Historia
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 de edison.
edison fue el primero que observó en
1883 la emisión
termoionica, al colocar una lámina dentro de una
bombilla para evitar el ennegrecimiento que producía en la ampolla de vidrio el filamento de
carbon.Cuando se polarizaba positivamente la lámina metálica respecto alfilamento, se producía una pequeña corriente entre el filamento y lalámina. Este hecho se producía porque los electrones de los
atomos del filamento, al recibir una gran cantidad de
energia en forma de
calor,escapaban de la atracción del núcleo (emisión termoiónica) y,atravesando el espacio vacío dentro de la bombilla, eran atraídos porla 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
catodoy la placa, con el objeto de modificar la nube electrónica del cátodo,variando así la corriente de placa. Este fue un paso muy importantepara la fabricación de los primeros
amplificadores de sonido, receptores de
radio, televisores, etc.
Conforme pasaba el tiempo, las
valvulas de vacio 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 suminiaturización.
Pero fue definitivamente con el
transisitor, aparecido de la mano de
Bardeen y
Brattain, de la
Bell telephone, en
1948, cuando se permitió aún una mayor miniaturización de aparatos tales como las radios. El
transistor de union apareció algo más tarde, en
1949.Este es el dispositivo utilizado actualmente para la mayoría de lasaplicaciones de la electrónica. Sus ventajas respecto a las son entreotras: menor tamaño y fragilidad, mayor rendimiento energético, menorestensiones de alimentación, etc. El transistor no funciona en vacío comolas válvulas, sino en un estado sólido
valvulas 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
audiofilos, porque constituyen uno de sus mitos más extendidos.
El transistor tiene tres terminales (el emisor, la base y el colector) y se asemeja a un
triodo:la base sería la rejilla de control, el emisor el cátodo, y el colectorla placa. Polarizando adecuadamente estos tres terminales se consiguecontrolar una gran corriente de colector a partir de una pequeñacorriente 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 tanvastos que se ha dividido en varias disciplinas especializadas. Lamayor división es la que distingue la
electronica analogica de la
electronica digital.
Laelectrónica en sí es la rama de actualidad y de la civilización modernade nuestro futuro. La sustitución de las lámparas de descarga por lostransistores supuso un paso de gigante consistente en laminiaturización. La electrónica moderna nace con el transistor, en losaños 1950.
Aplicaciones de la electrónica
Laelectrónica desarrolla en la actualidad una gran variedad de tareas.Los principales usos de los circuitos electrónicos son el control, elprocesado, la distribución de
informacion, la conversión y la distribución de la
energia electrica. Estos dos usos implican la creación o la detección de
campos electomagneticos y
corrientes electricas. Entonces se puede decir que la electrónica abarca en general las siguientes áreas de aplicacion:
- Electronica de control
- Telecomunicaciones
- Electronica de potencia
Sistemas electrónicos
Un sistema electrónico es un conjunto de circuitos que interactúanentre sí para obtener un resultado. Una forma de entender los sistemaselectrónicos consiste en dividirlos en las siguientes partes: o
Inputs –Sensores (o transductores)electrónicos o mecánicos que toman las señales (en forma detemperatura, presión, etc.) del mundo físico y las convierten enseñales de corriente o voltaje. Ejemplo: El termopar, la fotoresistencia para medir la intensidad de la luz, etc.
- Entradas Circuitos de procesamientos de señales– Consisten en piezas electrónicas conectadas juntas para manipular,interpretar y transformar las señales de voltaje y corrienteprovenientes de los transductores.
- Salidas o Outputs – Actuadoresu otros dispositivos (también transductores) que convierten las señalesde 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 catodicos que convierte las señales electrónicas en
imagenesvisibles en una pantalla y unos altavoces. Otro ejemplo puede ser el deun circuito que ponga de manifiesto la temperatura de un proceso, eltransductor puede ser un termocouple, el circuito de procesamiento seencarga de convertir la señal de entrada en un nivel de voltaje(comparador de voltaje o de ventana) en un nivel apropiado y mandar lainformación decodificándola a un
display donde nos dé latemperatura real y si esta excede un límite preprogramado activar unsistema de alarma (circuito actuador) para tomar las medida pertinentes.
Circuitos electrónicos
Se denomina
circuito electronicoa una serie de elementos o componentes eléctricos (tales comoresistencias, inductancias, condensadores y fuentes) o electrónicos,conectados eléctricamente entre sí con el propósito de generar,transportar o modificar señales electrónicas. Los circuitoselectrónicos o eléctricos se pueden clasificar de varias maneras:
Componentes
Para la
sintesis
de circuitos electrónicos se utilizan
componentes electronicos einstrumentos electronicos. A continuación se presenta una lista de loscomponentes e instrumentos más importantes en la electrónica, seguidosde 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
- Amplificador operacional: amplificación, regulación, conversión de señal, conmutación.
- Capacitador: almacenamiento de energía, filtrado, adaptación impedancias.
- Diodo: rectificación de señales, regulación, multiplicador de tensión.
- Diodo Zener: regulación de tensiones.
- Inductor: adaptación de impedancias.
- potenciometro: variación de la corriente eléctrica o la tensión.
- Rele: apertura o cierre de circuitos mediante señales de control.
- Resistor: división de intensidad o tensión, limitación de intensidad.
- Transistor: amplificación, conmutación.
Dispositivos digitales
- Bienestable: control de sistemas secuenciales.
- Memoria: almacenamiento digital de datos.
- Microcontrolador: control de sistemas digitales
- Puerta logica: control de sistema combicionales.
Dispositivos de potencia
- DIAC: control de potencia.
- Fusible: protección contra sobre-intensidades.
- Tiristor: control de potencia.
- Transformador: elevar o disminuir tensiones, intensidades, impedancia aparente.
- Triac: control de potencia.
- Varistor: protección contra sobre-tensiones.
INTRODUCCION A LA ELECTRONICA Elcomienzo de la electrónica viene desde 1895 cuando H.A.Lorentz postulóla existencia de cargas separadas, llamadas electrones. Dos años mástardes J.J Thompson encontró estos electrones experimentalmente. En elmismo año (1897). Braun construyó lo que fue probablemente la primeraválvula electrónica, esencialmente un tubo de rayos catódicos primitivo.
Estono fue hasta los principios del siglo 20 que la electrónica comenzó atomar forma tecnológica. En 1904 Flemming inventó el diodo, el cualllamó una válvula. Esto consistía en un alambre calentado el cualemitía electrones separados a una pequeña distancia desde una placa envasío. Para un voltaje positivo aplicado a la placa, los electroneseran juntados, por el contrario para un potencial negativo la corrientefue reducida a cero. Esta válvula fue usada como un detector de señalesinalámbricas. Dos años más tardes, Pickard trató un cristal de siliciocon un bigote de gato(un alambre puntiagudo presionado dentro delsilicio)
como un detector. Este fue el primer diodo semiconductor.Este componente era muy inconfiable, fue abandonado pronto y laelectrónica de los semiconductores en 1906 murió prematuramente.
Elacontecimiento más importante en esta antigua historia de laelectrónica tuvo lugar en el mismo año(1906) cuando De Forest puso untercer electrodo(una malla) dentro del invento de Flemming, inventandoasí la válvula electrónica triodo, el cual llamó audión. Un pequeñocambio en el voltaje rejilla resultó un gran cambio en el voltajeplaca. Por esto el, el audión fue el primer amplificador. Esto tomóalrededor de cinco años para perfeccionar el vacío en el audión yadicionar un cátodo revestido de óxido eficiente para obtener undispositivo electrónico confiable. Comenzando así en 1911 la era de dela electrónica práctica.
La primera aplicación dela electrónica fue en la radio, y simultáneamente con el nacimiento dela electrónica, el IRE (Instituto de Ingenieros de la Radio) fuefundado en los Estados Unidos en 1912. Esto fue un gran tributo a laimaginación de los primeros ingenieros, que comprendieroninmediatamente la importancia de la radio y formaron esta organizaciónen el mismo comienzo de las comunicaciones radiales. El InstitutoAmericano de Ingenieros Eléctricos, la cual tomó cuidado del interésingenieros eléctricos convencionales, había sido ya fundada en 1884.Ambas sociedades se combinaron en 1963 para sentar el IEEE (Institutode Ingenieros Eléctricos y Electrónicos).
La primera estacionó deradiodifusión, KDKA, fue construida en 1920 por la CorporaciónEléctrica Westinghouse en Pittsburgh, Pennsylvania. Alrededor de 1924,justamente cuatro cortos años después, habían 500 estaciones de radioen los Estados Unidos. La historia de la radiodifusión(Ambas lascomunicaciones de Radio y TV) pueden ser divididas en tres periodosfundamentales:
De 1907 a 1927: Los componentesdisponibles eran simplemente diodos y triodos con cátodostipo-filamento. Los circuitos que fueron inventados por la ingeniosidadde los ingenieros fueron los amplificadores en cascada, amplificadoresregenerativos (Universidad de Armstrong en 1912), osciladores,heterodino(Universidad de Armtrong 1917) y neutralización para preveroscilaciones indecisas en amplificadores.
De 1927a 1936: El cátodo indirectamente calentado fue inventado por el diodo yel triodo. Dos electrodos adicionales - un cuarto y luego un quinto -fueron introducidos en el triodo para formar la válvula derejilla-protectora y el pentodo, respectivamente. Además las válvulasamplificadoras de radiación y las válvulas de metal fueron introducidasdurante este periodo.Con estos nuevos dispositivos, los ingenierosfueron capaces de inventar el recibidor super heterodino, controlautomático de ganancia (AGC), aislador-simple de sincronización, y laoperación multibanda. La radio fue un negocio floreciente.
De1936 a 1960: En este ultimo periodo los nuevos dispositivos eranelectrodos estrechamente espaciados (para un alto productoganancia-ancho de banda), tubos miniaturas de cristal, y, hacia el findel periodo, tubos de televisión a color. La reconocida Universidad deArmstrong años después el primer receptor FM estaba disponible. LaElectrónica de la televisión blanco y negro comienza alrededor de 1930,y el nombre más importante aquí es Zworyking de RCA. Dies años mástarde, la televisión al menos en los Estados Unidos, era un uso claro.
Latelevisión a color comercial comenzó alrededor de 1950, y muchas nuevasfunciones tenían que ser efectuadas. Por esto, los circuitos de acontinuación fueron inventados: limitador de FM, discriminador de FM,control de frecuencia automática (AFC), generador de ondas de forma dediente-cierra(definición linear para un tubo de TV), sincronización,multiplicador, y los circuitos de retroalimentación inversa (incluyendoamplificadores operacionales).
