Taller de electrónica: ¿Qué son los circuitos híbridos?

Mando a distancia que incorpora la tecnología de circuitos híbridos en su parte de radiofrecuencia FM, simplificando de esta manera la circuitería.

Si os interesa la electrónica, os interesará la lección de hoy. ¿Qué son los circuitos híbridos? ¿Cómo surgieron y como ha evolucionado su utilización en la electrónica? Una lección teórica para comprender mejor la importancia de estos componentes en el desarrollo de la electrónica y los dispositivos tecnológicos. ¡Sacad papel y boli!

Durante los primeros años del naci­miento de la electrónica, los compo­nentes electrónicos se montaban en chasis metálicos, donde se fijaban con tornillos, y se conectaban entre sí por cables. En estos años, los componentes eran pocos y voluminosos, y con fre­cuencia tenían que disipar bastante potencia, como en el caso de las válvu­las termoiónicas. Posteriormente, en la década de los cincuenta, la aparición del transistor y la reducción de tamaño de los demás componentes electróni­cos para su uso militar, en aviones y misiles, produjo lo que actualmente conocemos como circuito impreso.

En el circuito impreso tal y como todos los conocemos, los componentes, dado su pequeño tamaño, se fijan y conectan en una placa de material aislante por medio de soldadura de estaño. En los últimos años el aumen­to de la escala de integración de los circuitos VLSI, así como la continua reducción del tamaño de los compo­nentes pasivos como son las resisten­cias y condensadores, ha forzado la aparición de un nuevo tipo de tecno­logía, conocido como SMD.

Aspecto de 4 circuitos híbridos, en los que se puede apreciar lo reducido de su tamaño y el empleo de componentes SMD.

La tecnología SMD, conocida por todos como de "Dispositivos de mon­taje superficial", ha producido una reducción enorme del volumen de los modernos aparatos electrónicos, al tiempo que estos aumentan sus pres­taciones y potencia. El proceso no se ha detenido, y con la aparición en el mercado de los circuitos integrados de aplicaciones específicas (AS1C) y de chip programables (PLD, FPLD.PIC) hacen que en un futuro muy próximo, un solo integrado, o conjunto de ellos realicen por completo todas las fun­ciones de un aparato.

Paralelo a toda esta tecnología se ha desarrollado otra que, lejos de de­tenerse, ha seguido progresando, nos referimos a la tecnología híbrida.

Un circuito híbrido es una placa de material aislante, generalmente ce­rámica, sobre la cual y por medio de un proceso litogràfico con tintas espe­ciales, se generan e integran compo­nentes pasivos como son las resisten­cias y condensadores, siendo el tama­ño de estos muy reducido, por lo que podemos decir que están "integrados".

Al lado de estos componentes, pueden ir conectados dispositivos se­miconductores como diodos o tran­sistores, que en pequeños chips sin encapsular, se fijan a la placa por medio de pegamentos especiales. Es­tos componentes pueden ser, y de hecho lo son, componentes de tecnolo­gía superficial, e incluso componentes discretos de tamaño estándar, aunque esto último es un poco más raro.

Los circuitos híbridos son una tec­nología que se encuentra a medio ca­mino entre el circuito impreso y el circuito integrado, ya que coge ideas de cada una de estas tecnologías, in­cluida la SMD. Podemos decir por tan­to, que los circuitos híbridos son un "cruce" de las mejores tecnologías, de las cuales se ha quedado con las virtu­des, para desechar los defectos.

Los circuitos híbridos tienen precios muy competitivos, pero al principio eran tan altos que solo grandes empresas (aeronáuticas, espaciales y militares) podían permitirse su uso.

¿Cómo es un circuito híbrido?

Pasemos a explicar brevemente como está formado un circuito híbri­do. El soporte mecánico del circuito es una placa de material cerámico, pues este material tiene unas cualida­des muy buenas de aislante eléctrico y buen conductor del calor, lo cual le hace ideal para estas aplicaciones.

Las resistencias se integran en la superficie, depositando sobre ella por un procedimiento litográfico una pas­ta especial resistiva, formada por finí­simas partículas de metales conducto­res, generalmente oro o plata, unidas por un conglomerante. Dependiendo de la cantidad de partículas y de la longitud y grosor de la pista, podemos obtener una enorme cantidad de valo­res de resistencias, no estando en ab­soluto obligados a usar valores están­dar. Para ajustar el valor de la resisten­cia, se hacen sobre la misma unos finos cortes con luz láser, que vapo­rizan pequeñas líneas de metal.

Estos ajustes permiten aumentar el valor de la resistencia pero no disminuirla, por este motivo durante el proceso de diseño se suele dar a las resistencias un valor más bajo del necesario, para después poder ajustar el valor de la misma

Los condensadores se integran como una superficie conductora, sepa­rada de otra por medio de una pasta aislante, que contiene dióxido de sili­cio. Para grandes capacidades, este método no es válido por lo cual se recurre al uso de componentes discre­tos o de montaje superficial SMD.

Las pistas conductoras se forman con una tinta conductora, a base de oro y platino. Los circuitos híbridos son circuitos de una sola cara, pues es muy difícil trabajar con cerámicas muy finas, pero es muy fácil producir "puen­tes" y varias "capas" en el diseño principal, depositando una capa de material aislante sobre los cruces de las pistas. Lo reducido de las dimen­siones de un circuito híbrido, así como el uso en el mismo de materiales de elevada calidad, hacen que esta tecno­logía sea idónea en aplicaciones de radiofrecuencia y microondas, cam­pos en los que la tecnología militar y espacial los ha usados sin importar el precio de estos circuitos.

Actualmente se pueden encontrar en tiendas de electrónica circui­tos híbridos sencillos pero de exce­lente calidad, que integran una serie de aplicaciones estándar muy solicita­das para el gran público, como son los transmisores y receptores tanto de datos como de audio.

Esta emisión y recepción se realiza en una banda legalmente autorizada para los mandos a distancias y es de 433 Mhz, lo que implica que podemos utilizar potencias de hasta 400mW sin ningún tipo de licencia, al tiempo que tenemos una banda libre de inter­ferencias, directiva y de gran alcance.

Existen módulos emisores y recep­tores, lo que hace muy sencillo el diseño y montaje de transmisores de mando a distancia o de señal vocal.

Estos módulos solo requieren para su funcionamiento de una única ali­mentación, generalmente en el margen de los 12 a 18v, lo que permite alimen­tarlos a pilas o baterías. Los módulos transmisores de datos son compatibles con los niveles lógicos TTL, y los transmisores de audio, integran un amplificador de B.F para amplificar la señal del micrófono. Estos circuitos acercan a las pequeñas empresas y aficionados al uso de una tecnología hasta hace muy poco difícil de tratar como es la alta frecuencia.

Estos permiten a las empresas reducir costes de diseño, tiempo y espacio en sus circuitos impresos.

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