Sistema Digital

Capítulo 1

Introducción

Antes de entrar en los detalles de esta asignatura, es interesante tener una perspectiva mayor,

para entender el contexto de esta asignatura, en qué fundamentos se basa y cómo se relaciona

con el resto de asignaturas.

1.1. Electrónica

Esta asignatura trata sobre Electrónica. La Elecrónica estudia el comportamiento de los electrones en diversos medios, y se aplican estos conocimientos para conseguir que “los electrones

hagan lo que nosotros queramos”. Así por ejemplo, si construimos un circuito electrónico constituido por una pequeña bombilla, una pila y un interruptor (figura 1.1) y lo conectamos, lograremos que los electrones circulen por todo el circuito y que al atravesar la bombilla parte de ellos

se conviertan en luz1

. ¡¡Hemos conseguido que los electrones nos obedezcan!!

Para “dominar” a los electrones, es necesario crear circuitos electrónicos, formados por materiales conductores (cables) que unen todos los componentes del circuito, de la misma manera

que hay tuberías de agua que recorren nuestras casas, uniendo diferentes elementos: grifos, llaves

de paso, el contador del agua...

El objetivo de la electrónica aplicada es construir circuitos electrónicos para que los

electrones se comporten de la manera que a nosotros nos interese.

1No es el objetivode estos apuntos el entrar en los detalles de los fenómenosfísicos que subyacenen los cirucitos

electrónicos. Se pretende que el alumno tenga una “intuición” de lo que está pasando.

1314 CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN

Pila

Bombilla

Interruptor abierto

Pila

Bombilla

Interruptor cerrado

Electrones

−

+

−

+

Figura 1.1: Un circuito electrónico muy simple: pila, interruptor y bombilla

1.2. Tipos de electrónica

1.2.1. Electrónica Analógica

Uno de los grandes retos del hombre es el de manipular, almacenar, recuperar y transportar

la información que tenemos del mundo en el que vivimos, lo que nos permite ir progresando

poco a poco, cada vez con más avances tecnológicosque facilitan nuestra vida y que nos permiten

encontrar respuestas a preguntas que antes no se podían responder.

Ahora estamos viviendo un momento en el que esa capacidad de manipulación, almacenamiento, recuperación y transporte de la información está creciendo exponencialmente, lo que

nos convierte en lo que los sociólogos llaman la “Sociedad de la información”, y que tendrá (de

hecho ya tiene) grandes implicaciones sociales.

Con la aparición de la electrónica las posibilidades para desarrollar esas capacidades aumentaron considerablemente. Para comprender los principios de la electrónica analógica, nos centraremos en un ejemplo concreto: la manipulación, almacenamiento, recuperación y transporte

de una voz humana.

Cuando hablamos, nuestras cuerdas vocales vibran de una determinada manera, lo que originan que las moléculas del aire también lo hagan, chocando unas con otras y propagando esta

vibración. Si no existiesen esas moléculas, como en el espacio, el sonido no se podría propagar.

2

2Aunque en la mayoría de las películas de ciencia-ficción, cuando una nave destruye a otra en el espacio, se1.2. TIPOS DE ELECTRÓNICA 15

Tiempo

Posicion

molecula

Figura 1.2: Un trozo de una señal acústica

Si medimos la vibración de una de estas moléculas, durante un intervalo corto de tiempo, y

la pintamos, podría tener una pinta como la que se muestra en la figura 1.2. A esta vibración la

llamaremos señal acústica.

Cuando esta señal acústica incide sobre un micrófono, aparece una señal eléctrica que tiene

una forma análoga a la de la señal acústica. Las vibraciones de las moléculas se han convertido

en variaciones del voltaje, que al final se traducen en vibraciones de los electrones. Es decir, que

con los micrófonos lo que conseguimos es que los electrones vibren de una manera análoga a

cómo lo hacen las moléculas del aire (ver figura 1.3).

Esta nueva señal eléctrica que aparece, se denomina señal analógica, puesto que es análoga

a la señal acústica original. De esta manera, con señales eléctricas conseguimosimitar las señales

del mundo real. Y lo que es más interesante, conseguimos que la información que se encuentra

en la vibración de las moléculas del aire, pase a los electrones. Cuanto mejor sea el micrófono,

más se parecerá la señal eléctrica a la acústica, y la información se habrá “copiado” con más

fidelidad.

La electrónica analógica trata con este tipo de señales, análogas a las que hay en el mundo

real, modificando sus características (ej. amplificándola, atenuándola, filtrándola...).

Fijémonos en el esquema de la figura 1.4. La persona que habla emite una señal acústica

que es convertida en una señal electrónica analógica por el micrófono. Estas dos señales son

muy parecidas, pero la que sale del micrófono es más pequeña. Por ello se introduce en un

circuito electrónico, llamado amplificador, que la “agranda” (la ha manipulado). A continuación

esta señal se puede registrar en una cinta magnética de audio. Lo que se graba es una “copia”

de la señal, pero ahora convertida a señal magnética. En cualquier momento la señal se puede

escucha un sonido de explosión.¡¡¡¡Fenómenoque es imposible!!!!!, pero que queda muy vistoso :-)16 CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN

Señal

acustica

electrica

analogica

Señal

Ambas señales

son muy parecidas

Persona

hablando

:−)

Microfono Cable

Figura 1.3: Conversión de una señal acústina en una señal eléctrica

Señal

acustica

electrica

Señal electrica

Señal

electrica

Señal

Sistema de

transmision

recepcion

Señal

acustica

Microfono

Amplificador

Cinta de audio

Señal

"magnetica"

Figura 1.4: Un sistema de tratamiento de voz, con electrónica analógica1.2. TIPOS DE ELECTRÓNICA 17

volver a recuperar, convirtiéndose de señal magnética nuevamente a señal eléctrica. Una parte

del sistema se ha llamado “sistema de transmisión-recepción” indicándose con esto que la señal

eléctrica se puede transportar (Por ejemplo el

...