QUE ES LA ELECTRONICA TEMA 1

Transcripción

1 QUE ES LA ELECTRONICA TEMA 1 Campo de la ingeniería y de la física Diseño y aplicación de dispositivos, sistemas, cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para la generación, transmisión, recepción o almacenamiento de información Estímulo y parte integral del crecimiento y desarrollo tecnológico actual. Partícipe en gran parte de las transformaciones científicas, tecnológicas y culturales de la humanidad Actualmente es considerada como índice de crecimiento al promover el desarrollo y el crecimiento económico, ya que pueden impulsar la innovación y aumentar la productividad. 1

2 OBJETIVOS DE ESTA ASIGNATURA TEMA 1 Contenido: teórico práctica, es científico - tecnológico fuertemente formativo Sus objetivos generales son que el estudiante adquiera capacidad y destreza para: Utilizar, identificar, caracterizar y modelar los dispositivos básicos en sus distintas aplicaciones. Analizar, diseñar, implementar circuitos electrónicos básicos. Realizar ensayos de laboratorio para identificar y medir los parámetros característicos de circuitos. Lograr competencias en análisis, cálculo, diseño y armado de circuitos, que usan dispositivos electrónicos básicos en una aplicación concreta. Al final de esta asignatura, los alumnos estarán en condiciones de analizar y ensayar, simular, calcular, diseñar y armar sistemas electrónicos analógicos de complejidad 2 media.

3 HISTORIA TEMA : Comienzo. Fleming: Invención del triodode vacío 1906: Pickard: diodo de punto de contacto de estado sólido y 1927: circuitos de radio que utilizaban diodos y tríodos 1920: Armstrong: el receptor superheterodino de 1925: Lilienfield: demostración de la televisión y el dispositivo de efecto de campo 1933: Armstrong: modulación FM. 1940: el Radar. 1947: Bardeen, Bratain y Shockley: invención del transistor de silicio 1950: primera demostración de la televisión en color, 1952: Shockley: invención del transistor unipolar de efecto de campo por 1956: Laboratorios Bell desarrollo del transistor de disparo pnpn -tiristor o rectificador controlado de silicio (RCS)-. Inicio de electrónica de potencia. 1958: 1ºcircuito integrado, simultánea por Jack Kilby en la compañía Texas Instruments y los investigadores Noyce y Moore en Fairchild Semiconductor, Inc.; nueva fase en la revolución de la microelectrónica. 1968: microprocesador 4004 de Intel 1972: microprocesador de 8 bits de Intel : el circuito integrado de memoria gigabit de Intel. Actualidad los CI de ultra gran escala ULSI contiene más de 10 9 componentes.

4 SISTEMA ELECTRONICO TEMA 1 Arreglo de dispositivos y componentes electrónicos que tiene un conjunto definido de entradas y salidas. Pueden clasificarse como: de comunicación, de Electromedicina, de Instrumentación, de Potencia, Informáticos, de Control, etc. En todos los casos se: recopila y procesa señales de información. Por tanto, la función principal de muchos sistemas electrónicos es extraer, almacenar, transportar o procesar la información de una señal. Ejemplos de sistemas electrónicos: Sistema de audio Sistema Electrónico Sistema de posicionamiento automático de un satélite de comunicaciones Electro medicina: Marcapasos UPS Todos estos sistemas toman la entrada de un sensor, la procesan y producen una salida que excita a un actuador. 4

5 SISTEMA ELECTRONICO TEMA 1 Sistema Electrónico Diagrama de bloques de un sistema electrónico simple: radio AM. 5

6 TRANSDUCTORES TEMA 1 Dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra diferente a la salida. Sensores sirven para captar variables externas de entrada no eléctricas y entrega una señal eléctrica. Actuadores se utilizan para controlar variables externas de salida 6

7 SEÑALES ELECTRICAS TEMA 1 Magnitud eléctrica cuyo valor o cantidad que varía en el tiempo. Las magnitudes constantes son casos particulares de señales eléctricas. V[mv] t El contenido de información de la señal se representa con los cambios en su magnitud a medida que avanza en el tiempo; es decir, la información se incluye en alteraciones en la forma de la señal. En general, es difícil caracterizar matemáticamente formas de onda de aspecto arbitrario. Señales constantes Señales variables CLACIFICACION Periódicas No periódicas Analógicas Digitales 7

8 SEÑALES ELECTRICAS TEMA 1 8

9 ESPECTRO DE FRECUENCIA TEMA 1 Forma de describir la señal mediante las herramientas matemáticas de la serie y la transformada de Fourier. Esta transformada, logra pasar una señal del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia. Expresa la señal como la suma de infinitas señales senoidales de diferentes frecuencias y amplitudes. Toda señal eléctrica de tensión o corriente- puede ser representada como la variación de la onda en el tiempo o con su espectro de frecuencias. 9

10 ESPECTRO DE UNA SEÑAL SENOIDAL TEMA 1 v s (t)= 1 cos ( t) [V] 10

11 SEÑAL CUADRADA ± 5V/5KHZ TEMA sen sen sen V 2V vm() t T cos t T cos2 t T cos3 t... T T 2 3 T T T 11

12 TIPOS DE SEÑALES ELECTRICAS TEMA 1 Señales analógicas Intervalo continuo de amplitudes en el transcurso del tiempo (infinitos valores de amplitud), osea las señales analógicas toman valores continuos de amplitudes Las señales analógicas vienen dadas en magnitudes físicas que los circuitos interpretan tal cual les llega, como pueden ser tensión, corriente o potencia. Son señales analógicas, las señales mecánicas, de presión, de peso y todas V las señales que recibimos a través de nuestros 8 sentidos Señal Analógica t

13 TIPOS DE SEÑALES ELECTRICAS TEMA 1 Señales digitales Toman un numero discreto de valores. O sea, las señales digitales tienen pocos valores de amplitudes. Ej: 8, 16, etc. Señales digitales binarias: la amplitud solo tiene dos valores en el transcurso del tiempo. Estos valores de amplitudes que representan el estado 1 lógico (nivel alto) y el estado 0 lógico (nivel bajo) v Señal Digital t +5-5 v "0" "1" "1" "1" "1" "1" "1" "0" "0" "0" Señal Digital Binaria t 13

14 RUIDO TEMA 1 Señal no deseada que se suma a la señal útil. No contiene información. Se origina por causas internas y externas. Ej: a los componentes electrónicos, ruido térmico de las resistencias, a las interferencias de señales externas, atmosféricos, etc. Es imposible eliminar totalmente el ruido, ya que los componentes electrónicos no son perfectos. 14

15 ANALÓGICO VS DIGITAL TEMA 1 Ruido: afecta mas a los cir analógicos que a los digitales Sencillez: es más fácil implementar (y hacer andar!) circuitos digitales ya que usan CI. Latencia: Los cir analógicos no tienen tiempo de retardo, Adaptabilidad: Los cir. digitales, debido a su naturaleza codificada, poseen estándares intercambiables. Almacenaje de información: Un sistema digital tiene la capacidad de almacenar grandes cantidades de información y con mayor exactitud y fidelidad que los sistemas analógicos Factores económicos: Los sistemas digitales bajaron su precio debido a la producción en cadena, estandarización de la electrónica digital. 15

16 ANALÓGICO VS DIGITAL TEMA 1 VENTAJAS RELATIVAS DE LOS SISTEMAS ANALÓGICOS Y DIGITALES Es posible determinar las amplitudes originales de una señal digital ruidosa. Esto no es posible para una señal analógica. 16

17 ESPECIFICACIONES DE LOS SISTEMAS ELECTRÓNICOS TEMA 1 Un sistema electrónico debe realizar ciertas funciones u operaciones. El desempeño de un sistema electrónico se especifica o se evalúa en función de la tensión, de la corriente, de la impedancia, de la potencia, del tiempo y de la frecuencia en la entrada y en la salida del sistema. Entre los parámetros de desempeño más importantes se encuentra: distorsión, frecuencia, potencia de salida, especificaciones de cd, etc 17

18 ESPECIFICACIONES DE LOS SISTEMAS ELECTRÓNICOS TEMA 1 DISTORSIÓN: una señal se distorsiona mientras pasa por las diferentes etapas de un sistema electrónico. La distorsión puede adoptar diversas apariencias y alterar la forma, la amplitud, la frecuencia o la fase de una señal. 18

19 ESPECIFICACIONES DE LOS SISTEMAS ELECTRÓNICOS TEMA 1 FRECUENCIA El intervalo de frecuencias útil de las señales electrónicas varía, según la aplicación. Las especificaciones de frecuencia se refieren a la gráfica de la señal de salida como una función de la frecuencia de la señal de entrada. AB = f H -f L 19

20 DISEÑO DE LOS SISTEMAS ELECTRÓNICOS TEMA 1 Descripcion general del sistema Definición de las especificaciones Generacion de planteos de soluciones Comparación de las especificaciones Diseño del sistema por diagramas de bloques Especificaciones para el diseño de los circuitos Integración de los circuitos Simulación Armado, prueba y verificación Producto 20

21 DISEÑO DE CIRCUITOS TEMA 1 Especificaciones del circuito Elección de la configuración del circuito Elección de los componentes DOCUMENTACION Diagramas de circuito Diseños mecánicos Listas de componentes Procedimientos de prueba Simulación Armado Prueba DOCUMENTACION Registros de formas de ondas o medidas en varios puntos del circuito Explicaciones del funcionamiento del circuito Diagramas de cableado 21

22 BIBLIOGRAFÍA TEMA 1 Rashid, Muhammad; Circuitos Microelectrónicos. Análisis y diseño Thomson Learnig. Floyd, Thomas L.; Dispositivos Electrónicos, 8º ed.; Pearson Educación; Mexico 2008 Sedra, A.S. y Smith K.C.; Circuitos Microelectrónicos. Mc Graw Hill. 22