INVESTIGACIÓN ELECTRÓNICA BENEMÉRITA UNIVESIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA INVESTIGACIÓN ELECTRÓNICA

INTRODUCCIÓN LA PRESENTE INVESTIGACIÓN SE REFIERE AL TEMA DE LA ELECTRONICA Y DE ALGUNAS DE SUS DIFERENTES APLICACIONES COMO: ELECTRÓNICA ANALÓGIA, ELECTRÓNICA DIGITAL , OPTOELECTRÓNICA, ELECTRÓNICA DE COMUNICACIONES, ENTRE OTRAS, QUE LA PRESENTARE CON LUJO DE DETALLE. LA CARACTERISTICA PRINCIPAL DE ESTO ES DAR A CONOCER COMO SE DESENVUELVEN CADA UNA DE LAS RAMAS DE ELECTRONICA O TAMBIEN QUE DIFERENCIAS HAY ENTRE ELLA, UNA MUY NOTABLE ES DE LA ANALÓGICA CON LA DIGITAL. PARA ANALIZAR LA PECULIARIDADES DE ESTO, SE PRESENTARA UNA EXPLICACIÓN BREVE PARA CADA UNA DE ELLA, COMO PODRIA SER, SU ORIGEN, APLICACIÓN, COMPONENTES QUE USA, ¿EN QUE NOS AYUDA ?, ENTRE MUCHAS MAS.

CONTENIDO ELECTRÓNICA ANALÓGICA ELECTRÓNICA DIGITAL OPTOELECTRÓNICA ELECTRONICA DE COMUNICACIONES ELECTRONICA DE POTENCIA DISEÑO DE CIRCUITOS INTEGRADOS

ELECTRÓNICA ANALÓGICA Se considera que la electrónica comenzó con el diodo de vacío, El funcionamiento de este dispositivo está basado en el efecto Edison, 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.

La electrónica analógica considera y trabaja con valores continuos pudiendo tomar valores infinitos, podemos acotar que trata con señales que cambian en el tiempo de forma continua porque estudia los estados de conducción y no conducción de los diodos y los transistores que sirven para diseñar cómputos en el algebra con las cuales se fabrican los circuitos integrados. También podemos decir que la electrónica analógica define campos más específicos tales como: Conducción de semiconductores. Diodos Circuitos con diodos. Transistor bipolar Transistores de efecto de campo. Amplificador Sistemas amplificadores Sistemas analógicos

DEFINICIÓN DE COMPONENTES ANALÓGICOS DIODO: Característica estática tensión - corriente del diodo ideal Apartamientos del diodo real. Dependencia de las características con la temperatura. El diodo como rectificador. Modelos linealizados por tramos. Obtención de la transferencia entrada/salida de circuitos con diodos. Polarización del diodo: recta de carga estática. El diodo en pequeña señal: recta de carga dinámica. Resistencia dinámica. Respuesta en frecuencia: capacidad parásita de la juntura, tiempos de conmutación. El diodo zener. Aplicaciones: referencia de tensión. TRANSISTOR El transistor de efecto de campo de juntura (JFET)). Principio de funcionamiento. Características tensión - corriente de salida. Zonas de funcionamiento. Característica de transconductancia en saturación. Principales parámetros. Polarización del JFET. El JFET en pequeña señal y frecuencias medias. Ganancia de tensión, impedancia de entrada y salida en las tres configuraciones: Fuente Común, Puerta Común, Drenador Común. El transistor de efecto de campo de puerta aislada (MOSFET). Principio de funcionamiento de la estructura MOS. El transistor propiamente dicho. Transistor de canal N y de canal P. Tensión de corte VT: las cuatro combinaciones posibles. Características de salida. Zonas de funcionamiento. Características de transconductancia en la región de saturación. El MOSFET como circuito lógico inversor. El C-MOS. Modelo equivalente sencillo y tabla de verdad. MOSFET de potencia. TRANSISTOR BIPOLAR: Principio de funcionamiento: el efecto transistor. Características estáticas de entrada y de salida. El modelo de Ebbers - Moll. Zonas de funcionamiento. Usos: el transistor como llave, el transistor como amplificador. Elección del punto de reposo en la zona activa. Límites de funcionamiento seguro. Estabilidad térmica. Potencia disipada y circuito térmico. Circuitos de polarización y factor de estabilidad. El transistor en pequeña señal y frecuencias medias: modelo de parámetros híbridos. Características de las configuraciones Emisor Común, Colector Común y Base Común. Aplicaciones de cada una. Impedancias de entrada y salida, ganancias de tensión y corriente. Amplificadores multietapa. El transistor en alta frecuencia: modelo pi. Frecuencias de corte ft y fB. AMPLIFICADOR: El amplificador diferencial. El Amplificador Operacional Ideal. Configuración inversora y no inversora. Concepto de punto de suma. Aplicaciones. El Amplificador de Instrumentación. El A.O. real, apartamientos respecto del ideal.

ELECTRÓNICA DIGITAL La electrónica digital es una parte de la electrónica que se encarga de sistemas electrónicos en los cuales la información está codificada en dos únicos estados. A dichos estados se les puede llamar "verdadero" o "falso", o más comúnmente 1 y 0, refiriéndose a que en un circuito electrónico hay (1 - verdadero) tensión de voltaje o hay ausencia de tensión de voltaje (0 - falso). Electrónicamente se les asigna a cada uno un voltaje o rango de voltaje determinado, a los que se les denomina niveles lógicos, típicos en toda señal digital. Por lo regular los valores de voltaje en circuitos electrónicos pueden ir desde 1.5, 3, 5, 9 y 18 Volts dependiendo de la aplicación, así por ejemplo, en un radio de transistores convencional las tensiones de voltaje son por lo regular de 5 y 12 Volts al igual que se utiliza en los discos duros IDE de computadora.

La electrónica digital ha alcanzado una gran importancia debido a que es utilizada para realizar autómatas y por ser la piedra angular de los sistemas microprogramados como son los ordenadores o computadoras. Los sistemas digitales pueden clasificarse del siguiente modo: Sistemas cableados Combinacionales Secuenciales Memorias Convertidores Sistemas programados Microprocesadores Microcontroladores

SISTEMAS DE CABLEADO La principal ventaja de emplear un sistema de este tipo suele ser su coste de fabricación en aquellos sistemas sin demasiada complejidad o para funcionalidades muy concretas. Esta es la principal causa para la elección entre un sistema cableado o uno programado. En la actualidad tres tecnologías permiten realizar diferentes sistemas cableados: Relés electromagnéticos. Módulos lógicos neumáticos. Tarjetas o módulos electrónicos. SISTEMAS COMBINACIONALES Se denomina sistema combinacional o lógica combinacional a todo sistema digital en el que sus salidas son función exclusiva del valor de sus entradas en un momento dado, sin que intervengan en ningún caso estados anteriores de las entradas o de las salidas. Las funciones (or,and,nan,xor) son booleanas donde cada función se puede representar en una tabla de la verdad. Por tanto, carecen de memoria y de realimentación. Conversión analógica-digital La conversión analógica-digital (CAD) consiste en la transcripción de señales analógicas en señales digitales, con el propósito de facilitar su procesamiento (codificación, compresión, etc.) y hacer la señal resultante (la digital) más inmune al ruido y otras interferencias a las que son más sensibles las señales analógicas. Microprocesador El microprocesador es un circuito integrado que contiene algunos o todos los elementos hardware, y el de CPU, que es un concepto lógico. Una CPU puede estar soportada por uno o varios microprocesadores, y un microprocesador puede soportar una o varias CPU. Un núcleo suele referirse a una porción del procesador que realiza todas las actividades de una CPU real. MICROCONTROLADOR Un microcontrolador es un circuito integrado o chip que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y unidades de E/S (entrada/salida).

OPTOELECTRÓNICA La optoelectrónica es el nexo de unión entre los sistemas ópticos y los sistemas electrónicos. Los componentes optoelectrónicos son aquellos cuyo funcionamiento está relacionado directamente con la luz. Usos Los sistemas optoelectrónicos están cada vez más de moda. Hoy en día parece imposible mirar cualquier aparato eléctrico y no ver un panel lleno de luces o de dígitos más o menos espectaculares. Por ejemplo, la mayoría de los walkman disponen de un piloto rojo (LED) que nos avisa, que las pilas se han agotado y que deben cambiarse. Los tubos de rayos catódicos con los que funcionan los osciloscopios analógicos y los televisores, las pantallas de cristal líquido, los modernos sistemas de comunicaciones mediante fibra óptica. Los dispositivos optoelectrónicos se denominan opto aisladores o dispositivos de acoplamiento óptico.

ALGUNOS EJEMPLOS DE COMPONENTES Fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado fotorresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuya siglas, LDR, se originan de su nombre en inglés light-dependent resistor. Su cuerpo está formado por una célula o celda y dos patillas. En la siguiente imagen se muestra su símbolo eléctrico. Fotodiodo es un semiconductor construido con una unión PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente cuando sea excitado por la luz. Debido a su construcción, los fotodiodos se comportan como células fotovoltaicas, es decir, en ausencia de luz exterior generan una tensión muy pequeña con el positivo en el ánodo y el negativo en el cátodo. Esta corriente presente en ausencia de luz recibe el nombre de corriente de oscuridad. Fototransistor a un transistor sensible a la luz, normalmente a los infrarrojos. La luz incide sobre la región de base, generando portadores en ella. Esta carga de base lleva el transistor al estado de conducción. El fototransistor es más sensible que el fotodiodo por el efecto de ganancia propio del transistor. Diodo emisor de luz, también conocido como LED (es un dispositivo semiconductor (diodo) que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN del mismo y circula por él una corriente eléctrica. Este fenómeno es una forma de electroluminiscencia. El color (longitud de onda), depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por el visible, hasta el infrarrojo. Los diodos emisores de luz que emiten luz ultravioleta también reciben el nombre de UV LED (UltraViolet Light-Emitting Diode) y los que emiten luz infrarroja suelen recibir la denominación de IRED (Infra-Red Emitting Diode).

Diodo láser es un dispositivo semiconductor similar a los diodos LED pero que bajo las condiciones adecuadas emite luz láser. A veces se los denomina diodos láser de inyección, o por sus siglas inglesas LD o ILD Tubo de Rayos Catódicos (CRT del inglés Cathode Ray Tube) es un dispositivo de visualización. Se emplea principalmente en monitores, televisiones y osciloscopios, aunque en la actualidad se están sustituyendo paulatinamente por tecnologías como plasma, LCD, DLP; debido al menor consumo energético de estos últimos. Una pantalla de cristal líquido o LCD (acrónimo del inglés Liquid Crystal Display) es una pantalla delgada y plana formada por un número de píxeles en color o monocromos colocados delante de una fuente de luz o reflectora. A menudo se utiliza en dispositivos electrónicos de pilas, ya que utiliza cantidades muy pequeñas de energía eléctrica.

ELECTRÓNICA DE COMUNICACIONES La electrónica de comunicaciones está presente en los sistemas de telecomunicación. Un sistema de telecomunicación es el conjunto formado por una fuente de información, un transmisor, un canal, un receptor y un destino. El transmisor adapta la señal generada por la fuente para que pueda ser transmitida por el canal. El canal es un medio que con frecuencia atenúa, distorsiona y añade ruido a la señal transmitida. Finalmente el receptor recibe la señal que llega por el canal y la envía al destino. La señal generada por la fuente contiene la información que se quiere transmitir y generalmente no modula a ninguna portadora, es decir, está en banda base. Si se considera un canal de telecomunicación que no soporte la transmisión en banda base, por ejemplo un canal radioeléctrico, el transmisor debe modular una portadora de la frecuencia deseada según las variaciones de la señal de la fuente. Los diversos tipos de modulación se exponen en el siguiente apartado.

La existencia de canales que no soportan la transmisión en banda base hace necesaria la modulación de una portadora según las variaciones de la señal moduladora generada por la fuente. En telecomunicación, el término modulación engloba al conjunto de técnicas utilizadas para transportar información sobre una onda portadora, típicamente una onda senoidal. Estas técnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de comunicación, lo que permite transmitir más información simultánea y protegerla de posibles interferencias y del ruido. Existen diversos tipos de modulación, dependiendo del parámetro de la onda portadora sobre el que actúa la señal moduladora. Se exponen a lo largo de este apartado. Modulación de amplitud Modulación de amplitud en el dominio del tiempo La modulación de amplitud, en inglés amplitude modulation (AM), es una modulación lineal que consiste en hacer variar la amplitud de la portadora de forma que esta cambie de acuerdo con las variaciones de nivel de la señal moduladora. La modulación de amplitud es equivalente a la modulación en doble banda lateral con reinserción de portadora. En resumen, se trata de multiplicar el mensaje a transmitir por una portadora cosenoidal, y a su vez sumarle esa portadora cosenoidal.

Electrónica de potencia Se denomina electrónica de potencia a la rama de la ingeniería eléctrica que consigue adaptar y transformar la electricidad, con la finalidad de alimentar otros equipos, transportar energía, controlar el funcionamiento de maquinas eléctricas, etc. Se refiere a la aplicación de dispositivos electrónicos, principalmente semiconductores, al control y transformación de potencia eléctrica. Esto incluye tanto aplicaciones en sistemas de control como de suministro eléctrico a consumos industriales o incluso la interconexión sistemas eléctricos de potencia. El principal objetivo de esta disciplina es el procesamiento de energía con la máxima eficiencia posible, por lo que se evitan utilizar elementos resistivos, potenciales generadores de pérdidas por efecto Joule. Los principales dispositivos utilizados por tanto son bobinas y condensadores, así como semiconductores trabajando en modo corte/saturación (on/off).

Inductor o bobina es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético. Condensador, capacitor o capacitador es un dispositivo que almacena energía eléctrica, es un componente pasivo. Está formado por un par de superficies conductoras en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separados por un material dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidos a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total almacenada).

DISEÑOS DE CIRCUITOS INTEGRADOS 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. 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.

BIBLIOGRAFÍA http://es.wikibooks.org/wiki/ http://es.wikipedia.org/wiki/ www.areaelectronica.com/electronica-analogica.html www.unicrom.com/Tut_analogico_digital.asp