REPARACIÓN Y MANTENIMIENTO
DE HARDWARE
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iz
Capítulo
Felipe Cervantes Ruiz
Electrónica y Señales
High Voltage!!
Felipe Cervantes Ruiz
Partes de un Atomo• Protón
• Neutrón
• Electrón
Felipe Cervantes Ruiz
Flujo de Electrones
• Electrones están cargados negativamente
• Protones están cargados positivamente
• Cargas opuestas se atraen
• La velocidad de los electrones los mantienen en orbita alrededor del núcleo
• Cuando los electrones son sacados hacia afuera del átomo es lo que llamamos electricidad!
Felipe Cervantes Ruiz
Electricidad “Dinámica”• Electricidad puede ser vista como un
proceso dinámico.
• Dinámico significa “cambiante”.
• Electronesesta cambiando (moviendose) de un átomo a otro.
• Este flujo de electrones se llama “corriente eléctrica”
Felipe Cervantes Ruiz
Electricidad Estática• “Static” significa estacionario o sin cambio.
• Electrones están alejados del átomo y permanecen en un lugar.
• Los electrones acumulados tiene un “voltaje” pero carecen de “corriente”.
• Un conductor suministra el camino para que ese voltaje (electricidad estática) se descarge a través de una corriente.
Felipe Cervantes Ruiz
ESD
• “Electrostatic Discharge”(ESD) es el proceso por el cual los electrones estáticos saltan hacia un conductor.
• Experimento simple:
Deslize varias veces sus zapatos en una alfombra (esto causará un voltaje alrededor de su cuerp)
Toque una perilla de metal de una puerta (el metal es un conductor proveyeendo un camino para el “flujo de electrones” - high voltage electricity!!)
Felipe Cervantes Ruiz
Conductores
• Conductores tiene un gran número de electrones alejados.
• Estos electrones pueden fácilmente ser liberados del núcleo del átomo cuando un voltaje es aplicado y existe un camino de descarga.
• Vea esta página web para una demostración
Liberando al electrón!
Felipe Cervantes Ruiz
Ejemplos de Conductores• Metales
Oro-Gold
Plata-Silver
Cobre-Copper (Cat 5 Cable)
• Agua-Water
• Seres Vivos-Humans!!
Felipe Cervantes Ruiz
Aislantes
• Materiales con una alta resistencia a la corriente eléctica.
• Los electrones orbitan muy cerca al núcle.
• Ejemplos:
Plastico
Vidrio
Madera
Aire y otros gases
Felipe Cervantes Ruiz
Semiconductores
• Con materiales semiconductores, el flujo de electrones puede se controlado de manera precisa.
• Ejemplo:
Carbon
Germanio
Y Silicon!!
• Debido a que el silicon es disponible en grandes cantidades (arena), este es utilizado para los “chips” electrónicos.
Felipe Cervantes Ruiz
Aisladores, Conductores y Semiconductores
Felipe Cervantes Ruiz
La Redes Utilizan los 3 Tipos!!
• Usamos los conductores para proveer un camino para la corriente eléctica.
Ejemplo: alambres de cobre en los cables.
• Usamos aislantes para mantener el flujo de electrones en una dirección.
Ejemplo: el recubrimiento plástico de cables.
• Usamos semiconductores para controlar el flujo de los electrones.
Ejemplo: Chips en las computadoras usan silicon.
Felipe Cervantes Ruiz
Medidas de Electricidad• Voltaje—fuerza o presión causada por la separación de
los electrones y protones.
Unidad de medida : Voltios-Volts (V)
• Corriente—el camino que provee el flujo de electrones en un circuito eléctrico.
Unidad de medida: Amperios-Ampere (amp)
• Resistencia—impedancia o oposición al flujo de los electrones
Unidad de Medida: Ohmios-ohms (Ω)
conductor= baja resistencia
aislantes = alta resitencia
Felipe Cervantes Ruiz
Dos tipos de Corriente
• Corriente Alterna-Alternating Current (AC)—corriente eléctrica fluye en ambas direcciones; los terminales positivo y negativo cambian continuamente de posición (polaridad-polarity)
Ej.: Energía Eléctrica Pública
• Corriente Directa-Direct Current (DC)—corriente eléctrica fluye siempre en una dirección; negativo al positivo
Ej.: Electricidad generada por una batería
Felipe Cervantes Ruiz
Source or Battery Complete Path Resistance
3 Partes requeridas de un Circuito Eléctrico
Felipe Cervantes Ruiz
Conector de Tierra• Conector de Tierra-Safety
Ground Wire previene a los electrones de energizar las partes metálicas del computador.
• Sin tierra varios incendios y shocks podrían ocurrir.
• La tierra esta conectada a las partes de metal expuestas del chasis del computador.
Felipe Cervantes Ruiz
Conexión a Tierra
Felipe Cervantes Ruiz
Multímetro
• Un multímetro es utilizado para medir:
Voltaje
Resistencia
Continuidad (nivel de resistencia)
• Cuando utilice un multímetro debe seleccionar adecuadamente tanto AC o DC, dependiendo del voltaje que están tratando de medir.
Felipe Cervantes Ruiz
Señales Análogas vs. Digitales
• Señales análogas tienen una variación continua de voltaje en el tiempo
Felipe Cervantes Ruiz
Señales Análogas vs. Digitales
• Señales Digitales tiene una onda cuadrada con transiciones instantáneas de bajo a alto y viceversa (0 a 1 ó 1 a 0) en el tiempo.
Felipe Cervantes Ruiz
Redes usan señales digitales
• Bits son representados por ausencia de voltaje (0) o voltaje de +3 a +6 voltios (1)
• Una señal de referecia de tierra conectada a los circuitos digitales de los computadores, establece la referencia para ausencia de voltaje o voltaje cero.
• Bits deben arribar al destino sin distorsiones en orden a ser interpretados correctamente (sin errores).
• 6 cosas que pueden distorsionar un bit?
Felipe Cervantes Ruiz
Colisiones-Collisions
Bits Son Distorsionados por...Propagación-Propagation
Atenuación-Attenuation
Reflexión-Reflection
Ruido-Noise
Temporización-Timing Problems
Felipe Cervantes Ruiz
Propagación-Propagation• Propagación significa viajar
• A bit toma al menos una pequeña cantidad de tiempo para viajar (propagarse) a través del cable.
• Si el rececptor no puede manejar la velocidad con que arriban los bits, los datos se perderán.
• Para evitar pérdidas, el destino puede...
Almacenar (Buffering) los bits que arriban en memoria para su posterior procesamiento, o
Enviar un mensaje al origen para disminuir la velocidad de propagación.
Felipe Cervantes Ruiz
Atenuación-Attenuation• Atenuación es la pérdida de energía de la
señal.
• La señal se degrada o pierde en amplitud mientras viaja (propaga) en el medio.
• Pérdida de amplitud significa que el receptor no puede distinguir entre 1 y 0.
• Se previene por:
No exceder la distancis permitida por el medio (100 metros para cable Cat 5)
Utilizando repetidores para “amplificar”
Felipe Cervantes Ruiz
Reflexión-Reflection
• Reflexión se refiere a la energía reflejada resultante de que la impedancia de la NIC y el medio no son idénticas.
• Impedancia es la resistencia al flujo de corriente en un circuito.
• Cuando la impendancia no es idéntica, la señal se puede reflejar (“bounce back”) causando distorsiones en los bits subsiguientes.
Felipe Cervantes Ruiz
Ruido-Noise
• Ruido son adiciones a la señal
• Demasiado ruido puede dañar un bit cambiando un 1 por 0 o viceversa, generando errores.
• Estas son cinco clases de ruido:
Paradiafonía, Ruido Térmico, Ruido de Línea CA y de Referencia a Tierra, Inteferencia Electromagnética y de RadioFrecuencia
NEXT A & NEXT B; Thermal Noise; Impulse/Reference Ground Noise; EMI/RFI;
Felipe Cervantes Ruiz
Ruido-Noise
• Nuestra señal es usualmente lo suficiente más fuerte para cancelar los efectos del ruido térmico (thermal noise).
• Ruido por mala referencia a tierra (Reference Ground Noise) puede ser ressuelto por un especialista.
• El ruido que podemos controlar es:
Paradiafonían - NEXT (Near End Cross Talk) en el origen (A) o en el destino (B)
Interferencia - EMI/RFI
Felipe Cervantes Ruiz
Paradiafonía-NEXT Noise• Near End Cross Talk (NEXT) se origina de
alambres vecinos en el mismo cable.
• Crosstalk se evita por usar procedimientos adecuados de instalación de cableado y terminadores:
Correcta terminación del conectores RJ-45 (Capítulo 5);
Usar cable cruzado (twisted pair cabling) de alta calidad (Cat. 5 /Cat. 5e certificada)
Felipe Cervantes Ruiz
Interferencia - EMI/RFI Noise• EMI (Electromagnetic Interference) y RFI
(Radio Frequency Interference) distorsionan la calidad de las señales eléctricas en el cable.
• Fuentes de EMI/RFI incluyen:
Luz Fluorecente - Fluorescent lighting (EMI)
Motores Eléctricos - Electrical motors (EMI)
Sistemas de Comunicaciones - Radio systems (RFI)
Felipe Cervantes Ruiz
Ejemplo de Ruido EMI/RFI
• El origen envía una señal digital pura.
• En el trayecto encuentra ruido EMI.
• Las 2 señales se combinan y se distorsiona la señal original.
Digital Signal
EMI
Distorted Signal
Felipe Cervantes Ruiz
Ruido EMI/RFI• Dos maneras de prevenir el ruido EMI/RFI:
A través del blindaje de los alambres en un cable con un recubrimiento o funda metálica. (Incrementa el costo y diámetro del cable)
Utilizando la cancelación de pares de alambres cruzados para proveer un protección “self-shielding” intrínsico al medio.
Felipe Cervantes Ruiz
Canceling EMI/RFI Noise• UTP Cat 5 tiene ocho
alambres entrecruzados en 4 pares.
• En cada par, uno envía la señal y el otro es el retorno.
• Como los electrones fluyen en el cable, ellos crean un pequeño y cirular campo magnético alrededor del cable.
Felipe Cervantes Ruiz
• Puesto que los 2 alambres están juntos, sus campos magneticos opuestos se cancelan.
• Ellos también cancelan cualquier campo magnético proveniente del exterior (EMI/RFI).
• Entrecruzar los cables amplifica la cancelación
Cancelando Ruido EMI/RFI
Felipe Cervantes Ruiz
Temporización-Timing Problems• Dispersión—similar a la atenuación en
cuanto a la expansión de la señal a través del medio.
• Jitter—cuasado por señales de reloj no sincronizadas entre el origen y destino. Esto significa que arribarán más temprano o tarde de lo esperado.
• Latency—es el retardo de la señal por:
El tiempo que toma un bit en llegar al destino
El tiempo que toma un bit en pasar los equipos de redes de la entrada a la salida
Felipe Cervantes Ruiz
Dispersión
Felipe Cervantes Ruiz
Colisiones-Collisions• Colisiones ocurren en topologías de
“broadcast”, donde los equipos comparte el acceso al medio.
• Una colisión sucede cuando dos equpos intentar transmitir en el medio compartido al mismo tiempo.
• Estas destruyen los datos, por lo cual el origen debe volver a transmitir los datos.
• Como prevenir (disminuir) las colisiones de tratará en detalle posteriormente.
Felipe Cervantes Ruiz
Colisiones-Collisions
• Ethernet, por ejemplo, soporta un determinado nivel de colisiones, que son normales en el funcionamiento de una red. Sin embargo, un exceso de colisiones provoca lentitud en la red, o la detiene completamente.
Felipe Cervantes Ruiz
Codificación-Encoding• “Encoding” es el proceso de convertir
datos binarios en una forma que puedan viajar en un enlace físico de comunicación.
• Para nuestros propósitos, Ud. Necesitará conocer los dos esquemas de codificación más conmumente utilzados: (4.4.2)
Manchester
NRZ (non-return to zero)
• La modulación, significa tomar una onda y
cambiarla, o modularla, para transportar
información
Felipe Cervantes Ruiz
• Modulación.- Utilizar una señal para modificar otra.
de amplitud, la onda de señal modifica la amplitud de la onda portadora
de Frecuencia, la onda de señal modifica la frecuencia de la onda portadora.
de fase, la onda de señal modifica la fase relativa de la onda portadora.
Modulación
Capítulo
Felipe Cervantes Ruiz
Prácticas de Laboratorio
4.2.1 - 4.2.2
4.2.3 - 4.2.4
4.2.5
Felipe Cervantes Ruiz
4.2.1 - 4.2.2 - 4.2.3• Se trabajará con el
multímetro, para medir voltajes AC y DC, resistencia y continuidad.
• Entender funcionamiento del Multímetro
Felipe Cervantes Ruiz
4.2.4 - 4.2.5
• Construir circuitos seriales usando el medio UTP Cat 5
• Sistema de Comunicación Simple
Consolidar el conocimiento con respecto a los caminos conductores, circuitos y medios Cat 5
Plantear los problemas que cualquier sistema de comunicación de datos debe enfrentar
Felipe Cervantes Ruiz
Sistema de Comunicación Simple• Cuáles son las ideas que desean comunicar y cuáles
son los servicios de "red" que necesitan - Capa 7
• Una forma de representación de datos - Capa 6
• Cómo abrir y cerrar sesiones - Capa 5
• Datos se entregan con confirmación ó no - Capa 4
• Dado que es enlace punto a punto, no es necesario direccionamiento - Capa 3
• Tomar una decisión respecto al formato de trama -Capa 2
• Especificaciones de señal y medios que regirán el enlace de las comunicaciones - Capa 1
GRACIAS
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