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La electrónica analógica es una rama de la electrónica que se ocupa de señales continuamente variables. Se usa ampliamente en equipos de radio y audio junto con otras aplicaciones donde las señales se derivan de sensores analógicos antes de convertirse en señales digitales para su posterior almacenamiento y procesamiento. Aunque los circuitos digitales se consideran una parte dominante del mundo tecnológico actual, algunos de los componentes más fundamentales de un sistema digital son en realidad de naturaleza analógica. Aparte Una señal analógica, ya sea una tensión o una corriente, siempre está acotada. En otras palabras, una señal analógica siempre tiene un valor máximo, que denominaremos Vmax, y un valor mínimo, que denominaremos Vmin.

La clave es que el intervalo de variación entre ambos márgenes, Vmax y Vmin, es siempre continuo. Es decir, cualquier valor dentro del rango es posible. Esto es equivalente a afirmar que una señal analógica puede tener infinitos valores.

Veámoslo con un ejemplo. La señal de la siguiente imagen representa una tensión con Vmax=3 y Vmin=-0.5. Dentro de ese rango hay infinitos valores por donde pasa la señal. Por ejemplo: 0, 0’1, 1’001, etc

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Características de la Electrónica Analógica

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Características de la Electrónica Analógica

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Ruido
Precisión
Dificultad del Diseño
Señales Análogas

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Antes de continuar con las señales analógicas, comprendamos el significado simple de una señal. En ingeniería eléctrica, las señales son básicamente cantidades variables en el tiempo (generalmente voltaje o corriente). Entonces, cuando hablamos de señal, significa que estamos hablando de un voltaje que cambia con el tiempo.

Las señales se pasan entre dispositivos para obtener o enviar información en forma de audio, video o datos codificados. La transmisión se realiza a través de cables o vía aérea a través de ondas de radiofrecuencia. Por ejemplo, las señales de audio se transfieren desde la tarjeta de audio de la computadora a los altavoces, mientras que las señales de datos entre una tableta y un enrutador Wi-Fi pasan por el aire.

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Los circuitos analógicos suelen ser más difíciles de diseñar y requieren más habilidad que los sistemas digitales comparables para conceptualizarlos. Esta es una de las principales razones por las que los sistemas digitales se han vuelto más comunes que los dispositivos analógicos. Un circuito analógico suele diseñarse a mano, y el proceso está mucho menos automatizado que el de los sistemas digitales.

Desde principios de la década de 2000, se han desarrollado algunas plataformas que permiten definir el diseño analógico mediante software, lo que permite una creación de prototipos más rápida. Sin embargo, si un dispositivo electrónico digital va a interactuar con el mundo real, siempre necesitará una interfaz analógica. Por ejemplo, todo receptor de radio digital tiene un preamplificador analógico como primera etapa de la cadena de recepción.

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El efecto del ruido sobre un circuito analógico es una función del nivel de ruido. Cuanto mayor es el nivel de ruido, más se perturba la señal analógica, que poco a poco se vuelve menos utilizable. Por ello, se dice que las señales analógicas «fallan con gracia». Las señales analógicas pueden seguir conteniendo información inteligible con niveles de ruido muy elevados. Los circuitos digitales, en cambio, no se ven afectados por la presencia de ruido hasta que se alcanza un determinado umbral, momento en el que fallan de forma catastrófica. En el caso de las telecomunicaciones digitales, es posible aumentar el umbral de ruido con el uso de esquemas y algoritmos de codificación de detección y corrección de errores. Sin embargo, sigue habiendo un punto en el que se produce un fallo catastrófico del enlace.

En la electrónica digital, como la información está cuantificada, mientras la señal se mantenga dentro de un rango de valores, representa la misma información. En los circuitos digitales, la señal se regenera en cada compuerta lógica, disminuyendo o eliminando el ruido. En los circuitos analógicos, la pérdida de señal puede regenerarse con amplificadores. Sin embargo, el ruido es acumulativo en todo el sistema y el propio amplificador se sumará al ruido según su factor de ruido.

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Hay una serie de factores que afectan a la precisión de una señal, principalmente el ruido presente en la señal original y el ruido añadido por el procesamiento. Los límites físicos fundamentales, como el ruido de disparo de los componentes, limitan la resolución de las señales analógicas. En la electrónica digital, la precisión adicional se obtiene utilizando dígitos adicionales para representar la señal. El límite práctico en el número de dígitos viene determinado por el rendimiento del convertidor analógico a digital (ADC), ya que normalmente se pueden realizar operaciones digitales sin pérdida de precisión. El ADC toma una señal analógica y la transforma en una serie de números binarios.

El ADC puede utilizarse en dispositivos de visualización digital sencillos, por ejemplo, termómetros o medidores de luz, pero también puede emplearse en la grabación digital de sonido y en la adquisición de datos. Sin embargo, un convertidor digital-analógico (DAC) se utiliza para convertir una señal digital en una señal analógica. Un DAC toma una serie de números binarios y la convierte en una señal analógica. Es habitual encontrar un DAC en el sistema de control de ganancia de un Amplificador Operacional, que a su vez puede utilizarse para controlar amplificadores y filtros digitales.

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Los circuitos analógicos se pueden definir como una combinación compleja de amplificadores operacionales, resistencias, capacitores y otros componentes electrónicos básicos. Estos circuitos pueden ser tan simples como una combinación de dos resistencias para hacer un divisor de voltaje o estar elegantemente construidos con muchos componentes. Dichos circuitos pueden atenuar, amplificar, aislar, modificar, distorsionar la señal o incluso convertir la original en una señal digital.

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Ventajas de los sistemas analógicos

Si bien existe un interés creciente en la transformación digital porque en términos técnicos es superior a la tecnología analógica, esta también tiene sus ventajas:

Instantaneidad: en los sistemas analógicos la señal se procesa en tiempo real, por ejemplo, cuando utilizamos un parlante o un micrófono.

Economía: los dispositivos basados en sistemas analógicos son más baratos que los digitales.

Fidelidad: la calidad de la señal es más fiel a la realidad y no es tan fácil de manipular. Las grabaciones de audio en antiguos sistemas análogos son un ejemplo de ello.

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

En la mayoría de sistemas digitales, el número de estados discretos es tan solo de dos y se les denomina niveles lógicos. Estos niveles se representan por un par de valores de voltaje, uno cercano al valor de referencia del circuito (normalmente 0 voltios, tierra o "GND"), y otro cercano al valor dado por la fuente de alimentación del circuito. Estos dos estados discretos reciben muchas parejas de nombres en libros de electrónica y otros textos especializados, siendo los más comunes "0" y "1", "false" y "true", "off" y "on" o "bajo" y "alto" entre otros. Tener solo estos dos valores nos permite usar el álgebra booleana y códigos binarios, los que nos proporciona herramientas muy potentes para realizar cálculo sobre las señales de entrada.

Al hablar de electrónica digital estamos en presencia del mayor avance en cuanto a ciencia electrónica se refiere. Al principio los mecanismos interactuaban entre sí por movimientos y secuencia preconcebidas para obtener un mismo resultado, la invención de las válvulas, luego los transistores, los chips y por último los microprocesadores así como los micro-controladores han llevado a esta ciencia a posicionarse como una de las más precisas en lo que concierne a procesamiento de datos, imagen y vídeos.

Los más complejos sistemas digitales, aplicados y útiles hoy en día son posibles gracias a la integración de los componentes, herramientas, equipos y subsistemas electrónicos, informáticos y mecánicos. En tiempos modernos es tan fácil tocar una pantalla con nuestras manos (pantalla táctil), ejecutar un comando de voz y cambiar un canal o abrir una ventana, apagar y encender una bombilla; todo gracias a la electrónica digital. Como su nombre lo indica ella se sustenta en su propio lenguaje, el lenguaje de código binario "1" y "0", se crean ciclos de palabras, password, secuencias de bit y byte y se hace realidad lo que nunca se pensó poder monitorear en tiempo real un proceso a miles de kilómetros de distancia. Todas las demás ciencias hoy en día se deben a la invención de los sistemas digitales, es difícil pensar en cocinar algo, llamar a un pariente lejano o ir al cine sin dejar a un lado la electrónica digital.
La electrónica digital, es un campo de la electrónica que involucra el estudio de señales digitales con el fin de procesar y controlar diversos sistemas y subsistemas, en contraposición a la electrónica analógica y las señales analógicas.

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Un componente electrónico es un dispositivo que forma parte de un circuito electrónico.¹​ Se suelen encapsular, generalmente en un material cerámico, metálico o plástico, y terminar en dos o más terminales o patillas metálicas. Se diseñan para ser conectados entre ellos, normalmente mediante soldadura, a un circuito impreso, para formar el mencionado circuito.

Los componentes son dispositivos físicos, mientras que los elementos son modelos o abstracciones idealizadas que constituyen la base para el estudio teórico de los mencionados componentes. Así, los componentes aparecen en un listado de dispositivos que forman un circuito, mientras que los elementos aparecen en los desarrollos matemáticos de la teoría de circuitos.

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En el campo de la informática y la ingeniería existen varios campos de la ingeniería eléctrica. Esto requiere la necesidad de poder crear un marco digital. Los ingenieros informáticos tienen un amplio conocimiento de la electricidad, el diseño de software y la integración de hardware y software en lugar de un solo campo de la electricidad.

El alcance de esto es bastante amplio, ya que incluye microcontroladores, computadoras personales, microprocesadores y supercomputadoras. En el campo de la electrónica digital, utiliza VLSI (Very Large Scale Integration), que ha reducido el tamaño y el área total de las placas de circuito impreso. Esto mejora la precisión y el rendimiento del sistema.

Y para fines de comunicación, los sistemas digitales tienen la ventaja decisiva en términos de cifrado de datos. La transmisión de datos permanece segura y protegida. Estos son los factores dominantes que reflejan la importancia del flujo de la electrónica digital incluso en grandes proyectos futuros.

Ahora bien, el mercado laboral de los últimos años permite cerciorarse de la necesidad de especialistas en la organización y el diseño de sistemas de información. Como consecuencia, las empresas se interesan por perfiles cualificados para la gestión, interpretación y publicación de servicios digitales, mejorando de este modo su eficiencia y competitividad en el sector. Debido a esta realidad, el Centro Europeo de Postgrado (CEUPE) ofrece el Diplomado de Servicios y Sistemas de Información Digital, mediante el que se conocerán las herramientas más innovadoras gestión y se obtendrá una perspectiva de nuevas tendencias tecnológicas.

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Primero, tenemos que los circuitos electrónicos digitales son relativamente fáciles de diseñar.

Tienen la máxima precisión y capacidad de programación.

Las señales transmitidas no se degradan en distancias largas.

Además, estas señales digitales se pueden almacenar fácilmente.

La electrónica digital es comparativamente inmune a los errores y al ruido. Sin embargo, en ciertos casos de diseños de alta velocidad, cualquier ruido mínimo puede resultar en un error en la señal. Se pueden fabricar más circuitos digitales en chips integrados; Esto nos ayudará a reducir el tamaño de los sistemas complejos.

El voltaje en cualquier punto del circuito digital puede ser menor o mayor; por lo que hay menos probabilidad de confusión. Los circuitos digitales son más fiables porque su salida no varía en el tiempo, mientras que los circuitos analógicos pueden cambiar la salida con el entorno. Es más seguro y la tasa de transferencia es mucho mayor con un ancho de banda mayor.

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REPRESENTACIÓN O IMAGEN DE ELECTRONICA DIGITAL

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REPRESENTACIÓN O IMAGEN DE ELECTRONICA DIGITAL

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Estas representaciones son fundamentales para el diseño de circuitos digitales de un ingeniero. Al elegir representaciones, los ingenieros consideran los tipos de sistemas digitales. La forma más común de representar circuitos es usar un conjunto equivalente de puertas lógicas.

Cada símbolo lógico está representado por una forma diferente. El conjunto actual de formas se introdujo en 1984 de acuerdo con el estándar IEEE / ANSI 91-1984 y actualmente es uno de los más utilizados por los fabricantes de circuitos integrados. Otra posibilidad para construir un sistema de interruptor electrónico equivalente. Qué se puede presentar como una tabla de verdad.

Una gran parte de los sistemas digitales se pueden dividir en sistemas combinatorios y secuenciales. Dentro de un sistema combinatorio, siempre se presenta la misma salida cuando se dan las mismas entradas. Un sistema secuencial es un sistema combinatorio con múltiples salidas que se devuelven como entradas. Esto hace que las máquinas digitales realicen una serie de operaciones.

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EDIFICIO U OBRA DE LA ELECTRONICA DIGITAL

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EDIFICIO U OBRA DE LA ELECTRONICA DIGITAL

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Por supuesto, se puede construir un circuito digital a partir de pequeños circuitos eléctricos llamados puertas lógicas que se pueden usar para crear lógica combinada. Todas las puertas lógicas están diseñadas para que puedan realizar una función lógica booleana cuando actúa sobre algunas señales.

Una puerta lógica generalmente se crea mediante uno o más interruptores controlados eléctricamente que son transistores, pero las válvulas termoiónicas se han utilizado en el pasado. La salida de una puerta lógica puede, a su vez, controlar o alimentar varias puertas lógicas.

Otra forma de ver un circuito digital es diseñarlo a partir de tablas de consulta, algunas de las cuales se venden como dispositivos lógicos programables, aunque existen otros tipos de PLD. Las tablas de búsqueda pueden usar las mismas funciones que las máquinas basadas en puertas lógicas, pero pueden programarse fácilmente sin cambiar el cableado.

Esto significa que un diseñador normalmente puede corregir errores de diseño sin tener que cambiar la distribución del cable. Para productos con pequeñas cantidades, los módulos lógicos programables pueden ser la solución más extendida. Por lo tanto, a menudo son diseñados por ingenieros que utilizan software de automatización de diseño electrónico.

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DISEÑO O BOCETO DE LA ELECTRONICA DIGITAL

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DISEÑO O BOCETO DE LA ELECTRONICA DIGITAL

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Por otro lado, tenemos ingenieros que emplean muchos métodos para reducir la redundancia lógica con el fin de minimizar la complejidad de los circuitos. Por lo tanto, la reducción de la complejidad de este componente y los posibles errores conduce a menudo a una reducción de los costes. La redundancia lógica se puede eliminar utilizando varias técnicas bien conocidas, como diagramas de decisión binarios, mapas de Karnaugh, álgebra booleana y el método heurístico computacional.

Los sistemas integrados con microcontroladores y controladores lógicos programables se utilizan normalmente para implementar lógica digital en sistemas complejos que requieren un rendimiento óptimo. Por lo tanto, estos sistemas suelen ser programados por ingenieros de software o electricistas que utilizan lenguaje de escalera.