1. COMPUERTAS LOGICAS

2. • La información binaria se representa en un
sistema digital por cantidades físicas
denominadas señales, Las señales
eléctricas tales como voltajes existen a
través del sistema digital en cualquiera de
dos valores reconocibles y representan
una variable binaria igual a 1 o 0. Por
ejemplo, un sistema digital particular
puede emplear una señal de 3 volts para
representar el binario "1" y 0.5 volts para
el binario "0".

3. • La lógica binaria tiene que ver con variables
binarias y con operaciones que toman un
sentido lógico. La manipulación de
información binaria se hace por circuitos
lógicos que se denominan Compuertas.
• Las compuertas son bloques del hardware
que producen señales en binario 1 ó 0
cuando se satisfacen los requisitos de
entrada lógica. Las diversas compuertas
lógicas se encuentran comúnmente en
sistemas de computadoras digitales. Cada
compuerta tiene un símbolo gráfico diferente
y su operación puede describirse por medio
de una función algebraica. Las relaciones
entrada - salida de las variables binarias para
cada compuerta pueden representarse en
forma tabular en una tabla de verdad.

4. Compuerta AND:
Tabla de verdad puerta AND
Entrada A Entrada B Salida AB
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1

9. Compuerta OR
Tabla de verdad puerta OR
Entrada A Entrada B Salida A + B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1

14. Puerta OR-exclusiva
(XOR)
Tabla de verdad puerta XOR
Entrada A Entrada B Salida A B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0

15. Compuerta NOT

18. Compuerta Separador (yes)
Tabla de verdad
puerta SI
Entrada A Salida A
0 0
1 1

19. Compuerta NAND
Tabla de verdad puerta NAND
Entrada A Entrada B Salida
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0

24. Compuerta NOR
Tabla de verdad puerta NOR
Entrada A Entrada B Salida
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0

29. Circuito integrado
• ¿Qué son ?
• Son una pastilla muy delgada en la que se encuentra
una enorme cantidad (del orden de miles o millones) de
dispositivos microelectrónicos interconectados,
principalmente diodos y transistores, además de
componentes pasivos como resistencias o
condensadores. Su área es de tamaño reducido, del
orden de un cm² o inferior. Algunos de los circuitos
integrados más avanzados son los microprocesadores,
que son usados en múltiples artefactos, desde
computadoras hasta electrodomésticos, pasando por los
teléfonos móviles. Otra familia importante de circuitos
integrados la constituyen las memorias digitales.

30. • Son unos pequeños circuitos electrónicos fabricados con una
función específica como pueden ser: Operaciones Aritméticas,
funciones lógicas, amplificación, codificación, decodificación,
controladores, etc.
• Estos Circuitos Integrados por lo general se combinan para
formar sistemas mucho mas complejos que pueden ser desde
una calculadora, un reloj digital, un videojuego, hasta una
computadora, etc
• Se fabrican mediante la difusión de impurezas en silicio
monocristalino, que sirve como material semiconductor, o
mediante la soldadura del silicio con un haz de flujo de
electrones.

31. Introducción
• En Abril de 1949, el ingeniero alemán Werner Jacobi (Siemens
AG) completa la primera solicitud de patente para circuitos
integrados como semiconductores amplificadores de
dispositivos. Jacobi realizó una tipica aplicación industrial para
su patente, la cual no fue registrada.
• Mas tarde la integración de circuitos fue concebida por un
científico de radares Geoffrey W.A. Dummer (1909-2002),
trabajando para Royal Radar Establishment del Ministerio de
Defensa Británico, y publicado en Washington, D.C. en Mayo 7,
1952. A Dummer no le fue posible construir los circuitos en
1956.
• El primer CI fue desarrollado en 1958 por el ingeniero Jack Kilby
justo meses después de haber sido contratado por la firma
Texas Instruments. Se trataba de un dispositivo de germanio
que integraba seis transistores en una misma base
semiconductora para formar un oscilador de rotación de fase.
• En el año 2000 Kilby fue galardonado con el Premio Nobel de
Física por la contribución de su invento al desarrollo de la
tecnología de la información.

32. • . Por ejemplo, el microprocesador es un
circuito integrado que procesa toda la
información en una computadora; este
mantiene un registro de las teclas que se han
presionado y de los movimientos del ratón,
cuenta los números y ejecuta los programas,
juegos y el sistema operativo. Los circuitos
integrados también se encuentran en todos los
aparatos electrónicos modernos como lo son
los automóviles, televisores, reproductores de
CD, reproductores de MP3, teléfonos móviles,
etc

33. Avances en los circuitos
integrados

34. Tipos
• Existen tres tipos de circuitos integrados:
• Circuitos monolíticos:
Están fabricados en un solo monocristal, habitualmente de silicio, pero
también existen en germanio, arseniuro de galio, silicio-germanio, etc.
• Circuitos híbridos de capa fina:
Son muy similares a los circuitos monolíticos, pero, además, contienen
componentes difíciles de fabricar con tecnología monolítica. Muchos
conversores A/D y conversores D/A se fabricaron en tecnología híbrida
hasta que los progresos en la tecnología permitieron fabricar resistencias
precisas.
• Circuitos híbridos de capa gruesa:
Se apartan bastante de los circuitos monolíticos. De hecho suelen contener
circuitos monolíticos sin cápsula (dices), transistores, diodos, etc, sobre un
sustrato dieléctrico, interconectados con pistas conductoras. Las
resistencias se depositan por serigrafía y se ajustan haciéndoles cortes con
láser. Todo ello se encapsula, tanto en cápsulas plásticas como metálicas,
dependiendo de la disipación de potencia que necesiten. En muchos casos,
la cápsula no está "moldeada", sino que simplemente consiste en una
resina epoxi que protege el circuito. En el mercado se encuentran circuitos
híbridos para módulos de RF, fuentes de alimentación, circuitos de
encendido para automóvil, etc.

35. Clasificación
• Atendiendo al nivel de integración - número de componentes - los circuitos
integrados se clasifican en:
• SSI (Small Scale Integration) pequeño nivel: inferior a 12
• MSI (Medium Scale Integration) medio: 12 a 99
• LSI (Large Scale Integration) grande: 100 a 9999
• VLSI (Very Large Scale Integration) muy grande: 10 000 a 99
999
• ULSI (Ultra Large Scale Integration) ultra grande: igual o
superior a 100 000

36. 7 SSI.-
• Significa Small Scale Integration
( integración en pequeña escala)y
comprende los chips que contienen
menos de 13 compuertas. ejemplos:
compuertas y flip flops. los Circuitos
Integrados SSI se fabrican empleando
tecnologías ttl, cmos y ecl. los primeros
Circuitos Integrados eran SSI .

37. 7 MSI
• Significan Medium Scale Integration
( integración en mediana escala), y
comprende los chips que contienen de
13 a 100 compuertas . ejemplos:
codificadores, registros, contadores ,
multiplexores, de codificadores y de
multiplexores. los Circuitos Integrados
MSI se fabrican empleando tecnologías
ttl, cmos, y ecl.

38. 7 LSI
• significa Large-Scale Integration
( integración en alta escala) y
comprende los chips que contienen de
100 a 1000 compuertas. ejemplos:
memorias, unidades aritméticas y
lógicas (alu's), microprocesadores de 8
y 16 bits . los Circuitos Integrados LSI
se fabrican principalmente empleando
tecnologías i2l, nmos y pmos.

39. VLSI
• Significa Very Large Scale Integration
( integración en muy alta escala) y
comprende los chips que contienen mas
de 1000 compuertas ejemplos: micro-
procesadores de 32 bits, micro-
controladores, sistemas de adquisición
de datos. los Circuitos Integrados VSLI
se fabrican también empleando
tecnologías ttl, cmos y pmos.

40. Disipación de potencia-
Evacuación del calor
Los circuitos eléctricos disipan potencia. Cuando el número de
componentes integrados en un volumen dado crece, las exigencias
en cuanto a disipación de esta potencia, también crecen, calentando
el sustrato y degradando el comportamiento del dispositivo. Además,
en muchos casos es un comportamiento regenerativo, de modo que
cuanto mayor sea la temperatura, más calor producen, fenómeno que
se suele llamar "embalamiento térmico" y, que si no se evita, llega a
destruir el dispositivo. Los amplificadores de audio y los reguladores
de tensión son proclives a este fenómeno, por lo que suelen
incorporar "protecciones térmicas".

41. Fabricación de circuitos
integrados
• La fabricación de circuitos integrados es
un proceso complejo y en el que intervienen
numerosas etapas. Cada fabricante de
circuitos integrados tiene sus propias técnicas
que guardan como secreto de empresa,
aunque las técnicas son parecidas.
• Los dispositivos integrados pueden ser tanto
analógicos como digitales, aunque todos
tienen como base un material semiconductor,
normalmente el silicio.

42. Límites en los componentes
• Los componentes disponibles para integrar tienen ciertas
limitaciones, que difieren de las de sus contrapartidas discretas.
• Resistencias. Son indeseables por necesitar una gran cantidad
de superficie. Por ello sólo se usan valores reducidos y en
tecnologías MOS se eliminan casi totalmente.
• Condensadores. Sólo son posibles valores muy reducidos y a
costa de mucha superficie. Como ejemplo, en el amplificador
operacional uA741, el condensador de estabilización viene a
ocupar un cuarto del chip.
• Bobinas. Sólo se usan en circuitos de radiofrecuencia, siendo
híbridos muchas veces. En general no se integran.

43. De que están hechos los Circuitos
Integrados.
• Los Circuitos Integrados están hechos por silicio que
sirve como base donde se fabrican transistores,
diodos y resistencias. Los circuitos Integrados
contienen cientos de estos componentes distribuidos
de manera ordenada; esto se logra por medio de la
técnica llamada fotolitografía la cual permite
ordenar miles de componentes en una pequeña
placa de silicio.

44. Clasificación de los circuitos
Integrados de acuerdo a su
función
• Los Circuitos Integrados se
clasifican en
• Circuitos Integrados analógicos
• Circuitos Integrados de consumo
• Circuitos Integrados de digitales
• Circuitos Integrados de interface

45. Los Circuitos Integrados
analógicos
• Se fabrican usado gran variedad de tecnologías de
semiconductores, como bipolar, efecto de campo, óxidos
metálicos y combinaciones de estas tres. En la mayoría de los
casos el usuario no esta interesado en este aspecto de los
Circuitos Integrados, ya que únicamente puede basar su trabajo
en las especificaciones del fabricante. La tecnología empleada
en la fabricación de los Circuitos Integrados digitales es
importante para el usuario, debido a que estos se emplean en
“familias lógicas”, con características eléctricas comunes que
garantizan su compatibilidad. Los Circuitos Integrados
analógicos se seleccionan normalmente siguiendo criterios
individuales, y solo es importante su compatibilidad con los
requisitos de alimentación. Incluso en este aspecto, la mayoría
de los Circuitos Integrados analógicos están disponibles con
amplios márgenes de alimentación, por lo que su empleo no
suele estar condicionado por su compatibilidad.

46. Circuitos Integrados de
Consumo
• Los CI de consumo son prácticamente siempre circuitos de gran escala
de integración y contienen frecuentemente tanto los circuitos
analógicos como digitales. En esta sección se relacionaran los circuitos
integrados de consumo conforme a los equipos de consumo en que se
emplean. Cada uno de ellos es un ejemplo representativo tato aquellos
de carácter estándar como de los diseños personalizado que realizan
una función determinada. En los casos en que su función se combina
con otras, pueden encontrarse diferencias en cuanto a sus
características u otras diferencias mínimas, pero la funcionalidad
esencial aquí descrita es la propia de cada tipo de circuito integrado.
•
son aquellos que ofrecen los fabricantes para uso en equipos
clasificados como de <<electrónica de consumo>>. Obviamente, los CI
utilizados en los relojes de pulsera, detectores de humos, televisores y
calculadoras quedan dentro de esta categoría. Los circuitos integrados
utilizados en temporizadores de electrodomésticos son los mismos que
los empleados en los relojes industriales, y el microprocesador
empleado para el control de un horno de microondas o un juego
electrónico también estará englobado como CI de consumo

47. Circuitos Integrados
Digitales.
• Los circuitos Digitales trabajan con señales que solo pueden tomar uno de
dos valores posibles. Inicialmente, en circuitos digitales discretos con
transistores, este tomaba o bien el estado de corte, en el que la tensión de
salida de colector era próxima a la de alimentación, o el de saturación, en el que
dicha tensión de colector pasaba a tener un nivel próximo al del emisor,
usualmente tierra. En sistemas de lógica positiva, el nivel próximo a tierra se
considera el nivel lógico (0), y el nivel próximo a la tensión de alimentación se
considera como nivel lógico (1). Consideraciones inversas se hacen por sistemas
de lógica negativa. En las próximas explicaciones y ejemplos se utiliza la lógica
positiva, y el termino nivel lógico (1) hará referencia al nivel de tensión alto,
mientras que el termino nivel (0) lo hará el nivel de tensión bajo.
• Las funciones digitales esenciales de todos los CI digitales son iguales
independientemente de la familia de que se trate. Una puerta OR, un flip-flop o
un registro de desplazamiento funcionan exactamente de la misma forma tanto
si el CI pertenece a la familia ECL o se ha empleado tecnología CMOS en su
fabricación.

48. Circuitos Integrados de
Interfase
• Algunos textos consideran a los
excitadores y receptores de línea, integrados
empleados en aplicaciones de interconexión a
través de buses, como dispositivos de
interfase. Estos circuitos integrados se utilizan
en general como parte de un controlador
digital u ordenador, o bien de un periférico. El
termino Interfase se refiere a que estos
circuitos sirven de enlace entre otros
componentes de un sistema.

49. FUNCIONES DE LOS
CIRCUITOS INTEGRADOS
• Las funciones de los circuitos integrados
son muy variadas; ya que son utilizados
en la mayoría de los aparatos
electrónicos que existen y estas pueden
variar mucho de acuerdo con la
finalidad con la que fueron creados
dichos circuitos. A continuación se
presentaran algunos de los usos de los
circuitos integrados.