La ciencia

INTRODUCCION Voy a dar inicio a una pequena introduccion de lo que es la electronica: y como punto de vista personal tenemos que es el campo de la ingenieria y de la fisica aplicada relativo al diseno y aplicacion de dispositivos, como circuitos electronicos, que dependen del flujo de electrones, transmision, recepcion, almacenamiento de informacion, entre otros. Esta informacion puede consistir en voz o musica como en un receptor de radio, en una imagen en una pantalla de television, o en numeros u otros datos en un ordenador o computadora.

Un circuito electronico ofrece diferentes funciones para procesar esta informacion, incluyendo la amplificacion de senales debiles hasta un nivel que se pueda utilizar; el generar ondas como las de radio u otros medios de comunicacion. DESARROLLO . Componentes electronicos Los circuitos electronicos constan de componentes electronicos interconectados. Estos ponentes se clasifican en dos categorias: activos o pasivos.

Entre los pasivos se incluyen las resistencias, los condensadores y las bobinas. Los considerados activos incluyen las baterias (o pilas), los generadores, los tubos de vacio y los transistores. Tubos de vacio Un tubo de vacio consiste en una capsula de vidrio de la que se ha extraido el aire, y que lleva en su interior

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varios electrodos metalicos. Un tubo sencillo de dos elementos (diodo) esta formado por un catodo y un anodo, este ultimo conectado al terminal positivo e una fuente de alimentacion. El catodo (un pequeno tubo metalico que se calienta mediante un filamento) libera electrones que migran hacia el (un cilindro metalico en torno al catodo, tambien llamado placa). Si se aplica una tension alterna al anodo, los electrones solo fluiran hacia el anodo durante el semiciclo positivo; durante el ciclo negativo de la tension alterna, el anodo repele los electrones, impidiendo que cualquier corriente pase a traves del tubo.

Los diodos conectados de tal manera que solo permiten los semiciclos positivos de una corriente alterna (CA) se denominan tubos rectificadores y se emplean en la conversion de corriente alternaa corriente continua (CC) . Al insertar una rejilla, formada por un hilo metalico en espiral, entre el catodo y el anodo, y aplicando una tension negativa a dicha rejilla, es posible controlar el flujo de electrones. Si la rejilla es negativa, los repele y solo una pequena fraccion de los electrones emitidos por el catodo pueden llegar al anodo. Este tipo de tubo, denominado triodo, puede utilizarse como amplificador.

Las pequenas variaciones de la tension que se producen en la rejilla, como las generadas por una senal de radio o de sonido, pueden provocar grandes variaciones en el flujo de electrones desde el catodo hacia el anodo y, en consecuencia, en el sistema de circuitos conectado al anodo. Transistores Los transistores se componen de semiconductores. Se trata de materiales, como el silicio o el germanio, dopados (s decir, se les han incrustado pequenas cantidades de materias extranas con reacciones quimicas), de manera que se produce una abundancia o unacarencia de electrones libres.

En el primer caso, se dice que el semiconductor es del tipo n, y en el segundo que es del tipo p. Combinando materiales del tipo n y del tipo p puede producirse un diodo. Cuando este se conecta a una bateria de manera tal que el material tipo p es positivo y el material tipo n es negativo, los electrones son repelidos desde el terminal negativo de la bateria y pasan, sin ningun obstaculo, a la region p, que carece de electrones. Con la bateria invertida, los electrones que llegan al material p pueden pasar solo con muchas dificultades hacia el material n, que ya esta lleno de electrones libres, en cuyo caso la corriente es casi cero.

El transistor bipolar fue inventado en 1948 para sustituir al tubo de vacio triodo. Esta formado por tres capas de material dopado, que forman dos uniones pn (bipolares) con configuraciones pnp o npn. Una union esta conectada a la bateria para permitir el flujo de corriente (polarizacion negativa frontal, o polarizacion directa), y la otra esta conectada a una bateria en sentido contrario (polarizacion inversa). Si se varia la corriente en la union de polarizacion directa mediante la adicion de una senal, la corriente de la union de polarizacion inversa del transistor variara en consecuencia.

El principio puede utilizarse para construir amplificadores en los que una pequena senal aplicada a la union de polarizacion directa provocara un gran cambio en la corriente de la union de polarizacion inversa. Otro tipo de transistor es el de efecto de campo (FET, acronimo ingles de Field-Effect Transistor), que funciona sobre la base del principio de repulsion o de atraccion de cargas debido a la superposicion de un campo electrico. La amplificacion de la corriente se consigue de manera similar al empleado en el control de rejilla de un tubo de vacio.

Los transistores de efecto de campo funcionan de forma mas eficaz que los bipolares, ya que es posible controlar una senal grande con una cantidad de energia muy pequena. Circuitos integrados La mayoria de los circuitos integrados son pequenos trozos, o chips, de silicio, de entre 2 y 4 mm2, sobre los que se fabrican los transistores. La fotolitografia permite al disenador crear centenares de miles de transistores en un solo chip situando de forma adecuada las numerosas regiones tipo n y p. Durante la fabricacion, estas regiones son interconectadas mediante conductores minusculos, a fin de producir circuitos especializados complejos.

Estos circuitos integrados son llamados monoliticos por estar fabricados sobre un unico cristal de silicio. Los chips requieren mucho menos espacio y potencia, y su fabricacion es mas barata que la de un circuito equivalente compuesto por transistores individuales. Resistencias Al conectar una bateria a un material conductor, una determinada cantidad de corriente fluira a traves de dicho material. Esta corriente depende de la tension de la bateria, de las dimensiones de la muestra y de la conductividad del propio material. Las resistencia se emplean para controlar la corriente en los circuitos electronicos.

Se elaboran con mezclas de carbono, laminas metalicas o hilo de resistencia, y disponen de dos cables de conexion. A las resistencias variables se le llaman reostatos o potenciometros, con un brazo de contacto deslizante y ajustable, suelen utilizarse para controlar el volumen de radios y televisiones. Condensadores Los condensadores estan formados por dos placas metalicas separadas por un material aislante. Si se conecta una bateria a ambas placas, durante un breve tiempo fluira una corriente electrica que se acumulara en cada una de ellas.

Si se desconecta la bateria, el condensador conserva la carga y la tension asociada a la misma. Las tensiones rapidamente cambiantes, como las provocadas por una senal de sonido o de radio, generan mayores flujos de corriente hacia y desde las placas; entonces, el condensador actua como conductor de la corriente alterna. Este efecto puede utilizarse, por ejemplo, para separar una senal de sonido o de radio de una corriente continua, a fin de conectar la salida de una fase de amplificacion a la entrada de la siguiente. Bobinas Las bobinas (tambien llamadas inductores) consisten en un hilo conductor enrollado.

Al pasar una corriente a traves de la bobina, alrededor de la misma se crea un campo magnetico que tiende a oponerse a los cambios bruscos de la intensidad de la corriente. Al igual que un condensador, una bobina puede utilizarse para diferenciar entre senales rapida y lentamente cambiantes (altas y bajas frecuencias). Al utilizar una bobina conjuntamente con un condensador, la tension de la bobina alcanza un valor maximo a una frecuencia especifica que depende de la capacitancia y de la inductancia. Este principio se emplea en los receptores de radio al seleccionar una frecuencia especifica mediante un condensador variable.

Dispositivos de deteccion y transductores La medicion de magnitudes mecanicas, termicas, electricas y quimicas se realiza empleando dispositivos denominados sensores y transductores. El sensor es sensible a los cambios de la magnitud a medir, como una temperatura, una posicion o una concentracion quimica. El transductor convierte estas mediciones en senales electricas, que pueden alimentar a instrumentos de lectura, registro o control de las magnitudes medidas. Los sensores y transductores pueden funcionar en ubicaciones alejadas del observador, asi como en entornos inadecuados o impracticables para los seres humanos.

Algunos dispositivos actuan de forma simultanea como sensor y transductor. Un termopar consta de dos uniones de diferentes metales que generan una pequena tension que depende del diferencial termino entre las uniones. El termistor es una resistencia especial, cuyo valor de resistencia varia segun la temperatura. Un reostato variable puede convertir el movimiento mecanico en senal electrica. Para medir distancias se emplean condensadores de diseno especial, y para detectar la luz se utilizan fotocelulas. Para medir velocidades, aceleracion o flujos de liquidos se recurre a otro tipo de dispositivos.

En la mayoria de los casos, la senal electrica es debil y debe ser amplificada por un circuito electronico. Circuitos Logicos Los circuitos de conmutacion y temporizacion, o circuitos logicos, forman la base de cualquier dispositivo en el que se tengan que seleccionar o combinar senales de manera controlada. Entre los campos de aplicacion de estos tipos de circuitos pueden mencionarse la conmutacion telefonica, las transmisiones por satelite y el funcionamiento de las computadoras digitales. La logica digital es un proceso racional para adoptar sencillas decisiones de ‘verdadero’ o ‘falso’ basadas en las reglas del algebra de Boole.

El estado verdadero se representado por un 1, y falso por un 0, y en los circuitos logicos estos numerales aparecen como senales de dos tensiones diferentes. Los circuitos logicos se utilizan para adoptar decisiones especificas de ‘verdadero-falso’ sobre la base de la presencia de multiples senales ‘verdadero-falso’ en las entradas. Las senales se pueden generar por conmutadores mecanicos o por transductores de estado solido. La senal de entrada, una vez aceptada y acondicionada (para eliminar las senales electricas indeseadas, o ruidos), es procesada por los circuitos logicos digitales.

Las diversas familias de dispositivos logicos digitales, por lo general circuitos integrados, ejecutan una variedad de funciones logicas a traves de las llamadas puertas logicas, como las puertas OR, AND y NOT y combinaciones de las mismas (como ‘NOR’, que incluye a OR y a NOT). Otra familia logica muy utilizada es la logica transistor-transistor. Tambien se emplea la logica de semiconductor complementario de oxido metalico, que ejecuta funciones similares a niveles de potencia muy bajos pero a velocidades de funcionamiento ligeramente inferiores.

Existen tambien muchas otras variedades de circuitos logicos, incluyendo la hoy obsoleta logica reostato-transistor y la logica de acoplamiento por emisor, utilizada para sistemas de muy altas velocidades. Los bloques elementales de un dispositivo logico se denominan puertas logicas digitales. Una puerta Y (AND) tiene dos o mas entradas y una unica salida. La salida de una puerta Y es verdadera solo si todas las entradas son verdaderas. Una puerta O (OR) tiene dos o mas entradas y una sola salida.

La salida de una puerta O es verdadera si cualquiera de las entradas es verdadera, y es falsa si todas las entradas son falsas. Una puerta INVERSORA (INVERTER) tiene una unica entrada y una unica salida, y puede convertir una senal verdadera en falsa, efectuando de esta manera la funcion negacion (NOT). A partir de las puertas elementales pueden construirse circuitos logicos mas complicados, entre los que pueden mencionarse los circuitos biestables (tambien llamados flip-flops, que son interruptores binarios), contadores, comparadores, sumadores y combinaciones mas complejas.

En general, para ejecutar una determinada funcion es necesario conectar grandes cantidades de elementos logicos en circuitos complejos. En algunos casos se utilizan microprocesadores para efectuar muchas de las funciones de conmutacion y temporizacion de los elementos logicos individuales. Los procesadores estan especificamente programados con instrucciones individuales para ejecutar una determinada tarea o tareas. Una de las ventajas de los microprocesadores es que permiten realizar diferentes funciones logicas, dependiendo de las instrucciones de programacion almacenadas.

La desventaja de los microprocesadores es que normalmente funcionan de manera secuencial, lo que podria resultar demasiado lento para algunas aplicaciones. En tales casos se emplean circuitos logicos especialmente disenados. CONCLUcION INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE GUASAVE TEMA: ELECTRONICA Y SUS COMPONENTES NOMBRE: CARDENAS ESTRELLA CRISTIAN PATRICIO MATERIA: TOPICOS SELECTOS GRUPO: 1. 1 SISTEMAS COMPUTACIONALES