L'electrònica és una ciència aplicada que tracte de l'estudi i control del comportament dels electrons que circulen per un circuit electrònic.
El camp d'aplicació de l'electrònica és molt ampli i variat: comunicacions, automatismes, equips de imatge i so, electrodomèstics, ordinadors, alarmes, aparells de mesura, etc.

L'origen de l'electrònica se situa a finals del segle XIX, tot i que les primeres aplicacions van ser a les primeres decades del segle XX.

Les tres etapes de l'electrònica:

• Electrònica de vàlvules termoiòniques, similars a les làmpades d'incandescència però amb uns dispositius per controlats el flux d'electrons.
• Electrònica de transistors, dispositius semiconductors a base de silici i germani. Gran reducció de volum, de cost i de consum energètic.
• Electrònica de circuits integrats fa possible la concentració de milers o milions de transistors en un espai de pocs mili metres quadrats. (microelectrònica).

Circuits electrònics

L'electrònica es fonamenta en disseny i construcció de circuits electrònics. Els elements que constitueixen els circuits són els components electrònics.
Components passius : resistors, condensadors i inductàncies.
Components actius semiconductors: diode, transistor, i circuits integrats (micro xips)

Físicament els circuits electrònics es munten sobre plaques de circuit imprès. Els circuits impresos són unes plaques de baquelita o fibre de vidre amb una sèrie de pistes de coure que configuren les connexions del components electrònics.

Components electrònics

Resistors

Els resistors o resistències serveixen per limitar el pas del corrent elèctric en una part concreta del circuit electrònic. També actuen com elements de protecció d'altres components més cars.

Hi ha una gran varietat de resistències en funció de les aplicacions i potències que hagin de suportar. Els més habituals són de carbó, pel·lícula metàl·lica, bobinats o de semiconductor.

El valor o resistència dels resistors es mesura amb ohms (W) la tolerància és el petit marge d'error entre el valor real i el valor representat en forma escrita o per mitja d'un codi de colors. L'altre paràmetre que defineix un resistor és la potència que es mesura en Watts.

Resistors especials

El condensador
És un component capaç d'emmagatzemar una certa quantitat d'electricitat i alliberar-la en un moment determinat.
El condensador consta bàsicament de dues plaques metàl·liques separades per un material aïllant (dielèctric). Els condensadors reben el nom en funció del material aïllant: condensadors ceràmics, de polièster, de policarbonat, de paper, de tàntal o electrolítics.
La capacitat d'emmagatzemar carregues elèctriques es mesura en farad, aquesta unitat té un valor molt elevat per tant a la pràctica s'utilitzen els submúltiples:
Un altre paràmetre a tenir en compte en els condensadors és la tensió de treball, que és la tensió màxima que pot suportar.
Els condensador s'utilitzen com a filtres en les fonts d'alimentació, també s'utilitzen en circuits temporitzadors i en circuits de sintonia de radio i TV.

La inductància

La inductància també anomenada bobina és un component format per un conductor elèctric aïllat i enrotllat al voltant d'un nucli de material magnètic o d'aire.

El valor de la inductància es mesura en henry (H), també és una unitat molt elevada i per tant s'usen els submúltiples

Les inductàncies s'utilitzen com a filtre en fonts d'alimentació, per crear camps magnètics i en circuits de recepció i emissió d'ones electromagnètiques (radio i televisió).

Els semiconductors

Els semiconductors són la base per a molts components electrònics: els díodes, els transistors, els circuits integrats i algun tipus de resistors.

L'element base dels semiconductors és generalment el silici i en ocasions el germani. Aquests materials en un principi no són conductors però en unes determinades circumstàncies, calor, llum, etc. poden conduir en part.
Per augmentar la conductivitat dels semiconductors, a la base de silici s'hi afegeixen unes impureses o dopants. N'hi ha dos tipus

Díode semiconductor

Els díodes són uns dispositius semiconductors que permeten el pas del corrent en un sol sentit.
Estan formats per la junció de dos materials semiconductors un de tipus “p” ànode i l'altre de tipus “N” anomenat càtode. Si es connecta el pol positiu de la pila al ànode el díode deixa passa el corrent elèctric, en cas contrari deixa de conduir.

GRAFICS

Els diodes són utilitzats en gairebé tots els circuits electrònics i tenen un paper molt important en la rectificació de corrent , pas del corrent altern a continu, en les fonts d'alimentació.

Díodes LED (light emitting diode)
Els leds són un tipus especial de díode que quan es polaritza en sentit directa emet una radiació lluminosa.
Els leds són de gran utilitat en indicadors lluminosos de molts aparells, poden ser de diferents colors: vermell, verd, groc, taronja, blau, blanc, infraroig i ultra violeta. Degut al gran augment en la seva emissió lluminosa últimament s'utilitzen en semàfors i indicadors de fre i direcció de vehicles.
Un tipus especial de LED són els Lasser utilitzats en els lectors i gravadors de CD's i DVD's.

Fotodíodes
Són díodes que condueixen quan reben radiacions lluminoses.
S'utilitzen en automatismes governats per llum, comandaments a distància i lectors de dics optics.

Optoacobladors
Són uns components especials formats per un LED i un fotodíode, Són molt útils en les connexions de xarxes d'ordinadors i en les transmissions per fibra òptica.

Els transistors
Els transistors són la base de l'electrònica moderna, dels circuits integrats i dels microprocessadors.
Permeten amplificar senyals elèctrics molt dèbils com la veu captada per un micròfon o la imatge d'un televisor o la informació d'un sensor de temperatura. Els transistors també són la base de l'electrònica digital i dels seus components portes lògiques, memòries, microprocessadors etc.

Els transistors estan formats per un material semiconductor amb tres terminals anomenats emissor, col·lector i base. Aquest component permet que aplicant una dèbil corrent a la base aconseguim regular el pas d'un corrent més important entre l'emissor i el col·lector. La quantitat de corrent entre l'emissor i el col·lector és proporcional al corrent de base.

En els transistors el tipus de semiconductor de la base sempre és diferent al de col·lector i l'emissor. Això dona lloc a dos tipus de transistors els PNP i els NPN

GRÂFIC TRANSISTORS
La font d'alimentació

La majoria dels aparells electrònics treballen a baixa tensió i en corrent continu la qual cosa fa possible que funcionin amb piles.
Per altra banda la xarxa elèctrica és de 230V 50 Hz (corrent altern)
Per poder connectar un aparell electrònic a la xarxa elèctrica cal una font d'alimentació.

Alguns aparell duen la font d'alimentació incorporada, ordinador, televisors, etc. Altres aparells funcionen a piles i la font d'alimentació és externa, petits aparells electrònics, telèfons mòbils, etc.

Elements d'una font d'alimentació

Transformador
El transformador serveix per canviar el voltatge del corrent altern. Així permet transformar els 230V en 3,6,12V...

Rectificador
El corrent altern varia de polaritat constantment, el rectificador fa que el corrent circuli sempre en el mateix sentit. El rectificador més senzill està format per un sol díode, els més sofisticats per un circuit de quatre diodes.

Filtre
El corrent altern rectificat presenta unes importants variacions de tensió. Amb el filtre es disminueix en aquestes variacions aconseguint una tensió més similar a les d'una pila o bateria.

GRAFIC

Sistemes analògics i digitals

Els aparells electrònics formen dos grups segons el seu sistema de funcionament: analògics i digitals.

Sistemes analògics
El to de la veu, la intensitat de la llum o la temperatura són magnituds que poden presentar infinitat de valors. En un aparell electrònic transformem el so, la llum o la temperatura en un senyal elèctric proporcional o anàloga a la magnitud original. El aparells electrònics que tenen aquest sistema de funcionament són els aparells analògics.

Sistemes digitals
Els sistemes digitals es caracteritzen perquè només tenen dos nivells de tensió, ZERO manca de tensió o nivell baix i U si hi ha tensió o pas de corrent. És per això que també reben el nom de sistemes binaris.
En un sistema digital qualsevol informació so, llum, temperatura etc. es transforma en seqüències d'uns i zeros i són tractat sempre de forma numèrica, en algunes ocasions aquesta seqüència de nombres es torna a transforma en un senyal analògic com és el cas del so.
Els sistemes digitals han representat una revolució en els sistemes electrònics. Els sistemes digitals són la base de la informàtica.
En l'actualitat la gran majoria d'aparells funcionen amb sistemes digitals, fins i tot el so o la imatge d'un televisor es transmet i s'emmagatzema de forma digital disc compactes CD DVD o televisió digital per satèl·lit o terrestre TDT

Avantatges:

• Les variacions de senyal es poden corregir fàcilment.
• Els sistemes de transmissió són més fiables i poden detectar i corregir errors de transmissió.
• Són més immunes a pertorbacions o interferències.
• Més econòmics.

Sistema binari
El sistema binari és un sistema de numeració basat en dos nombres el 0 i l'1. Amb aquests dos nombres es possible representar qualsevol quantitat decimal.
Recorda que sense adonar-te utilitzes altres sistemes de numeració diferents al decimal, les dotzenes, els rellotges, els graus sexagesimals, etc.

Pas de decimal a binari

Es divideix el nombre decimal successivament per 2 fins que el quocient sigui 0 o 1, el nombre decimal esta format per l'últim quocient i els restes en sentit de l'últim al primer.

Pas de binari a decimal
Es multiplica cada dígit per 2 elevat una potència en funció del lloc que ocupa

Sistemes lògics

Els sistemes digitals poden assimilar-se a altres variables de tipus SI, NO; verdader / fals; passa / no passa.
Aquest fet fa que els sistemes digitals puguin aplicar-se en la resolució de raonaments de lògica.
Exemple El llum s'ansen si actives el interruptor A o el interruptor B.
La maquina només funciona si prems el botó dret i el botó esquerra.

Per resoldre aquest raonament hi ha tres funcions lògiques
Funció OR o O F= a + b

Funció AND o Y F= a·b

Funció NOT F= no a

Activitats
1,2,3,5,6,7,9-13,15,17-30

Pràctiques
Mesura de resistències.
Carrega de condensadors
Confecció d'una bobina
regulador de llum
electroscopi