electronica y señales
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18/04/23
Electrónica y señales
Fundamentos de Redes
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Capa Física
Tiene que ver con la transmisión de bits en un canal de comunicación.
Su diseño tiene que ver con las interfaces mecánicas, eléctricas y de procedimiento.
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Capa FísicaPreguntas típicas
¿Cuántos voltios deberán usarse para representar un bit 1 y cuántos para un cero?
¿Cuántos microsegundos tarda la transmisión de un bit?
¿La transmisión es en una o en ambas direcciones?
¿Cómo se establece la transmisión inicial y cómo se interrumpe?
¿Cuántas puntas tiene el conector y para que sirve cada una?
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El Átomo
Es la partícula física más pequeña en la que se puede dividir un elemento.
Formado por un núcleo y electrones que giran alrededor de el.
La combinación de dos o más átomos forman las moléculas.
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El Átomo
El electrón contienen carga eléctrica negativa y el núcleo carga eléctrica positiva.
El número total de electrones cargados negativamente que giran alrededor del núcleo es exactamente igual al número de cargas positivas contenidas en el núcleo
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El Átomo
Las cargas positivas se denominan protones.
Además de los protones el núcleo también contiene partículas eléctricamente neutras llamadas neutrones, compuesta por un protón y un electrón unidos entre sí.
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El Atomo
La cantidad de electrones que giran en torno al núcleo siempre es igual al número de protones libres que están dentro del núcleo.
Los electrones de las órbitas más externas del átomo son atraidos por el núcleo con menor fuerza que los electrones cuyas órbitas están más cerca
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El Átomo
A los electrones exteriores se les llama electrones “ libres “ y se los puede expulsar fácilmente de sus órbitas, mientras que a los electrones de las órbitas interiores se los denomina elctrones “fijos” porque no se le puede expulsar de sus órbitas con facilidad.
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¿Qué produce la corriente eléctrica? Lo que produce la corriente eléctrica es el
movimiento de los electrones libres.los electrones libres.
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¿¿Cómo se logra poner en movimiento los electrones libres? Para producir electricidad se debe utilizar
alguna forma de energía (voltaje) que ponga en movimiento a los electrones.
Las seis fuentes básicas de energía que se pueden utilizar son: frotamiento, presión, calor, luz magnetísmo y acción química.
http://www.mitecnologico.com/Main/ElectrostaticaConceptosGenerales
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¿ Cómo se miden las cargas eléctricas ?Para medir las cargas eléctricas la unidad de
medida que se utiliza es el coulomb, que representa aproximadamente 6.28 millones de millones de electrones.
El coulomb representa la cantidad de carga eléctrica o número de electrones no importa que la carga esté en movimiento o en reposo.
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¿Qué es y cómo se mide la intensidad de corriente?La intensidad de corriente está dado por el
número de electrones que pasa por un material en un período de tiempo dado.
La unidad de medida es el Ampere
1 Ampere = 1 coulomb de electrones
en un segundo.
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¿Qué es el voltaje ?
Ninguna corriente se pone en circulación por sí sola, requiere de una fuerza o energía.
Es el empuje o la fuerza que hay que aplicar sobre los átomos para provocar el movimiento de millones de electrones por segundo.
La unidad de medida empleada es el Voltio, es equivalente a la cantidad de trabajo, por unidad de carga, que se necesita para separar las cargas
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¿Qué es y cómo se mide la resistencia?Todo material ofrece cierta oposición al flujo de
corriente, oposición que puede ser grande o pequeña, a esta oposición se le denomina resistencia.
La unidad básica de resistencia es el Ohm que equivale a la resistencia que se produce cuando un voltio produce una intensidad de un ampere.
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Materiales conductores
Los átomos de algunos materiales ceden fácilmente sus electrones externos y esos materiales ofrecen poca oposición al paso de la corriente, por ejemplo, el cobre (Cu), la plata (Ag) y el oro (Au).
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Materiales Aisladores
Materiales que retienen sus electrones externos y ofrecen considerable oposición al paso de la corriente, por ejemplo el plástico, el vidrio, el aire, la madera seca, el papel, el caucho y el gas helio
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Relación entre el voltaje, la corriente y la resistencia Las corrientes sólo circulan por materiales
conductores en bucles cerrados denominados circuitos y deben tener fuentes de voltaje que permita que la corriente circule, mientras que la resistencia y la impedancia se oponen a ella.
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Corriente Alterna (CA) y Corriente Continua (CC) La corriente alterna (CA), va y viene por el
conductor a intervalos regulares, marchando primero en un sentido y luego en el otro, en forma alternada, el gráfico de la CA describe ondas sinusoides.
La corriente continua (CC) sólo circula en un sentido, su gráfico describe una línea recta.
El osciloscopio expresa las ondas, los pulsos y los patrones eléctricos en forma de gráfico, de CC o CA.
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Corriente Alterna (CA)
Circula en una dirección, luego invierte su dirección y repite el proceso. El voltaje es positivo en una terminal y negativo en la otra, luego invierte su polaridad, transformando la terminal positiva en negativa, y la terminal negativa en positiva. Este proceso se repite de forma continua.
La CA surte de electricidad al hogar, a la escuela y a las oficinas a través de las líneas de alimentación.
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¿Por qué en la mayoría de las líneas de electricidad se transporta CA? La tensión de CA puede elevarse y
disminuirse con facilidad con pérdidas despreciables de potencia mediante el transformador.
Las tensiones de CC no se pueden modificar sin una pérdida considerable de potencia.
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¿Por qué en la mayoría de las líneas de electricidad se transporta CA? Los distintos equipos eléctricos exigen
diferentes tensiones para su funcionamiento, estas se pueden obtener con facilidad mediante el transformador y una línea de transmisión de CA, con CC se requeriría un circuito complicado y poco rendidor.
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¿Por qué en la mayoría de las líneas de electricidad se transporta CA?
Ejemplo: en la Cataratas del Niágara se produce corriente alterna de 6.000 volts elevada por transformadores a 120.000 volts y distribuida por líneas de alimentación de largas distancias, luego reducidas a 6.000 volts para su distribución local, y a 220 y 110 volts para uso de alumbrados y alimentación local.
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Corriente Continua (CC)
Siempre circulan en la misma dirección, y siempre tienen la misma polaridad. Una terminal es siempre positiva y la otra es siempre negativa. Estas direcciones no se modifican ni se invierten, ejemplo las baterías de linterna, automóviles y como alimentación para los microchips de la motherboard de un computador.
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Impedancia Es la oposición total a la circulación de
la corriente en un circuito de CA, es el término general y es la medida de la forma en que se resiste o se impide el flujo de electrones.
La impedancia se representa por medio de la letra "Z". La unidad de medición, como en el caso de la resistencia, es el ohmio (W).
La impedancia tiene unidades de Ohmios (Ohms). Y es la suma de una componente resistiva (debido a las resistencias) y una componente reactiva (debido a las bobinas y los condensadores).
Z = R + j X La jota ( j ) que precede a la X, nos indica que
ésta (la X) es un número imaginario.
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Conexión a tierra
La conexión a tierra proporciona a los electrones un camino conductivo adicional para que fluyan hacia la tierra, en lugar de hacerlo a través de su cuerpo.
Conexión a tierra también puede significar el punto de referencia, o el nivel de 0 voltios, cuando se realizan mediciones eléctricas
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http://www.totalground.com/multimedia.html
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Conexión a tierra
Ofrece una resistencia lo suficientemente baja, y una capacidad suficiente de transmisión de corriente, para impedir que se acumulen voltajes peligrosamente altos
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Uso del Multímetro
Herramienta de prueba de electricidad que mide los niveles de:
voltaje resistencia Circuitos abiertos/cerrados. Voltaje de la corriente alterna (CA) y de la
corriente continua (CC).
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¿ A qué se refiere una señal en los diferentes medios?A un voltaje eléctrico en el caso de cables
par trenzados y coaxial.
A un pulso luminoso en el caso de fibra óptica.
A una onda electromagnética en el caso de transmisiones inalámbricas.
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Tipo de señales:Analógicas y digitales.
Analógicas: Describe ondas sinusoidales. Su contenido puede ser analógico o digital. Se caracterizan por su amplitud (A) altura o
profundidad de la onda, período (T) tiempo necesario para completar un ciclo de la onda y su frecuencia (f=1/T) ciclos por segundo.
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Tipo de señales:Analógicas y digitales.
Digitales Describe variaciones discretas Su contenido es digital. Se caracterizan por su amplitud (A) fija, período
(T) tiempo necesario para completar un ciclo de la onda y su frecuencia (f=1/T) ciclos por segundo.
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Perturbaciones en la transmisiónExisten perturbaciones en la señal cuando
la señal que se recibe difiere de la señal transmitida debido a adversidades y percances en la transmisión.
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Perturbaciones en la transmisión Atenuación. Reflexión. Ruido. Dispersión. Fluctuasión de fase. Latencia.
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Atenuación
Es la pérdida de energía conforme la señal se propaga hacia su destino.
Si la atenuación es mucha, puede que el receptor no sea capaz de detectar en absoluto la señal.
Se pueden insertar repetidores para tratar de compensar el problema
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Reflexión en la red
Es un fenómeno que puede ser provocado por rupturas de cables, derivaciones malas y conectores sueltos, si el pulso o señal incide en un obstáculo se generará un eco que viajará de regreso.
Si se cronometra el intervalo entre el envío del pulso y la recepción del eco, es posible ubicar el punto de reflexión. Esta técnica se llama Reflectometría en el dominio del tiempo.
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Ruido
Es la energía no deseada de fuentes distintas al transmisor.
Ruido térmico: provocado inevitablemente por el movimiento al azar de los electrones dentro del conductor.
Diafonía: Se debe al acoplamiento inductivo entre dos cables que están cerca unos de otro.
Ruido de impulso: causados por picos en la línea de suministro de energía.
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Dispersión
Fenómeno que ocurre cuando los pulsos transmitidos aumentan conforme se propagan, por consecuencia un bit puede comenzar a interferir con el bit siguiente y confundirlo con los bits que se encuentran antes y después de él.
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Fluctuación de fase
El envío de una señal requiere de una sincronización de reloj entre el origen y el destino, sí esto no ocurre , los bits llegarán un poco antes o más tarde de lo esperado a este fenómeno se le conoce como fluctuación de fase de temporización. Esto puede provocar errores cuando el computador que recibe los bits trata de volver a unirlos en un mensaje.
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Latencia
La trama enviada debe idealmente llegar al destino en un tiempo determinado, sin embargo siempre se produce demoras debido a :
Cuando la trama atraviesa cualquier dispositivo, los transistores y los dispositivos electrónicos provocan demora en su transito.
Retraso entre el tiempo de acceso a la red y el tiempo en que se le otorga el permiso para transmitir.
Retraso entre el tiempo en que el dispositivo recibe una trama
y el tiempo en que la trama se envía al puerto de destino.