1 7-feb-07 MODULO INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA ELECTRÓNICA MARCOS GONZÁLEZ ...

183 Pages·2007·2.32 MB·Spanish

7-feb-07
MODULO
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA ELECTRÓNICA

MARCOS GONZÁLEZ PIMENTEL

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

BOGOTA

2006
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ÍNDICE

PRIMERA UNIDAD
FUNDAMENTACIÓN DE LA INGENIERÍA ELECTRÓNICA

CAPÍTULOS 0. INTRODUCCIÓN.

CAPÍTULOS 1 CONCEPTUALIZACIÓN
1.1 CIENCIA
1.1.1 Definición
1.1.2 Objetivos
1.1.3 Características básicas de la ciencia.
1.1.4 Ciencia y tecnología
1.1.5 Tipos de Ciencia

1.2 Ingeniería y Tecnología
1.2.1 Definición de Ingeniería
1.2.2 Funciones de la Ingenieria
1.2.3 Ramas de la Ingeniería
1.2.4 Definición de Tecnología

1.3 Ingeniería y Tecnología Electrónica
1.3.1 Definición
1.3.2 Objetivos

1.4 Sistema
1.4.1 Definición
1.4.2 Características y clases de los sistemas

CAPITULO 2 ANTECEDENTES

2.1 Historia de la Ingeniería
2.1.1. Historia de la Ingeniería en el mundo
2.1.2. Historia de la ingeniería en Colombia.

2.2 Historia de la electrónica
2.2.1. Historia de la electrónica en el mundo.
2.2.2. Historia de la electrónica en Colombia.

CAPITULO 3 ACTUALIDAD
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3.1 Actualidad de la Ingeniería.
3.1.1 Actualidad de la Ingeniería el mundo.
3.1.2 Actualidad de la Ingeniería en Colombia.

3.2 Actualidad de la electrónica
3.2.1 La Electrónica en el mundo.
3.2.2 La Electrónica en Colombia

CAPITULO 4 APLICACIONES
4.1 Industriales.
4.1.1 Definición
4.1.2 Estado del arte.

4.2 Robótica.
4.2.1 Definición
4.2.2 Estado del arte.

4.3 Automatización.
4.3.1 Definición
4.3.2 Estado del arte.

4.4 Comunicaciones.
4.4.1 Definición.
4.4.2 Estado del arte

4.5 Electromedicina.
4.5.1 Definición
4.5.2 Estado del arte.

CAPITULO 5 DISEÑO
5.1 DEFINICIÓN DE ANÁLISIS Y SÍNTESIS.
5.2 MÉTODO DEL DISEÑO EN INGENIERÍA.

SEGUNDA UNIDAD
INGENIERÍA ELECTRÓNICA

CAPITULO 6 CONCEPTOS

6.1 CONCEPTOS FÍSICOS
6.1.1 Carga eléctrica
6.1. 2 Ley de Coulomb
6.1.3 Corriente
6.1.4 Voltaje
6.1.5 Ley de OHM
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6.2. CONCEPTOS ELECTRÓNICOS

6.2.1 Circuito.
6.2.2 Reglas de Kirchhoff
6.2.3 Fuentes
6.2.4 Frecuencia (F)
6.2.5 Periodo (T)
6.2.6 Semiconductores

CAPITULO 7 ELEMENTOS

7.1 ELEMENTOS BÁSICOS
7.1.1 Resistencias
7.1.2 Diodos
7.1.3 Condensadores
7.1.4 Inductores
7.1.5 Transistores
7.1.6 Amplificadores

7.2 INTEGRADOS
7.2.1 Compuertas
7.2.2 Microelectrónica
7.2.3 Microprocesadores

7.3 SISTEMAS EMBEBIDOS
7.3.1 FPGA
7.3.2 FPAA
7.3.4 Convertidores A/D

7.4 OPTOELECTRÓNICA
7.4.1 LED
7.4.2 Fotodetectores
7.4.3 Fibra Óptica
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CAPITULO 0. INTRODUCCIÓN

El curso de Introducción a la Ingeniería de Electrónica, es de tipo teórico y
corresponde al campo de formación profesional básica de los programas de
Ingeniería Electrónica y Tecnología en Electrónica, su metodología es educación a
distancia. Corresponde a dos (2) créditos académicos los cuales comprenden:

Estudio y discusión de algunos temas relacionados con la función del ingeniero y
su perfil profesional.
Estudio de los conceptos básicos de la ingeniería Electrónica.
También se aré un acompañamiento en tutorías desarrolladas en pequeños
grupos de colaboración y la tutoría en grupo de curso, el cual sirve de apoyo al
estudiante para potenciar el aprendizaje autónomo y su formación en el campo de
aplicación de la temática a desarrollar.

El tutor juega el papel de acompañante en el proceso de aprendizaje, no sólo
imparte conocimientos, sino que brinda orientación en la selección y aplicación de
estrategias propias del modelo de educación a distancia. Por ello el desarrollo del
curso académico contempla espacios de reflexión en los que el tutor valora al
estudiante como un conjunto de pensamientos, conocimientos, habilidades y
experiencias y permite que aplique los conceptos adquiridos, en la solución de
problemas, estimulando al estudiante a que vea su aprendizaje por procesos y no
por resultados.

Este curso está compuesto por dos unidades didácticas a saber:

Unidad 1. Fundamentos de Ingeniería Electrónica: Aquí se establecen los
conceptos de Ciencia, Ingeniería, tecnología y en especial Ingeniería Electrónica.
Se establece un panorama general de la evolución, aplicación y proyección de la
ingeniería Electrónica como función principal del Ingeniero, el diseño de
soluciones y la investigación aplicada.
Se hace una reseña histórica y luego se entra a discutir algunas aplicaciones
concretas de la Ingeniería Electrónica.
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El capítulo V está dedicado a una de las principales funciones de la Ingeniería
que es el Diseño. Comienza por definir Análisis y Síntesis dentro del contexto de la
ingeniería, luego habla del modelado, sus herramientas y las motivaciones del
Diseño. Por ultimo da una introducción a algunos procedimientos que se siguen
dentro del diseño.

Unidad 2. Ingeniería Electrónica. En esta Unidad se dan conceptos básicos que se
manejan en Ingeniería Electrónica, esto permite que el estudiante se forme una
idea global de la Ingeniería y le permita ubicar los diferentes temas que vera
durante el transcurso de su carrera.

El curso es de carácter teórico y su desarrollo se hará mediante el estudio de
artículos y modulo, se desarrollaran algunas tareas en grupo que faciliten la
discusión, de temas específicos, entre los alumnos, de tal forma que se estimulen
las competencias del estudiante y se potencien sus habilidades orientadas
básicamente al análisis y solución de problemas.

Con éste curso académico el estudiante tiene la posibilidad de conocer e
interpretar el desarrollo histórico de la Ingeniería Electrónica, los objetivos,
funciones e interrelaciones de ésta disciplina con otros campos del saber;
comenzar a familiarizarse con los conceptos generales de la Ingeniería
Electrónica, sus dispositivos, aplicaciones y herramientas.
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PRIMERA UNIDAD DIDÁCTICA

FUNDAMENTACIÓN DE LA INGENIERÍA ELECTRÓNICA

CAPÍTULO 1. CONCEPTUALIZACIÓN

1.1 Ciencia
La definición de ciencia es un concepto amplio y se podría dar de diversas formas,
dependiendo de la disciplina desde la cual se trabaja. La siguiente es la definición
que da la Real Academia Española RAE.

1.1.1 Definición1
ciencia. (Del lat. scientĭa).
1. f. Conjunto de conocimientos obtenidos mediante la observación y el
razonamiento, sistemáticamente estructurados y de los que se deducen principios
y leyes generales.

2. f. Saber o erudición. Tener mucha, o poca, ciencia. Ser un pozo de ciencia.
Hombre de ciencia y virtud
.
3. f. Habilidad, maestría, conjunto de conocimientos en cualquier cosa. La ciencia
del caco, del palaciego, del hombre vividor.

4. f. pl. Conjunto de conocimientos relativos a las ciencias exactas, fisicoquímicas
y naturales. Facultad de Ciencias, a diferencia de Facultad de Letras.
~ ficción.
1. f. Género de obras literarias o cinematográficas, cuyo contenido se basa en
hipotéticos logros científicos y técnicos del futuro.
~ pura.
1. f. Estudio de los fenómenos naturales y otros aspectos del saber por sí mismos,
sin tener en cuenta sus aplicaciones.
~s exactas.
1. f. pl. matemáticas.
~s humanas.
1. f. pl. Las que, como la psicología, antropología, sociología, historia, filosofía,
etc., se ocupan de aspectos del hombre no estudiados en las ciencias naturales.
~s naturales.

1 REAL ACADEMIA ESPAÑOLA, Diccionario de la lengua española, marzo de 2006.
http://www.rae.es.

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1. f. pl. Las que tienen por objeto el estudio de la naturaleza, como la geología, la
botánica, la zoología, etc. A veces se incluyen la física, la química, etc.
~s ocultas.
1. f. pl. Conocimientos y prácticas misteriosos, como la magia, la alquimia, la
astrología, etc., que, desde la antigüedad, pretenden penetrar y dominar los
secretos de la naturaleza.

Ciencias humanas.

La Ciencia2 es un significativo elemento de la cultura, que le ha permitido al
hombre diferenciarse de los animales, que no producen cultura. El hombre
gracias a las mediciones de la misma ciencia, ha transformado el mundo, lo ha
explicado y lo ha comprendido partiendo de la variedad de fenómenos y
comprendiendo las leyes que lo rigen. El hombre no ha podido deslindar la
realidad y el conocimiento porque el conocimiento ha contribuido a modificar esa
realidad, al mismo tiempo, la realidad actúa sobre el sujeto modificando el
conocimiento. Este acercamiento al concepto de ciencia la considera como una
forma de conocimiento humano. El conocimiento científico, no es la única forma
de acercarse a la realidad y no agota la misma realidad. Esta es compleja y
trasciende el conocimiento científico; no la podemos reducir simplemente a lo
racional o a lo experimental, va más allá; no se agota con lo demostrable y lo
cuantificable. La realidad es también trascendente y por ello va más allá de lo
científico. Algunos pretenden aceptar únicamente, la realidad que percibe la
ciencia negando su trascendencia y queriendo agotarla en el conocimiento
científico.

1.1.2. Objetivos
La ciencia también se define, a partir de su objetivo, como la búsqueda del
conocimiento de la realidad o como el conocimiento racional, sistemático, exacto y
comprobable de la realidad.

La ciencia experimenta, descubre, observa, mide, crea teorías que explican el
cómo y por qué de las cosas; elabora técnicas y herramientas para su observación
y medición; hace hipótesis y cuestiona la naturaleza y sus fenómenos; crea
conjeturas, discute o rechaza; separa lo verdadero de lo falso, diferencia lo que
tiene sentido de lo que no lo tiene; nos dice como debemos llegar a donde
queremos llegar y lo que queremos hacer.

1.1.3. Características básicas de la ciencia.

Tomando como punto de partida a Mario Bunge; las características principales se
pueden definir así:

2 FLOREZ Carlos, GALINDO Gladis, Ciencia y Conocimiento, Usta, Santafé de Bogotá. 1971. p 251.
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Facticidad: Significa que la ciencia parte de los hechos, tratando de ser
independiente a cualquier tipo de valoración o caracterización emocional o
sentimental. La estadística le sirva a la ciencia como un instrumento que le
permite sistematizar y cuantificar estos hechos observables. A las teorías que se
forman a partir de los hechos que han sido confirmados, se les da el nombre de
datos empíricos.

Análisis: La ciencia es analítica, porque los problemas que trata de resolver, son
descompuestos en sus elementos para entender y descubrir la forma como se
relacionan estos con el fenómeno que se esta investigando.

Claridad y precisión: La ciencia se diferencia del conocimiento vulgar o corriente
del hombre, el cual, por lo general, es vago e inexacto. El conocimiento científico
por el contrario, exigen cierta tranquilidad y reposo para abordar los problemas y
para poder penetrar en sus leyes y mecanismos internos. La ciencia, en su
proceso investigativo, debe ante todo precisar y clarificar su problema. El
planteamiento del problema con claridad y precisión asegura, un alto porcentaje, la
validez y orientación de la investigación científica, el marco teórico ayuda a la
clarificación y exactitud de la investigación, pues la teoría como marco de
referencia, permitirá iluminar el problema para entenderlo y clarificarlo.

Verificabilidad: La ciencia no se puede contentar exclusivamente en la
coherencia lógica de sus afirmaciones; la observación de los fenómenos tampoco
es suficiente, por más precisión y utilización de instrumentos perfeccionados que
tenga. Es necesario introducir la experimentación para verificar en la realidad sus
teorías. La verificabilidad del conocimiento científico fue uno de los aportes que
hicieron los griegos a este, especialmente la escuela de Pitágoras. Esta
verificación o comprobación permite crear situaciones controladas en donde se
pueden cambiar las variables o factores que intervienen en los fenómenos para
conocer mejor sus interrelaciones.

Sistematicidad: La ciencia es sistemática, organizada en su búsqueda y en sus
resultados. Se preocupa por construir sistemas de ideas organizados
racionalmente, formando una estructura a la que integra conocimientos nuevos a
los ya existentes; así las leyes y teorías se van ampliando una teoría más general.
La sistematicidad implica un todo donde sus elementos se encuentran
interrelacionados entre sí con una finalidad o un objetivo.

Generalidad: Desde épocas primitivas el conocimiento científico ha tenido un
carácter general. No puede existir ciencia de lo particular, lo afirman los filósofos
griegos, porque no hay interés por el objeto en particular, por el hecho en si
mismo, sino por lo que puede representar para la generalidad de los fenómenos u
objetos. El estudio de un caso particular tiene sentido para el científico, en la
medida que le permite relacionarlo con una ley que es general, es decir un caso
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de una ley y la ley se convierte en una expresión racional de la generalización de
los casos particulares.

Falibilidad: La ciencia es uno de los pocos sistemas creados por el hombre que
parte del principio de su posibilidad de equivocarse, de cometer errores. Por
principio la ciencia es refutable, es falible. Siempre que exista la posibilidad de
encontrar nuevos hechos o hipótesis que generan una mejor explicación de los
fenómenos se hace alusión a la falibilidad de la ciencia.

Explicabilidad Y Productibilidad: La ciencia le da al hombre explicaciones
coherentes y sistemáticas acerca del modo de comportamiento de la naturaleza y
de la sociedad. Así no solo describe los fenómenos sino que los explica y señala
la forma como se relaciona los elementos del fenómeno. La ciencia busca su
utilización en el mejoramiento de la vida y por ello ha sido predictiva anticipándose
a los hechos para manejarlos.

Utilidad: La característica que reviste mayor importancia para la humanidad es la
utilidad. La ciencia otorga las herramientas y los instrumentos para ser utilizados
para la destrucción o realización del hombre. Aquí una cantidad de discursos en
el mundo actual que enmarcan una orientación de la tecnología, aplicación de la
ciencia a la solución de necesidades concretas del hombre, claro esta enmarca en
una gran responsabilidad ante la historia de la humanidad. Todo depende de la
forma como es utilizada la ciencia en beneficio o perjuicio de la humanidad. Solo
entendiendo una real libertad se podrá comprender la acción de la ciencia para el
desarrollo de la humanidad.

1.1.4 Ciencia y tecnología
En el mundo actual existe una estrecha interrelación entre ciencia, tecnología y
sociedad.

La Ciencia y la tecnología son particularmente importantes para el desarrollo de
los mismos pueblos. La ciencia y la tecnología han suscitado cambios en el modo
de vida en el bienestar y en la misma manera de comportarse las personas que
son aspectos básicos en el desarrollo de la sociedad.

Con el propósito de realizar tanto la relación, como la diferenciación entre los
conceptos de TÉCNICA CIENCIA, TECNOLOGÍA; se parte del principio en el que
concuerdan en dos aspectos comunes como lo son: hacer referencia a algo
objetivo, existente y de otro lado hacen relación a una actividad humana y, en ese
sentido son algo subjetivo, cambiante por naturaleza, en constante evolución
social. Pero al igual se da la diferenciación se enmarca dentro los objetivos que
persiguen: La técnica y la tecnología buscan la forma de hacer las cosas para la
satisfacción de las necesidades humanas y la ciencia pretende entender la
naturaleza y la sociedad. La tecnología y la técnica pretenden producir bienes y
ofrecer servicios.
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