TIPOS DE INTEGRADOS

11°A

YOPAL - CASANARE

BRAULIO GONZALEZ

2015

TIPOS DE INTEGRADOS

Christian Leonardo Peña Jaspe

11°A

Electrónica

YOPAL - CASANARE

BRAULIO GONZALEZ

2015

INTRODUCCION

Definición:

Un circuito integrado es una combinación de elementos de un circuito que están miniaturizados y que forman parte de un mismo chip o soporte. La noción, por lo tanto, también se utiliza como sinónimo de chip o microchip.

LOS INTEGRADOS SEGÚN SEA SU APLICACIÓN

 

Podríamos decir que por cada aplicación específica que se nos ocurra y que haya sido diseñada en forma de componentes discretos -esto es, no integrados- existe un circuito monolítico capaz de implementar la misma función. Esto, como es lógico, no deja de ser una pequeña exageración pero lo que no es menos cierto es que la evolución tecnológica y el abaratamiento de costes de los circuitos integrados hacen que aparezcan más y más modelos de circuitos integrados cada día.

 

No es extraño que la evolución tecnológica tienda a esto: ¿a quién no le encantaría realizar una pequeña aplicación electrónica y meterla luego dentro de un encapsulado único y fácil de colocar en cualquier circuito? Podemos avanzar que esto es ya una realidad para el aficionado a la electrónica, pero esto... es ya otra historia.

 

 

TIPOS DE CHIPs O INTEGRADOS

Dentro de la familia de los circuitos integrados disponibles hoy en día en el mercado -no olvidemos que esto varía en horas- podemos encontrar tras apartados fundamentales:

 

1º) Circuitos integrados lineales.

2º) Circuitos integrados digitales.

3º) Circuitos de tipo híbrido.

 

Puede que esta no sea la división perfecta, pero nos servirá para los fines didácticos que perseguimos.

 

De un lado tenemos los circuitos lineales, denominación que normalmente se aplica a circuitos integrados de uso específico y que no se englobe en el amplio grupo de las aplicaciones digitales. Puede

decirse que esta gama de circuitos reproduce comportamientos implementables con circuitería analógica de tipo discreto. Por poner un ejemplo, los amplificadores operacionales pueden ser reproducidos transistor a transistor de forma independiente, lo cual, hoy en día, parece un asunto fuera de toda lógica.

Por otro lado, los circuitos integrados digitales se dedican a trabajar con señales de tipo "todo o nada" o "cero y uno”, asunto este dedicado, casi en exclusividad, al mundo de los ordenadores y la informática.

 En último lugar aparecen una gama de circuitos integrados a los que hemos dado en denominar híbridos. Esta familia abarca toda la gama de integrados que no puede colocarse de forma contundente a un lado u otro dentro de los dos grupos anteriores.

 Para poder tener una idea más clara de a qué grupo pertenece cada circuito integrado vamos a abordar unos ejemplos dentro de cada grupo comentado.

 

CIRCUITOS LINEALES ANALÓGICOS

 

Queda claro que las aplicaciones de carácter analógico han precedido, de forma histórica, a las de carácter digital. Por esta razón cabría pensar que la realización de integrados de tipo analógico pasa sólo por el trámite de colocar un circuito que opere correctamente con componentes discretos y encapsularlo en un formato monolítico. Además de esto es preciso que dicho circuito sea rentable, tanto en el campo económico como en el de la prosperidad de futuras aplicaciones para el mismo.

 

Como ejemplo ya mencionado destaca el amplificador operacional, pero hay otros tan interesantes como éste. Podemos mencionar los amplificadores integrados que equipan tanto los modernos equipos de radiocasete para coche como los equipos Hi-Fi caseros. También destacan los integrados destinados a los equipos de recepción (y emisión) de radio, TV y comunicaciones en general.

 

Otro campo de aplicación de los integrados lineales es el de los sensores integrados, aunque este apartado lo comparten con los circuitos de tipo híbrido que luego comentaremos.

 

CIRCUITOS DIGITALES BIT A BIT

La parte mínima de un circuito digital está introducido en un chip y responde a la denominación de puerta lógica. Es posible, cómo no, implementar esta misma puerta en modo de componentes discretos.

 Una puerta lógica, como ya veremos, realiza la parte más sencilla de la operativa de un circuito digital. Por ejemplo, cuando introducimos un cero lógico (p. ej. cero voltios) en una puerta que realice la función lógica "inversor" obtendremos en la salida de dicho chip un uno lógico ( +5 V si trabajamos en norma TTL ). Además de estas sencillas funciones los circuitos digitales pueden contener:

 - Funciones lógicas complejas, memoria volátil y no volátil, Unidad Central de Proceso o CPU, micros controladores, registros de desplazamiento, etc.

 

 

CIRCUITOS HÍBRIDOS

Para finalizar este breve repaso por los circuitos integrados existentes en el mercado vamos a abordar el apartado que hemos dado en llamar "circuitos híbridos".

A este apartado pertenecen circuitos tales como los convertidores de nivel, los convertidores A/D o sus homónimos D/A.

Un convertidor de nivel será, por ejemplo, aquel que está destinado a compatibilizar las diferentes familias lógicas. Por comentar un caso claro, la familia de circuitos digitales denominada TTL responde a niveles lógicos típicos de 0 = cero voltios y 1 = cinco voltios, mientras que los niveles típicos de la familia lógica CMOS son de 0 = cero voltios y 1 = depende de la alimentación.

Queda claro que para intercambiar datos entre un formato y otro deberemos utilizar un tipo de chip que nos permita convertir niveles, con lo cual queda clara la aplicación de éstos.

Circuitos integrados de señal mixta

Los circuitos de señal mixta se producen en los teléfonos celulares, instrumentos, motores y aplicaciones de control industrial. Estos circuitos convierten las señales digitales en señales analógicas, que a su vez establecen la velocidad de los motores, el brillo de las luces y la temperatura de los calentadores, por ejemplo. También convierten las señales digitales a las formas de onda de sonido, lo que permite el diseño de instrumentos musicales digitales, tales como órganos electrónicos y teclados de computadora capaces de reproducir música. Los circuitos integrados de señal mixta también convierten señales analógicas a señales digitales. Convierten los niveles de tensión analógicas a las representaciones de números digitales del nivel de tensión de las señales. Los circuitos integrados digitales luego realizan cálculos matemáticos sobre estos números.

Circuitos de memoria integrada

Aunque principalmente son utilizados en los sistemas informáticos, los integrados de memoria también se producen en los teléfonos celulares, equipos de música y televisores. Un sistema informático puede incluir desde 20 hasta 40 chips de memoria, mientras que otros tipos de sistemas electrónicos pueden contener sólo algunos. Los circuitos de memoria almacenan información o datos, como dos números: 0 y 1. Los circuitos integrados digitales suelen recuperar estos números de la memoria y realizan cálculos con ellos, y a continuación, guardan el resultado del cálculo en la memoria. A cuantos más datos accedas (imágenes, sonido y texto), el sistema electrónico necesitará más memoria.

Familias Lógicas TTL (Transistor-Transistor Logic).

TTL pertenece a las familias lógicas; es una tecnología de construcción de circuitos electrónicos digitales. En los componentes fabricados con tecnología TTL, los elementos de entrada y salida del dispositivo son transistores bipolares. Las características de la tecnología utilizada en la familia TTL condicionan los parámetros que se describen en sus hojas de características, según el fabricante.

La familia lógica-transistor-transistor se desarrolló usando interruptores a transistor para las operaciones lógicas, y define los valores binarios como 0 V a 0,8 V = lógica 0 2 V a 5 V = lógica 1 La familia TTL es la más grande de los circuitos integrados (ICs. No son caros, pero consumen mucha energía y deben alimentarse con +5 voltios.

Las puertas individuales, pueden consumir de 3 a 4 mA. Las versiones Schottky de bajo consumo de chips TTL, solo consumen un 20% de energía pero son más caras. Los números de piezas de estos chips llevan LS en el centro de su nomenclatura. Los circuitos integrados de la familia lógica TTL, tienen una designación de pieza formada por un número de cuatro a cinco dígitos. Con la incorporación de otros tipos de construcciones de dispositivos, se añadieron letras al centro de la numeración, para recordar al usuario que no se está utilizando el chip básico TTL. Los números de dispositivos que empiezan con un prefijo corresponden a su serie, seguida por otro número que identifica el chip individual. 7400 es la designación TTL. Esta familia es la primera que surge y aún se utiliza en aplicaciones que requieren dispositivos SSI y MSI. El circuito lógico TTL básico es la compuerta NAND.

FAMILIAS LÓGICAS CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)

En la familia lógica MOS Complementaria, CMOS, el término complementario se refiere a la utilización de dos tipos de transistores en el circuito de salida, en una configuración similar a la tótem-pole de la familia TTL. Se usan conjuntamente CMOSFET (CMOS Field-Effect transistor, transistor de efecto campo CMOS) de canal n (NMOS) y de canal p (PMOS ) en el mismo circuito, para obtener varias ventajas sobre las familias P-MOS y N-MOS. La tecnología CMOS es ahora la dominante debido a que es más rápida y consume aún menos potencia que las otras familias CMOS. Estas ventajas son opacadas un poco por la elevada complejidad del proceso de fabricación del CI y una menor densidad de integración. De este modo, los CMOS todavía no pueden competir con CMOS en aplicaciones que requieren lo último en LSI.

La lógica CMOS ha emprendido un crecimiento constante en el área de la MSI, principalmente a expensas de la TTL, con la que compite directamente. El proceso de fabricación de CMOS es más simple que el TTL y tiene una mayor densidad de integración, lo que permite que se tengan más circuitos en un área determinada de sustrato y reduce el costo por función. La gran ventaja de los CMOS es que utilizan solamente una fracción de la potencia que se necesita para la serie TTL de baja potencia (74L00), adaptándose de una forma ideal a aplicaciones que utilizan la potencia de una batería o con soporte en una batería. El inconveniente de la familia CMOS es que es más lenta que la familia TTL, aunque la nueva serie CMOS de alta velocidad “HCMOS” (SERIES HC y HCT), que vio la luz en 1983, puede competir con las series bipolares avanzadas en cuanto a velocidad y disponibilidad de corriente, y con un consumo menor, con las series 74 y 74LS.