De los componentes básicos al chip moderno: R, L, C, transistores, puertas lógicas (compuertas lógicas) y la jerarquía que hace posible la computación
Los tres bloques fundamentales de la electrónica analógica. Selecciona uno para ver su símbolo, la ley que lo gobierna y cómo varía su impedancia con la frecuencia.
Impide el paso de la corriente. La impedancia es constante con la frecuencia.
Impedancia Z vs Frecuencia (escala log)
Z = R — independiente de la frecuencia
Un resistor y un condensador en serie forman un circuito de primer orden. Ajusta R y C para ver cómo cambia la velocidad de carga y la frecuencia de corte.
Curva de carga: V_C(t) = V_s · (1 − e^(−t/τ))
A t=τ el condensador alcanza el 63,2% de la tensión de alimentación V_s
De la ley de Ohm al procesador con 50.000 millones de transistores
| Componente/Concepto | Función principal | Parámetro clave | Aplicación típica |
|---|---|---|---|
| Resistencia (R) | Limitar corriente, dividir tensión | Ohm (Ω), tolerancia | Pull-up, divisores de tensión |
| Condensador (C) | Almacenar carga, filtrar | Faradios (F), voltaje máx | Filtros paso bajo, fuentes |
| Bobina (L) | Almacenar energía magnética | Henrios (H), resistencia DC | Filtros paso alto, transformadores |
| Transistor BJT | Amplificar o conmutar | hFE (β), Ic máx, Vce | Amplificadores de audio, interruptores |
Antes de conectar un circuito real, simula el comportamiento RLC para entender la resonancia, el factor Q y las impedancias. Ver la curva de respuesta ayuda más que memorizar fórmulas.
Verifica si un transistor NPN puede conducir suficiente corriente para activar un relé o un motor: la región de saturación (Vce_sat) dice si el transistor está «completamente abierto».
Las puertas lógicas (compuertas lógicas) NAND son universales: combinándolas puedes construir cualquier función lógica. El visualizador muestra cómo 4 NAND implementan un flip-flop RS, base de la memoria SRAM.
Un procesador moderno tiene 50.000+ millones de transistores en 2 nm. Entender la jerarquía átomo→transistor→puerta→ALU→CPU es esencial para diseñar arquitecturas de silicio eficientes.
La resistencia (R) se opone a la corriente siempre por igual. La impedancia (Z) incluye la oposición de condensadores e inductores, que depende de la frecuencia. En CC, Z = R. En CA, Z = √(R² + (XL - XC)²).
Una pequeña corriente de base (IB, microamperios) controla una corriente de colector mucho mayor (IC, miliamperios). La ganancia de corriente β = IC/IB puede ser 100-500. La energía extra viene de la fuente de alimentación.
Porque con solo puertas NAND puedes construir NOT (1 NAND), AND (NAND + NOT), OR (3 NAND), y por tanto cualquier función lógica. CMOS NAND es además muy eficiente energéticamente al combinar PMOS y NMOS.
Cuando XL = XC, la bobina y el condensador se «intercambian» energía entre sí (magnética↔eléctrica) sin consumirla. La corriente alcanza su máximo (limitada solo por R) y la impedancia es mínima. La frecuencia de resonancia es f₀ = 1/(2π√LC).
El Apple M3 Ultra (2024) tiene 184.000 millones. Un Intel Core i9 de 2023 ronda los 26.000 millones. Cada transistor es un interruptor nanométrico: con tecnología de 2 nm, caben 100 millones de transistores en 1 mm².
Ajusta R, L y C con los sliders. Observa cómo la frecuencia de resonancia cambia y cómo el factor Q (selectividad) depende de la resistencia.
En la pestaña BJT, mueve el slider de IB. Observa la transición de corte (off) → activa (amplificación) → saturación (on). Las curvas características I-V muestran cada región.
Cambia las entradas A y B para cada tipo de puerta. Verifica que la tabla de verdad coincide con la salida Y. Nota que NAND y NOR son el inverso de AND y OR.
En la pestaña de jerarquía, sigue el recorrido: átomo de silicio → transistor → puerta lógica → biestable → sumador → ALU → núcleo → procesador.
V = Z·I funciona igual que V = R·I pero con Z como número complejo. En CC, la parte imaginaria es cero y vuelves a la ley de Ohm clásica.
Para amplificar, el transistor debe estar en región activa (Vbe ≈ 0,6 V, Vce > 0,2 V). En saturación o corte solo conmuta: on/off.
En diseño digital CMOS, implementar todo con NAND simplifica el proceso de fabricación y reduce la variabilidad. Una tecnología de puerta vs muchas.
La duplicación de transistores cada 2 años se frena: a 2 nm, los gates tienen solo 10 átomos de grosor. Efecto túnel y disipación térmica son los límites físicos actuales.