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circuitos muy de maquinas de uso personal
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ESCUELA INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
CARRERA INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
TEMA CIRCUITOS INCREÍBLEMENTE PEQUEÑOS
ESTUDIANTE VICTOR HUGO INOÑAN PERALTA
DOCENTE ING. JORGE CALERO GONZALES
LUGAR Y FECHA CHICLAYO 07 DE MARZO 2015
CIRCUITOS INCREIBLEMENTE PEQUEÑOS
INTRODUCCIÓN:
Los circuitos increíblemente pequeños llamados chip y microchip, son hoy en día una parte clave de la electrónica moderna. Son el corazón y el cerebro de la mayoría de los circuitos. Son pequeños “chips” de color negro que se pueden encontrar en casi todas las placas de circuitos. A no ser que usted sea un genio loco de la electrónica análoga, es probable que tenga al menos un circuito integrado en todos los proyectos electrónicos que usted construya, por lo tanto es importante que usted los comprenda a su totalidad.
A continuación haremos una pequeña historia de los componentes electrónicos antes de crear el microchip
OBJETIVO : conocer la importancia de los dispositivo semiconductores como diodos , transistores y circuitos integrados cómo chip y microchip y la importancia de los procesadores
LA RESISTENCIA
Las resistencias son el componente electrónico más omnipresente. Son una pieza crítica en casi todos los circuitos. Y juegan un rol muy importante en nuestra ecuación preferida, la Ley de Ohm.
También podemos decir que es componente que se opone a la corriente eléctrica
Unidades de Resistencias
La resistencia eléctrica se mide en ohm. El Símbolo de ohm es la letra griega omega en mayúscula: Ω. La definición de 1 Ω es la resistencia entre dos puntos donde 1 volt (1V) de energía potencial aplicada pueda empujar 1 ampere (1A) de corriente.
Los valores más grandes o más pequeños se pueden usar con prefijos como kilo-, mega-, o giga-, por ejemplo, para que sean más fáciles de interpretar. Es muy común encontrar resistencias en el orden del kilo ohm (kΩ) y mega ohm (MΩ). Es menos común ver resistencias en el orden de los mili ohm (mΩ). Por ejemplo, una resistencia de 4,700 Ω es equivalente a una resistencia de 4.7 kΩ. Una resistencia de 5,600,000Ω se pude escribir como 5,600kΩ o más comúnmente como 5,6MΩ.
CODIGO DE COLORES
EL CONDENSADOR
Un capacitor es un componente eléctrico de dos terminales. Junto con las resistencias y los inductores son unos de los componentes pasivos más fundamentales que se ocupan. Cuesta encontrar un circuito que no tenga un capacitor.
Lo que hace un capacitor tan especial es su habilidad para almacenar energía; son como una batería cargada. Los capacitores tienen todo tipo de aplicaciones críticas en los circuitos. Las aplicaciones más comunes son almacenamiento de energía, suprimir las alzas de voltaje, y filtrar las señales complejas.
Unidades de Capacitancia
No todos los capacitores son creados iguales. Cada capacitor es fabricado para tener una cantidad específica de capacitancia. La capacitancia de un capacitor indica cuanta carga puede almacenar, mas capacitancia significa más capacidad para almacenar carga. La unidad estándar de capacitancia es el faradio, que se abrevia F.
Resulta que un faradio es harta capacitancia, incluso 0.001F (1 mili faradio – 1mF) es un capacitor grande. Generalmente se ven los capacitores en el rango de los picofaradios (10-12) a los microfaradios (10-6).
Nombre de Prefijo Abreviación Peso Faradios Equivalentes
Picofaradio pF 10-12 0.000000000001 F
Nano faradio nF 10-9 0.000000001 F
Microfaradio µF 10-6 0.000001 F
Mili faradio mF 10-3 0.001 F
Kilo faradio kF 103 1000 F
EL DIODO
Una vez que se maneje bien con los componentes pasivos como las resistencias, capacitores, y los inductores, es hora de ver el maravilloso mundo de los semiconductores. Uno de los componentes semiconductores más ocupado es el diodo.
La punta positiva de un diodo se llama el ánodo, y la punta positiva se llama cátodo. La corriente puede ir del ánodo al cátodo, pero no en el sentido contrario.
El símbolo de circuito de un diodo estándar es un triángulo junto a una línea. Como veremos más adelante en este tutorial, hay una variedad de tipos de diodos, pero generalmente sus símbolos de circuito se van a ver algo como este:
EL DIODO LED
Un led es un diodo emisor de luz’; es un componente opto electrónico pasivo y, más concretamente, un diodo que emite luz.
Formas de determinar la polaridad de un led de inserción
Existen tres formas principales de conocer la polaridad de un led:
La pata más larga siempre va a ser el ánodo.[3]
En el lado del cátodo, la base del led tiene un borde plano. Dentro del led, la plaqueta indica el ánodo. Se puede reconocer porque es
más pequeña que el yunque, que indica el cátodo.
Ventajas
Los leds presentan muchas ventajas sobre las fuentes de luz incandescente y fluorescente, tales como: el bajo consumo de energía, un mayor tiempo de vida, tamaño reducido, resistencia a las vibraciones, reducida emisión de calor, no contienen mercurio (el cual al exponerse en el medio ambiente es altamente nocivo), en comparación con la tecnología fluorescente, no crean campos magnéticos altos como la tecnología de inducción magnética, con los cuales se crea mayor radiación residual hacia el ser humano; reducen ruidos en las líneas eléctricas, son especiales para utilizarse con sistemas fotovoltaicos (paneles solares) en comparación con cualquier otra tecnología actual; no les afecta el encendido intermitente (es decir pueden funcionar como luces estroboscópicas) y esto no reduce su vida promedio, son especiales para sistemas antiexplosión ya que cuentan con un material resistente, y en la mayoría de los colores (a excepción de los ledes azules), cuentan con un alto nivel de fiabilidad y duración.
Los leds tienen la ventaja de poseer un tiempo de encendido muy corto (menor de 1 milisegundo) en comparación con las luminarias de alta potencia como lo son las luminarias de alta intensidad de vapor de sodio, aditivos metálicos, halogenuro o halogenadas y demás sistemas con tecnología incandescente.
TRANSISTOR
Los transistores son dispositivos que mueven nuestro mundo de la electrónica. Se pude decir que es corazón de la electrónica
Son una fuente de control crítico en la mayoría de los circuitos modernos. A veces se pueden ver, pero a menudo se encuentran escondidos al interior de un circuito integrado.
El transistor es la unión de dos diodos por eso existe transistor NPN y PNP
En pequeñas y discretas cantidades, los transistores se pueden utilizar para crear interruptores electrónicos simples, la lógica digital, y circuitos amplificadores de señal. En cantidades que bordean los miles, millones e incluso billones, los transistores se interconectan y son empotrados en pequeños chips para crear las memorias de los computadores, microprocesadores, y otros circuitos integrados complejos.
COMPUERTAS LOGICAS
Es un dispositivo electrónico que es la expresión de un operador booleano en la lógica de conmutación. Cada puerta lógica consiste en una red de dispositivos interruptores.
A continuación se muestran las diferentes puertas lógicas que podemos encontrar:
Las puertas lógicas pueden fabricarse con dos tipos de transistores: TTL o CMOS.
Con la tecnología de transistores TTL, las puertas lógicas se encapsulan en circuitos integrados de la serie 74XX
y con la tecnología CMOS se encapsulan en circuitos integrados de la serie 40XX.
En todos estos casos las puertas lógicas están encapsuladas en circuitos integrados
De 14 patillas. En todos los casos la patilla 7 corresponde a la toma de tierra y la
Patilla nº 14 corresponde a la tensión
n de alimentación del circuito.
EL CIRCUITO INTEGRADO – MICROCHIP
El Microchip, o también llamado circuito integrado (CI), es una pastilla o chip muy delgado en el que se encuentran una cantidad de diversos componentes y dispositivos micro electrónico interactuado, principalmente diodos y transistores, además de componentes pasivos como resistencias o condensadores.
El primer Circuito Integrad fue desarrollado en 1958 por el Ingeniero Jack St. Clair Kilby, justo meses después de haber sido contratado por la firmaTexas Instruments.
Los elementos más comunes de los equipos electrónicos de la época eran los llamados "tubos al vacío". Las lámparas aquellas de la radio y televisión. Aquellas que calentaban como una estufa y se quemaban como una bombita.
Los microchips están hechos de silicio, y su producción lleva mucho tiempo. Con el objetivo de crear los patrones conductores actuales, se utilizan diversas técnicas para superponer otros materiales como aluminio o cobre, sobre la superficie de silicio.
Cada partícula de polvo es demasiado: donde casi un billón de transistores se amontonan en apenas un centímetro cuadrado, cualquier contaminación, por pequeña que sea, resulta desastrosa.
Los microchips están hechos de silicio, y su producción lleva mucho tiempo. Con el objetivo de crear los patrones conductores actuales, se utilizan diversas técnicas para superponer otros materiales como aluminio o cobre, sobre la superficie de silicio.
Cada partícula de polvo es demasiado: donde casi un billón de transistores se amontonan en apenas un centímetro cuadrado, cualquier contaminación, por pequeña que sea, resulta desastrosa.
Las estructuras de los microchips se volvieron más y más pequeñas. Los fabricantes tuvieron éxito al duplicar el número de transistores en un chip cada 18 meses, tal como lo predijo la ley de Moore. Sin embargo, a medida que los tamaños se han reducido a escalas de átomos, los fabricantes se están acercando cada vez más a los límites de la miniaturización. Ha llegado el tiempo de probar acercamientos completamente nuevos. Para ésto, los investigadores están actualmente buscando soluciones tales como
el uso de pequeños “mini tubos de carbón”, los cuales esperan utilizar en los microchips del futuro.
1. LAS PRIMERAS CAPAS: Se utiliza un láser para rebanar la barra de silicio, por cada rodaja obtenida de la barra de silicio son fabricados centenares de microprocesadores, cada microprocesador requiere de menos de un centímetro cuadrado de una de estas láminas de silicio.
2. CAPA DE SILICIO: se utiliza una capa aislante de dióxido de silicio (Si02) sobre la lámina, para que se conduzca la electricidad a través del microprocesador.
3. FOTO-RESISTENCIA: es revestido con una sustancia llamada 'photoresist’ (foto-resistencia), este material es viscoso y recorre todo cuando es expuesto a luz ultravioleta.
4. CUBRIENDO: Mascaras fotográficas de foto-resistencia son colocadas sobre la lamina
5. EXPOSICIÓN: El recubrimiento y la lámina son expuestos a la luz ultravioleta, así el recubrimiento se esparce sobre determinadas áreas de la lámina).
6. GRABANDO: Los pedacitos de foto-resistencia son removidos con un solvente, esto revela el dióxido de silicio oculto. La parte final de este proceso involucra remover el dióxido de silicio revelado, el proceso de recubrimiento y grabación es repetido en cada una de las láminas del circuito, a veces es necesario repetir este proceso en más de 20 ocasiones, dependiendo de la complejidad del microprocesador. Este proceso de grabación es utilizado desde hace mucho tiempo, desarrollado siglos atrás, el proceso fue utilizado primero por artistas para crear impresiones en el papel, telas y madera. En la fabricación de microprocesadores, el proceso de grabación fotográfica se hace posible por medio
de cintas de material conductivo, con grosor casi siempre menores al de un cabello humano son preparados circuitos patrones.
7. SOBRECARGANDO: Ahora se inundan las áreas expuestas de lámina de silicio, el primer pedazo con el que nosotros empezamos, en un químico combinado de iones (partículas cargadas), las áreas de silicio sobrecargadas dirigen electricidad a cada transistor para encenderlo. Los electrones fluyen de arriba a abajo entre los diferentes niveles, formando canales a través del proceso de cubrimiento y grabación, luego que los canales estén en un determinado lugar se llenan con uno de los metales más comunes (aluminio).
EL MICROPROCESADOR
El desarrollo del microprocesador en la década de los setenta del siglo XX inició la revolución informática. Su aparición ha supuesto una drástica reducción del tamaño y precio de los equipos para el tratamiento de la información, y ha contribuido a acercar la informática a todo tipo de usuarios. Hoy día, muchos aparatos, desde los automóviles hasta las lavadoras, utilizan microprocesadores para controlar sus procesos.
Un procesador es un sistema capaz de ejecutar una serie ordenada de instrucciones llamada programa. La ejecución de las instrucciones la lleva a cabo el procesador siguiendo el orden en que están escritas, excepto cuando la propia instrucción obliga al procesador a alterar la secuencia.
ALGUNAS APLICACIONES:
TARJETA DE CREDITO CON BANDA MAGNETICA Y CON MICROCHIP
La tarjeta de crédito es un instrumento material de identificación del usuario, que puede ser una tarjeta de plástico con una banda magnética, un microchip y un número en relieve. Es emitida por un banco o entidad financiera que autoriza a la persona a cuyo favor es emitida, a utilizarla como medio de pago en los negocios adheridos al sistema, mediante su firma y la exhibición de la tarjeta. Es otra modalidad de financiación, por lo tanto, el usuario supone asumir la obligación de devolver el importe dispuesto y de pagar los intereses, comisiones bancarias y gastos.
Una banda magnética (llamada a veces magstripe como abreviación de magnetic stripe) es toda aquella banda oscura presente en tarjetas de crédito, abonos de transporte público o carnés personales que está compuesta por partículas ferromagnéticas incrustadas en una matriz de resina (generalmente epoxi) y que almacenan cierta cantidad de información mediante una codificación determinada que polariza dichas partículas. La banda magnética es grabada o leída mediante contacto físico pasándola a través de una cabeza lectora/escritora gracias al fenómeno de la inducción magnética
DISCO DURO
La unidad de disco duro o unidad de disco rígido (en inglés: Hard Disk Drive, HDD) es el dispositivo que emplea un sistema de grabación magnética para almacenar datos digitales, está formado por varios discos apilados, dos o más, normalmente son de aluminio o vidrio, recubiertos de un material ferromagnético que hace posible el poder grabar la información. La velocidad de rotación sólo se aplica a los discos magnéticos. Mide el número de vueltas que los discos realizan por minuto (revoluciones por minuto). Cuanto mayor sea la velocidad de rotación, menor será el tiempo de acceso a la información para poder empezar a transmitir datos.
Hay varios conceptos para referirse a zonas del disco:
Plato: cada uno de los discos que hay dentro de la unidad de disco duro.
Cara: cada uno de los dos lados de un plato.
Cabezal: número de cabeza o cabezal por cada cara.
Pista: una circunferencia dentro de una cara; la pista cero (0) está en el borde
exterior.
Cilindro: conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias que están
alineadas verticalmente (una de cada cara).
. Sector : cada una de las divisiones de una pista.
Clúster: es un conjunto de sectores.
DISCO COMPACTO
El disco compacto (conocido popularmente como CD por las siglas en ingles de Compact Disc) es un disco óptico utilizado para almacenar datos en formato digital, consistentes en cualquier tipo de información (audio, imágenes, video, documentos y otros datos).
Los CD estándar tienen un diámetro de 12 centímetros, un espesor de 1,2 milímetros y pueden almacenar hasta 80 minutos de audio o 700 MB de datos
El lector de discos compactos está compuesto de:
Un cabezal, en el que hay un emisor de rayos láser, que dispara un haz de luz
hacia la superficie del disco, y que tiene también un foto receptor (foto-diodo)
que recibe el haz de luz que rebota en la superficie del disco. El láser suele ser
un diodo Al Ga As con una longitud de onda en el aire de 780 nm. (Cercano a
los infrarrojos, nuestro rango de visión llega hasta aproximadamente 700 nm.)
por lo que resulta una luz invisible al ojo humano, pero no por ello inocua. Ha
de evitarse siempre dirigir la vista hacia un haz láser. La longitud de
onda dentro del policarbonato es de un factor n=1.55 más pequeño que en el
aire, es decir 500 nm.
Un motor que hace girar el disco compacto, y otro que mueve el cabezal
radialmente. Con estos dos mecanismos se tiene acceso a todo el disco. El
motor se encarga del CLV (Constant Linear Velocity), que es el sistema que
ajusta la velocidad del motor de manera que su velocidad lineal sea siempre
constante. Así, cuando el cabezal de lectura está cerca del borde el motor gira
más despacio que cuando está cerca del centro. Este hecho dificulta mucho la
construcción del lector pero asegura que la tasa de entrada de datos al
sistema sea constante. La velocidad de rotación en este caso es controlada
por un microcontrolador que actúa según la posición del cabezal de lectura
para permitir un acceso aleatorio a los datos. Los CD-ROM, además permiten
mantener la velocidad angular constante, el CAV (Constant Angular Velocity).
Esto es importante tenerlo en cuenta cuando se habla de velocidades de
lectura de los CD-ROM.
Un DAC, en el caso de los CD-Audio, y en casi todos los CD-ROM. DAC es
Digital to Analogical Converter. Es decir un convertidor de señal digital a señal
analógica, la cual es enviada a los altavoces. DAC’s también hay en las
tarjetas de sonido, las cuales, en su gran mayoría, tienen también un ADC, que
hace el proceso inverso, de analógico a digital.
Otros servosistemas, como el que se encarga de guiar el láser a través de la
espiral, el que asegura la distancia precisa entre el disco y el cabezal, para que
el láser llegue perfectamente al disco, o el que corrige los errores.
Cabezal de un lector de CD-ROM: 1. Diodo láser, 2. Lente de enfoque, 3. Divisor
de rayos, 4. Espejo (dirige el haz láser hacia arriba, donde está la lente de enfoque
y finalmente el CD), 5. Fotodetector (fotodiodos), 6. Bus de datos, 7. Tapadera de
plástico, 8. Imanes, 9. Bobinas (sirven para mover la lente de enfoque y
seguimiento), 10. Cremallera y ranura (permiten la movilidad del cabezal en el
ancho del CD-ROM).
Grabado por acción de láser[editar]
EL CHIP EN LOS CELULARES
Las ondas electromagnéticas nos brindan servicios todos los días. Invisibles e
imperceptibles, nos permiten escuchar la radio por la mañana, ver la televisión por la
tarde,comunicarnos donde quiera que estemos, a cualquier hora. En síntesis, nos
permiten realizar múltiples acciones que ya se han vuelto cotidianas y necesarias. Sin
embargo, las ondas electromagnéticas inspiran muchas inquietudes
Teléfonos celulares, Wi-Fi: cada vez con más frecuencia son señaladas como
peligrosos. Cuál es el temor? Qué los campos electromagnéticos de las radiofrecuencias
actúen el cuerpo humano y perturben su funcionamiento.
Por su parte, la comunidad científica se muestra tranquila. Considera que no existe ningún
riesgo sanitario unido a estos equipos. Sólo se ha comprobado un único mecanismo de
interacción de las radiofrecuencias con el cuerpo humano, y ya es conocido: se utiliza al
interior de los hornos microondas. En presencia de un campo electromagnético de alta
frecuencia, como el creado por las ondas radiofrecuentes,las moléculas de agua presentes
en los tejidos humanos se agitan, se entrechocan y provocan calor. Consecuencia: la
temperatura corporal sube.
