1. MANTENIMIENTO DE COMPUTADORAS
Circuitos integrados
Definición:
Un circuito integrado (CI) es un cristal semiconductor de silicio, llamado pastilla, que contiene
componentes eléctricos tales como transistores, diodos, resistencias y capacitores, los diversos
componentes están interconectados dentro de la pastilla para forma un circuito electrónico.
La pastilla está montada en un empaque plástico (cerámico) con sus conexiones soldadas a las patillas
externas para conformar el circuito integrado
Vienen en dos clases de pastillas
Escalas de integración
Pastilla de hilera doble
(DIP)
Pastilla Plana
Características de los circuitos
integrados
 Tienen tamaños normalizados
 Número de patillas (pins) varía entre 8 y 64
 Cada uno tiene una designación numérica impresa en su
superficie
 Cada fabricante publica un libro de características (databook)

2. MANTENIMIENTO DE COMPUTADORAS
FAMILIAS LÓGICAS
TABLA DE FAMILIAS
CARACTERÍSTICAS ESPECIALES
Las características de las familias de CI’s lógicos se comparan analizando los circuitos de la compuerta básica de
cada familia, los parámetros más importantes que son evaluados y comparados son:
 Fan-out:Es el número máximo de entradas que pueden conectarse a la salida de la compuerta
y se expresa con un número.
 Disipación de potencia:Es la potencia suministrada necesaria para operar la compuerta. Este
parámetro se expresa en mili vatios (mW) y representa la potencia real designada por la
compuerta.
 Retardo de Propagación:Es el tiempo promedio de demora en la transición de propagación
de una señal de la entrada a la salida, cuando las señales binarias cambian de valor. Se expresa
en nanosegundos (ηs).
 Margen de ruido:Hay dos tipos de ruido que deben de considerarse:
 Ruido DC, causado por la desviación en los niveles de voltaje de la señal.
 Ruido AC, es el pulso aleatorio que puede ser creado por otras señales
conmutadas.
Existen varias familias de circuitos integrados lógicos que se distinguen por el tipo de dispositivo
semiconductor y por la manera como estos dispositivos son interconectados para la conformación de las
compuertas. El circuito básico en cada familia es una compuerta NAND o una NOR.
Las más populares son:
TTL: Lógicas de transistores (Transistor-transistor logic)
ECL: Lógica de acoplamiento de emisor (emitter-coupled logic)
MOS: Semiconductor de óxido de metal (Metal-oxide semiconductor)
CMOS: Semiconductor de óxido de metal complementario (Complementary metal-
oxide semiconductor)
I
2
L: Lógica de inyección integrada (Integrated-injection logic)

3. MANTENIMIENTO DE COMPUTADORAS
LA FAMILIA TTL
En 1964, Texas Instruments, introdujo la lógica transistor-transistor (TTL), una familia
de dispositivos ampliamente usada, por su rapidez, costo y facilidad de uso.
El circuito básico de la familia TTL es la compuerta NAND
La familia TTL se identifica por su numeración en dos series, la serie 74 y la 54, siendo
la primera de uso comercial y la segunda de uso militar.
VERSIONES DE LA FAMILIA TTL
Debido al balance entre velocidad y potencia, la familia TTL existe en cinco series distintas, la serie más
popular es la LS por el balance entre rapidez y consumo.
Compuerta NAND en tecnología TTL estándar (N)
Características de la familia TTL
Fan-out:En el caso de TTL que una compuerta podrá accionar en su salida otras compuertas de la
misma serie, la capacidad de salida será de 10 para la serie común y de alta potencia, y de 20 para la
serie de baja potencia.

4. MANTENIMIENTO DE COMPUTADORAS
Niveles de voltaje
VOH
: Voltaje de salida mínimo que una compuerta entrega cuando su salida está en el nivel alto.
VOL
: Voltaje de salida máximo que una compuerta entrega cuando su salida está en el nivel bajo.
VIH
: Voltaje mínimo que puede ser aplicado en la entrada de una compuerta y ser reconocida como nivel alto.
VIL
: Voltaje máximo que puede ser aplicado en la entrada de una compuerta y ser reconocida como nivel bajo.
Margen de ruido
Δ0 y Δ1, son los márgenes de ruido para el nivel bajo y alto respectivamente, este margen
se establece para prevenir respuestas falsas que podrían ser causada por el ruido
introducido en el sistema.
FAMILIA CMOS
La familia lógica de MOS complementarios está caracterizada por su bajo consumo. Es la
más reciente de todas las grandes familias y la única cuyos componentes se construyen
mediante el proceso MOS. El elemento básico de la CMOS es un inversor.
Los transistores CMOS tienen características que los diferencian notablemente de los
bipolares:
 Bajo consumo, puesto que una puerta CMOS sólo consume 0,01 mW en condiciones
estáticas (cuando no cambia el nivel). Si opera con frecuencias elevadas
comprendidas entre 5 y 10 MHz, el consumo es de 10 mw.
 Los circuitos CMOS poseen una elevada inmunidad al ruido, normalmente sobre el
30 y el 45 % del nivel lógico entre el estado 1 y el 0. Este margen alto sólo es
comparable con el de la familia HTL.
Con las ventajas reseñadas, la familia CMOS se emplea en circuitos digitales alimentados
por baterías y en sistemas especiales que tienen que funcionar durante largos períodos de
tiempo, con bajos niveles de potencia. La elevada inmunidad al ruido es la ventaja principal
para su aplicación en los automatismos industriales.
Las desventajas que sobresalen en la familia CMOS son su baja velocidad, con un retardo
típico de 25 a 50 ns o más, especialmente cuando la puerta tiene como carga un elemento
capacitivo; también hay que citar que el proceso de fabricación es más caro y complejo y,
finalmente, la dificultad del acoplamiento de esta familia con las restantes.
Una característica muy importante de la familia CMOS es la que se refiere al margen de
tensiones de alimentación, que abarca desde los 3 a los 15 V, lo que permite la conexión

5. MANTENIMIENTO DE COMPUTADORAS
directa de los componentes de dicha familia con los de la TTL, cuando se alimenta con 5 V a
los circuitos integrados CMOS.
La serie 4000 de circuitos integrados CMOS es muy popular y consta, entre otros, de los
siguientes modelos.
 4000 Dos puertas NOR de 3 entradas y un inversor.
 4001 4 puertas NOR de 2 entradas.
 4002 2 puertas NOR de 4 entradas.
 4011 4 puertas NAND de 2 entradas.
 4012 2 puertas NAND de 4 entradas.
 4013 2 biestables tipo D.
 4015 2 registros de desplazamiento de 4 bits.
 4017 Divisor-contador de décadas con 10 salidas.
 4020 Contador binario de 14 etapas.
 4023 3 puertas NAND de 3 entradas.
 4025 3 puertas NOR de 3 entradas.
 4027 2 biestables J-K.
 4028 Decodificador BCD/decimal.
 4035 Registro de desplazamiento con entrada serie/paralelo y salida paralelo.
 4042 4 registros D.
 4043 4 RS con puertas NOR.
 4044 4 RS con puertas NAND.
 4049 6 buffer inversores.
 4051 Multiplexor/demultiplexor analógico de 8 canales.
 4052 2 multiplexores/demultiplexores de 4 canales.
 4068 Una puerta NAND de 8 entradas.
 4069 6 inversores.
 4070 4 puertas EOR de 2 entradas.
 4071 4 puertas OR de 2 entradas.
 4072 2 puertas OR de 4 entradas.
 4081 4 puertas AND de 2 entradas.
Dentro de la familia CMOS, se ha citado la serie 4000, que se caracteriza por tener una
tensión de alimentación de 3 a 18 V, un consumo por puerta de 2,5 nW y un tiempo de
propagación por puerta de 40 ns. En el mismo grupo hay dos subfamilias, cada vez más
empleadas, que son:
 HCMOS (CMOS de Alta Velocidad), con tensión de alimentación entre 2 y 6 V,
consumo de 2,5 nW y tiempo de retraso de 9 ns. Es la serie 74HC.
 HCMOS (CMOS de alta velocidad y compatible con TTL), con tensión de
alimentación de 5 V, consumo de 2,5 nW y tiempo de retraso por puerta de 9 ns.. Es
la serie 74HCT.
Así como cuando se trabaja con puertas TTL si una entrada no utilizada se deja sin polarizar
actúa como entrada con nivel alto, en las de tecnología CMOS se deben de unir directamente
a la alimentación o a masa, según se desee se comporten con nivel alto o bajo,
respectivamente.
A continuación se exponen los valores más relevantes de los parámetros de la familia
CMOS, alimentada a 5 V, y los de la TTL.
FAMILIA TTL C-MOS

6. MANTENIMIENTO DE COMPUTADORAS
Alimentación + (voltios) +5 +3 a +15
FAN-OUT 10 50
Inmunidad al ruido (v) 0,4 1
Máx. Frecuencia (MHz)