Este documento describe los circuitos integrados analógicos, incluyendo su historia, definición, estructura física y componentes clave. Explica que los circuitos integrados analógicos tienen entradas y salidas analógicas, y cubre temas como señales analógicas, amplificadores operacionales, y su simbología. También aborda códigos de identificación y un rango típico de costos para diferentes tipos de amplificadores operacionales.

1. TECNOLOGÍA DE LOS
COMPONENTES
Circuitos integrados
analógicos

2. Circuitos integrados
analógicos
Exposición Nº 5
Grupo 27

3. Temario
1. Objetivos
2. Antecedentes
3. Definición de circuito integrado
4. Estructura física
5. Definición de circuito integrado analógico
6. Señales analógicas
7. Amplificadores operacionales
8. Simbología de los amplificadores
operacionales
9. Códigos
10. Costos

4. Circuitos integrados
analógicos

5. Antecedentes
El primer circuito Integrado fue creado
por Jack Kilby en la empresa Texas
Instruments en el año de 1959; poco
más de una década después de la
invención del transistor en los
laboratorios Bell en 1947.

6. La introducción de los transistores en la
construcción de ordenadores fue el
inicio de un proceso de
miniaturización de los componentes
electrónicos a nivel mundial.

7. ¿Qué es un circuito
integrado?
Los Circuitos Integrados son pequeños
circuitos electrónicos fabricados con
una función específica como pueden
ser:
Operaciones Aritméticas
Funciones lógicas
Amplificación
Codificación
Decodificación
Controladores, etc.

8. Un circuito integrado o (ci) es un
dispositivo electrónico que está
asociado por una serie de elementos
asociados inseparablemente sobre un
substrato único; aquel en el cual todos
los componentes, incluyendo
transistores, diodos, resistencias,
condensadores y alambres de
conexión, se fabrican e interconectan
completamente sobre un chip o
pastilla semiconductor de silicio.

9. Estos Circuitos Integrados por lo
general se combinan para formar
sistemas mucho más complejos que
pueden ser desde una calculadora, un
reloj digital, un videojuego, hasta una
computadora, etc.

10. Estructura física
La característica más notable de un
Circuito Integrado es su tamaño.
Puede contener 275, 000 transistores,
además de una multitud de otros
componentes como son transistores,
diodos, resistencias, condensadores y
alambres de conexión, y medir desde
menos de un centímetro a poco más
de tres centímetros.

11. Forma
Pueden constar
desde simples
transistores
encapsulados
juntos, sin unión
entre ellos, hasta
dispositivos
completos como
amplificadores,
Diferentes circuitos integrados
osciladores o incluso
receptores de radio
completos.

12. ¿Qué es un circuito integrado
analógico?
Los circuitos integrados analógicos se
caracterizan porque las entradas y salidas son
señales analógicas.
Pueden constar desde simples transistores
encapsulados juntos, sin unión entre ellos, hasta
dispositivos completos como amplificadores,
osciladores o incluso receptores de radio
completos.

13. Señales analógicas
Es un tipo de señal generada por algún tipo de
fenómeno electromagnético y que es
representable por una función matemática
continua en la que es variable su amplitud y
periodo en función del tiempo.

14. Señales analógica y digitales
 Señal analógica
Señal eléctrica analógica es aquella en la
que los valores de la tensión o voltaje
varían
 Señal digital
Señal generada por algún tipo de fenómeno
electromagnético en que cada signo que
codifica el contenido de la misma puede ser
analizado en término de algunas
magnitudes que representan valores
discretos, en lugar de valores dentro de un
cierto rango.

15. Una señal analógica puede verse Una señal digital es una forma de
como una forma de onda que onda muestreada o discreta, pero
toma un continuo de valores en cada número en la lista puede, en
cualquier tiempo dentro de un este caso, tomar solo valores
intervalo de tiempos. específicos.
Diferencia entre señal analógica y
señal digital

16. Si termómetro es digital toma la
Si el termómetro tiene un tubo de forma de un lector numérico,, la
mercurio, la salida es una señal salida es una señal digital. La
analógica. Ya que se puede leer la lectura es el resultado de
temperatura en cualquier momento muestrear la y de exhibirla luego
y con cualquier grado de exactitud. hasta una resolución
predeterminada.
Ejemplo de aparato que funciona
con señales digitales o analógicas

17. Amplificadores operacionales
Es un dispositivo lineal de propósito
general el cual tiene capacidad de
manejo de señal desde f = 0 Hz hasta
una frecuencia definida por el fabricante;
tiene además limites de señal que van
desde el orden de los nV, hasta unas
docenas de voltio (especificación
también definida por el fabricante). Los
amplificadores operacionales
caracterizan por su entrada diferencial y
una ganancia muy alta, generalmente
mayor que 105 equivalentes a 100 dB.

18. Antecedentes de los
amplificadores
 Los primeros años del amplificador
operacional no fueron los de un
circuito integrado de 8 patitas. Este
amplificador operacional era un tubo
al vacío.

19.  El Sr. George Philbrick, que trabajaba
en los Huntington Engeneering Labs,
y a quien se le atribuye su invención,
lo introdujo al mercado en el año
1948.
 Fue la empresa Fairchild la que en los
años 1964 y 1967 introdujo al
mercado los conocidos amplificadores
operacionales 702, 709 y 741. Y la
National Semicoductor hizo lo mismo
con el 101/301.

20. Amplificador
operacional
Uno de los
circuitos
integrados de
mayor utilización
es el amplificador
operacional
Amplificador operacional 741 conocido también
como amplificador
de tensión

21. Simbología de los amplificadores
operacionales
Los terminales son:
◦ A: entrada no inversora
◦ B: entrada inversora
◦ VOUT: salida
◦ +Vcc: alimentación positiva
◦ -Vcc : alimentación negativa

22. Estructura física del amplificador
operacional
Encapsulado
El amplificador operacional se fabrica en un diminuto
chip de silicio y se encapsula en una caja adecuada.
Alambres finos conectan el chip con terminales
externas que salen de la cápsula de metal, plástico
cerámica.

23. Encapsulado
de caja
metálica
Viene con 3, 5, 8, 10 y
12 terminales.
El chip de silicio está
unido a la placa
metálica del fondo
para facilitar la
disipación de calor.
La lengüeta identifica
el pin 8 y los pines
están numerados en
sentido antihorario
cuando la caja
metálica se ve desde
arriba.

24. Encapsulado
doble en línea
(DIP) de 14
pines
Se dispone de
cápsulas de plástico
o de cerámica.
Cuando se ven
desde arriba un
punto o muesca
identifica el pin 1 y
las terminales están
numeradas en
sentido contrario al
de las manecillas
del reloj.

25. Encapsulado
doble en línea
(DIP) de 8
pines

26. Funcionamiento
Los circuitos integrados pueden descomponerse en
una serie de bloques elementales los cuales son:
•Etapa de entrada
•Etapa de ganancia
•Etapa de desplazamiento de nivel
•Etapa de salida
•Etapa de polarización
Etapa de Etapa de Etapa de Etapa de Salida
Entrada Ganancia Desplazamiento
Etapa de
Polarización

27. Etapa de Entrada
Tiene la característica fundamental de presentar
una alta impedancia de entrada y dos terminales
de entrada a las cuales se puede aplicar
indistintamente la señal de excitación, una de las
entradas es inversora (I) y la otra no inversora
(NI), esta denominación se debe a que las
señales aplicadas se obtienen en las salida con
inversión o sin inversión de fase
respectivamente.

28. ETAPA DE GANANCIA
Tiene la propiedad de disponer de una alta
ganancia que prácticamente impone la ganancia
del circuito integrado.
ETAPA DE DESPLAZAMIENTO DE NIVEL
Esta etapa existe en algunos circuitos
integrados dependiendo de la aplicación.
Generalmente en los amplificadores
operacionales este circuito no se emplea.

29. ETAPA DE POLARIZACIÓN
Es la que se encarga internamente de
polarizar a todos los bloques y mantenerlos
estables a todos los elementos activos del
circuito integrado.

30. CIRCUITO BÁSICO DE LA
ETAPA DE ENTRADA
Se considera al amplificador diferencial balanceado la
configuración optima para las etapas de entrada, por su
inherente balance de tensión base-emisor y ganancia
de corriente de corto circuito de los transistores , los
que se procesan en forma idéntica durante la
fabricación, por la posibilidad de evitar el uso de
resistencias de valor elevado y por que la ganancia de
un amplificador diferencial es función de la relación de
las resistencias del colector y no de sus valores
absolutos, además esta configuración puede
proporcionar amplificación lineal en un rango muy
amplio de frecuencias, desde las componentes de
continua hasta frecuencias muy elevadas, este
amplificador cumple con el requerimiento de tener dos
entradas de información con una alta impedancia de
entrada.

31. FUNCIONAMIENTO
DEL CIRCUITO
El par diferencial de
transistores
monolíticos Q1 y Q2
mostrados en la
figura funcionan de
manera similar a un
par de transistores
discretos en una
configuración de ese
tipo.

32. Amplificador Operacional
ideal
La patilla (+) es la patilla no inversora y la patilla (-)
es la patilla inversora.
La salida es asimétrica, es decir, referida a la tierra.
Normalmente se encuentra alimentado por dos
fuentes +Vcc y –Vcc
Las características fundamentales son:
•Ganancia de lazo abierto, infinita: Ao = ∞
•Impedancia de entrada, infinita: Ze = ∞
•Impedancia de salida, nula: Zs = 0

33. A las características antes mencionadas se
puede añadir las siguientes:
 Ancho de banda, Infinito: BW = ∞
 Margen dinámico: Vcc
 Tiempo de conmutación: nulo
 Ruido: Nulo
 Ganancia de modo común, nula: Ac = 0
 Ganancia de modo diferencial, constante: Ad = k

34. Circuito equivalente del AO:
La tensión de salida de un amplificador
operacional ideal es la diferencia de
tensión en las entradas multiplicada
por un factor A (ganancia en lazo
abierto), donde A>>0 [en el caso ideal
A= ∞]

35. Gráfica del amplificador
operacional ideal

36. Amplificador Operacional real
Las características del amplificador operacional
ideal no pueden alcanzarse en la realidad, sin
embargo, se aproximan a los valores ideales.
• Ganancia de lazo abierto, infinita: Ao = muy
alta (100000)
• Impedancia de entrada, infinita: Ze = muy alta
(100 MΩ)
• Impedancia de salida, nula: Zs = muy baja
(40 Ω)
• Ancho de banda, Infinito: BW = muy grande (1
Hz – 1 MHz)
• Ganancia en modo común asimétrica: Ac ≠ 0,
pero muy próxima

37. Gráfica del amplificador
operacional ideal

38. Códigos
Cada tipo de amplificador operacional
tiene un código de identificación de letra
y número.
Este código responde a cuatro preguntas:
¿Qué tipo de amplificador es?
¿Quién lo fabrica?
¿De qué calidad es?
¿Qué clase de encapsulado contiene el
chip del amplificador operacional?

39. Prefijo de letras
El código de prefijo de letras por lo general consiste
de dos letras que identifican al fabricante. En los
siguientes ejemplos se dan algunos códigos.
Prefijo Fabricante
AD Analog Devices
CA RCA
LM National Semiconductor Corp.
mc Motorola
NE/SE Signetics
OP Precision Monolithics
RC/RM Raytheon
SG Silicon General
TL Texas Instruments
μA (UA) Fairchild

40. Número del circuito
El número del circuito se compone de tres a
siete números y letras que identifican el tipo de
amplificador operacional y su intervalo de
temperatura.
Intervalo de temperatura
C: comercial, 0 a 700C
I: industrial, -25 a 850C
M: militar, -55 a 1250C

41. Sufijo de letras
El sufijo de una y dos letras identifica el tipo de
encapsulado que contiene al chip del
amplificador operacional.
Código de Descripción encapsulado
D De plástico, doble en línea para montaje
en la superficie en una tarjeta de circuito
impreso.
i De cerámica, doble en línea.
N,P De plástico, doble en línea para inserción
en receptáculo. (las terminales traspasan la
superficie superior de una tarjeta de
circuito impreso y se sueldan a la superficie
inferior.)

42. Lectura de los códigos
Fairchild Amplificador operacional
encapsulado de propósito general
plástico con intervalo de temperatura
comercial.

43. COSTOS
Después de consultar el costo de los diferentes amplificadores operacionales
en el mercado local, se obtuvo un intervalo de costos para los diferentes
tipos de amplificadores, los cuales oscilan entre los 2 Bs. hasta los 10 Bs.
Amplificador operacional UA741CN, uno de los más cotizados por los
consumidores, oscila entre los 2 Bs. hasta los 5 Bs. dependiendo de donde
se pregunte, ya que sus características son las mismas por ser del mismo
fabricante (Fairchild).
Fuente: Proveedores de componentes electrónicos Calle Colombia.