Fundamentos de Electrónica Digital
1. Introducción a la Electrónica Digital
1.1 ¿Qué es la Electrónica Digital?
La electrónica digital es la rama de la electrónica que trabaja con señales discretas, generalmente representadas en binario (0 y 1). A diferencia de la electrónica analógica, que utiliza señales sinusoidales, la electrónica digital emplea niveles de tensión bien definidos para representar información.
Los circuitos digitales están compuestos por puertas lógicas, registros, contadores y otros dispositivos electrónicos que permiten el procesamiento y almacenamiento de información.
1.2 Historia y Evolución de la Electrónica Digital
La historia de la electrónica digital se puede dividir en varias etapas:
- Primeros dispositivos electrónicos (1900-1940)
- Desarrollo de los primeros circuitos eléctricos.
- Uso de relés y conmutadores mecánicos.
- Invención de la válvula de vacío.
- Invención del transistor (1947)
- William Shockley, John Bardeen y Walter Brattain desarrollaron el transistor en los laboratorios Bell.
- Esto permitió reemplazar los tubos de vacío, reduciendo tamaño y consumo energético.
- Circuitos integrados (1958-1970)
- Jack Kilby y Robert Noyce crearon los primeros circuitos integrados, lo que llevó a la miniaturización de los sistemas electrónicos.
- Surgimiento de los primeros microprocesadores, como el Intel 4004 (1971).
- Era de la computación personal (1980-presente)
- Popularización de los microprocesadores en computadoras personales.
- Avances en circuitos digitales, memorias y dispositivos lógicos programables.
- Desarrollo de la inteligencia artificial y los sistemas embebidos.
SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES
Las señales analógicas son aquellas que tienen múltiples valores en función del tiempo, donde cada punto de valor es diferente, en cambio las señales digitales tienen solamente 2 valores o estados.
Veamos un Ejemplo de Señal Analogica.
¿Y la señal digital?
Tener presente…
Solo existen 2 tipos de corriente. La corriente alterna y la corriente continua, por consecuencia voltaje alterno y voltaje continuo respectivamente. El voltaje Alterno siempre es una señal analógica y siempre tiene frecuencia > 0
El voltaje Continuo es un valor constante con respecto al tiempo cuyo valor de frecuencia es cero (F = 0), sin embargo, si activamos y desactivamos la señal (conmutamos) podemos generar pulsos y por tal generar frecuencia > 0.
El dato….
Pero… ¿y si también debemos registrar enteros negativos?
Resolvamos…
1.3 Aplicaciones de la Electrónica Digital
- Computadoras y dispositivos móviles.
- Sistemas de comunicación y redes.
- Automóviles y sistemas de control industrial.
- Electrónica de consumo, como televisores, consolas de videojuegos y cámaras digitales.
2: Ley de Ohm
La Ley de Ohm establece la relación fundamental entre voltaje, corriente y resistencia en un circuito eléctrico. Se expresa mediante la fórmula:
I = V / R
Donde:
- V es el voltaje (en voltios, V).
- I es la corriente eléctrica (en amperios, A).
- R es la resistencia eléctrica (en ohmios, Ω).
En 1827, el físico alemán Georg Simon Ohm formuló esta ley mientras investigaba las propiedades de los materiales conductores. Su trabajo fue inicialmente rechazado, pero con el tiempo se convirtió en uno de los principios fundamentales de la electricidad.
Aplicaciones Prácticas
- Cálculo de valores de resistencias en circuitos.
- Diseño de sistemas eléctricos y electrónicos.
- Protección de dispositivos mediante resistencias limitadoras de corriente.
Voltaje
El voltaje, o diferencia de potencial eléctrico, es la cantidad de energía disponible para mover cargas eléctricas a través de un circuito.
Fuentes de Voltaje
- Fuentes de corriente continua (DC): Baterías, pilas, paneles solares.
- Fuentes de corriente alterna (AC): Redes eléctricas domésticas, generadores.
Aplicaciones
- En la alimentación de dispositivos electrónicos.
- En sistemas de distribución de energía eléctrica.
Amperaje
La corriente eléctrica es el flujo de electrones a través de un material conductor.
Tipos de Corriente
- Corriente continua (DC): Flujo constante en una dirección.
- Corriente alterna (AC): Flujo que cambia de dirección periódicamente.
Resistencia
Factores que afectan la resistencia
- Material del conductor: Metales como el cobre tienen menor resistencia.
- Longitud del conductor: A mayor longitud, mayor resistencia.
- Temperatura: Algunos materiales aumentan su resistencia con la temperatura.
Aplicaciones
- Uso de resistencias en circuitos electrónicos para controlar el flujo de corriente.
- Protección contra sobrecargas en dispositivos eléctricos.
