Elettronica

La gente ha iniziato a sperimentare l'elettricità già nel 600 a.C.E., quando Talete di Mileto scoprì che lo sfregamento della pelliccia sull'ambra li avrebbe attratti l'un l'altro.

A partire dal 1900, i dispositivi utilizzavano tubi a vuoto in vetro o metallo per controllare il flusso di elettricità. Con questi componenti si può usare una tensione a bassa potenza per cambiarne un'altra. Questo ha rivoluzionato la radio e ha permesso altre invenzioni.

Negli anni '60 e nei primi anni '70 i transistor e i semiconduttori hanno iniziato a sostituire i tubi a vuoto. I transistor possono essere resi molto più piccoli dei tubi a vuoto e possono funzionare con meno energia.

All'incirca nello stesso periodo, i circuiti integrati (circuiti che hanno un gran numero di transistor molto piccoli posti su fette di silicio molto sottili) sono diventati di uso comune. I circuiti integrati hanno permesso di ridurre il numero di parti necessarie per realizzare prodotti elettronici e hanno reso i prodotti molto più economici in generale.

I circuiti analogici sono utilizzati per segnali che hanno una gamma di ampiezze. In generale, i circuiti analogici misurano o controllano l'ampiezza dei segnali. Nei primi tempi dell'elettronica, tutti i dispositivi elettronici utilizzavano circuiti analogici. La frequenza del circuito analogico viene spesso misurata o controllata nell'elaborazione dei segnali analogici. Anche se vengono realizzati più circuiti digitali, i circuiti analogici saranno sempre necessari, poiché il mondo e le sue persone lavorano in modo analogico.

I circuiti a impulsi sono utilizzati per segnali che richiedono rapidi impulsi di energia. Ad esempio, le apparecchiature radar di aerei e di terra funzionano utilizzando circuiti a impulsi per creare e inviare raffiche di energia radio ad alta potenza dai trasmettitori radar. Antenne speciali (chiamate antenne "beam" o antenne "paraboliche" a causa della loro forma) sono usate per inviare ("trasmettere") le raffiche ad alta potenza nella direzione in cui il fascio o l'antenna parabolica sono puntati.

Gli impulsi o le raffiche di energia radio del trasmettitore radar colpiscono e rimbalzano (sono "riflessi") da oggetti duri e metallici. Gli oggetti duri sono cose come edifici, colline e montagne. Gli oggetti metallici sono qualsiasi cosa fatta di metallo, come aerei, ponti, o anche oggetti nello spazio, come i satelliti. L'energia radar riflessa viene rilevata dai ricevitori di impulsi radar che utilizzano insieme sia i circuiti a impulsi che quelli digitali. I circuiti di impulsi e i circuiti digitali nei ricevitori di impulsi radar sono usati per mostrare la posizione e la distanza degli oggetti che hanno riflesso gli impulsi ad alta potenza del trasmettitore radar.

Controllando quanto spesso gli impulsi rapidi dell'energia radar vengono inviati da un trasmettitore radar (chiamato "pulse timing" del trasmettitore), e quanto tempo ci vuole perché l'energia dell'impulso riflessa ritorni al ricevitore radar, si può dire non solo dove si trovano gli oggetti, ma anche quanto sono lontani. I circuiti digitali in un ricevitore radar calcolano la distanza di un oggetto conoscendo l'intervallo di tempo tra gli impulsi di energia. I circuiti digitali del ricevitore radar contano quanto tempo ci vuole tra un impulso e l'altro perché l'energia riflessa di un oggetto venga rilevata dal ricevitore radar. Poiché gli impulsi radar vengono inviati e ricevuti all'incirca alla velocità della luce, la distanza da un oggetto può essere facilmente calcolata. Ciò viene fatto nei circuiti digitali moltiplicando la velocità della luce per il tempo necessario a ricevere l'energia radar riflessa da un oggetto.

Il tempo tra un impulso e l'altro (spesso chiamato "pulse rate time", o PRT) imposta il limite di quanto lontano può essere rilevato un oggetto. Tale distanza è chiamata "portata" di un trasmettitore e ricevitore radar. I trasmettitori ed i ricevitori radar utilizzano i PRT lunghi per trovare la distanza da oggetti che sono lontani. I PRT lunghi permettono di determinare con precisione la distanza dalla luna, per esempio. I PRT veloci sono usati per rilevare oggetti che sono molto più vicini, come navi in mare, aerei che volano alti, o per determinare la velocità delle automobili che si muovono velocemente sulle autostrade.

I circuiti digitali sono utilizzati per segnali che si accendono e si spengono soltanto, invece di funzionare spesso a livelli compresi tra l'accensione e lo spegnimento. I componenti attivi nei circuiti digitali hanno tipicamente un livello di segnale quando sono accesi e un altro livello di segnale quando sono spenti. In generale, nei circuiti digitali un componente viene solo acceso e spento.

I computer e gli orologi elettronici sono esempi di dispositivi elettronici costituiti per lo più da circuiti digitali.

Blocchi di base:

• Cancelli logici
• Infradito
• Contatori

Dispositivi complessi:

• Microprocessori
• Microcontrollori
• Processori di segnale digitale

• Istituto degli Ingegneri Elettrici ed Elettronici
• Elettricità