Elettronica

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Letteralmente, l'elettronica è la scienza e la tecnologia del controllo degli elettroni. In pratica questo termine indica oggi l'insieme di conoscenze pratiche e teoriche necessarie per progettare e realizzare apparati in grado di elaborare grandezze fisiche, tradotte per mezzo di opportuni dispositivi, servendosi di grandezze fisiche relative alla carica elettrica. Le realizzazioni dell'elettronica sono dei circuiti elettronici costituiti da dei componenti, attivi e passivi, collegati per mezzo di fili o tracciati conduttivi, in genere metallici, attraverso cui circolano correnti elettriche.

L'elettronica e l'elettrotecnica sono due discipline strettamente legate, che si differenziano per il tipo di applicazione: mentre l'elettrotecnica ha come scopo principale la trasmissione della potenza elettrica e la gestione e il progetto delle macchine elettriche, l'elettronica si occupa soprattutto dell'elaborazione dei segnali elettrici e quindi, in senso lato, dell'informazione.

Secondo molti autori (tra cui Jacob Millman), si può definire l'elettronica come lo studio del moto degli elettroni al di fuori dei metalli. Secondo questa definizione, l'elettrotecnica e le applicazioni radio classiche non rientrano nel campo dell'elettronica, che è riservato ai dispositivi a semiconduttore (silicio, germanio, semiconduttori composti), ai tubi a vuoto (valvole) e alla propagazione del campo elettromagnetico in mezzi dielettrici come l'aria o il vetro (fibre ottiche).

L'elettronica si divide in due grandi settori:

l'elettronica analogica, si occupa di segnali analogici, cioè che variano nel tempo in modo continuo, e che in linea di principio potrebbero assumere un valore qualsiasi in qualunque istante di tempo dato (per esempio voci, suoni, intensità luminose ecc.): operazioni tipiche compiute su questi segnali sono l'amplificazione, la modulazione, la miscelazione, il filtraggio.

l'elettronica digitale, che invece tratta dei segnali elettrici che possono assumere soltanto alcuni valori (predeterminati e finiti) "legittimi" di tensione, convenzionalmente due valori utilizzando il sistema binario: "alto" o "basso" che sono associati ai valori logici "vero" e "falso". In questo caso ci si riferisce a segnali binari che in genere vengono sottoposti a operazioni logiche booleane come l'AND, l'OR, il NOT eccetera.

[modifica] Metodiche

Dal punto di vista teorico l'elettronica adotta sia le leggi dell'elettromagnetismo classico e dell'elettrotecnica sia i metodi matematici sviluppati dalla teoria dei sistemi e dall'algebra di Boole. I componenti elettronici attivi, cioè i diodi e i transistor, sono coperti da una trattazione teorica completa ed è possibile prevederne il comportamento in ogni condizione; anche alcune tipologie di circuiti, come gli amplificatori lineari a bassa potenza, gli amplificatori operazionali e gli oscillatori, dispongono di una base di teoria che può in parte guidare il progettista, ma in generale il progetto di un nuovo circuito è un lavoro che deve combinare teoria e creatività.

[modifica] Storia

Le prime realizzazioni dell'elettronica sono state i circuiti radio riceventi e trasmittenti; senza dubbio Guglielmo Marconi fu un pioniere, ma le sue prime radio non avevano nulla che non si potesse considerare più di una applicazione dell'elettrotecnica ad un problema nuovo. Il vero salto di qualità avvenne per opera dell'ingegnere britannico John Ambrose Flemming dell'University College di Londra, che nel 1904 inventò il primo dispositivo elettronico a due terminali, il diodo a vuoto, cioè la prima valvola termoionica. Seguì a breve (1906) il primo componente elettronico a tre elettrodi, il triodo a vuoto, che permetteva anche di amplificare un segnale.

Dopo la prima guerra mondiale l'elettronica si sviluppò rapidamente, soprattutto per merito della radio, che in quel periodo era la sua applicazione di punta; nella teoria dei circuiti una pietra miliare fu nel 1927 l'invenzione del primo circuito a reazione, che permetteva di raggiungere con pochi componenti prestazioni nettamente superiori, mentre gli apparecchi radio si facevano sempre più sofisticati passando dai primi semplici schemi circuitali omodina, o sincrodina, a più complessi schemi eterodina e supereterodina, che garantivano una migliore separazione fra le stazioni radio e minor rumorosità.

Una nuova svolta si ebbe dopo la seconda guerra mondiale con l'invenzione del transistor, componente attivo che poteva assolvere le stesse funzioni delle valvole termoioniche ad una frazione del costo, dell'ingombro e della potenza necessari alle valvole: inoltre, più transistor possono essere integrati in dispositivi complessi, i circuiti integrati appunto, che possono contenere oggi anche molti milioni di transistori (e altri componenti come resistenze, condensatori, diodi ecc) e quindi possono svolgere così funzioni molto complesse con costi e ingombri contenuti.

Con i transistor prima e con i circuiti integrati poi l'elettronica conosce un vero boom, che a tutt'oggi non è ancora terminato.