica es una ciencia aplicada que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción 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 tríodo 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.
Equipos de medida
• 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.
Diseño de circuitos

El diseño de circuitos es la parte de la electrónica que estudia distintas metodologías con el fin de desarrollar un circuito electrónico, que puede ser tanto analógico como digital.
En función del número de componentes que forman el circuito integrado se habla de diferentes escalas de integración. Las fronteras entre las distintas escalas son difusas, pero se denominan SSI (Small Scale of Integration) los circuitos de baja complejidad (algunas docenas de componentes en un mismo chip), MSI (Medium Scale of Integration) y LSI (Large Scale Integration) los circuitos de media y alta complejidad, y finalmente VLSI (Very Large Scale Integration) para circuitos extraordinariamente complejos, hasta cientos de millones de transistores. En esta última categoría entrarían los microprocesadores modernos.
El diseño se realiza a distintos niveles. Por una parte tenemos la parte física, donde se diseña la estructura real de los componentes electrónicos que constituyen el circuito, sus dimensiones, materiales. Por encima podemos encontrar métodos de diseño de cada vez más alto nivel, hasta llegar a los llamados lenguajes de descripción de hardware. Éstos permiten introducir descripciones de los distintos bloques funcionales de un sistema para su simulación, verificación e incluso para la generación automática del circuito físico con la herramienta de síntesis apropiada. Algunos de los lenguajes de descripción de hardware más conocidos y empleados son VHDL y Verilog. En general los circuitos analógicos no permiten este grado de automatización y se requiere un diseño más artesano, donde la distribución física de los componentes desempeña un papel fundamental en el resultado final.
Una de las tecnologías más ampliamente utilizadas en aplicaciones analógicas de baja frecuencia y digitales es la CMOS o lógica MOS complementaria, que emplea transistores de efecto de campo MOS de tipo P y N, y que son célebres por su bajo consumo y razonablemente alta velocidad.
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
• Temporizador
• Conversor de potencia
• Fuente de alimentación
• Adaptador de impedancia
• Amplificador operacional
• Comparador
• Mezclador electrónico

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

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 eléctricas, etc.
En estos equipos se pueden presentar tensiones y/o corrientes elevadas, lo que implica ciertos riesgos para las personas que trabajan con ellos. Esta área de la electrónica suele ir mano con mano con disciplinas como el diseño térmico y la Compatibilidad electromagnética.
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).
o Rectificadores
o Fuentes de alimentación conmutadas
• DC a AC (inversores).
• AC a AC
o Transformadores/autotransformadores
• Convertidores de tensión a corriente y viceversa.
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 electrónica mediante la extracción de aire caliente, así como otras formas de refrigeración de ordenadores como el watercooling.
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
Clasificación de los componentes
De acuerdo con el criterio que se elija podemos obtener distintas clasificaciones. Seguidamente se detallan las comúnmente más aceptadas.
1. Según su estructura física
• Discretos: Son aquellos que están encapsulados uno a uno, como es el caso de los resistores, condensadores, diodos, transistores, etc.
• Integrados: Forman conjuntos más complejos, como por ejemplo un amplificador operacional o una puerta lógica, que pueden contener desde unos pocos componentes discretos hasta millones de ellos. Son los denominados circuitos integrados.
2. Según el material base de fabricación
• Semiconductores
• No semiconductores.
3. Según su funcionamiento
• Activos: Proporcionan excitación eléctrica, ganancia o control (ver listado).
• Pasivos: Son los encargados de la conexión entre los diferentes componentes activos, asegurando la transmisión de las señales eléctricas o modificando su nivel (ver listado).
4. Según el tipo energía
• Electromagnéticos: Aquellos que aprovechan las propiedades electromagnéticas de los materiales (fundamentalmente transformadores e inductores).
• Electroacústicos: Transforman la energía acústica en eléctrica y viceversa (micrófonos, altavoces, bocinas, auriculares, etc.).
• Opto electrónicos: Transforman la energía luminosa en eléctrica y viceversa (diodos LED, células fotoeléctricas, etc.).
Componente Función más común
Amplificador operacional
Amplificación, regulación, conversión de señal, conmutación.
Biestable
Control de sistemas secuenciales.

PLD
Control de sistemas digitales.

Diac
Control de potencia.
Diodo
Rectificación de señales, regulación, multiplicador de tensión.
Diodo Zener
Regulación de tensiones.
FPGA
Control de sistemas digitales.

Memoria
Almacenamiento digital de datos.

Microprocesador
Control de sistemas digitales.

Microcontrolador
Control de sistemas digitales.

Pila
Generación de energía eléctrica.
Tiristor
Control de potencia.
Puerta lógica
Control de sistemas combinacionales.

Transistor
Amplificación, conmutación.
Triac
Control de potencia.

TIPOS DE PIEZAS ELECTRONICAS
Se denomina resistencia eléctrica, R, de una sustancia, a la oposición que encuentra la corriente eléctrica durante su recorrido. Su valor viene dado en ohmios, se designa con la letra griega omega mayúscula (Ω), y se mide con el Óhmetro. También se define como la propiedad de un objeto o sustancia de transformar energía eléctrica en otro tipo de energía de forma irreversible, generalmente calor.
Diodo
Los primeros diodos eran válvulas grandes en chips o tubos de vacío, también llamadas válvulas termoiónicas constituidas por dos electrodos rodeados de vacío en un tubo de cristal, con un aspecto similar al de las lámparas incandescentes. El invento fue realizado en 1904 por John Ambrose Fleming, de la empresa Marconi, basándose en observaciones realizadas por Thomas Alva Edison.-
Un diodo es un dispositivo que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección. De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones, por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con muy pequeña resistencia eléctrica.
Los diodos pn son uniones de dos materiales semiconductores extrínsecos tipos p y n, por lo que también reciben la denominación de unión pn. Hay que destacar que ninguno de los dos cristales por separado tiene carga eléctrica, ya que en cada cristal, el número de electrones y protones es el mismo, de lo que podemos decir que los dos cristales, tanto el p como el n, son neutros. (Su carga neta es 0).
TRANSISTORES
El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término "transistor" es la contracción en inglés de transfer resistor ("resistencia de transferencia". Actualmente se los encuentra prácticamente en todos los enseres domésticos de uso diario: radios, televisores, grabadores, reproductores de audio y vídeo, hornos de microondas, lavarropas automáticos, automóviles, equipos de refrigeración, alarmas, relojes de cuarzo, computadoras, calculadoras, impresoras, lámparas fluorecentes, equipos de rayos X, tomógrafos, ecógrafos, reproductores mp3, celulares, etc.


VARISTOR
Un varistor (variable resistor) es un componente electrónico cuya resistencia óhmica disminuye cuando el voltaje que se le aplica aumenta. Se utiliza para proteger los componentes más sensibles de los circuitos contra variaciones bruscas de voltaje o picos de corriente que pueden ser originados, entre otros, por relámpagos, conmutaciones y ruido eléctrico.

TRIAC
Un TRIAC o Triodo para Corriente Alterna es un dispositivo semiconductor, de la familia de los transistores. La diferencia con un tiristor convencional es que éste es unidireccional y el TRIAC es bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el TRIAC es un interruptor capaz de conmutar la corriente alterna.
Su estructura interna se asemeja en cierto modo a la disposición que formarían dos SCR en antiparalelo.
Posee tres electrodos: A1, A2 (en este caso pierden la denominación de ánodo y cátodo) y puerta. El disparo del TRIAC se realiza aplicando una corriente al electrodo puerta.