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La electrónica es una rama de la física especializada en electrónica, dispositivos electrónicos, circuitos electrónicos y otros temas. Utiliza tecnologías de interconexión de circuitos formados por componentes electrónicos como "dispositivos activos" y "dispositivos pasivos" relacionados.
Electrónica de placas de circuito
La electrónica es una rama de la física especializada en electrónica, dispositivos electrónicos, circuitos electrónicos y otros temas. Utiliza componentes electrónicos como "dispositivos activos" (como tubos de vacío, diodos, Transistor y circuitos integrados) y "dispositivos pasivos" relacionados para construir tecnologías de interconexión de circuitos.
Las características no lineales de los dispositivos activos y su capacidad para controlar el flujo electrónico pueden amplificar las señales débiles, lo que hace que los dispositivos electrónicos de placa de circuito sean ampliamente utilizados en el procesamiento de información, comunicación y procesamiento de señales. Las características de conmutación de los dispositivos electrónicos permiten procesar señales digitales. Las tecnologías de interconexión, como las placas de circuito y los envases electrónicos, así como diversas formas de componentes de infraestructura de comunicación, mejoran las funciones de los circuitos y hacen de los componentes conectados un sistema funcional.
La electrónica de placas de circuito es diferente de la Ciencia y la tecnología eléctricas y electromecánicas. La ciencia y la tecnología eléctricas son disciplinas relacionadas con la generación, distribución, conmutación, almacenamiento y conversión de energía eléctrica, que convierte otras formas de energía en energía eléctrica a través de cables eléctricos, motores, generadores, baterías, interruptores, relés, transformadores, resistencias y otros dispositivos pasivos.
En 1897, Joseph Thomson descubrió la existencia de electrones, que fueron el origen de los electrones. Los primeros dispositivos electrónicos utilizaban tubos de vacío para controlar el flujo electrónico, pero tenían deficiencias como altos costos y grandes volúmenes. Hoy en día, la mayoría de los dispositivos electrónicos utilizan dispositivos semiconductores para controlar los dispositivos electrónicos. Los tubos de vacío todavía tienen algunas aplicaciones especiales, como amplificadores de radiofrecuencia de alta potencia, tubos de rayos ultravioleta, equipos de audio profesionales y magnetrones de múltiples cavidades en equipos de microondas.
La investigación de dispositivos semiconductores y las tecnologías relacionadas son una rama de la física de Estado sólido, pero el diseño y construcción de circuitos electrónicos para resolver problemas prácticos es el ámbito de la ingeniería electrónica.
Los circuitos se pueden dividir aproximadamente en dos categorías: circuitos analógicos y circuitos digitales. Las primeras señales de voltaje y corriente son señales analógicas en forma de funciones continuas, mientras que las señales de los circuitos digitales son señales digitales discretas, en su mayoría representadas por 0 y 1. Sin embargo, muchos circuitos incluyen circuitos analógicos y digitales.
Circuitos analógicos
El voltaje o la corriente en el circuito analógico es una señal analógica en forma de función continua. Se puede dividir en circuitos lineales y no lineales.
En los circuitos analógicos, las señales de corriente y voltaje de resistencias, condensadores, elementos de inducción y transformadores son lineales. Este elemento se llama elemento lineal. Los circuitos compuestos solo por componentes lineales se llaman circuitos lineales. Los circuitos lineales son fáciles de analizar.
Los componentes en los que las señales de corriente y voltaje no son lineales se llaman componentes no lineales, como mezcladores, moduladores, tubos de vacío, amplificadores de transistor, amplificadores operativos y osciladores. Si hay componentes no lineales en el circuito, es difícil analizarlos. Si el voltaje y la corriente se acercan a un valor determinado (conocido como punto de trabajo), se puede utilizar un modelo de señal pequeña para simular componentes no lineales con componentes lineales para simplificar el análisis y el cálculo.
Los componentes de los circuitos analógicos también se pueden dividir en componentes activos y pasivos. Los componentes activos pertenecen a componentes no lineales, como transistor, tubo de vacío y amplificador operativo. Las características de muchos circuitos analógicos se producen por las características de los componentes activos.
En la actualidad, hay pocos circuitos analógicos puros en los dispositivos, y muchos circuitos analógicos se combinan con tecnología digital e incluso de microprocesadores para mejorar su rendimiento. Este tipo de circuito también puede clasificarse como circuito de "señal mixta". Algunos circuitos tienen dificultades para distinguir entre circuitos analógicos y digitales. Por ejemplo, la entrada del comparador es una señal analógica, pero su salida solo tiene dos niveles, que son señales digitales.
Circuitos digitales
Hay varios niveles de voltaje diferentes en los circuitos digitales, que generalmente se utilizan para implementar álgebras booleanas y son la base de todas las computadoras digitales. Para los ingenieros, cuando se habla de circuitos digitales, los "circuitos digitales", "sistemas digitales" o "lógica" suelen ser intercambiables.
El análisis de circuitos es el proceso de convertir un circuito en un sistema de muchas composiciones desconocidas. Las cantidades físicas en el circuito, como el voltaje del nodo o la corriente de la ruta, se convierten en incógnitas en el sistema, y luego se estudia cómo resolver el sistema. El sistema puede ser lineal o no lineal. El simulador de circuito Spice es una herramienta de análisis de circuito común.
Los ingenieros electrónicos modernos pueden utilizar módulos predefinidos para el diseño de circuitos, incluyendo fuentes de alimentación, componentes semiconductores (como transistor) y circuitos integrados. El software de automatización de diseño electrónico incluye software de producción de circuitos eléctricos y software de diseño de placas de circuito impreso. Los programas informáticos comunes de automatización de diseño electrónico incluyen ni multisim, Cadence (orcad), pads, altium Designer (protol), etc.
Los componentes electrónicos son los componentes utilizados en un sistema electrónico que pueden afectar al electrón o a su campo eléctrico o magnético asociado de la manera que el sistema electrónico lo necesite. Las piezas electrónicas suelen diseñarse para conectarse. La mayoría de ellos se fijan a placas de circuito impreso (pcb) mediante soldadura, lo que finalmente forma circuitos con funciones específicas (como amplificadores, receptores de radio o osciladores). Los componentes electrónicos pueden ser discretos, con encapsulamientos separados o componentes más complejos, como circuitos integrados. Los componentes electrónicos comunes incluyen condensadores, inductores, resistencias, diodos, transistor, etc. los componentes electrónicos generalmente se dividen en componentes activos (como Transistor o tirón) y pasivos (como condensadores, resistencias e inductores).
En el estudio de la electrónica de placas de circuito, los métodos matemáticos son esenciales. Si quieres familiarizarte con la electrónica, necesitas familiarizarte con las teorías matemáticas y electromagneticas relacionadas con el análisis de circuitos.
