¿Cómo Funciona un Circuito Electrónico?

1 – ¿Qué es un Circuito Electrónico?

Los circuitos electrónicos son la columna vertebral de la revolución tecnológica, impulsando desde simples dispositivos cotidianos hasta sistemas complejos. En este artículo, exploraremos el fascinante universo de los circuitos electrónicos, desde sus componentes básicos hasta la magia de la integración y la amplificación.

Antes de explicar lo que es un circuito electrónico, daremos un repaso a lo que es un circuito eléctrico primero. Cuando estás usando una batería, un grupo electrógeno o una placa solar para producir electricidad, hay tres cosas que siempre son iguales:

• El origen de la electricidad tendrá dos terminales: un terminal positivo y un terminal negativo.
• El origen del flujo eléctrico – ya sea un generador, batería, etc. – querrá empujar los electrones fuera de su terminal negativo a un cierto voltaje. Por ejemplo, una pila AA normalmente quiere empujar esos electrones  a 1,5 voltios.
• Los electrones tendrán que fluir desde el terminal negativo al terminal positivo por medio de un cable de cobre u otro tipo de conductor. Cuando hay un camino que va desde el terminal negativo al positivo, tienes un circuito, y los electrones pueden fluir por el cable.
• Puedes incluir una carga de cualquier tipo (una bombilla, un motor, una televisión, etc.), en el centro del circuito. La fuente de electricidad alimentará la carga, y la carga hará su función (crear luz, generar imágenes, arrancar un motor, etc.).

Un circuito electrónico es una red de componentes eléctricos interconectados que trabajan en conjunto para realizar una función específica. Estos circuitos forman la base de la electrónica moderna, abarcando desde simples luces intermitentes hasta complejas computadoras y dispositivos móviles.

2 – Funcionamiento de estos circuitos

Los circuitos electrónicos se pueden volver muy complejos, pero a un nivel muy básico, siempre tienes la fuente de la electricidad (batería), la carga y dos cables para conducir la electricidad entre la batería y la carga. Los electrones se mueven desde el origen, por la carga y de vuelta al origen.

Los electrones que se mueven tienen energía. Según los electrones se mueven de un punto a otro, pueden realizar un trabajo. Por ejemplo, en una bombilla de filamento incandescente, la energía de los electrones se usa para crear calor, y el calor a su vez para crear luz. En un motor eléctrico, la energía en los electrones crea un campo magnético, y este campo puede interactuar con otros (por atracción y repulsión magnética) para crear movimiento.

El circuito electrónico

Basándonos en lo explicado hasta el momento, un circuito electrónico es un circuito eléctrico que también contiene dispositivos tales como transistores, válvulas y otros elementos electrónicos. Los circuitos electrónicos pueden hacer funciones complejas utilizando las cargas eléctricas, aunque se gobiernan con las mismas leyes que los circuitos eléctricos. Los circuitos electrónicos se pueden clasificar en tres grupos, los cuales son:

• Circuitos analógicos – Son aquellos en que las señales eléctricas varían continuamente para corresponderse con la información representada. El equipamiento electrónico como los amplificadores de voltaje o de potencia, radios, televisiones, suelen ser analógicos con la excepción de muchos dispositivos modernos que suelen usar circuitos digitales. Las unidades básicas de los circuitos analógicos son pasivos – resistencias, capacitadores, inductores – y activos, fuentes de energía independientes y fuentes de energía dependientes.
• Circuitos digitales – En estos circuitos, las señales eléctricas obtienen unos valores discretos para mostrar valores numéricos y lógicos que representen la información a procesar. Los transistores se utilizan principalmente como conmutadores para crear pasarelas lógicas. Algunos ejemplos de equipos electrónicos que utilizan circuitos digitales son las calculadoras, PDAs y los microprocesadores.

Circuitos mixtos

Estos circuitos son híbridos y contienen elementos tanto analógicos como digitales. Algunos ejemplos de estos circuitos son los convertidores de analógico a digital y viceversa.

3 – Componentes Clave de un Circuito Electrónico

1. Circuitos Impresos (PCB): Los circuitos impresos son placas que contienen trazas conductoras y pads para conectar componentes electrónicos. Son la plataforma física sobre la cual se construyen los circuitos.
2. Circuitos Integrados (CI): Los circuitos integrados, o chips, son dispositivos que contienen numerosos componentes electrónicos en un solo paquete. Pueden incluir transistores, resistencias y otros elementos esenciales.
3. Amplificadores Operacionales (Op-Amps): Los amplificadores operacionales son dispositivos clave para amplificar señales en un circuito. Su versatilidad los hace fundamentales en una variedad de aplicaciones, desde audio hasta electrónica de control.

4 – Funcionamiento de un Circuito Electrónico:

1. Fuente de Alimentación: Un circuito electrónico requiere una fuente de alimentación para suministrar energía. Puede ser una batería, una fuente de alimentación regulada o cualquier otra fuente de energía eléctrica.
2. Interconexión de Componentes: Los componentes, como resistencias, condensadores y transistores, se interconectan en el circuito según el diseño para realizar funciones específicas.
3. Control y Señales de Entrada/Salida: Los circuitos electrónicos pueden incluir componentes que responden a señales de entrada, realizando operaciones y generando señales de salida según sea necesario.

5 – Aplicaciones Prácticas de Circuitos Electrónicos:

1. Electrónica de Consumo: Desde televisores hasta teléfonos inteligentes, los circuitos electrónicos son la esencia de los dispositivos de consumo modernos.
2. Automatización Industrial: En entornos industriales, los circuitos electrónicos controlan procesos automatizados, mejorando la eficiencia y la precisión.
3. Investigación Científica: Los instrumentos científicos avanzados dependen de circuitos electrónicos para realizar mediciones precisas y análisis de datos.

6 – Desarrollos Futuros en Circuitos Electrónicos:

1. Nanotecnología y Microelectrónica: Los avances en la miniaturización están llevando a circuitos más pequeños y eficientes, abriendo puertas a la nanotecnología y la microelectrónica.
2. Circuitos Cuánticos: La investigación en circuitos cuánticos promete revolucionar la informática cuántica y abrir nuevas posibilidades en el procesamiento de información.

Los circuitos electrónicos son la esencia misma de la era digital, permitiendo avances inimaginables en la tecnología y la conectividad. Desde los circuitos impresos que sostienen nuestros dispositivos hasta los amplificadores operacionales que potencian señales, cada componente desempeña un papel vital en el tejido electrónico de nuestro mundo.

7 – Preguntas Frecuentes