la historia de la electrónica

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electronica digital

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La historia de la Electrnica, como la de muchas otras ciencias, est marcada por pequeos y grandes descubrimientos. Algunos de ellos fortuitos y otros, fruto de mentes visionarias de investigadores y cientficos.Este es un pequeo resumen cronolgico de algunos de los eventos y personajes que contribuyeron en el desarrollo de la ciencia y la tecnologa elctrica y electrnica. Conocerlos, nos ayudar a comprender y valorar mejor esta ciencia.Descubrimientos, inventos y personajes relevantes en la historia de la electrnica1800- Alessandro Volta, fsico italiano, anuncia en la Royal Society de Londres el resultado de sus experimentos (desde 1786) generando electricidad mediante metales diferentes separados por un conductor hmedo. Volta apila 30 discos metlicos separados cada uno por un pao humedecido en agua salada, obteniendo electricidad. A tal dispositivo se le llam "pila voltaica", de all se origina el nombre de las "Pilas". En honor de Alessandro Volta, la unidad de medida del potencial elctrico se denomina Voltio.1820- El fsico y qumico dans, Hans C. Oersted descubre que alrededor de un conductor por el que circulaba una corriente elctrica se forma un campo magntico.1820- Poco despus del descubrimiento de Oersted, el cientfico francs Andr Marie Ampere logr formular y demostrar experimentalmente, la ley que explica en trminos matemticos la interaccin entre magnetismo y electricidad. En su memoria fue nombrada la unidad de intensidad de corriente elctrica: el Amperio1821- Michael Faraday, fsico y qumico britnico, basado en los descubrimientos de Oersted, construye los primeros aparatos para producir lo que el llam "Rotacin Electromagntica", naca as el motor elctrico1825- El inventor britnico William Sturgeon crea un dispositivo que iba a contribuir significativamente a la fundacin de las comunicaciones electrnicas: el electroimn.1827- El profesor alemn Georg Simon Ohm publica el resultado de sus experimentos que demuestran la relacin entre Voltaje, Corriente y Resistencia. Conocida hoy como Ley de Ohm. Su trascendencia fue menospreciada por sus colegas de la poca y solo reconocida dos dcadas despus.1827- El fsico alemn Gustav Kirchoff expone dos reglas, con respecto a la distribucin de corriente en un circuito elctrico con derivaciones, llamadas Leyes de Kirchoff.1831- Michael Faraday, diez aos despus de su "motor elctrico", descubre un efecto inverso al descubierto por Oersted. Un campo magntico en movimiento sobre un conductor induce en este una corriente elctrica. Crea la Ley de Induccin Magntica y base de los generadores elctricos. Tambin descubre que en electricidad esttica, la carga elctrica se acumula en la superficie exterior del conductor elctrico 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 elctrica se denomina Faradio.1837- Despus de varios aos desarrollando la idea, Samuel M. Morce patenta un dispositivo que permite trasmitir mensajes a grandes distancias a travs de dos cables, usando un cdigo de puntos y rayas (el famoso alfabeto Morse). Naca el Telgrafo.1846- El Ing. Alemn Ernst Werner M. von Siemens, desarrolla el telgrafo de aguja y presin y un sistema de aislamiento de cables elctricos a base de ltex, lo que permiti, la fabricacin y tendido de cables submarinos, fundando la compaa Siemens AG. Por estas y otras contribuciones tecnolgicas en 1888 fue ascendido a la nobleza.1861- El fsico ingles James Clerk Maxwell desarrolla el concepto de onda electromagntica, que permite una descripcin matemtica adecuada de la interaccin entre electricidad y magnetismo. Predijo que era posible propagar ondas por el espacio libre utilizando descargas elctricas.1875- William Crookes, fsico y qumico britnico, investigando el comportamiento de las cargas elctricas, usando un tubo de vidrio con electrodos y alto voltaje descubre la existencia de los rayos catdicos. Su dispositivo que se llam "Tubo de Crookes" y sera el precursor de los tubos de rayos catdicos o cinescopios de hoy en da.1876- Graham Bell y su asistente Thomas A. Watson, realizaron la primer transmisin de la voz humana a travs de cables. Naca as, el telfono.1877- Thomas Alva Edison inventa el primer aparato que permita grabar en un cilindro de cera, voz y sonidos para luego reproducirlos, lo llam: Fongrafo.1878- Thomas Alva Edison construy la primera lmpara incandescente con filamentos de bamb carbonizado1882- El inventor francs, Lucien H. Gaulard patenta un dispositivo que llam generador secundario y que sera una versin primitiva de lo que hoy llamamos transformador.1882- Nikola Tesla investigador estadounidense de origen croata, experimentando con alto voltaje y corriente alterna polifsica, inventa el alternador y el primer motor elctrico de induccin.1883- Thomas Alva Edison, tratando de mejorar su lmpara incandescente descubre que al calentar un metal este emite cargas elctricas. Lo llam "efecto Edison", posteriormente conocido como emisin termoinica. Cre un dispositivo en el cual, dentro de un tubo de vidrio al vaco, la carga elctrica emitida por una superficie metlica caliente (llamada ctodo) es recogida por otra superficie fra (llamada nodo).1884- Paul Nipkow patenta un artefacto explorador de imgenes, que llam "Disco de Nipkow" y que permitira luego convertir imgenes en seales elctricas.1887- El estadounidense de origen alemn Emile Berliner, inventa un sistema de grabacin que poda sacar muchas copias de la grabacin original. Berliner sustituy el cilndrico del fongrafo de Edison, por un disco plano y patent entonces su "gramfono", fundando su propia compaa para fabricarlo masivamente.1887- Heinrich Hertz, fsico alemn, corrobora la prediccin de James Clerk Maxwell creando el primer transmisor de radio, generando radiofrecuencias. Desarroll tambin 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 ingls Oberlin Smith ide y public, los principios bsicos para grabar sonido en un soporte magntico.1897- El fsico ingls J. J. Thomson descubre la existencia de una partcula elctricamente cargada, el electrn. En el ao de 1906 Thomson recibi el Premio Nbel de Fsica por su descubrimiento.1897- Ferdinand Braun, cientfico Alemn, perfecciona el TRC o Tubo de Rayos Catdicos agregando al Tubo de Crookes una superficie de fsforo que se iluminaba al recibir los rayos catdicos. Desarrolla el primer osciloscopio.1897- Guillermo Marconi ingeniero elctrico italiano, introduce en el Reino Unido la primer patente de la Radio.1898- El dans Valdemar Poulsen desarroll y patent el telegrfono, una grabadora de sonido que emplea alambre de acero como soporte magntico.1899- J.J. Thomson establece que las cargas que se liberaban al calentar una superficie metlica son electrones.1901- Guillermo Marconi, logra la primer transmisin telegrfica inalmbrica a travs del Atlntico1903- El fsico britnico John Ambrose Fleming encuentra una aplicacin prctica de la vlvula termoinica de efecto Edison, que posteriormente de denominara: "Diodo", al usarlo como detector de ondas electromagnticas.John Ambrose Fleming es considerado "el padre de la electrnica"1906- El fsico estadounidense Lee de Forest agrega un nuevo electrodo en forma de rejilla entre el ctodo y el nodo del tubo al vaco. Este electrodo permite regular el paso de electrones. Nace as el Triodo, primer dispositivo amplificador electrnico.1913- El fsico estadounidense Edwin Howard Armstrong desarrolla el primer circuito oscilador basado en un Triodo.1920, 23 de Febrero - se trasmite el primer programa pblico de radio en Inglaterra.1924- El escocs John Logie Baird, usando el disco explorador de imagen de Nipkow, logra trasmitir imgenes por ondas de radio. Naca la Televisin electromecnica1928- El ingeniero alemn Fritz Pfleumer patent la primera cinta magntica, constituida por una delgada capa de hierro magnetizable sobre una cinta de papel. Aos despus, la patente fue revocada, pues el principio bsico ya haba sido patentado por el dans Valdemar Poulsen en 18981929- Se realizan las primeras emisiones pblicas de televisin, por la BBC en Inglaterra1930- Se perfeccionan los tubos electrnicos de vaco, nacen el Tetrodo y Pentodo con ms elementos entre el ctodo y el nodo.1932- La empresa alemana A.E.G. realiza los primeros ensayos para la construccin de grabadoras de cinta. La firma IG Fabenindustrie propone como soporte una cinta plstica: el acetato de celulosa.1933- Edwin Howard Armstrong inventa un nuevo tipo modulacin de seal: la FM (frecuencia modulada).1935- El Magnetfono hizo su aparicin pblica en la Exposicin Radiotcnica de Berln. Y cinco aos despus H.J. von Braunmuhl y W. Weber introdujeron la premagnetizacin de alta frecuencia, que permiti una gran mejora en la grabacin 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 cientficos 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 electrnica. Fue una mquina experimental. No era programable como las computadoras actuales. Era un enorme aparato que ocupa todo el stano en la Universidad de Pennsylvania. Tena 18,000 tubos electrnicos, consuma 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 Bell1950- Salen al mercado los primeros magnetfonos comerciales, eran de cinta en carrete abierto.1951- Los doctores Mauchly y Eckert fundan la compaa 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-551958- El ingeniero Jack Kilby de la compaa norteamericana Texas Instruments, cre el primer circuito completo integrado en una pastilla de silicio, lo llam "circuito integrado". Casi simultneamente el ing. Robert Noyce de Fairchil Semiconductor desarrolla un dispositivo similar al que llam: "circuito unitario". A ambos se los reconoce como los creadores de los circuitos integrados.1962, 10 de Julio - Fue lanzado el Telstar 1 primer satlite 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 emita 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 haban desarrollado diversos tipos de cartuchos de cinta magntica, pero ninguno de ellos alcanzo la difusin mundial de este, por su bajo costo, tamao y practicidad.1965- Gordon Moore, trabajando en Fairchild Semiconductor (tres aos despus fundara Intel), predijo que la integracin de circuitos crecera a un ritmo que duplicara el nmero de transistores por chip cada dos aos. Esta prediccin 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 despus 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) disean el primer microprocesador, el Intel 40041975- JVC lanza al mercado el sistema de grabacin de audio y video analgico para uso domestico: VHS (Video Home System)1976- Sony lanza al mercado el sistema de grabacin de audio y video analgico: 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 Imgenes en Movimiento), para desarrollar estndares de codificacin 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 primer versin del estndarIntroduccinGracias a la electrnica se llevaron a cabo los descubrimientos cientficos que tuvieron inmediata aplicacin prctica y viceversa, las aplicaciones prcticas fomentaron la investigacin cientfica para resolver diferentes problemas, lo cual a su vez abri nuevos horizontes cientficos.Se resea la curiosidad cientfica que ha tenido el hombre desde tiempos inmemoriales por las propiedades de la electricidadEl conocimiento cientfico de la electricidad dio lugar, inmediatamente, a aplicaciones tecnolgicas importantes. stas incluyen al telgrafo, con el que el hombre pudo comunicarse por medios elctricos, y a las mquinas elctricas, o sea, motores elctricos y generadores de electricidad. De esta forma, el hombre tuvo a su disposicin fuentes de corriente elctrica de gran intensidad, hecho que cambi drsticamente la vida, dando lugar a una revolucin en la forma de vida de la humanidad, cuyas consecuencias fueron la iluminacin elctrica y el telfono, entre otras.Historia de la electrnica.1. Nacimiento de la electrnica:Como hacia el fin de siglo XIX ya se haba inventado el micrfono, que transforma una seal acstica en una elctrica. Por otro lado, ya se haba inventado el audfono, aparato que transforma una seal elctrica en una acstica. En este sistema las voces se distorsionaban mucho, la energa con que se emita la onda era muy pequea. Adems, el hecho de que la fraccin de energa que llegaba al receptor era muy pequea, haca difcil su funcionamiento para distancias grandes. La solucin ms satisfactoria fue lograda una vez que se invent el tubo al vaco.Desde el siglo XVIII algunos investigadores haban descubierto que si se calienta una superficie metlica, sta emite cargas elctricas. Sin embargo, fue Thomas A. Edison quien volvi a "desenterrar" este efecto en 1883, cuando trataba de mejorar su lmpara incandescente. Este efecto, que se llam "efecto Edison", tambin recibe el nombre de terminico. Fue el mismo Edison quien invent un dispositivo en el cual la carga elctrica emitida por la superficie metlica caliente (llamada ctodo) es recogida por otra superficie fra (llamada nodo), logrndose de esta forma una corriente elctrica. En la figura 1 se muestra cmo Edison construy su dispositivo. Edison encerr los dos electrodos, el nodo y el ctodo, dentro de un tubo de vidrio al vaco que tambin utilizaba para elaborar sus lmparas de iluminacin.Por otro lado, en el ao de 1897 el fsico ingls J. J. Thomson (1856-1940) descubri la existencia de una partcula elctricamente cargada, el electrn. Thomson demostr experimentalmente que el electrn tena carga elctrica negativa. En el ao de 1906 Thomson recibi el Premio Nbel de Fsica por su descubrimiento.En 1899 J.J. Thomson estableci que las cargas que se liberaban al calentar la superficie metlica eran electrones.En 1903 el fsico britnico John Ambrose Fleming (1849-1945) fue el primero en encontrar una aplicacin prctica del efecto Edison. Fleming era asesor de una compaa telegrfica y le haban encomendado la tarea de encontrar un mejor detector de ondas electromagnticas. L a compaa utiliz como detector de ondas un cohesor, no muy eficaz. A partir de 1900, en algunos diseos de receptores, se usaban cristales de galena o de pirita de hierro como detectores que por cierto fueron las primeras componentes de estado slido empleadas en electrnica. Fleming record su trabajo anterior sobre el efecto Edison, y encontr una solucin en este tipo de lmpara elctrica.El avance ms importante en el desarrollo de la electrnica fue dado por el fsico estadounidense Lee de Forest (1873-1961), en 1906, al introducir en el tubo al vaco un tercer electrodo reticulado, llamado rejilla, que permite el paso de electrones. Esta rejilla se coloca entre el ctodo y el nodo, como se ve en la figura 2. De Forest llam a su dispositivo audin, aunque ms tarde se le llam trodo. Tuvo que trabajar con diferentes dispositivos antes de conseguir el trodo. El trodo lo hace incorporar la seal y amplificar su intensidad.A partir de 1907, hasta 1912, De Forest trabaj en el diseo de un sistema de radio, muy rstico, el cual trat de vender a los aficionados de la radio y a las fuerzas armadas. Tambin form una compaa para poder competir con la ATT en comunicaciones de larga distancia. Su radio poda transmitir y recibir voces, pero no pudo conseguir que sus triodos amplificaran en forma confiable.Hacia 1912 De Forest haba alcanzado cierto control en el comportamiento del trodo. Redujo la amplificacin(el voltaje de la batera del nodo). Esta reduccin la compens conectando varios triodos.As construy un amplificador, De Forest propuso su venta a la ATT. Cuando De Forest hizo la demostracin de su amplificador a la ATT en octubre de 1912, los fsicos de la empresa, Harold D. Arnold, Frank Jewett y Edwin Colpitts inmediatamente se percataron de que ese sistema era lo que buscaban.Dirigido por Arnold, la ATT inici un proyecto de investigacin para entender y dominar los principios fsicos del funcionamiento del trodo y as poder construirlo eficazmente. En el transcurso de dos aos Arnold y un grupo de 25 investigadores y asistentes de la ATT transformaron el dbil y no muy confiable audin, en un amplificador muy potente y seguro. El trodo as mejorado hizo posible que el servicio telefnico abarcara de costa a costa a Estados Unidos.Otras compaas hicieron progresos significativos y la electrnica con tubos al vaco se desarroll de manera impresionante de 1912 a 1932.Durante la primera Guerra Mundial se us mucho la radio y se construyeron tubos al vaco en grandes cantidades. Se utilizaron en 1915, en la radiotelefona trasatlntica, para comunicar a Francia y Estados Unidos.A principios de la dcada de 1930 se construyeron tubos al vaco con ms elementos entre el ctodo y el nodo; stos fueron el tetrodo, el pentodo.

APLICACIONES DE LA ELECTRNICA DIGITALEl desarrollo de lastcnicas de integracinha sido tal que en la actualidad es posible construir, mediante muy pocos bloques LSI, una funcin lgica universal. El correcto acoplamiento de un microprocesador, una memoria y una unidad de entrada/salida, mediante la adecuada programacin, puede efectuar cualquier tipo de operacin lgica; y no solamente una, sino que con el programa almacenado en memoria es capaz de realizar un enorme nmero de ellas en un tiempo relativamente pequeo. Adems las ventajas que reporta la utilizacin de la tecnologa LSI (y, por supuesto, de laVLSI) son numerosas. Entre ellas destacan: la disminucin del tiempo de diseo del sistema o producto, la disminucin del tamao del circuito, la reduccin del consumo de energa, la fiabilidad (debido a la reduccin del nmero de componentes y del cableado), la mayor capacidad en la toma de decisiones y la facilidad de cambiar o aumentar las prestaciones del sistema cambiando exclusivamente el programa de trabajo.

C.I.diseado con la tecnologa VLSI

Debido a todas estas razones y al asequible precio de este tipo de componentes, prcticamente la totalidad de los circuitos digitales se construyen utilizando lgica programable mediante el empleo de bloques LSI y VLSI como dispositivos bsicos del sistema. La denominadalgica cableada, constituida exclusivamente por bloques SSI y MSI, ha quedado prcticamente abandonada.

LaElectrnica Digital, como de alguna forma hemos indicado en la entrada correspondiente, se aplica a tres amplios y diferentes campos, a saber:

Sistemas de control industrial.

Equipos de proceso de datos.

Otros equipos y productos electrnicos.

Dentro del primer grupo se incluyen todo tipo de automatismos empleados en instalaciones y maquinaria de cualquier clase y en los procesos industriales aplicados a cualquier sector de actividad. El control del sistema se realiza, generalmente, mediante un equipo denominado controlador o autmata programable que est construido con circuitos LSI y es un dispositivo estndar complejo y modular que emplea un lenguaje de programacin muy elemental, propio de cada fabricante.

Ejemplos de sistemas de este tipo son los siguientes: automatizacin, en general, de lneas de montaje y produccin; llenado y empaquetado automtico; recuento, prueba, pesaje y clasificacin de productos; seleccin automtica de frutos; comprobacin de componentes y circuitos electrnicos, etc.

En el grupo de equipos de procesos de datos se incluyen todos los sistemas empleados, fundamentalmente, para la adquisicin, tratamiento y comunicacin de datos.

El equipo bsico de estos sistemas lo constituye el ordenador, cuyo principio de funcionamiento es el mismo que el de los controladores programables anteriormente mencionados, aunque las aplicaciones, as como los dispositivos perifricos a los que se conecta, sean distintos.

Como ejemplos de este grupo indicaremos, en general: equipos de gestin, enseanza, etc.; control de trfico; unidades de cuidados intensivos; adquisicin y proceso de seales; terminales bancarios y cajeros automticos; equipos de comunicaciones (transmisin y recepcin de datos), etc.

Gracias a la aplicacin de dispositivos digitales ha sido posible mejorar considerablemente productos y equipos ya existentes, tanto dentro del grupo de los bienes de consumo como del grupo de los bienes intermedios, y adems crear otros que era imposible desarrollar con tecnologas anteriores.

Son claros ejemplos de productos mejorados: toda la gama de electrodomsticos (lavadoras, mquinas de coser, hornos, etc.), los relojes, las mquinas de escribir, los dispositivos de seguridad, las cajas registradoras, las calculadoras, los equipos de navegacin y defensa, etc. Como nuevos tipos de productos podemos indicar: rganos musicales, juegos para TV, ordenadores personales, etc.

No queremos terminar esta entrada sin hacer especial mencin a la aplicacin de la Electrnica Digital a los sistemas CAD/CAM. Debido a la rapidez y facilidad con que los ordenadores tratan los datos, su campo de aplicacin se ha extendido enormemente, incorporndose a la oficina de diseo y a la industria para controlar procesos y cadenas de fabricacin. Los sistemas CAD (diseo asistido por ordenador) y CAM (fabricacin asistida por ordenador) estn formados por una parte fsica (ordenador, plotters, impresoras, etc.) y unos potentes programas que permiten mejorar y facilitar considerablemente el diseo y controlar y programar la produccin.