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Temas desarrollados en el segundo corte

A continuación este apartado veremos temas importantes que se desarrollaron durante nuestro segundo corte academico, en el cual observaron y estudiaron nuevos conceptos sobre electronica digital y demas temas de intereses, espero sea de su agrado cada parte de este apartado.

Dispositivos electronicos activos

Diodos semiconductores

Un semiconductor es un elemento material cuya conductividad electrica puede considerarse situada entre las de un aislante y la de un conductor, considerados en orden creciente.

Los semiconductores mas conocidos son el Silicio y el Germanio, el comportamiento del Si es más estable que el Ge, frente a rodas las perturbaciones exteriores que pueden variar su respuesta normal. El sicilicio siendo el semiconductor más utilizado en la favricación de los componentes electronicos de estado solido.

¿Como se polariza un diodo?

Cuando in diodo está polarizado positivamente equivale a un interruptor cerrado, cuando un diodo esta polarizado negativamente equivale a un interruptor abierto, en la siguiente imagen podremos observar lo que anteriormente se esta diciendo.

Tipos de diodos

Diodo Zener: Se caracteriza por trabajar con polarizacion inversa. Tinee muchas aplicaciones entre las más destacada la que realiza como estabilizador de una tensión, es decir, mantiene la tensión constante, en las fuentes de alimentaxción. La representacion de este dioodo es la siguiente:

Este diodo esta hecho de silicio fuertemente dopado que se ha construido para que funcione en las xonas de rupturas. Si al diodo se le suministra tensión electrics positivs al catodo y negativa en el ánodo, el diodo mantendra una tensión, constante. No actúa como retificsfor sino como un estabilizafor de tensión.

Diodo Led: Este diodo, el cual se abrica con elementos como el arseniuro de galio y el fosforo, capaces de producir una radiación luminosa, posee la propiedad de iluminarse cuando circula corriente a través de el, es decir, cuando está polarizado directamente. Se fabrica en material encapsulado transparente y en diferentes colores, como rojo, verde, ambar, azul, marillo y amarillo verdoso.

Foto Diodo:

Es un diodo sensible a la incidencia de la luz, tanto visible como infraroja, que se polariza inversamente para que su funcionamiento sea correcto, de modo que la circulacion de corriente se producira cuando sea excitado por la Luz.

Transistores: Se llama transistor a un tipo de dispositivo electronico semiconductor. Este, capaz de modificar una señal electrica de salida como respuesta de una entrada, sorve como: Amplificador, Conmitador, Oscilador, Rectificador de señal, este dispositivo es muy usado comúnmente en elementos, tales como relojes, lamparas, tomógrafo, celulares, radios, televisores, en chips o micro chips.

El material en el cual se construyen estos elementos son: Germanio, Silicio, Arseniuro de galio, Aleaciones de silicio y germanio, Aleaciones de silicio y aluminio. De pendiendo el material utilizado podrá resistir una cantidad determinada de tensión eléctrica, una temperatura de calentamiento por resistencia.

¿Como funciona ?

Los transistores operan sobre un flujo de corriente, operando como:

Amplificadores: Recibiendo una señal débil y generadno una fuerte.

Interruptores: Recibiendo una señal y cortndole el paso de la misma.

Los transistores cuenta con tres posiciones fundamentales, las cuales son las siguientes:

Activa: Se permite el paso de un nivel de corriente variable, ( más o menos corriente).

Corte: No deja pasar la corriente eléctrica.

Saturación: Deja pasar todo el caudal de la corriente eléctrica, ( corriente máxima).

Para una mayor claridad se mostrará el siguiente grafico.

Tipos de transistores

Amplificadores operacionales:

Es un dispositivo amplificador electrónico de alta ganancia acoplado en corriente continua que tiene dos entradas y una salida. En esta configuración, la salida del dispositivo es, generalmente, de cientos de miles de veces mayor que la diferencia potencial entre sus entradas.

El amplificador operacional se llama así porque tiene su origen en computadoras analógicas, y se utilizó principalmente para realizar iperaciones matemáticas.

Dependiendo de su circuito e realimentación y polarización, se puede hacer un amplificador operacional para:

Sumar, restar, multiplicar, dividir, negar.

A continución, veremos una configuración original de un amplificador operacional.

Para la operación de los amplificadores, existe un principio de operación, la cual define lo siguiente:

Amplificador diferencial: Proporciona una baja amplificaciín del ruido y gran impedancia de entrada, suelen tener una salida diferencial.

Amplificador de tensión: Proporciona ganacia de tensión.

Amplificador de salida: Proporciona la capacidad de suministrar la corriente necesaria y tiene una baja impedancia de salida.

Principios de modulación de señales analógicas a digital

La amplitud modulada AM, (Amplitude modulation) es una técnica de transmisión de señales en la cual una onda electromagnetica sinusoidal portadora de frecuencia fc, encargada de transmitir un mensaje de frecuencia fs << fc varia, (es decir, modula) su amplitud de acuerdo a la amplitud de la señal.

Principios de modulación

Modulación en frecuencia: Este sistema de modulación es el más utilizado en VHF, con las ventajas que conlleva como puede ser, la total auencia de ruidos procedentes de interferencias estáticas.

En FM la portadora varía en frecuencia de acuerdo con la amñlitud de la señal de audiofrecuencia.

Se llama frecuencia central la que tiene la portadora en ausencia de modulación, esta frecuencia aumenta cuando así lo hace la amplitud de la señal moduladora en su semicicio positivo y disminuira en el semiciclo negativo, llegando otra vez a la frecuencia central con amplitud cero.

Banda lateral única (SSB)

Cuando se mezclan dos señales de CA, como cuando uns onfs portadora es modulada por una señal de información, resultan tres frecuencias principales:

☝ Frecuencia de onda portadora original

☝ Frecuencia de onda portadora más la frecuencia de modulación

☝Frecuencia de onda portadora menos la frecuencia de modulación

Phase Modulation(PM)

La modulación de fase o (PM, Phase Modulation) es el proceso de variar la fase instantánea de la señal portadora de acuerdo con la amplitud instantánea de la señal del mensaje.

Antena

Son conductores que se utilizan par transmitir y recibir ondas de radiofrecuencia.

La antena es el órgano de transferencia entre el equipo emisor y el medio de propagación. Cuando la antena recibe energía de radiofrecuencia del transmisor, se producen variaciones de voltaje y corriente a todo lo largo de ella, dando por resultado la producción de un campo electromagnético que es radiado por la antena.

Conversión de una señal análogica a Digital

Pulse Code Modulation (PCM)

La conversión de una señal analógica en digital se realiza mediante procedimiento denominado "Modulación por impulsos codificados". Este sistema se basa en tres operaciones: Muestreo, cuantificación y codificación. A continuación se podrán observar el muestreo y un ejemplo.

Modulaciones Digitales

Consiste en hacer que un parámetro de la onda portadora cambie de valor, de acuerdo con las variaciones en la señal moduladora, lo que varia la información que se quiere transmitir. La acción de modificar algún parámetro de una onda alterna portadora, de modo que codifique la variación de ina señal moduladora discreta carente de las caracteristicas apropiadas para ser transmitida en el espacio.

A continuación mostraremos técnicas de modulación digital.

Modulación ASK: Amplitude- shift keying, cuando se varía la amplitiud, la técnica de modulación digital que se utiliza se conoce como ASK y consiste en la variación de la amplitud de la portadora senoidal, qie se hace mediante las variaciones de estado lógico de la señal modulante.

Modulación FSK: Frequency shift keying, cuando se varía la frecuencia la técnica de modulación digital que se utiliza se conoce como FSK y consiste en la modificacion de frecuencia en la portadora senoidal, que se hace mediante las variaciones de estado lógico de la señal modulante.

Para la modulación FSK no es útil un gráfico de constelación, pues usa dos frecuencias base, con valos positivos y negativo portadora, sin variaciín de amplitud ni fase.

Modulación PSK: Phase shift keying, la modulación por desplazamiento fase PSK, consiste en variar la fase de una señal alterna portadora, manteniendo la amplitud y frecuencia constantes, generalmente utiliza dos puntos de modulación.

Modulación QPSK: Quadra-Phase shift keying, la modulación QPSK se basa en cuatro puntos de modulación.

Desfase de 45º: Codifica la secuencia digital "00"

Desfase de 135º; Codifica la secuencia digital "10"

Desface de 225º Codifica la secuencia digital "11"

Desface de 315º Codifica la secuencia digital "01"

Modulación QAM: Quadrature amplitud modulation, la modulación por cuadrantes es una técnica que transporta dos señales independientes, mediante la modulación tanto en amplitud como en fase de una señal portadora.

Esto se consigue modulando una misma portadora, desfasada en 90º. La señal modulada en QAM está compuesta por la suma lineal de dos señales previamente modulafas en doble banda lateral con portadora suprimida.

Electronica digital

La electrónica digital es la rama de la electrónica más moderna y que evoluciona más rápidamente. Se encarga de sistemas electrónicos en los que la información está codificada en estados discretos, a diferencia de los sistemas analógicos donde la información toma un rango continuo de valores.

Los valores de corrriente y tensiones eléctricas con dos estados en el tiempo, cuando existe alguno de estos estados siempre es 1, cuando no hay siempre es 0.

Variables y funciones

Función: Es una regla por la que determinamos el valor de una variable dependiente "y" a partir de una variable independiente "x". La dependencia de y respecto de x se escribe: y=f(x)

Supongamos la función f(x)=x^2. Si limitamos x a los valores enteros:

x=0,1,2 y 3, podemos representar la relación funcional entre x e y mediante una tabla de cuatro filas.

Las variables, dependient e independiente, no tienen por qué ser numéricas.

Variables Lógicas: Es una variable qie puede tomar uno u otro de sólo dos valores posibles y mutuamente excluyentes.

En los circuitos de computadoras, los simbolos más convenientes y usados para representar los dos estados posibles son el 0 y el 1.

A dichos estados se los puede asociar fácilmente con digitos binarios. En lo sucesivo emplearemos dicha rotaciín, Así, la tabla de verdad anterior quedaría:

Funciín lógica: Expresa una relación entre una o más entradas de variables lógicas. Dichas funciones se representan convenientemente medianre tablas de verdad, también se utilizan expresiones algebraicas, las funciones lógicas más comunes tienen un nombre propio.

Funciones Lógicas Básicas

Puerta logica AND:

La puerta lógica Y, más conocida por su nombre en inglés AND, realiza la función booleana de producto logico.

Puerta lógica OR: La compuerta lógica O, más conocida por su nombre en inglés OR, realiza la operación de suma lógica.

Puerta lógica YES: La compuerta lógica SI, realiza la función booleana igualdad. En lapráctica se suele utilizar como amplificador de corriente, (buffer en inglés).

Este grupo de tres operaciones mostradas anteriormente, constituyen las operaciones lógicas básicas mediante las cuales pueden realizarse las demás.

Funciones lógicas negadas

Compuerta logica NAND: Realiza la operación de producto lógico negado.

Compuerta logica NOR: Realiza la operación de suma lógica negada.

Compuerta logica NOT: Realiza la función booleana de inversión o negación de una varaible lógica.

Las tres operaciones lógicas antes vistas, constituyen las operaciones lógicas negadas.

Otras funciones lógicas

Función X-OR: Se le denomina la compuerta de "algunos pero no todos", su expresión Booleana es una suma binaria de un digito cada ino y el resultado obtenido será la salida. La salida tiene un estado "1! al tener las entradas en estados diferentes. (Una activa y otra inactiva).

Función X-NOR: Son el complemento lógico de las compuertas XOR. La expresión asociada a la función que realiza una compuerta XNOR.

El valor de salida de una compuerta XNOR será 1 cuando el valor de sus entradas sean iguales y será 0 cuando el valor de sus entradas sean distintas.

Un pequeño resumen de compuertas lógicas:

Álgebra de Boole

En el álgebra de Boole hay dos operaciones, denotadas con los simbolos + y (-) pero que son diferentes y estan muy apartes de las operaciones que todos conocemos de suma y producto.

El álgebra de Boole se aplican a bits, es decir, a números que solo pueden ser el "0" ó el "1"

La operación logica se define de la siguiente manera:

El resultado siempre es igual a "1" cuando alguno de los bits sumandos es igual "1". O lo que es lo mismo, el resultafo de esta su,a sólo da "0" si los dos bits que estamos sumando son iguales a cero, En caso contrario valdra "1".

Operación de suma lógica

En una sala grande a la que se puede acceder a través de dos puertas. En el techo hay una única lámpara y existen dos interruptores de luz, uno al lado de cada puerta de entrada.

El estado en el que se encuentra la luz, en función de cómo estén los interruptores viene sado por la ecuación booleana:

F=A+B

Si A es una variable booleana, se cumple

Operación de producto lógico

La operación de producto lógico se define así:

En este caso, la operación es más intuitiva, puesto que es igual que el producto de números reales.

El resultado sólo vale "1" cuando los bits están a "1", o visto de otra manera, el resultado es "o cuando alguno de los bits es "0".

Ejemplo:

Una caja de seguridad de un banco que sólo se abre cuando se han introducido dos llaves diferentes, ina la tiene el director y la otra el jefe de seguridad.