ELETTRONICA

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L’elettronica è la scienza e la tecnica concernente l’emissione e la propagazione degli elettroni nel vuoto o nella materia; in quanto scienza è una branca della fisica, in particolare dell’elettrologia: nata come branca dell’elettrotecnica è oggi intesa come disciplina a sé, e può essere definita come “tecnica delle correnti deboli e di alta frequenza” differendo dall’elettrotecnica che è invece “la tecnica delle correnti forti e di bassa frequenza”
Più specificatamente l’elettronica è l’insieme delle conoscenze metodologiche, teoriche e pratiche utilizzate per la progettazione e realizzazione di sistemi e apparati hardware in grado di elaborare grandezze fisiche sotto forma di segnali contenenti informazione, per svariati tipi di applicazioni; le realizzazioni dell’elettronica sono quindi dei circuiti elettronici di elaborazione costituiti da componenti elettronici, attivi e passivi, collegati a mezzo di fili o tracciati conduttivi, in genere metallici, attraverso cui circolano correnti elettriche; di tale ambito si occupa l’ingegneria elettronica.

Le prime realizzazioni dell’elettronica sono state i circuiti radio riceventi e trasmittenti; senza dubbio Guglielmo Marconi e Nikola Tesla furono dei pionieri, ma le loro prime radio non avevano nulla che non si potesse considerare più di una applicazione dell’elettrotecnica a un problema nuovo. Il vero salto di qualità avvenne per opera dell’ingegnere britannico John Ambrose Fleming 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 di Lee De Forest, 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 evoluti 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 a 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 transistor (e altri componenti come resistori, 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.

L’elettronica e l’elettrotecnica sono due discipline tra loro strettamente legate che si differenziano per il tipo di applicazione: la prima ha come scopo principale l’elaborazione dei segnali elettrici e dell’informazione, la seconda si occupa soprattutto della trasmissione della potenza elettrica nonché della gestione e progettazione delle macchine elettriche.

L’elettronica, assieme all’informatica e alle telecomunicazioni, riassunte sotto la denominazione di Information and Communication Technology (ICT), rappresenta a tutt’oggi uno dei settori economici trainanti della cosiddetta terza rivoluzione industriale.

Dal punto di vista teorico l’elettronica adotta sia le leggi dell’elettromagnetismo classico e dell’elettrotecnica sia la meccanica quantistica che è alla base della tecnologia dei semiconduttori.

Sono inoltre utilizzati i metodi matematici sviluppati dalla teoria dei sistemi per definire la risposta in frequenza del sistema elettronico e dall’algebra di Boole.

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, ecc. È proprio questo settore dell’elettronica che ha permesso la nascita e lo sviluppo del moderno calcolatore elettronico.

Altre branche o settori sono:

I componenti elettronici più comuni e usati sono:

Le applicazioni più comuni dell’elettronica e dei circuiti elettronici sono: