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http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica
La electrónica es la rama de la física y especialización de la ingeniería, que estudia y emplea
sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo de los electrones u otras
partículas cargadas eléctricamente.
Utiliza una gran variedad de conocimientos, materiales y dispositivos, desde los
semiconductores hasta las válvulas termoiónicas. El diseño y la gran construcción de circuitos
electrónicos para resolver problemas prácticos forman parte de la electrónica y de los campos de la
ingeniería electrónica, electromecánica y la informática en el diseño de software para su control. El
estudio de nuevos dispositivos semiconductores y su tecnología se suele considerar una rama de la
física, más concretamente en la rama de ingeniería de materiales.
Historia
Circuito
Se considera que la electrónica comenzó con el diodo de vacío inventado por John Ambrose
Fleming en 1902. El funcionamiento de este dispositivo está basado en el Efecto Edison. Edison fue
el primero que observó en 1883 la emisión termoiónica, al colocar una lámina dentro de una
bombilla para evitar el ennegrecimiento que producía en la ampolla de vidrio el filamento de carbón.
Cuando se polarizaba positivamente la lámina metálica respecto al filamento, se producía una
pequeña corriente entre el filamento y la lámina. Este hecho se producía porque los electrones de los
átomos del filamento, al recibir una gran cantidad de energía en forma de calor, escapaban de la
atracción del núcleo (emisión termoiónica) y, atravesando el espacio vacío dentro de la bombilla,
eran atraídos por la polaridad positiva de la lámina.
El otro gran paso lo dio Lee De Forest cuando inventó el triodo en 1906. Este dispositivo es
básicamente como el diodo de vacío, pero se le añadió una rejilla de control situada entre el cátodo y
la placa, con el objeto de modificar la nube electrónica del cátodo, variando así la corriente de placa.
Este fue un paso muy importante para la fabricación de los primeros amplificadores de sonido,
receptores de radio, televisores, etc.
Lee De Forest es considerado el Padre de la electrónica, ya que antes del Triodo, solo nos
limitábamos a convertir la corriente alterna en corriente directa o continua, o sea, solo se construían
las fuentes de Alimentación, pero con la creación del Triodo de Vacío, vino la Amplificación de todo
tipo de señales, sobre todo la de Audio, la Radio, la TV y todo lo demás, esto hizo que la industria de
estos equipos tuvieran un repunte tan grande que ya para las décadas superiores al 1930 se acuñara la
palabra por primera vez de "Electrónica" para referirse a la tecnología de estos equipos emergentes.
Conforme pasaba el tiempo, las válvulas de vacío se fueron perfeccionando y mejorando,
apareciendo otros tipos, como los tetrodos (válvulas de cuatro electrodos), los pentodos (cinco
electrodos), otras válvulas para aplicaciones de alta potencia, etc. Dentro de los perfeccionamientos
de las válvulas se encontraba su miniaturización.
Pero fue definitivamente con el transistor, aparecido de la mano de Bardeen y Brattain, de la Bell
Telephone Company, en 1948, cuando se permitió aún una mayor miniaturización de aparatos tales
como las radios. El Transistor de Unión apareció algo más tarde, en 1949. Este es el dispositivo
utilizado actualmente para la mayoría de las aplicaciones de la electrónica. Sus ventajas respecto a las
válvulas son entre otras: menor tamaño y menor fragilidad, mayor rendimiento energético, menores
tensiones de alimentación, etc. El transistor no funciona en vacío como las válvulas, sino en un
estado sólido semiconductor (silicio), razón por la que no necesita centenares de voltios de tensión
para funcionar.
A pesar de la expansión de los semiconductores, todavía se siguen utilizando las válvulas en
pequeños círculos audiófilos, porque constituyen uno de sus mitos más extendidos.
El transistor tiene tres terminales (el emisor, la base y el colector) y se asemeja a un Triodo: la base
sería la rejilla de control, el emisor el cátodo, y el colector la placa. Polarizando adecuadamente estos
tres terminales se consigue controlar una gran corriente de colector a partir de una pequeña corriente
de base.
En 1958 se desarrolló el primer Circuito Integrado, que alojaba seis transistores en un único chip. En
1970 se desarrolló el primer Microprocesador, Intel 4004. En la actualidad, los campos de desarrollo
de la electrónica son tan vastos que se ha dividido en varias disciplinas especializadas. La mayor
división es la que distingue la Electrónica Analógica de la Electrónica Digital.
La electrónica es, por tanto, una de las ramas de la ingeniería con mayor proyección en el futuro,
junto con la Informática.
Aplicaciones de la electrónica
La electrónica desarrolla en la actualidad una gran variedad de tareas. Los principales usos de los
circuitos electrónicos son el control, el procesado, la distribución de información, la conversión y la
distribución de la energía eléctrica. Estos usos implican la creación o la detección de campos
electromagnéticos y corrientes eléctricas. Entonces se puede decir que la electrónica abarca en
general las siguientes áreas de aplicación:
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Electrónica de Control
Telecomunicaciones
Electrónica de Potencia
Sistemas electrónicos
Un sistema electrónico es un conjunto de circuitos que interactúan entre sí para obtener un resultado.
Una forma de entender los sistemas electrónicos consiste en dividirlos en las siguientes partes:
1. Entradas o Inputs – Sensores (o Transductores) electrónicos o mecánicos que toman las señales
(en forma de temperatura, presión, etc.) del mundo físico y las convierten en señales de corriente o
voltaje. Ejemplo: El termopar, la foto resistencia para medir la intensidad de la luz, etc.
2. Circuitos de procesamiento de señales – Consisten en artefactos electrónicos conectados juntos
para manipular, interpretar y transformar las señales de voltaje y corriente provenientes de los
transductores.
3. Salidas u Outputs – Actuadores u otros dispositivos (también transductores) que convierten las
señales de corriente o voltaje en señales físicamente útiles. Por ejemplo: un display que nos
registre la temperatura, un foco o sistema de luces que se encienda automáticamente cuando esté
oscureciendo.
Básicamente son tres etapas: La primera (transductor), la segunda (circuito procesador) y la tercera
(circuito actuador).
Como ejemplo supongamos un televisor. Su entrada es una señal de difusión recibida por una
antena o por un cable. Los circuitos de procesado de señales del interior del televisor extraen la
información sobre el brillo, el color y el sonido de esta señal. Los dispositivos de salida son un tubo
de rayos catódicos o monitor LCD que convierte las señales electrónicas en imágenes visibles en una
pantalla y unos altavoces. Otro ejemplo puede ser el de un circuito que ponga de manifiesto la
temperatura de un proceso, el transductor puede ser una termocupla, el circuito de procesamiento se
encarga de convertir la señal de entrada en un nivel de voltaje (comparador de voltaje o de ventana)
en un nivel apropiado y mandar la información decodificándola a un display donde dé la temperatura
real y si esta excede un límite preprogramado activar un sistema de alarma (circuito actuador) para
tomar las medida pertinentes.
Señales electrónicas
Es la representación de un fenómeno físico o estado material a través de una relación establecida; las
entradas y salidas de un sistema electrónico serán señales variables.
En electrónica se trabaja con variables que toman la forma de Tensión o Corriente estas se pueden
denominar comúnmente señales. Las señales primordialmente pueden ser de dos tipos:
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Variable Analógica – Son aquellas que pueden tomar un número infinito de valores
comprendidos entre dos límites. La mayoría de los fenómenos de la vida real dan señales de este
tipo. (presión, temperatura, etc.)
 Variable Digital – También llamadas variables discretas, entendiéndose por estas, las variables
que pueden tomar un número finito de valores. Por ser de fácil realización los componentes
físicos con dos estados diferenciados, es este el número de valores utilizado para dichas
variables, que por lo tanto son binarias. Siendo estas variables más fáciles de tratar (en lógica
serían los valores V y F) son los que generalmente se utilizan para relacionar varias variables
entre sí y con sus estados anteriores.
Tensión
Es la diferencia de potencial generada entre los extremos de un componente o dispositivo eléctrico.
También se puede decir que es la energía capaz de poner en movimiento los electrones libres de un
conductor o semiconductor. La unidad de este parámetro es el Voltio (V). Existen dos tipos de
tensión: la continua y la alterna.
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Voltaje Continuo (VDC) – Es aquel que tiene una polaridad definida, como la que proporcionan
las pilas, baterías y fuentes de alimentación.
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Voltaje Alterno (VAC) – Es aquel cuya polaridad va cambiando o alternando con el transcurso
del tiempo. Las fuentes de voltaje alterno más comunes son los generadores y las redes de
energía doméstica.
Corriente eléctrica
También denominada intensidad, es el flujo de electrones libres a través de un conductor o
semiconductor en un sentido. La unidad de medida de este parámetro es el Amperio (A). Al igual que
existen tensiones continuas o alternas, las intensidades también pueden ser continuas o alternas,
dependiendo del tipo de tensión que se utiliza para generar estos flujos de corriente.
Resistencia
Es la propiedad física mediante la cual todos los materiales tienden a oponerse al flujo de la corriente.
La unidad de este parámetro es el Ohmio (Ω). No debe confundirse con el componente resistor. La
propiedad inversa es la conductancia eléctrica.
Circuitos electrónicos
Se denomina circuito electrónico a una serie de elementos o componentes eléctricos (tales como
resistencias, inductancias, condensadores y fuentes) o electrónicos, conectados eléctricamente entre sí
con el propósito de generar, transportar o modificar señales electrónicas. Los circuitos electrónicos o
eléctricos se pueden clasificar de varias maneras:
Por el tipo de información
Por el tipo de régimen
Por el tipo de señal
Por su
configuración
Analógicos
Digitales
Mixtos
Periódico
Transitorio
Permanente
De Corriente Continua
De Corriente Alterna
Mixtos
Serie
Paralelo
Mixtos
Componentes
Para la síntesis de circuitos electrónicos se utilizan componentes electrónicos e instrumentos
electrónicos. A continuación se presenta una lista de los componentes e instrumentos más
importantes en la electrónica, seguidos de su uso más común:
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Altavoz o Parlante: reproducción de sonido.
Cable Conductor: conducción de la electricidad.
Conmutador: reencaminar una entrada a una salida elegida entre dos o más.
Interruptor: apertura o cierre de circuitos, manualmente.
Pila: generador de energía eléctrica.
Transductor: transformación de una magnitud física en una eléctrica.
Visualizador: muestra de datos o imágenes.
Dispositivos analógicos (algunos ejemplos)
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Amplificador Operacional: amplificación, regulación, conversión de señal,
conmutación.
Condensador o Capacitor: almacenamiento de energía, filtrado, adaptación de
impedancias.
Diodo: rectificación de señales, regulación, multiplicador de tensión.
Diodo Zener: regulación de tensiones.
Bobina o Inductor: adaptación de impedancias.
Potenciómetro: variación de la corriente eléctrica o la tensión.
Relé: apertura o cierre de circuitos mediante señales de control.
Resistor o Resistencia: división de intensidad o tensión, limitación de intensidad.
Transistor: amplificación, conmutación.
Dispositivos digitales
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Biestables: control de Sistemas Secuenciales.
Memoria: almacenamiento digital de datos.
Microcontrolador: control de Sistemas Digitales.
Puerta o Compuerta Lógica: control de Sistemas Combinacionales.
Dispositivos de potencia
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DIAC: control de potencia.
Fusible: protección contra sobre-intensidades.
Tiristor: control de potencia.
Transformador: elevar o disminuir tensiones, intensidades, e impedancia aparente.
Triac: control de potencia.
Varistor: protección contra sobre-tensiones.
Equipos de medición
Los equipos de medición de electrónica se utilizan para crear estímulos y medir el comportamiento
de los Dispositivos Bajo Prueba (DUT por sus siglas en inglés). La medición de magnitudes
mecánicas, térmicas, eléctricas y químicas se realiza empleando dispositivos denominados sensores y
transductores. El sensor es sensible a los cambios de la magnitud a medir, como una temperatura, una
posición o una concentración química. El transductor convierte estas mediciones en señales
eléctricas, que pueden alimentar a instrumentos de lectura, registro o control de las magnitudes
medidas. Los sensores y transductores pueden funcionar en ubicaciones alejadas del observador, así
como en entornos inadecuados o impracticables para los seres humanos.
Algunos dispositivos actúan de forma simultánea como sensor y transductor. Un termopar consta de
dos uniones de diferentes metales que generan una pequeña tensión que depende del diferencial
término entre las uniones. El termistor es una resistencia especial, cuyo valor de resistencia varía
según la temperatura. Un reóstato variable puede convertir el movimiento mecánico en señal
eléctrica. Para medir distancias se emplean condensadores de diseño especial, y para detectar la luz se
utilizan fotocélulas. Para medir velocidades, aceleración o flujos de líquidos se recurre a otro tipo de
dispositivos. En la mayoría de los casos, la señal eléctrica es débil y debe ser amplificada por un
circuito electrónico. A continuación presentamos una lista de los más equipos de medición más
importantes:
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Galvanómetro: mide el cambio de una determinada magnitud, como la intensidad de corriente o
tensión. Se utiliza en la construcción de Amperímetros y Voltímetros analógicos.
Amperímetro y Pinza Amperométrica: miden la intensidad de corriente eléctrica.
Óhmetro o Puente de Wheatstone: miden la resistencia eléctrica. Cuando la resistencia eléctrica es
muy alta (sobre los 1 M-ohm) se utiliza un Megóhmetro o medidor de aislamiento.
Voltímetro: mide la tensión eléctrica.
Multímetro, Tester o polímetro: mide las tres magnitudes citadas arriba, además de continuidad
eléctrica y el valor B de los Transistores (tanto PNP como NPN).
Vatímetro: mide la Potencia Eléctrica. Está compuesto de un amperímetro y un voltímetro.
Dependiendo de la configuración de conexión puede entregar distintas mediciones de potencia
eléctrica, como la Potencia Activa o la Potencia Reactiva.
Osciloscopio: miden el cambio de la corriente y el voltaje respecto al tiempo.
Analizador Lógico: prueba Circuitos Digitales.
Analizador de Espectro: mide la energía espectral de las señales.
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Analizador Vectorial de Señales: como el analizador espectral pero con más funciones de
demodulación digital.
Electrómetro: mide la carga eléctrica.
Frecuencímetro o Contador de Frecuencia: mide la Frecuencia.
Reflectómetro de Dominio de Tiempo (TDR): prueba la integridad de cables largos.
Capacímetro: mide la Capacidad Eléctrica o capacitancia.
Contador o Medidor Eléctrico: mide la Energía Eléctrica. Al igual que el vatímetro, puede
configurarse para medir energía activa (consumida) o energía reactiva.
Circuito digital
Un circuito lógico es aquél que maneja la información en forma binaria, es decir, con valores de "1"
y "0". Estos dos niveles lógicos de voltaje fijos representan:
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"1" nivel alto o "high".
"0" nivel bajo o "low".
Definición
Todos los circuitos cuyos componentes realizan operaciones análogas a las que indican los
operadores lógicos se llaman "Circuitos Lógicos" o "circuitos digitales".
Los Circuitos Lógicos están compuestos por elementos digitales como la compuerta AND
(Y), compuerta OR (O), compuerta NOT (NO) y otras combinaciones muy complejas de los circuitos
antes mencionados.
Tipos de elementos digitales
Estas combinaciones (ya mencionadas) dan lugar a otros tipos de elementos digitales. Aquí hay un
listado de algunos de éstos:
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compuerta NAND (No Y)
compuerta NOR (No O)
compuerta OR exclusiva (O exclusiva)
demultiplexores o demultiplexadores
decodificadores
codificadores
flip-flops
memorias
microcontroladores
microprocesadores
multiplexores o multiplexadores
Información general
La electrónica moderna usa electrónica digital para realizar perfeccionamientos en la tecnología, el
llamado efecto "Caja Negra".
En el circuito lógico digital existe transmisión de información binaria entre sus circuitos. A primera
instancia esto parece relativamente simple, pero los circuitos electrónicos son bastante complejos ya
que su estructura esta compuesta por un número muy grande de circuitos simples, donde todos deben
funcionar de la manera correcta, para lograr el resultado esperado y no obtener una información
errónea.
La información binaria que transmiten los circuitos ya mencionados, se representan de la siguiente
forma:
 "0" o "1"
 "Falso" o "Verdadero"
 "On" y "Off"
 "Abierto" o "Cerrado"
 o cualquier mecanismo que represente dos estados mutuamente excluyentes
Electrónica analógica
Transistor Bipolar, componente muy usado en sistemas analógicos.
La electrónica analógica es una parte de la electrónica que estudia los sistemas en los cuales sus
variables; tensión, corriente, etc., varían de una forma continua en el tiempo, pudiendo tomar
infinitos valores (al menos teóricamente). En contraposición se encuentra la electrónica digital donde
las variables solo pueden tomar valores discretos, teniendo siempre un estado perfectamente definido.
Un ejemplo:
Se dispone de una medida real concreta; la longitud total de un coche:
En un sistema digital esta medida podría ser de 4 metros o de 4 metros y 23 centímetros. Se puede
dar la precisión que se quiera pero siempre serán cantidades enteras.
En un sistema analógico la medida seria la real; es decir 4,233648596... en teoría hasta que se llegue
a la mínima cantidad de materia existente (siempre que el sistema de medida sea lo suficientemente
exacto).
Señal analógica
Ejemplo de señal analógica
Una señal analógica es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético y
que es representable por una función matemática continua en la que es variable su amplitud y período
(representando un dato de información) en función del tiempo. Algunas magnitudes
físicas comúnmente portadoras de una señal de este tipo son eléctricas como la intensidad, la tensión
y la potencia, pero también pueden ser hidráulicas como la presión, térmicas como la temperatura,
mecánicas, etc.
En la naturaleza, el conjunto de señales que se perciben son analógicas, así la luz, el sonido,
la energía, etc., son señales que tienen una variación continua. Incluso la descomposición de la luz en
el arco iris se ve como se realiza de una forma suave y continua.
Una onda senoidal es una señal analógica de una sola frecuencia. Los voltajes de la voz y
del video son señales analógicas que varían de acuerdo con el sonido o variaciones de la luz que
corresponden a la información que se está transmitiendo.
Señal eléctrica analógica
Señal eléctrica analógica es aquella en la que los valores de la tensión o voltaje varían
constantemente en forma de corriente alterna, incrementando su valor con signo eléctrico positivo (+)
durante medio ciclo y disminuyéndolo a continuación con signo eléctrico negativo (–) en el medio
ciclo siguiente.
El cambio constante de polaridad de positivo a negativo provoca que se cree un trazado en forma
de onda senoidal.
Señal digital como una señal analógica compuesta
Basándose en el análisis de Fourier, una señal digital es una señal analógica compuesta. El ancho de
banda es infinito, como se podría intuir. Se puede llegar a este concepto si se estudia una señal
digital. Una señal digital, en el dominio del tiempo, incluye segmentos horizontales y verticales
conectados. Una línea vertical en el dominio de tiempo significa una frecuencia infinita. Mientras que
el tramo horizontal representa una frecuencia cero. Ir de una frecuencia cero a una frecuencia infinito
(y viceversa) implica que todas las frecuencias en medio son parte del dominio.
El análisis de Fourier se puede usar para descomponer una señal. Si la señal digital es periódica, lo
que es raro en comunicaciones, la señal descompuesta tiene una representación en el dominio de
frecuencia con un ancho de banda infinito y frecuencias discretas. Si la señal digital es aperiódica, la
señal descompuesta todavía tiene un ancho de banda infinito, pero las frecuencias son continuas.
Desventajas en términos electrónicos
Ejemplo de ruido en señal analógica.
Las señales de cualquier circuito o comunicación electrónica son susceptibles de ser modificadas de
forma no deseada de diversas maneras mediante el ruido, lo que ocurre siempre en mayor o menor
medida. Para solucionar esto la señal suele ser acondicionada antes de ser procesada.
La gran desventaja respecto a las señales digitales es el ruido en las señales analógicas: cualquier
variación en la información es de difícil recuperación, y esta pérdida afecta en gran medida al
correcto funcionamiento y rendimiento del dispositivo analógico.
Un sistema de control (ya pueda ser un ordenador, etc.) no tiene capacidad alguna para trabajar con
señales analógicas, de modo que necesita convertirlas en señales digitales para poder trabajar con
ellas. (Conversión Analógica-Digital)
Ejemplo de un sistema analógico
Un ejemplo de sistema electrónico analógico es el altavoz, que se emplea para amplificar el sonido de
forma que éste sea oído por una gran audiencia.
Las ondas de sonido que son analógicas en su origen, son capturadas por un micrófono y convertidas
en una pequeña variación analógica de tensión denominada señal de audio. Esta tensión varía de
manera continua a medida que cambia el volumen y la frecuencia del sonido y se aplica a la entrada
de un amplificador lineal.
La salida del amplificador, que es la tensión de entrada amplificada, se introduce en el altavoz. Éste
convierte, de nuevo, la señal de audio amplificada en ondas sonoras con un volumen mucho mayor
que el sonido original captado por el micrófono.
Ejemplos de aquellos sistemas analógicos que ahora se han vuelto digitales
Grabaciones de video: Un disco versátil digital de múltiples usos (DVD por las siglas de digital
versatile disc) almacena video en un formato digital altamente comprimido denominado MPEG-2.
Este estándar codifica una pequeña fracción de los cuadros individuales de video en un formato
comprimido semejante al JPEG y codifica cada uno de los otros cuadros como la diferencia entre éste
y el anterior.
La capacidad de un DVD de una sola capa y un solo lado es de aproximadamente 35 mil millones de
bits suficiente para grabar casi 2 horas de video de alta calidad y un disco de doble capa y doble lado
tiene cuatro veces esta capacidad.
Grabaciones de audio: Alguna vez se fabricaron exclusivamente mediante la impresión de formas de
onda analógicas sobre cinta magnética o un acetato (LP), las grabaciones de audio utilizan en la
actualidad de manera ordinaria discos compactos digitales (CD. Compact Discs). Un CD almacena la
música como una serie de números de 16 bits que corresponden a muestras de la forma de onda
analógica original se realiza una muestra por canal estereofónico cada 22.7 microsegundos. Una
grabación en CD a toda su capacidad (73 minutos) contiene hasta seis mil millones de bits de
información.
Sistemas que utilizan métodos digitales y analógicos
Existen sistemas que utilizan métodos digitales y analógicos, uno de ellos es el reproductor de disco
compacto (CD).
La música en forma digital se almacena en el CD. Un sistema óptico de diodos láser lee
los datos digitales del disco cuando éste gira y los transfiere al convertidor digital-analógico (DAC).
El DAC transforma los datos digitales en una señal analógica que es la reproducción eléctrica de
la música original. Esta señal se amplifica y se envía al altavoz. Cuando la música se grabó en
el CD se utilizó un proceso que, esencialmente, era el inverso al descrito, y que utiliza un convertidor
analógico digital (ADC, analog-to-digital converter).
Señales periódicas
Una señal periódica continua x(t) tiene la característica de que hay un valor positivo 'T' para el cual
x(t) = X(t+T) para todos los valores de 't'.
En otras palabras, una señal periódica tiene la propiedad de que no cambia para un corrimiento de
tiempo 'T'.En este caso se dice que x(t) es periódica con periodo 'T'. Las señales periódicas continuas
surgen en una gran variedad de contextos. Por ejemplo, la respuesta natural de sistemas en los cuales
se conserva la energía, como los circuitos LC ideales sin disipación de energía resistiva y los sistemas
mecánicos ideales sin pérdida de fricción, son señales periódicas básicas.
El período fundamental 0 de x(t) es el valor más pequeño de 'T' . Una señal que no es periódica se le
conoce como aperiódica.
http://www.comunidadelectronicos.com/articulos/historia.htm
Historia de la Electrónica
La historia de la Electrónica, como la de muchas otras ciencias, está marcada por pequeños y grandes
descubrimientos. Algunos de ellos fortuitos y otros, fruto de mentes visionarias de investigadores y
científicos.
Este es un pequeño resumen cronológico de algunos de los eventos y personajes que contribuyeron
en el desarrollo de la ciencia y la tecnología eléctrica y electrónica. Conocerlos, ayudará a
comprender y valorar mejor esta ciencia.
Descubrimientos, inventos y personajes relevantes en la historia de la electrónica
1800 - Alessandro Volta, físico italiano, anuncia en la Royal Society de Londres el resultado de sus
experimentos (desde 1786) generando electricidad mediante metales diferentes separados por un
conductor húmedo. Volta apila 30 discos metálicos separados cada uno por un paño humedecido en
agua salada, obteniendo electricidad. A tal dispositivo se le llamó "pila voltaica", de allí se origina el
nombre de las "Pilas". En honor de Alessandro Volta, la unidad de medida del potencial eléctrico se
denomina Voltio.
1820 - El físico y químico danés, Hans C. Oersted descubre que alrededor de un conductor por el que
circulaba una corriente eléctrica se forma un campo magnético.
1820 - Poco después del descubrimiento de Oersted, el científico francés André Marie Ampere logró
formular y demostrar experimentalmente, la ley que explica en términos matemáticos la interacción
entre magnetismo y electricidad. En su memoria fue nombrada la unidad de intensidad de corriente
eléctrica: el Amperio.
1821 - Michael Faraday, físico y químico británico, basado en los descubrimientos de Oersted,
construye los primeros aparatos para producir lo que el llamó "Rotación Electromagnética", nacía así
el motor eléctrico
1825 - El inventor británico William Sturgeon crea un dispositivo que iba a contribuir
significativamente a la fundación de las comunicaciones electrónicas: el electroimán.
1827 - El profesor alemán Georg Simon Ohm publica el resultado de sus experimentos que
demuestran la relación entre Voltaje, Corriente y Resistencia. Conocida hoy como Ley de Ohm. Su
trascendencia fue menospreciada por sus colegas de la época y solo reconocida dos décadas después.
1827 - El físico alemán Gustav Kirchoff expone dos reglas, con respecto a la distribución de
corriente en un circuito eléctrico con derivaciones, llamadas Leyes de Kirchoff.
1831 - Michael Faraday, diez años después de su "motor eléctrico", descubre un efecto inverso al
descubierto por Oersted. Un campo magnético en movimiento sobre un conductor induce en este una
corriente eléctrica. Crea la Ley de Inducción Magnética y base de los generadores eléctricos.
También descubre que en electricidad estática, la carga eléctrica se acumula en la superficie exterior
del conductor eléctrico cargado. Este efecto se emplea en el dispositivo denominado jaula de Faraday
y en los capacitores. En reconocimiento a sus importantes descubrimientos, la unidad de capacidad
eléctrica se denomina Faradio.
1837 - Después de varios años desarrollando la idea, Samuel M. Morse patenta un dispositivo que
permite trasmitir mensajes a grandes distancias a través de dos cables, usando un código de puntos y
rayas (el famoso alfabeto Morse). Nacía el Telégrafo.
1846 - El Ing. Alemán Ernst Werner M. von Siemens, desarrolla el telégrafo de aguja y presión y un
sistema de aislamiento de cables eléctricos a base de látex, lo que permitió, la fabricación y tendido
de cables submarinos, fundando la compañía Siemens AG. Por estas y otras contribuciones
tecnológicas en 1888 fue ascendido a la nobleza.
1861 - El físico ingles James Clerk Maxwell desarrolla el concepto de onda electromagnética, que
permite una descripción matemática adecuada de la interacción entre electricidad y magnetismo.
Predijo que era posible propagar ondas por el espacio libre utilizando descargas eléctricas.
1875 - William Crookes, físico y químico británico, investigando el comportamiento de las cargas
eléctricas, usando un tubo de vidrio con electrodos y alto voltaje descubre la existencia de los rayos
catódicos. Su dispositivo que se llamó "Tubo de Crookes" y sería el precursor de los tubos de rayos
catódicos o cinescopios de hoy en día.
1876 - Graham Bell y su asistente Thomas A. Watson, realizaron la primera transmisión de la voz
humana a través de cables. Nacía así, el teléfono.
1877 - Thomas Alva Edison inventa el primer aparato que permitía grabar en un cilindro de cera, voz
y sonidos para luego reproducirlos, lo llamó: Fonógrafo.
1878 - Thomas Alva Edison construyó la primera lámpara incandescente con filamentos de bambú
carbonizado.
1882 - El inventor francés, Lucien H. Gaulard patenta un dispositivo que llamó generador secundario
y que sería una versión primitiva de lo que hoy llamamos transformador.
1882 - Nikola Tesla investigador estadounidense de origen croata, experimentando con alto voltaje y
corriente alterna polifásica, inventa el alternador y el primer motor eléctrico de inducción.
1883 - Thomas Alva Edison, tratando de mejorar su lámpara incandescente descubre que al calentar
un metal este emite cargas eléctricas. Lo llamó "efecto Edison", posteriormente conocido como
emisión termoiónica. Creó un dispositivo en el cual, dentro de un tubo de vidrio al vacío, la carga
eléctrica emitida por una superficie metálica caliente (llamada cátodo) es recogida por otra superficie
fría (llamada ánodo).
1884 - Paul Nipkow patenta un artefacto explorador de imágenes, que llamó "Disco de Nipkow" y
que permitiría luego convertir imágenes en señales eléctricas.
1887 - El estadounidense de origen alemán Emile Berliner, inventa un sistema de grabación que
podía sacar muchas copias de la grabación original. Berliner sustituyó el cilíndrico del fonógrafo de
Edison, por un disco plano y patentó entonces su "gramófono", fundando su propia compañía para
fabricarlo masivamente.
1887 - Heinrich Hertz, físico alemán, corrobora la predicción de James Clerk Maxwell creando el
primer transmisor de radio, generando radiofrecuencias. Desarrolló también un sistema para medir la
velocidad (frecuencia) de las ondas de radio. En su honor la unidad de medida de frecuencia se
denomino Hertz (o Hertzio).
1888 - El ingeniero inglés Oberlin Smith ideó y publicó, los principios básicos para grabar sonido en
un soporte magnético.
1897 - El físico inglés J. J. Thomson descubre la existencia de una partícula eléctricamente cargada,
el electrón. En el año de 1906 Thomson recibió el Premio Nóbel de Física por su descubrimiento.
1897 - Ferdinand Braun, científico Alemán, perfecciona el TRC o Tubo de Rayos Catódicos
agregando al Tubo de Crookes una superficie de fósforo que se iluminaba al recibir los rayos
catódicos. Desarrolla el primer osciloscopio.
1897 - Guillermo Marconi ingeniero eléctrico italiano, introduce en el Reino Unido la primer patente
de la Radio.
1898 - El danés Valdemar Poulsen desarrolló y patentó el telegráfono, una grabadora de sonido que
emplea alambre de acero como soporte magnético.
1899 - J.J. Thomson establece que las cargas que se liberaban al calentar una superficie metálica son
electrones.
1901 - Guillermo Marconi, logra la primer transmisión telegráfica inalámbrica a través del Atlántico
1903 - El físico británico John Ambrose Fleming encuentra una aplicación práctica de la válvula
termoiónica de efecto Edison, que posteriormente de denominaría: "Diodo", al usarlo como detector
de ondas electromagnéticas.
John Ambrose Fleming es considerado "el padre de la electrónica"
1906 - El físico estadounidense Lee de Forest agrega un nuevo electrodo en forma de rejilla entre el
cátodo y el ánodo del tubo al vacío. Este electrodo permite regular el paso de electrones. Nace así el
Triodo, primer dispositivo amplificador electrónico.
1913 - El físico estadounidense Edwin Howard Armstrong desarrolla el primer circuito oscilador
basado en un Triodo.
1920, 23 de Febrero - se trasmite el primer programa público de radio en Inglaterra.
1924 - El escocés John Logie Baird, usando el disco explorador de imagen de Nipkow, logra
trasmitir imágenes por ondas de radio. Nacía la Televisión electromecánica
1928 - El ingeniero alemán Fritz Pfleumer patentó la primera cinta magnética, constituida por una
delgada capa de hierro magnetizable sobre una cinta de papel. Años después, la patente fue revocada,
pues el principio básico ya había sido patentado por el danés Valdemar Poulsen en 1898
1929 - Se realizan las primeras emisiones públicas de televisión, por la BBC en Inglaterra
1930 - Se perfeccionan los tubos electrónicos de vacío, nacen el Tetrodo y Pentodo con más
elementos entre el cátodo y el ánodo.
1932 - La empresa alemana A.E.G. realiza los primeros ensayos para la construcción de grabadoras
de cinta. La firma IG Fabenindustrie propone como soporte una cinta plástica: el acetato de celulosa.
1933 - Edwin Howard Armstrong inventa un nuevo tipo modulación de señal: la FM (frecuencia
modulada).
1935 - El Magnetófono hizo su aparición pública en la Exposición Radiotécnica de Berlín. Y cinco
años después H.J. von Braunmuhl y W. Weber introdujeron la premagnetización de alta frecuencia,
que permitió una gran mejora en la grabación del sonido.
1936 - El ingeniero austriaco Paul Eisler mientras trabajaba en Inglaterra, creo el primer circuito
impreso como parte de un receptor de radio.
1946 - Percy Spencer, ingeniero de la Raytheon Corporation, descubre los efectos de las microondas
sobre los alimentos. Inventa el Horno de Microondas.
1947 - Un equipo de ingenieros y científicos encabezados por los doctores John W. Mauchly y J.
Prester Eckert en la Universidad de Pennsylvania, Estados Unidos, crean: ENIAC (Electronic
Numerical Integrator and Computer), primera computadora digital electrónica. Fue una máquina
experimental. No era programable como las computadoras actuales. Era un enorme aparato que
ocupa todo el sótano en la Universidad de Pennsylvania. Tenía 18,000 tubos electrónicos, consumía
varios KW y pesaba algunas toneladas. Realizaba hasta cinco mil sumas por segundo.
1947, 16 de diciembre - Fue creado el primer transistor, por William Shockley, John Bardeen, y
William Brattain en los laboratorios Bell
1950 - Salen al mercado los primeros magnetófonos comerciales, eran de cinta en carrete abierto.
1951 - Los doctores Mauchly y Eckert fundan la compañía Universal Computer (Univac), que
produce la primera computadora comercial: UNIVAC I.
1955 - SONY lanza al mercado el primer receptor de radio totalmente transistorizado el TR-55
1958 - El ingeniero Jack Kilby de la compañía norteamericana Texas Instruments, creó el primer
circuito completo integrado en una pastilla de silicio, lo llamó "circuito integrado". Casi
simultáneamente el ing. Robert Noyce de Fairchil Semiconductor desarrolla un dispositivo similar al
que llamó: "circuito unitario". A ambos se los reconoce como los creadores de los circuitos
integrados.
1962, 10 de Julio - Fue lanzado el Telstar 1 primer satélite de comunicaciones de uso comercial.
1962 - Nick Holonyak, ingeniero de General Electric desarrolla el primer LED (Light Emitting
Diode o Diodo Emisor de Luz) que emitía en el espectro visible.
1962 - Sony lanza al mercado mundial el primer televisor de 5 pulgadas, completamente
transistorizado.
1963 - Philips presentara el popular “Compact Cassette”. Otros fabricantes habían desarrollado
diversos tipos de cartuchos de cinta magnética, pero ninguno de ellos alcanzo la difusión mundial de
este, por su bajo costo, tamaño y practicidad.
1965 - Gordon Moore, trabajando en Fairchild Semiconductor (tres años después fundaría Intel),
predijo que la integración de circuitos crecería a un ritmo que duplicaría el número de transistores
por chip cada dos años. Esta predicción se ha cumplido hasta la fecha y se le conoce como: "Ley de
Moore"
1968 - Fairchild Semiconductor produce el primer circuito integrado regulador de voltaje lineal el
uA723. Poco tiempo después lanza al mercado la serie 7800 que incluye los populares 7805 (de 5V),
etc.
1971 - Ted Hoff, Federico Faggin de Intel y Masatoshi Shima de Busicom (ZiLOG) diseñan el
primer microprocesador, el Intel 4004
1975 - JVC lanza al mercado el sistema de grabación de audio y video analógico para uso domestico:
VHS (Video Home System)
1976 - Sony lanza al mercado el sistema de grabación de audio y video analógico: Betamax.
1979 - Philips y Grundig de Alemania desarrollan el Video 2000 (Video Cassette compacto, o VCC)
para competir con VHS de JVC y Betamax de Sony.
1982, 17 de agosto - La empresa Philips fabrica el primer Compact Disc en Hannover (Alemania),
desarrollado en forma conjunta por Philips y Sony.
1988 - Se integra el MPEG (Moving Picture Experts Group o Grupo de Expertos de Imágenes en
Movimiento), para desarrollar estándares de codificación de audio y video (MPEG-1, MPEG-2, ...
MP3, etc).
1995 - Un consorcio de empresas entre las que destacan Philips, Sony, Toshiba, Time-Warner,
Matsushita Electric, Hitachi, IBM, Mitsubishi Electric, Pioneer, Thomson y JVC, lanzan la primera
versión del estándar DVD.
Continuará ...
* Nota del Autor: Hemos encontrado en algunas publicaciones consultadas, discrepancias en cuanto
a algunas fechas, nombres o lugares, por lo cual no podemos asegurar que los datos publicados aquí
son 100% exactos en todos los casos. Sin embargo, la mayoría de los eventos mencionados están
ampliamente documentados y aceptados como veraces.
http://www.taringa.net/posts/apuntes-y-monografias/4913246/Historia-De-La-ElectronicaResumen.html
BREVE HISTORIA DE LA ELECTRÓNICA – Introducción: Puede decirse que la electrónica es la
rama de la técnica que estudia la transmisión, almacenamiento y procesamiento de información
codificada eléctricamente. Así, el sonido, las imágenes, las cantidades numéricas, etc., pueden ser
afectadas de tales procesos.
Telegrafía - Samuel Morse - Código Morse
En 1838, Samuel Morse patenta el primer telégrafo, palabra que significa “gráfico a lo lejos”. La
interrupción de un circuito eléctrico permite codificar puntos y rayas para ser transmitidas a cierta
distancia. Desde lejos se puede controlar un electroimán que desplaza un lápiz, o un dispositivo, que
hace marcas sobre una cinta de papel que se mueve a una velocidad constante.
Para superar los inconvenientes que presenta este primitivo sistema, utilizó sucesivos circuitos
eléctricos, cada uno con su propia fuente de energía y su propio relevador (o relé).
Morse se ganaba la vida pintando retratos, en épocas anteriores a la aparición de la fotografía. También
se atribuye esta invención a los ingleses Cooke y Wheatstone, mientras que los alemanes Carl Gauss y
W.E. Weber se comunicaban entre sus casas con un primitivo telégrafo.
Telefonía - Alexander Graham Bell
Alexander Graham Bell obtiene la primera patente del teléfono en EEUU, si bien se atribuye su
invención al italiano Antonio Meucci. De todas formas, es posible que varios inventores trabajen en
forma simultánea sin que exista plagio. La palabra “teléfono” significa “sonido a lo lejos”. Bell era un
profesor de sordomudos, nacido en Inglaterra, quien trataba de perfeccionar su trabajo docente.
El primer teléfono de Bell estaba constituido por dos imanes permanentes, cada uno con un bobinado.
Los entrehierros de los imanes en forma de “U”, incluían membranas metálicas muy delgadas. Al
hablar sobre la membrana del primero, se modificaba el campo magnético del imán, por lo que se
inducía una tensión eléctrica en la bobina respectiva. Este es el emisor o micrófono.
La bobina del primer imán estaba conectada, a través de dos conductores, con la otra bobina, que
recibía una corriente enviada por la primera. Dicha corriente modificaba el campo magnético del
segundo imán (receptor o parlante) haciendo que la segunda membrana se moviera siguiendo las
variaciones de corriente. El movimiento de la segunda membrana implicaba una reproducción del
sonido original, que produjo la secuencia descripta.
Electromagnetismo - Clerk Maxwell - Heinrich Hertz
La técnica tiene como fundamento alguna rama de la ciencia experimental. Así, la transmisión de
información mediante ondas de radio y de televisión, o bien a través de una línea de transmisión
eléctrica, tienen como fundamento al electromagnetismo de Maxwell.
El físico escocés James Clerk Maxwell amplía la ley de Ampere para establecer la ley de AmpereMaxwell. Esta ampliación implica la existencia de un campo magnético asociado a un campo eléctrico
variable. Previamente, en 1831, Michael Faraday había descubierto que un campo magnético variable
produce uno eléctrico. Estos campos de fuerzas, mutuamente sostenidos, se propagan aún por el
espacio vacío. De ahí que nos llegue la luz emitida por las estrellas desde remotos lugares del universo,
ya que la luz es también una perturbación electromagnética.
Luego de la etapa teórica le sigue la experimental. Fue Heinrich Hertz quien verifica
experimentalmente la existencia de tales ondas. Es de destacar el poco interés de Hertz por una posible
aplicación de las mismas. Una vez expresó: No sé para qué pueden servir estas onditas. Su principal
interés, como científico, radicaba en comprobar la veracidad de la teoría de Maxwell.
La etapa propiamente técnica está asociada a Guglielmo Marconi quien desarrolla un transmisor para
establecer la “telegrafía sin hilos”. Marconi afirmó que el mejor premio que recibió fue una medalla
recordatoria obsequiada por los quinientos sobrevivientes del Titanic, que pudieron salvar sus vidas
gracias a la telegrafía sin hilos.
Transmisor de Hertz
Estaba constituido por un bobinado primario y uno secundario, similar a un transformador. En el
secundario estaban conectadas las dos mitades de un conductor, con una separación, en dónde habría
de saltar una chispa cuando se cerrase el interruptor que alimentaba al primario. Se puede considerar al
secundario y al conductor como un circuito LC (inductancia y capacidad) con su propia frecuencia de
resonancia. El cierre del interruptor implica disponer de una amplia banda de frecuencias que incluiría
la de resonancia. Al establecerse la resonancia, salta una chispa.
El receptor de Hertz era un simple conductor abierto en un extremo, en forma de “U”. A este
dispositivo podemos asociarlo a una bobina de una vuelta con un capacitor en su extremo, con una
frecuencia de resonancia similar a la del transmisor. Por ello pudo Hertz observar una chispa en el
receptor, producida por la propagación de una onda electromagnética.
Telegrafía sin hilos - Marconi
Marconi modifica el chispero de Hertz conectando una antena al electrodo superior y estableciendo
una conexión a tierra a través del electrodo inferior. Además, ubica un bobinado sintonizado con su
propia capacitancia distribuida, permitiéndole seleccionar una frecuencia de emisión, facilitando la
posible transmisión simultánea de varias emisoras.
Otra innovación consistió en girar 90º los electrodos y la antena, para hacer que el campo eléctrico
oscilara verticalmente y fuera poco absorbido por el suelo, logrando transmitir a mayores distancias
que lo logrado por Hertz. El receptor también puede sintonizarse, mientras que con unos auriculares
podía recibir los puntos y rayas que constituían al código de Morse.
Si se aplica la señal recibida directamente a los auriculares, no se escucha nada. Ello se debe a la
inercia mecánica de tal dispositivo, que no puede seguir las rápidas variaciones de la corriente
eléctrica. El auricular responde al promedio de la corriente recibida, y no al valor instantáneo de la
misma. No se escucha nada porque el valor promedio de una señal alterna es nulo.
Con un rectificador, o detector, se dispone de un valor promedio distinto de cero. El detector estaba
constituido por una piedra galena (mineral de plomo y azufre) que permite establecer una corriente
unidireccional. Para mejorar aún más la recepción, se coloca un capacitor que disminuye las
variaciones de la tensión, elevando aún más el promedio de la corriente y la calidad del sonido
recibido.
Válvulas - Thomas A. Edison
El inventor Thomas A. Edison realiza su único descubrimiento científico; la emisión termoiónica, pero
no le encuentra aplicación práctica. Trabajando con lámparas de filamento, observa que, cerca del
terminal negativo, aparecen manchas sobre el vidrio que recubre al filamento.
John Ambrose Fleming, empleado de la Edison Light Company de Londres, se entera del “efecto
Edison” e introduce un conductor metálico dentro de la lámpara. Obtiene así el primer diodo y aparece
el término “válvula”, ya que permite el paso de la corriente eléctrica en un solo sentido (en forma
similar al efecto que produce la válvula de aire de un neumático).
El inventor Lee de Forest, egresado de la Universidad de Yale, agrega una rejilla metálica entre el
filamento y la placa. Obtiene así el audión, o triodo, en 1906. Este hecho marca el inicio de la era de la
electrónica.
Un dispositivo de tres electrodos admite dos circuitos eléctricos: el de entrada (o de control) y el de
salida (o controlado). La amplificación de señales es la aplicación inmediata que se le puede dar, ya
que una pequeña variación de la tensión en el circuito de control se traduce en una variación de la
corriente dentro de la válvula, que posibilitará una mayor variación de la tensión en el circuito de
salida.
Radiotelefonía - Lee De Forest
La próxima meta consistía en establecer una “telefonía sin hilos”, o radiotelefonía. El chispero de
Marconi sólo permitía emitir señales discontinuas, aptas para la telegrafía sin hilos. Para transmitir
sonidos era necesario disponer de una oscilación eléctrica sostenida, que pudiese ser modificada
(modulada) en función de la información que se desea transmitir.
De Forest utilizó un transmisor por arco eléctrico, mientras que Ernst Alexanderson construyó un
alternador giratorio que llegaba a producir frecuencias de hasta 28.000 ciclos por segundo.
La solución definitiva la logra De Forest con su audión, realizando osciladores de alta frecuencia.
También este inventor perfecciona el cine sonoro. De Forest patentó unos trescientos inventos, pero
no tuvo éxito como empresario por cuanto, más de una vez, fue estafado por sus socios.
Los receptores comienzan a utilizar amplificadores con triodo, siendo ésta la tercera forma de elevar
el promedio de la señal recibida, luego de la detección y del filtrado capacitivo. Los primeros
receptores de radio tenían inconvenientes con la amplificación de distintas frecuencias, provenientes
de distintas emisoras. Fue necesario realizar una “mezcla” de frecuencias (entre la generada por un
oscilador local y la recibida) de tal manera que su diferencia resulte una frecuencia constante, que se
denominó “frecuencia intermedia”. Este es el fundamento del receptor heterodyno, palabra que
deriva del griego y significa “mezcla de fuerzas”. Quien realiza esta invención (y más tarde la
transmisión por frecuencia modulada) fue Edwin W. Armstrong.
Oliver Heaviside - Michael Pupin
Las líneas telefónicas tenían mucha capacidad distribuida, por lo que las señales se debilitaban con la
distancia. Había que agregar inductancia de manera de lograr un filtro pasabajos. Esto se conoce
como la “pupinización” de la línea telefónica. La AT&T le encarga este trabajo a Campbell y a
Pupin, siendo el primero un empleado de dicha empresa. Ambos investigaron los trabajos realizados
por el inglés Oliver Heaviside, quien había hecho un estudio al respecto. De esos trabajos surge la
teoría de los filtros eléctricos, realizada por Campbell, y la obtención de una patente a nombre de
Pupin. La empresa AT&T tuvo que pagar, en esa época, unos quinientos mil dólares por hacer uso de
un invento patentado, que sólo era una mejora insignificante del trabajo original de Heaviside.
Cuando le ofrecieron a Heaviside algo de dinero en retribución por sus trabajos, dijo que debería ser
al “todo o nada”, por lo que siguió en la extrema pobreza y en una soledad favorecida por su sordera.
El matemático Norbert Wiener alguna vez quiso escribir una novela basada en este triste caso.
Wiener escribió: Pupin había envuelto su alma dentro de un contrato comercial. Cuando un alma es
comprada por alguien, el diablo es el consumidor último. Hasta la penitencia pública le fue denegada.
Aunque era incapaz de reprimirse en silencio, las mentiras y las exageraciones a las que se vio
forzado a recurrir deben de haber resonado sepulcralmente en el espacio vacío donde su alma se
había alojado. (De “Inventar”).
Los Laboratorios Bell
Una de las empresas que promovió grandes avances de la electrónica fue la AT&T (American
Telegraph and Telephone Company), sucesora de la Bell Telephone Company, a través de los
Laboratorios Bell. En la década de los cuarenta tiene cinco mil setecientos empleados, mientras que
en los sesenta tenían diecisiete mil empleados, que generaban unas setecientas patentes de invención
anuales.
Uno de sus empleados, George A. Campbell, establece en 1915 la descripción matemática de los
filtros de ondas. Un filtro de onda es un circuito que presenta una diferente respuesta ante las
distintas frecuencias que se le aplican. De ahí que transmitirá algunas de ellas y rechazará a otras. La
oposición al paso de la corriente alterna, que presentan bobinas y capacitores, depende de la
frecuencia de la misma, por lo que los filtros pasivos están constituidos principalmente por esos
elementos circuitales. Posteriormente aparecen los filtros activos, que proveen una amplificación
selectiva.
También en 1915, John R. Carson establece la transmisión por banda lateral única (BLU). Si se
analiza el espectro de las frecuencias que componen una señal modulada en amplitud, se verá que
consiste en una onda portadora de radiofrecuencia con dos bandas laterales, asociadas a la
información a transmitir. Carson advierte que la información viene por “duplicado” en ambas bandas,
por lo que podría suprimirse a una de ellas, e incluso a la portadora, necesitando mucha menos
potencia para transmitir la misma información a la misma distancia; eso sí, a costa de emplear un
receptor bastante más complejo.
La transmisión de información requiere, en varias de sus etapas, de una adecuada amplificación. Ello
implica, entre otros aspectos, que el amplificador debe tener una respuesta lineal, es decir, la salida
debe ser una réplica aumentada de la señal de entrada. De lo contrario, aparecerán frecuencias
indeseables en el propio proceso de la amplificación. Para conseguir una compensación automática
de la alinealidad propia de las válvulas y, posteriormente, de los transistores, Harold S. Black
introduce el amplificador con realimentación negativa.
Black recuerda el momento preciso en que la idea surge de su mente: el 2 de Agosto de 1927, a las 8
y 15 horas, cuando se dirigía a su trabajo, los Laboratorios Bell. La realimentación consiste en
inyectar a la entrada del amplificador parte de la señal de salida (como cuando una víbora muerde su
propia cola). La realimentación positiva, por otra parte, produce oscilaciones, ya que la señal
realimentada se vuelve a amplificar en forma aditiva, mientras que la negativa implica una reducción
de la Ganancia del amplificador, pero con la ventaja mencionada antes.
La realimentación negativa también estabiliza la ganancia del amplificador. Quienes logran una
teoría matemática adecuada, son Harry Nyquist, quien establece un criterio para el estudio de la
estabilidad de los amplificadores, y Hendrik W. Bode, quien describe la relación entre fase y
frecuencia, complementando el trabajo de Nyquist.
En 1924, Clinton J. Davisson y Lester Germen, estudiando el comportamiento de las válvulas
termoiónicas, logran verificar experimentalmente la hipótesis de Louis De Broglie, respecto de las
ondas asociadas a las partículas atómicas. De esa forma, la mecánica ondulatoria pasa a ser una ley
básica del mundo atómico.
Karl G. Jansky, tratando de encontrar la fuente de ruido detectado por su antena, descubre que tales
señales provienen de nuestra galaxia. De esa forma, sin proponérselo, da inicio a la radioastronomía,
que complementa a la astronomía óptica.
En 1928, J. B. Johnson describe matemáticamente al ruido térmico asociado al movimiento de
electrones. Estos, al moverse por efecto de la temperatura y, al poseer carga eléctrica, generan
variaciones aleatorias de la tensión eléctrica. El ruido de Johnson está asociado a la temperatura,
mientras que las frecuencias de las tensiones de ruido admiten un gran ancho de banda.
El 23 de Diciembre de 1947 se realiza la primera prueba exitosa del transistor. Son sus inventores los
físicos J. Bardeen, W. Brattain y W. Shockley. El primero y el tercero eran físicos teóricos, mientras
que Brattain era un físico experimental. Muchos lo consideran como el “mayor invento del siglo”.
Claude Shannon establece la teoría de la información, que consiste, esencialmente, en establecer una
medida de la capacidad que posee un canal de comunicaciones para permitir su transmisión. La
formulación de Shannon establece que dicha capacidad aumenta con el ancho de banda disponible,
siendo proporcional, además, al logaritmo de (1 + S/N), siendo S la potencia de la señal y N la
potencia asociada al ruido térmico.
Arno Penzias y Robert Wilson repiten la historia de Jansky, ya que, trabajando con antenas de
microondas, detectan un ruido de fondo que proviene de todas partes, descubriendo la “radiación
cósmica de fondo”, un fenómeno predicho por los físicos teóricos, que confirma la teoría de la
expansión de las galaxias.
Varios son los investigadores de los Laboratorios Bell que reciben el Premio Nobel de Física, tales
los casos de Davisson, de Brattain, Bardeen y Shockley, de Penzias y Wilson, y del físico P.
Anderson.
Radar - Edward Appleton
Quienes investigaban el comportamiento de las ondas de radio, observaron que, en ciertas ocasiones,
eran reflejadas por las capas ionizadas de la atmósfera. El físico inglés Edward Appleton realiza un
estudio para determinar la altura de las mismas, recibiendo posteriormente el Premio Nobel de Física.
En algunas ocasiones fortuitas, se observó que algunos obstáculos, incluso algún avión, reflejaban las
ondas de radio, por lo que apareció la posibilidad de la radiolocalización. La palabra “radar”
(abreviatura de radio detection and ranging) implica una “detección y posicionado por radio”.
Su realización está asociada a Robert Watson Watt en épocas previas a la Segunda Guerra Mundial.
Esencialmente consiste en generar pulsos muy breves y potentes, que se han de enviar a través de una
antena direccional. La misma antena ha de recibir el rebote reenviado por el objeto a localizar. Un
radiorreceptor, del tipo superheterodino, demodula los pulsos recibidos, mientras que un dispositivo
indicador permite conocer la distancia del objeto reflector.
Transistor - Willian Shockley, Jhon Bardeen y B. Walter Brattain
El transistor surge de la búsqueda de un conmutador de estado sólido para ser utilizado en telefonía y
para reemplazar a los relés tanto como a los sistemas de barras. Luego se vislumbra la posibilidad de
obtener un reemplazo de la válvula de vacío.
Quentin Kaiser escribió: Si no hubiera sido por las microondas o el radar de UHF, probablemente
nunca hubiéramos tenido la necesidad de detectores de cristal. Si no hubiéramos obtenido detectores
de cristal, probablemente no habríamos tenido el transistor, salvo que hubiera sido desarrollado de
algún modo completamente diferente. (Citado en “Revolución en miniatura” de E. Braun y S.
Macdonald).
En 1874, el físico alemán Ferdinand Braun descubrió que el contacto entre un alambre metálico y el
mineral galena (sulfuro de plomo) permitía el paso de corriente en una sola dirección. El radar, al
emplear elevadas frecuencias, debe utilizar un detector con muy poca capacidad eléctrica asociada,
por lo que no podían utilizarse diodos de vacío. El rectificador de estado sólido era esencial. Además,
al inicio de la Segunda Guerra Mundial estaba completo el estudio teórico de los contactos
semiconductor-metal.
Walter Brattain escribió: Ninguno en la profesión estaba seguro de la analogía entre un rectificador
de óxido de cobre y un tubo diodo de vacío y muchos tenían la idea de cómo conseguir poner una
rejilla, un tercer electrodo, para hacer un amplificador. (Citado en “Revolución en miniatura”).
Los niveles de energía cuantificados de los átomos dan lugar a las bandas de energía cuando existen
átomos distribuidos regularmente. El estudio del movimiento de los electrones en estas bandas,
permitió predecir la posibilidad de cambiar la conductividad eléctrica de algunos semiconductores
agregando impurezas controladas adecuadamente. Así surgen los materiales de tipo N y de tipo P.
Un diodo surge al unir un material N con uno P, mientras que el transistor surgió de una estructura
del tipo NPN, o bien PNP. El nombre “transistor” fue ideado por J.R. Pierce, quién expresó: …y
entonces, en aquella época, el transistor fue imaginado para ser el dual del tubo de vacío, así si un
tubo de vacío tenía transconductancia, éste debe tener transresistencia, y así llegué a sugerir
transistor.
Luego de efectuar las primeras pruebas con el transistor, se lo mantuvo en secreto durante casi siete
meses, hasta que se pudo detallar su funcionamiento en forma adecuada para obtener la patente
respectiva. Esta patente le fue concedida a Bardeen y a Brattain por el transistor de punta de contacto,
mientras que la patente del transistor de juntura, aparecido en 1951, le fue concedida a Shockley. Al
respecto, E. Braun y S. Macdonald escriben: Es asombroso que Shockley hubiera formulado la teoría
precisa del transistor de unión al menos dos años antes de que el dispositivo fuera producido.
Podemos tener una idea del comportamiento del transistor, podemos utilizar un circuito que utiliza
una fuente de tensión continua, un indicador de corriente (miliamperímetro) y dos resistencias con
sus respectivos interruptores. Estas resistencias se conectarán entre el colector y la base, mientras que
la fuente se conectará entre colector y emisor.
Si ambos interruptores están abiertos, no habrá corriente de base y el indicador, ubicado a la salida de
la fuente, indicará una corriente nula. Si cerramos un interruptor, habrá corriente de base y también
de colector. Si cerramos el otro interruptor, simultáneamente con el primero, habrá más paso de
corriente. De ahí que podamos decir que el transistor se comporta como si fuese una resistencia
controlada por la corriente de base.
Shockley dio una definición elemental de lo que significa la amplificación: Si usted toma un fardo de
heno y lo ata a la cola de una mula y a continuación le prende fuego, y compara luego la energía
disipada a partir de entonces por la mula con la energía disipada antes por usted en frotar el fósforo,
entenderá plenamente el concepto de amplificación. (Citado en “Los silicon boys” de David A.
Kaplan).
Televisión - Baird, John Logie - Farnsworth, Philo T
La palabra televisión significa “visión a lo lejos” y ha sido uno de los grandes logros de la inventiva
humana. Muchos son los inventores y científicos que hicieron aportes para su realización. En el siglo
XIX se idea un sistema mecánico en el cual dos cilindros, uno en el transmisor y otro en el receptor,
giran a la misma velocidad. Una aguja tocaba una lámina metálica ubicada en el primer cilindro,
donde estaba la imagen a transmitir, enviando una señal eléctrica que actuaba químicamente sobre un
papel ubicado en el segundo cilindro.
Luego del método electroquímico aparece el fotoeléctrico, hasta que, finalmente, se establece una
exploración, tanto en el transmisor como en el receptor, con un delgado haz de electrones. El tubo de
rayos catódicos de Crookes fue perfeccionado por Ferdinand Braun. Los rayos catódicos eran
electrones que chocaban contra una pantalla fluorescente emitiendo luz en el lugar de impacto. A
partir de este dispositivo, el problema consistía en controlar, desde el transmisor, los movimientos
que habrían de describir los electrones para reproducir la imagen original.
El explorador de imagen fue el iconoscopio de Vladimir Zworykin, mientras que los aportes de Philo
Farnsworth ayudaron a establecer la televisión en blanco y negro.
Los teóricos
Los progresos de la electrónica, durante el siglo XX, fueron establecidos, algunas veces, por
experimentadores carentes de formación universitaria. Incluso se afirma que Edison no conocía la ley
de Ohm, es decir, posiblemente nunca realizó cálculo alguno con ella, aunque intuitivamente conocía
muy bien el comportamiento de los circuitos eléctricos. Luego aparecen los aportes de inventores con
formación universitaria, como Braun, De Forest, Marconi, etc.
La electrónica contó también con el aporte de físicos y matemáticos quienes, sin saberlo,
establecieron bases teóricas de gran generalidad. Así, George Boole, tratando de matematizar la
lógica, inicia el “álgebra de Boole”, cuyas leyes no sólo describen los razonamientos del tipo
verdadero-falso, sino también el comportamiento de los circuitos eléctricos con interruptores en serie
y paralelo.
La electrónica digital nace verdaderamente en 1935, cuando Claude Shannon publica un artículo en
el que describe la dualidad entre la lógica simbólica y el álgebra de los interruptores eléctricos, algo
que no fue previsto por Boole, De Morgan, Schröder y otros creadores del álgebra de Boole.
El matemático y físico Jean B. Fourier, en un trabajo de investigación sobre la propagación del calor,
establece el “análisis armónico”. Utilizando la serie de Fourier, puede considerarse toda señal
periódica como la suma de componentes senoidales de distinta amplitud y frecuencia. Incluso un
pulso único también admite un espectro característico de frecuencias componentes. Esto da origen al
estudio de los circuitos mediante la respuesta en la frecuencia, ya que puede conocerse el
comportamiento de un circuito a partir del conocimiento de la respuesta ante funciones senoidales.
Fourier, en su época, ignoraba esta aplicación de su teoría matemática.
Oliver Heaviside establece el cálculo operacional. Asocia un operador D a la derivada matemática,
mientras que a la integral le asocia el operador 1 / D. De esa forma logra reducir una ecuación
diferencial lineal a una ecuación algebraica, de fácil resolución. Con el tiempo se le da el fundamento
matemático correspondiente. Heaviside trabaja hasta los veinticuatro años de edad para dedicarse por
completo a la investigación.
En la búsqueda de una respuesta característica única, que sirva para predecir el comportamiento de
un circuito ante cualquier tipo de función excitadora, se utilizó la “función senoidal amortiguada
exponencialmente”, que generaliza a la función constante, a la senoidal y a la exponencial. Ello
conduce al concepto de frecuencia compleja y a la utilización de la “transformada de Laplace”,
descubierta por el matemático, físico y astrónomo Pierre S. de Laplace. Al respecto, William H. Hayt
y Jack E. Kemmerly escriben: El análisis de circuitos resistivos, el análisis de régimen permanente
sinusoidal, el análisis transitorio, la respuesta forzada, la respuesta compleja y el análisis de circuitos
excitados por funciones excitatrices exponenciales, y sinusoidales amortiguadas exponencialmente,
se convertirán todos en casos especiales de las técnicas generales asociadas con el concepto de
frecuencia compleja. (De “Análisis de circuitos en Ingeniería”).
Circuitos integrados
Un circuito integrado es un dispositivo en el que las funciones de varios componentes discretos
(transistores, diodos, resistencias, etc.) son fabricados en una pieza única de material semiconductor.
Jack Kilby, de la Texas Instruments, había mostrado que en un mismo chip de semiconductor podían
hacerse componentes separados, mientras que Robert Noyce, de la Fairchild, mostró unos meses más
tarde el proceso por el cual estos componentes podían ser fácilmente conectados. Kilby recibe
posteriormente el Premio Nobel de Física, en una época en que Noyce ya había fallecido,
posiblemente por fumar excesivamente. Jack Kilby expresó: A diferencia del invento del transistor,
éste era un invento con relativamente pocas implicaciones científicas. Ciertamente, en aquellos años,
ahora y siempre, podrías decir que contribuía muy poco al pensamiento científico. (Citado en
“Revolución en miniatura”).
Antes de la aparición de los circuitos integrados, existía una aplicación definida (radiorreceptor,
televisor, por ejemplo) y la habilidad del diseñador consistía en hacer el mejor circuito que cumpliera
con la aplicación previamente establecida. Cuando aparecen los circuitos integrados, la habilidad del
diseñador radica en su capacidad para prever nuevas aplicaciones de circuitos previamente
fabricados.
Valle del Silicio
El Silicon Valley es una zona cercana a San Francisco, EEUU. Allí se instalan varias fábricas de
componentes y de dispositivos electrónicos, bajo la influencia de la Universidad de Stanford, en
donde se destaca la figura de Frederick Terman, quien fuera autor del exitoso libro “Ingeniería de
Radio” y considerado como el “padre del Silicon Valley”.
Dos de sus alumnos, David Packard y William Hewlett, fundan la empresa Hewlett-Packard (luego
de arrojar una moneda para determinar el orden de los apellidos). Hewlett expresó posteriormente:
Nuestra idea original era aceptar lo que viniera, en términos de órdenes de trabajo. (Citado en “Los
Silicon Boys”).
Una de las primeras realizaciones de HP fue el oscilador de audio Modelo 200 A, cuyo nombre daba
la idea de que ya venían realizando trabajos anteriores. El éxito de la empresa se debió, entre otros
factores, a la complementación entre las aptitudes de uno y otro socio fundador. Hewlett dijo respecto
de Packard: Él era el emprendedor y yo el que trabajaba.
William Shockley, al dejar los Laboratorios Bell, intenta establecer una fábrica de transistores. Entre
sus empleados figuran Robert Noyce y Gordon Moore. Debido al trato poco amable y a su
incapacidad empresarial, en el primer año no logran fabricar ni un solo transistor. Shockley tomaba
exámenes psicológicos a sus futuros empleados, publicaba lo que ganaba cada uno y hasta utilizó un
detector de mentiras cuando investigaba el origen de cierto incidente que ocurrió.
Un empresario que fabricaba artículos de aviación, Sherman Fairchild, crea una empresa que contrata
a los ex-empleados de Shockley, quien los denomina desde entonces como “los ocho traidores”.
Durante la década de los sesenta, varios se independizan, hasta que los dos últimos en irse, Noyce y
Moore, fundan su propia empresa.
Esta vez no hubo tirada de moneda, porque podría haberse dado el orden “Moore-Noyce” que suena
como “more noise” (más ruido), sino que a la empresa la designan como Intel, que deriva de
Integrated Electronics. Comienzan fabricando memorias con semiconductores para ser utilizadas en
computadoras.
Microprocesador - Marcian E. Hoff
Una de las metas que tienen los fabricantes de circuitos integrados, en la década de los sesenta, es
construir con un solo chip una calculadora digital. En 1969, la empresa japonesa Busicom solicita a
Intel la realización de un chip con esa característica. Asignan el trabajo de diseño a Marcian E. Hoff,
quien introduce una innovación interesante.
En electrónica digital, un objetivo se logra mediante dos caminos posibles: realizando un circuito de
cierta complejidad, con poca, o ninguna programación (mucho hardware, poco software), o bien
realizando un circuito muy simple con bastante programación (poco hardware, mucho software). La
idea de Hoff consistió en tomar en cuenta la segunda alternativa, haciendo un circuito secuencial
programable, con funciones similares a las de una computadora.
El 15 de noviembre de 1971 aparece el primer microprocesador, el 4004, de Intel. En un comienzo se
lo denominó “ordenador microprogramable de un chip”. En 1972 se lo comienza a denominar en la
forma actual.
Entre los factores que favorecieron la aparición del microprocesador, aparecen (según E. Braun y S.
Macdonald):
I) El éxito de la calculadora ya había llevado a la industria a tomar el camino de lo digital.
II) La tecnología MOS (Metal óxido semiconductor) había avanzado muchísimo, con densidades
crecientes y bajo consumo de potencia. Este factor fue de importancia decisiva, pues sin la
posibilidad de poder poner al menos 2.000 componentes en un chip, toda la idea del microprocesador
hubiera sido absurda.
Amplificador operacional: Así como el circuito integrado posibilita el rápido desarrollo de la
electrónica digital, también favorece el desarrollo de la electrónica lineal. La primera procesa
información codificada mediante dos estados eléctricos posibles, mientras que la segunda lo hace con
magnitudes eléctricas que aceptan un cambio continuo.
El amplificador operacional, que ya se había realizado con válvulas termoiónicas, es un amplificador
de elevada ganancia. Si a este tipo de amplificador se lo realimenta negativamente, se observa que su
ganancia depende enteramente del lazo de realimentación. Como este lazo se puede lograr con
resistencias, se puede controlar la ganancia en una forma muy simple.
El nombre “operacional” deriva de su utilización en computadoras analógicas, siendo en la actualidad
la célula básica de los circuitos lineales. Además, la computadora digital, mediante aproximaciones
numéricas, permite realizar simulaciones de sistemas regidos por ecuaciones diferenciales lineales en
forma más eficaz en que lo hacen las computadoras analógicas.
Láser - Townes / Schawlow
Los trabajos teóricos de Albert Einstein, complementados por los de Paul Dirac, previeron la
existencia de una tercera forma en que un átomo puede intercambiar energía luminosa.
a) Un átomo, al recibir energía, permite que un electrón cambie a una órbita superior. Al volver a su
nivel original, emite un fotón (Emisión espontánea).
b) Un átomo puede recibir la energía de un fotón, por lo que éste desaparece (Absorción).
c) La tercera posibilidad implica que un fotón llega hasta un átomo previamente activado,
induciéndolo a emitir un fotón, por lo que llega uno y salen dos de ellos (Emisión estimulada).
En la Enciclopedia Salvat de Ciencia y Técnica aparece: La emisión estimulada se produce cuando
un átomo, en un estado excitado, es bombardeado con fotones de frecuencia exactamente igual que la
del fotón que emitiría el átomo si cayera desde el estado excitado a un nivel de energía más bajo.
Cuando esos fotones alcanzan el átomo, éste emite su propio fotón que naturalmente es idéntico al
que lo ha alcanzado, y se produce la emisión estimulada. Además, los dos fotones viajan en la misma
dirección y están totalmente en fase.
Cuando uno de esos dos fotones choca contra otro átomo excitado, se emite un tercer fotón. Esta
reacción en cadena se produciría mientras haya átomos del tipo necesario en estado excitado, y
emitirá mucha luz, toda de la misma frecuencia y fase.
La palabra “laser” proviene de “Light Amplification by Stimulated Emisión of Radiation”, es decir,
“amplificación de luz por emisión estimulada de radiación”.