Electrónica

Montaje superficial de componentes electrónicos

Electrónica es el estudio del flujo de carga a través de varios materiales y dispositivos tales como los semiconductores , resistencias, inductores, condensadores, nanoestructuras y tubos de vacío. Aunque considerado como una rama teórica de la física , el diseño y la construcción de circuitos electrónicos para resolver problemas prácticos es una técnica esencial en los campos de ingeniería electrónica y ingeniería informática. Esta ciencia se inicia aproximadamente 1908 con la invención del Dr. Lee De Forest de la válvula (triodo) Antes de 1950 esta ciencia fue nombrado "Radio" o "técnicas de radio" porque esa era su principal aplicación.

El estudio de nuevos dispositivos semiconductores y la tecnología que rodea a veces se considera una rama de la física . Este artículo se centra en la ingeniería aspectos de la electrónica.

Visión general de los sistemas electrónicos y circuitos

Digital comercial voltímetro control de un prototipo

Los sistemas electrónicos se utilizan para realizar una amplia variedad de tareas. Los principales usos de los circuitos electrónicos son:

1. El control y el procesamiento de datos.
2. La conversión a / desde y distribución de energia electrica.

Tanto estas aplicaciones implican la creación y / o la detección de campos electromagnéticos y corrientes eléctricas. Mientras la energía eléctrica se ha utilizado durante algún tiempo antes de finales del siglo 19 para transmitir datos a través de telegráficas y telefónicas líneas, el desarrollo en la electrónica crecieron exponencialmente después de la llegada de la radio .

Una forma de ver un sistema electrónico es dividirlo en 3 partes:

• Entradas - Electronic o mecánico sensores (o transductores). Estos dispositivos tienen señales / información de fuentes externas en el mundo físico (tales como antenas o tecnología redes) y convertir esas señales / información en corriente / tensión o digital (alta / baja) señales dentro del sistema.

• Procesadores de señal - Estos circuitos sirven para manipular, interpretar y transformar las señales introducidas con el fin de que sean útiles para una aplicación deseada. Recientemente, el procesamiento de señales complejas se ha logrado con el uso de Procesadores de señal digital.

• Salidas - Actuadores u otros dispositivos (como transductores) que transforman las señales de corriente / tensión de nuevo en forma física útil (por ejemplo, mediante la realización de una tarea física, como la rotación de una motor eléctrico).

Por ejemplo, una televisión conjunto contiene estas 3 partes. De entrada del televisor transforma una señal de radio (recibida por una antena o alimentado a través de un cable) en una señal de corriente / tensión que se puede utilizar por el dispositivo. Procesamiento de señales circuitos dentro de la información de extracto de televisión de esta señal que dicta el brillo, el color y el sonido de nivel. Los dispositivos de salida a continuación, convertir esta información de nuevo en forma física. La tubo de rayos catódicos transforma las señales electrónicas en un visible imagen en la pantalla. Imán impulsada altavoces convierten las señales en sonido audible.

Dispositivos y componentes electrónicos

Un componente electrónico es cualquier entidad física en un sistema electrónico cuya intención es afectar a los electrones o sus campos asociados de una manera deseada consistente con la función prevista del sistema electrónico. Los componentes son generalmente con la intención de estar en contacto electromecánico mutuo, por lo general por ser soldado a una placa de circuito impreso (PCB), para crear un circuito electrónico con una función particular (por ejemplo un amplificador, receptor de radio, u oscilador). Los componentes pueden ser envasados individualmente o en grupos más o menos complejas como circuitos integrados.

Tipos de circuitos

Circuitos analógicos

Hitachi J100 frecuencia ajustable chasis motriz.

Más aparatos electrónicos analógicos, tales como de radio receptores, se construyen a partir de combinaciones de algunos tipos de circuitos básicos. Circuitos analógicos utilizan un rango continuo de la tensión en comparación con niveles discretos como en circuitos digitales. El número de diferentes circuitos analógicos hasta ahora ideado es enorme, sobre todo porque un "circuito" se puede definir como cualquier cosa de un solo componente, a los sistemas que contienen miles de componentes.

Circuitos analógicos se denominan a veces circuitos lineales aunque muchos efectos no lineales se utilizan en circuitos analógicos, tales como mezcladores, moduladores, etc. Buenos ejemplos de circuitos analógicos incluyen tubos de vacío y los transistores amplificadores, amplificadores operacionales y osciladores.

Algunos circuitos analógicos estos días podrá utilizar técnicas digitales o incluso microprocesadores para mejorar el rendimiento básico del circuito. Este tipo de circuito normalmente se llama "señal mixta."

A veces puede ser difícil diferenciar entre circuitos analógicos y digitales, ya que tienen elementos tanto de funcionamiento no lineal y lineal. Un ejemplo es el comparador que toma en un rango continuo de la tensión, sino que pone a cabo sólo uno de los dos niveles como en un circuito digital. Del mismo modo, un amplificador de transistor saturado puede asumir las características de una controlada cambiar tiene esencialmente dos niveles de salida.

Los circuitos digitales

Los circuitos digitales son circuitos eléctricos basados en un número de niveles de tensión discretos. Circuitos digitales son la representación física más común de álgebra de Boole y son la base de todas las computadoras digitales. Para la mayoría de los ingenieros, los términos "circuito digital", "sistema digital" y "lógicas" son intercambiables en el contexto de los circuitos digitales. En la mayoría de los casos, el número de diferentes estados de un nodo es de dos, representado por dos niveles de tensión con la etiqueta "baja" (0) y "High" (1). A menudo "Bajo" será cerca de cero voltios y "alta" será a un nivel superior en función de la tensión de alimentación en uso.

Informática , electrónica relojes, y controladores lógicos programables (utilizados para controlar procesos industriales) se construyen de circuitos digitales. Procesadores de señales digitales son otro ejemplo.

Bloques de construcción:

• Las puertas lógicas
• Culebras
• Multiplicadores binarias
• Chanclas
• Contadores
• Registros
• Multiplexores
• Disparadores Schmitt

Dispositivos altamente integrados:

• Microprocesadores
• Microcontroladores
• Circuito integrado de aplicación específica (ASIC)
• Procesador de señal digital (DSP)
• Arreglo de compuertas programables en campo (FPGA)

Circuitos de señal mixta

Circuitos de señal mixta se refiere a los circuitos integrados (CI) que tienen ambos circuitos analógicos y circuitos digitales combinadas en un solo cubo de semiconductor o en la misma placa de circuito. Circuitos de señal mixta se están volviendo cada vez más común. Circuitos mixtos se utilizan generalmente para controlar una dispositivo analógico uso de la lógica digital, por ejemplo la velocidad de un motor. Convertidores analógicos a digitales y convertidores de digital a analógico son los principales ejemplos. Otros ejemplos son puertas de transmisión y tampones.

La disipación de calor y la gestión térmica

El calor generado por los circuitos electrónicos debe disiparse para prevenir el fracaso inmediato y mejorar la fiabilidad a largo plazo. Técnicas para la disipación de calor pueden incluir disipadores de calor y ventiladores para la refrigeración por aire, y otras formas de equipo de refrigeración tales como refrigeración por agua. Estas técnicas utilizan convección, conducción, y radiación de energía de calor.

Ruido

El ruido se asocia con todos los circuitos electrónicos. El ruido se define como alteraciones no deseadas superpuestos en una señal útil que tienden a oscurecer su contenido de información. El ruido no es la misma que la distorsión de la señal causada por un circuito.

Teoría Electrónica

Los métodos matemáticos son parte integral del estudio de la electrónica. Para llegar a ser competentes en la electrónica también es necesario para alcanzar la competencia en las matemáticas de análisis de circuitos.

Análisis de circuitos es el estudio de los métodos de resolución de sistemas generalmente lineales para las variables desconocidas, tales como el voltaje en un cierto nodo o la corriente a través de un cierto rama de un red. Una herramienta de análisis común de esto es la Simulador de circuitos SPICE.

También es importante la electrónica es el estudio y la comprensión de la teoría del campo electromagnético.

Equipos de Prueba Electrónica

Equipo de prueba electrónico se utiliza para crear señales de estímulo y capturar respuestas de electrónica Los dispositivos bajo prueba (DUT). De esta manera, el buen funcionamiento del DUT puede ser probada o fallos en el dispositivo puede ser rastreado y reparado.

Práctica ingeniería electrónica y montaje requiere el uso de muchos tipos diferentes de equipos de prueba electrónicos que van desde las más simples y de bajo costo (como una luz de prueba que consiste en sólo una bombilla y un conductor de prueba) a extremadamente compleja y sofisticada como equipo de prueba automático .

Diseño asistido por ordenador (CAD)

Ingenieros electrónicos de hoy en día tienen la capacidad de diseño circuitos utilizando bloques de construcción prefabricados como fuentes de alimentación, los semiconductores (tales como transistores), y circuitos integrados . Programas de software de automatización de diseño electrónico incluyen programas de captura de esquemáticos y programas de diseño de placas de circuitos impresos. Nombres populares en el mundo del software EDA son NI Multisim, Cadence ( ORCAD), Águila PCB y esquemático, Mentor (PCB PADS y la lógica esquemática), Altium (Protel), LabCentre Electrónica (Proteus) y muchos otros.

Métodos de construcción

Muchos métodos diferentes de componentes de conexión se han utilizado en los últimos años. Por ejemplo, la electrónica a principios de uso frecuente punto a punto cableado con componentes unidos a placas universales de madera para la construcción de circuitos. Construcción del haz de leña y envolturas de alambre había otros métodos utilizados. La mayoría de la electrónica de hoy en día utilizan ahora placas de circuito impreso (hechos de FR4), y altamente circuitos integrados . Salud y medio ambiente preocupaciones asociadas con la electrónica de montaje han ganado cada vez más atención en los últimos años, sobre todo para los productos destinados a la Unión Europea, con su Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS) y Directiva sobre residuos electrónicos (RAEE), que entró en vigor en julio de 2006 y Electrónico.

Industria electrónica

• Los líderes de ventas de semiconductores por año

Páginas Branch

• La electrónica digital
• Electrónica analógica
• Microelectrónica
• Electrónica Fuzzy
• Diseño de Circuitos
• Circuito integrado
• Optoelectrónica
• Semiconductor
• Dispositivo semiconductor