Este documento trata sobre los circuitos integrados. Explica la historia de los circuitos integrados desde su concepción por Geoffrey Dummer en la década de 1950 hasta su desarrollo por Jack Kilby en 1959. Detalla los beneficios de los circuitos integrados sobre los circuitos construidos con componentes discretos, como su menor costo, mayor eficiencia energética y tamaño reducido. También describe brevemente cómo son fabricados los circuitos integrados usando fotolitografía.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE
CHIMBORAZO
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA
EDUCACIÓN, HUMANAS Y TECNOLOGÍAS
ESCUELA DE EDUCACIÓN TÉCNICA
LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
COMPILADOR:
GONZALO ERNESTO PINTO GUEVARA
CUARTO AÑO
ELECTRICIDAD – ELECTRÓNICA

2. CIRCUITO INTEGRADO
2011 – 2012
INTRODUCCIÓN
En el desarrollo del presente trabajo se hizo uso de una Investigación bibliográfica en
libros, revistas, sitios web, obras generales o Enciclopedias, Tesis y monografías de la
Internet. También se utilizó la elaboración de Tablas, e imágenes.
Este proyecto de Investigación tiene como contenido los antecedentes históricos de los
Circuitos Integrados, su definición, la forma en que son fabricados paso a paso un pequeño
ejemplo, el material del cual están hechos, clasificación de acuerdo a su estructura y
función; funciones de los circuitos integrados, los circuitos integrados en la tercera
generación de la historia de un computador, el uso de estos y las ramas que abarca el uso de
los circuitos integrados, los avances de los circuitos integrados, etc.
La importancia de este trabajo radica en la gran utilización que presentan los Circuitos
Integrados en la electrónica y en la fabricación de cualquier aparato nuevo. Otro detalle
muy importante es que los Circuitos Integrados son uno de los dispositivos más importantes
en la electrónica ya que si no fuera por ellos; no contaríamos con la tecnología que
actualmente poseemos.
La razón de su uso es por su tamaño; ya que estos circuitos pueden contener miles de
transistores y otros componentes como resistencias, diodos, resistores, capacitadotes, etc; y
medir solamente unos centímetros. Los ordenadores comúnmente llamados computadoras o
PCs utilizan esta característica de los Circuitos Integrados, detalladamente lo explicaremos
más abajo, ya que todas las funciones lógicas y aritméticas de una computadora pueden ser
procesadas por un solo chip a gran escala llamado Microprocesador o cerebro de la
computadora lo veremos en la cuarta y quita generación.
Los objetivos logrados con el desarrollo de este trabajo fueron Conocer la historia de los
circuitos integrados, como y cuando surgieron, saber los materiales del cual están hechos,
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3. CIRCUITO INTEGRADO
conocer un poco sobre como se construyen, saber para que sirven, donde son utilizados,
conocer las funciones que realizan en los aparatos y/o sistemas.
Además otros de los objetivo de el presente proyecto de investigación es el de mantener
activos los concimientos sobre los circuitos integrado y estar actualizado con el mundo
debido a que la tecnología avanza día a día, con la única finalidad de que este proyecto
sirva como un medio de apoyo pedogógico, para los estudiantes de la Escuela de Educación
Técnica, de la Facultad Ciencias de la Educación Humanas y Tecnologías de la
Universidad Nacional de Chimborazo.
Con este documento mantener el renombre y prestigio de la institución, en la formación de
profesionales críticos con una responsabilidad social, desarrollando valores hunisticos,
morales y culturales, de esta manera constituirmos un aporte para el desarrollo sostenible
de nuestra socidad, de esta manera que nuestra institución pueda acreditar. GRACIAS
HISTORIA DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Geoffrey Dummer en los años 1950.
GONZALO PINTO UNACH

4. CIRCUITO INTEGRADO
En abril de 1949, el ingeniero alemán Werner Jacobi1 (Siemens AG) completa la primera
solicitud de patente para circuitos integrados con dispositivos amplificadores de
semiconductores. Jacobi realizó una típica aplicación industrial para su patente, la cual no
fue registrada.
Más tarde, la integración de circuitos fue conceptualizada por el científico de radares
Geoffrey W.A. Dummer (1909-2002), que estaba trabajando para laRoyal Radar
Establishment del Ministerio de Defensa Británico, a finales de la década de 1940 y
principios de la década de 1950.
El primer circuito integrado fue desarrollado en 1959 por el ingeniero Jack Kilby1 (1923-
2005) pocos meses después de haber sido contratado por la firmaTexas 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 enorme
contribución de su invento al desarrollo de la tecnología.2
Los circuitos integrados se encuentran en todos los aparatos electrónicos modernos, como
automóviles, televisores, reproductores de CD, reproductores de MP3, teléfonos móviles,
computadoras, etc.
El desarrollo de los circuitos integrados fue posible gracias a descubrimientos
experimentales que demostraron que los semiconductores pueden realizar algunas de las
funciones de las válvulas de vacío.
La integración de grandes cantidades de diminutos transistores en pequeños chips fue un
enorme avance sobre el ensamblaje manual de los tubos de vacío (válvulas) y en la
fabricación de circuitos electrónicos utilizando componentes discretos.
La capacidad de producción masiva de circuitos integrados, su confiabilidad y la facilidad
de agregarles complejidad, llevó a su estandarización, reemplazando diseños que utilizaban
transistores discretos, y que pronto dejaron obsoletas a las válvulas o tubos de vacío.
Son tres las ventajas más importantes que tienen los circuitos integrados sobre los circuitos
electrónicos construidos con componentes discretos: su menorcosto; su mayor eficiencia
energética y su reducido tamaño. El bajo costo es debido a que los CI son fabricados siendo
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5. CIRCUITO INTEGRADO
impresos como una sola pieza porfotolitografía a partir de una oblea, generalmente de
silicio, permitiendo la producción en cadena de grandes cantidades, con una muy baja tasa
de defectos.
La elevada eficiencia se debe a que, dada la miniaturización de todos sus componentes, el
consumo de energía es considerablemente menor, a iguales condiciones de funcionamiento
que un homólogo fabricado con componentes discretos. Finalmente, el más notable
atributo, es su reducido tamaño en relación a los circuitos discretos; para ilustrar esto: un
circuito integrado puede contener desde miles hasta varios millones detransistores en unos
pocos centímetros cuadrados.
HISTORIA DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS TOMADO DE OTRO
DOCUMENTO.
La introducción de los tubos de vacío a comienzos del siglo XX propició el rápido
crecimiento de la electrónica moderna. Con estos dispositivos se hizo posible la
manipulación de señales, algo que no podía realizarse en los antiguos circuitos telegráficos
y telefónicos, ni con los primeros transmisores que utilizaban chispas de alta tensión para
generar ondas de radio. Por ejemplo, con los tubos de vacío pudieron amplificarse las
señales de radio y de sonido débiles, y además podían superponerse señales de sonido a las
ondas de radio.
El desarrollo de una amplia variedad de tubos, diseñados para funciones especializadas,
posibilitó el rápido avance de la tecnología de comunicación radial antes de la II Guerra
Mundial, y el desarrollo de las primeras computadoras, durante la guerra y poco después de
ella.
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6. CIRCUITO INTEGRADO
El transistor, inventado en 1948, ha reemplazado casi completamente al tubo de vacío en la
mayoría de sus aplicaciones. Al incorporar un conjunto de materiales semiconductores y
contactos eléctricos, el transistor permite las mismas funciones que el tubo de vacío, pero
con un costo, peso y potencia más bajos, y una mayor fiabilidad.
Los progresos subsiguientes en la tecnología de semiconductores, atribuible en parte a la
intensidad de las investigaciones asociadas con la iniciativa de exploración del espacio,
llevó al desarrollo, en la década de 1970, del circuito integrado. Estos dispositivos pueden
contener centenares de miles de transistores en un pequeño trozo de material, permitiendo
la construcción de circuitos electrónicos complejos, como los de los microordenadores o
microcomputadoras, equipos de sonido y vídeo, y satélites de comunicaciones.
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.
A partir de 1966 los Circuitos Integrados comenzaron a fabricarse por millones y en la
actualidad se considera una pieza esencial en los aparatos electrónicos.
LA HISTORIA DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS TOMADO DE OTRO
ARTÍCULO
GONZALO PINTO UNACH

7. CIRCUITO INTEGRADO
Nuestro mundo está lleno de circuitos integrados. Encontrar varios de ellos en las
computadoras. Por ejemplo, la mayoría de la gente ha oído hablar del microprocesador. El
microprocesador es un circuito integrado que procesa toda la información en el
ordenador.Se rastrea qué presionas si el ratón ya se movía se.
Cuenta los números y ejecuta programas, juegos y el sistema operativo. Los circuitos
integrados también se encuentran en casi todos los aparatos eléctricos modernos tales como
automóviles, televisores, reproductores de CD, teléfonos celulares, etc, pero lo que es un
circuito integrado y lo que es la historia detrás de esto?
Foto: Nobelprize.org
El circuito integrado no es más que un circuito eléctrico muy avanzado. Un circuito
eléctrico está compuesto de diferentes componentes eléctricos, tales como transistores,
resistencias, condensadores y diodos, que están conectados entre sí de diferentes
maneras. Estos componentes tienen comportamientos diferentes.
El transistor actúa como un interruptor. Puede dar vuelta a la electricidad dentro o fuera, o
se puede amplificar corriente. Se utiliza por ejemplo en las computadoras para almacenar
información, o en los amplificadores estéreo para hacer la señal de sonido más fuerte.
La resistencia limita el flujo de la electricidad y nos da la posibilidad de controlar la
cantidad de corriente que se permite el paso. Resistencias se utilizan, entre otras cosas, para
controlar el volumen de los televisores o radios.
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8. CIRCUITO INTEGRADO
El condensador se acumula la electricidad y la libera en una sola ráfaga rápida, como por
ejemplo en las cámaras, donde una pequeña batería puede proporcionar la energía
suficiente para disparar el flash.
El diodo deja de electricidad bajo ciertas condiciones y le permite pasar sólo cuando estas
condiciones cambian. Esto se utiliza, por ejemplo, células fotoeléctricas, donde un rayo de
luz que se ha roto provoca que el diodo para detener la electricidad fluya a través de él.
Estos componentes son como los bloques de construcción de un kit de construcción
eléctrica. Dependiendo de cómo los componentes se unen en la construcción del circuito,
de todo, desde una alarma de robo a un microprocesador de computadora puede ser
construido.
EL TRANSISTOR FRENTE AL TUBO DE VACÍO
De los componentes mencionados anteriormente, el transistor es el más importante para el
desarrollo de las computadoras modernas. Antes de que el transistor, los ingenieros
tuvieron que utilizar los tubos de vacío. Así como el transistor, el tubo de vacío puede
cambiar de electricidad dentro o fuera, o amplificar una corriente. Así que ¿por qué el tubo
de vacío reemplazado por el transistor? Hay varias razones.
El tubo de vacío y el transistor. Foto: Nobelprize.org
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9. CIRCUITO INTEGRADO
El tubo de vacío se ve y se comporta como una bombilla, sino que genera una gran cantidad
de calor y tiene una tendencia a quemarse. Además, en comparación con el transistor es
lento, grande y voluminoso.
ENIAC, la primera computadora digital Foto: Ejército de los EE.UU.
Cuando los ingenieros trataron de construir circuitos complejos utilizando el tubo de vacío,
que rápidamente se dieron cuenta de sus limitaciones.
La ENIAC primer ordenador digital, por ejemplo, era un monstruo enorme que pesaba más
de treinta toneladas, y consume 200 kilovatios de energía eléctrica. Tenía alrededor de
18.000 tubos de vacío que constantemente quemado, lo que es muy poco fiable.
Cuando el transistor fue inventado en 1947 se consideró una revolución. Pequeño, rápido,
fiable y eficaz, rápidamente sustituido el tubo de vacío. Liberado de las limitaciones del
tubo de vacío, los ingenieros pudieron finalmente comenzar a darse cuenta de las
construcciones eléctricas de sus sueños, o podrían?
LA TIRANÍA POR CONSTRUIR CURCUITOS INTEGRADOS
Con el transistor pequeño y efectivo en sus manos, los ingenieros eléctricos de los años 50
vieron las posibilidades de construir circuitos mucho más avanzado que antes. Sin embargo,
como la complejidad de los circuitos crecieron, empezaron los problemas que surjan.
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10. CIRCUITO INTEGRADO
Cuando la construcción de un circuito, es muy importante que todas las conexiones están
intactas. En caso contrario, la corriente eléctrica se detiene en su camino a través del
circuito, por lo que el circuito no. Antes de que el circuito integrado, trabajadoras de la
maquila tuvieron que construir los circuitos con la mano, para soldar cada componente en
su lugar y su conexión con los cables de metal. Los ingenieros se dieron cuenta de que de
forma manual el montaje de la gran cantidad de pequeños componentes necesarios, por
ejemplo, un ordenador sería imposible, sobre todo, sin generar una conexión anormal.
Otro problema fue el tamaño de los circuitos. Un circuito complejo, como una
computadora, se depende de la velocidad. Si los componentes del equipo eran demasiado
grandes o la interconexión de los cables demasiado largos, las señales eléctricas no pueden
viajar con suficiente rapidez a través del circuito, con lo que el equipo demasiado lento para
ser eficaz.
Así que hubo un problema de números. Circuitos avanzados que figuran tantos
componentes y conexiones que eran prácticamente imposibles de construir. Este problema
se conoce como la tiranía de los números.
LA IDEA MONOLÍTICA (CHIP) DE JACK KILBY
Kilbys primer chip Foto: Texas Instruments
En el verano de 1958 Jack Kilby en Texas Instruments encontrado una solución a este
problema. Fue contratado recientemente y había sido puesto a trabajar en un proyecto para
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11. CIRCUITO INTEGRADO
construir pequeños circuitos eléctricos. Sin embargo, el camino que Texas Instruments
había elegido para su proyecto de miniaturización no parece ser el derecho a Kilby.
Debido a que fue contratado recientemente, Kilby no de vacaciones como el resto del
personal. Trabajar solo en el laboratorio, vio la oportunidad de encontrar una solución
propia al problema de la miniaturización. Idea de Kilby fue para que todos los componentes
y la salida del chip de la misma cuadra (monolito) de material semiconductor.
Cuando el resto de los trabajadores de regresar de vacaciones, Kilby presentó su nueva idea
a sus superiores.Se le permitió construir una versión de prueba de su circuito. En
septiembre de 1958, tuvo su primer circuito integrado listo. Fue probado y funcionó a la
perfección!
Aunque el primer circuito integrado fue muy crudo y tuvo algunos problemas, la idea era
innovadora. Al hacer que todas las partes del mismo bloque de material y la adición de los
metales necesarios para conectarse como una capa en la parte superior de la misma, que no
era necesario más para los distintos componentes discretos. No más cables y componentes
tenían que ser ensambladas manualmente. Los circuitos pueden ser más pequeños y el
proceso de fabricación puede ser automatizado.
Jack Kilby es probablemente el más famoso por su invención del circuito integrado, por la
que recibió el Premio Nobel de Física en el año 2000. Después de su éxito con el circuito
integrado Kilby se quedó con Texas Instruments y, entre otras cosas, que dirigió el equipo
que inventó la calculadora de mano.
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12. CIRCUITO INTEGRADO
Robert Noyce Foto: Intel Archivos del Museo
Robert Noyce vino para arriba con su propia idea para el circuito integrado. Lo hizo medio
año después de Jack Kilby. Circuito Noyce resuelto varios problemas prácticos que el
circuito de Kilby había, sobre todo el problema de la interconexión de todos los
componentes en el chip.Esto se hizo mediante la adición del metal como una capa final y la
eliminación de algunos de ellos a fin de que los cables necesarios para conectar los
componentes se crearan.
Esto hizo que el circuito integrado más adecuado para la producción en masa. Además de
ser uno de los pioneros del circuito integrado, Robert Noyce también fue uno de los co-
fundadores de Intel. Intel es uno de los mayores fabricantes de circuitos integrados en el
mundo.
DESCRIPCIÓN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
La primera familia de circuitos integrados digitales comercialmente disponible fue la serie
900 de Fairchild Semiconductor, introducida en 1961. Los chips de esta familia,
denominada RTL, operaban a 3.2 V y utilizaban internamente resistencias y transistores
para realizar operaciones lógicas. En la figura 16 se muestra el circuito interno de un
dispositivo RTL típico. RTL es un acrónimo de Resistor-Transitor Logic (lógica de
resistencia a transistor).
La familia RTL dio paso a otra familia de circuitos integrados digitales construidos a base
de diodos y transistores. A esta nueva familia se le denomino DTL, un acrónimo de Diode-
Transistor Logic (lógica de diodo a transistor). En la figura 17 se muestra el circuito de un
dispositivo DTL típico.
La siguiente familia en aparecer (1962) fue la TTL, que utilizaba sólo transistores y era más
rápida que sus predecesoras. TTI, es un acrónimo de Transistor-Transistor Logic (lógica de
transistor a transistor).
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13. CIRCUITO INTEGRADO
Los primeros trabajos en TTL fueron realizados por James Buie de Pacific Semiconductors
(ahora subsidiaria de TRW). Con el tiempo se impuso en el mercado la serie TTL 74XX,
lanzada originalmente por Texas Instruments, la cual sigue siendo una de las más utilizadas
y económicas. En la figura 18 se muestra el circuito de un dispositivo TTL típico.
Mientras se desarrollaba la tecnología bipolar o TTL, algunos fabricantes.
Especialmente RCA, concentraban sus esfuerzos en los transistores de efecto de campo
(FETs) y sus aplicaciones. En 1957, John Wallmark de RCA patentó el FET. En 1962,
Steven Hofstein y Frederic Heiman, también de RCA, desarrollaron el transistor MOS o
MOSFET (FET de compuerta aislada). A finales de este año, Hofstein y Heiman lograron
fabricar el primer circuito integrado MOS, el cual contenía 16 transistores MOSFET
distribuidos sobre una pastilla de silicio de 0.063 mm de lado. Para 1963, RCA ya producía
chips que contenían cientos de transistores MOSFET en una área muy reducida.
http://grupos.emagister.com/documento/un_poco_de_historia_de_los_circuitos_integrados/
1007-115958
¿QUÉ ES UN CIRCUITO INTEGRADO O MICROCHIP?
El Microchip, o también llamado circuito integrado (CI), es una pastilla o chip muy delgado
en el que se encuentran una cantidad enorme de dispositivos microelectrónicos
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14. CIRCUITO INTEGRADO
interactuados, principalmente diodos y transistores, además de componentes pasivos como
resistencias o condensadores.
El primer Circuito Integrado fue desarrollado en 1958 por el Ingeniero Jack St. Clair Kilby,
justo meses después de haber sido contratado por la firmaTexas Instruments.
Los elementos más comunes de los equipos electrónicos de la época eran los
llamados "tubos al vacío". Las lámparas aquellas de la radio y televisión. Aquellas que
calentaban como una estufa y se quemaban como una bombita.
En el verano de 1958 Jack Kilby se propuso cambiar las cosas. Entonces concibió el primer
circuito electrónico cuyos componentes, tanto los activos como los pasivos, estuviesen
dispuestos en un solo pedazo de material, semiconductor, que ocupaba la mitad de espacio
de un clip para sujetar papeles.
El 12 de Septiembre de 1958, el invento de Jack Kilby se probó con éxito. El circuito
estaba fabricado sobre una pastilla cuadrada de germanio, un elemento químico metálico y
cristalino, que medía seis milímetros por lado y contenía apenas un transistor, tres
resistencias y un condensador.
El éxito de Kilby supuso la entrada del mundo en la microelectrónica, además de millones
de doláres en regalías para la empresa que daba trabajo a Kilby. El aspecto del circuito
integrado era tan nimio, que se ganó el apodo inglés que se le da a las astillas, las briznas,
los pedacitos de algo: chip.
En el año 2000 Jack Kilby fue galardonado con el Premio Nobel de Físicapor la
contribución de su invento al desarrollo de la tecnología de la información.
Los circuitos integrados fueron posibles gracias a descubrimientos experimentales que
demostraron que los semiconductores pueden realizar las funciones de los tubos vacíos. La
integración de grandes cantidades de diminutos transistores en pequeños chips fue un
enorme avance sobre el ensamblaje manual de los tubos de vacío (válvulas) y circuitos
utilizando componentes discretos.
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15. CIRCUITO INTEGRADO
La capacidad de producción masiva de circuitos integrados, confiabilidad y facilidad de
agregarles complejidad, impuso la estandarización de los circuitos integrados en lugar de
diseños utilizando transistores que pronto dejaron obsoletas a las válvulas o tubos de vacío.
Existen dos ventajas principales de los circuitos integrados sobre los circuitos
convencionales: coste y rendimiento. El bajo coste es debido a que los chips, con todos sus
componentes, son impresos como una sola pieza por fotolitografía y no construidos por
transistores de a uno por vez.
Algunos de los circuitos integrados más avanzados son losmicroprocesadores, que son
usados en múltiples artefactos, desdecomputadoras hasta electrodomésticos, pasando por
los teléfonos móviles.
Los chips de memorias digitales son otra familia de circuitos integrados que son de
importancia crucial para la moderna sociedad de la información.
Mientras el costo del diseño y desarrollo de un cirtuido integrado complejo esbastante alto,
cuando se reparte entre millones de unidades de producción el costo individual por lo
general se reduce al mínimo.
La eficiencia de los circuitos integrados es alto debido a que el pequeño tamaño de los
chips permite cortas conexiones que posibilitan la utilización de lógica de bajo
consumo (como es el caso de CMOS) en altas velocidades de conmutación.
Las estructuras de los microchips se volvieron más y más pequeñas.
Los fabricantes tuvieron éxito al duplicar el número de transistores en un chip cada 18
meses, tal como lo predijo la ley de Moore. Sin embargo, a medida que los tamaños se han
reducido a escalas de átomos, los fabricantes se están acercando cada vez más a los límites
de la miniaturización.
Ha llegado el tiempo de probar acercamientos completamente nuevos. Para ésto, los
investigadores están actualmente buscando soluciones tales como el uso de pequeños "mini
tubos de carbón", los cuales esperan utilizar en los microchips del futuro.
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16. CIRCUITO INTEGRADO
Tan sólo ha pasado medio siglo desde el inicio de su desarrollo y ya se han vuelto ubicuos.
De hecho, muchos académicos creen que la revolución digitalimpulsada por los circuitos
integrados es una de los sucesos más destacados de la historia de la humanidad.
EXISTEN TRES TIPOS DE CIRCUITOS INTEGRADOS
CIRCUITO MONOLÍTICO: La palabra monolítico viene del griego y significa "una
piedra". La palabra es apropiada porque los componentes son parte de un chip. El Circuito
monolítico es el tipo más común de circuito integrado. Ya que desde su intervención los
fabricantes han estado produciendo loscircuitos integrados monolíticos para llevar a cabo
todo tipo de funciones. Los tipos comercialmente disponibles se pueden utilizar
como amplificadores, reguladores de voltaje, conmutadores, receptores de AM, circuito de
televisión y circuitos de computadoras. Pero tienen limitantes de potencia. Ya que la
mayoría de ellos son del tamaño de un transistor discreto de señal pequeña, generalmente
tiene un índice de máxima potencia menor que 1 W. Están fabricados en un
solo monocristal, habitualmente de silicio, pero también existen en germanio, arseniuro de
galio, silicio-germanio, etc.
CIRCUITO HÍBRIDO 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
progresos en la tecnología permitieron fabricar resistencias precisas.
CIRCUITO HÍBRIDO 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 porserigrafía 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.
http://www.cad.com.mx/historia_del_microchip.htm
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17. CIRCUITO INTEGRADO
BIOGRAFÍA DE ALGUNOS CIENTÍFICOS QUE CREARON LOS CIRCUITOS
INTEGRADOS
BIOGRAFÍA ROBERT NOYCE
Robert Noyce Foto: Intel Archivos del Museo
Robert Noyce desarrolló en los laboratorios Fairchild la idea del circuito integrado casi al
mismo tiempo que Jack St. Clair Kilby. De hecho, la patente de Noyce, de alcance más
restringido y presentada con posterioridad, fue aprobada el 25 de abril de 1961, antes que la
de Kilby, quien siempre reconoció el trabajo pionero de su colega.
En 1968 Noyce y Gordon Moore fundaron Intel, actualmente la mayor compañía de
semiconductores del mundo.
BIOGRAFÍA JACK ST. CLAIR KILBY
GONZALO PINTO UNACH

18. CIRCUITO INTEGRADO
http://helmutsy.homestead.com/files/computacion/Historia/historia_computadores_6.htm#_
EL_PRIMER_CHIP_MICROPROCESADOR
Jack Kilby se graduó de ingeniero eléctrico en 1947. Cursó algunas materias opcionales
sobre tubos de vacío, en el momento en que la tecnología comenzaba a volverse obsoleta
por la invención del transistor. A continuación obtuvo su maestría en la Universidad de
Wisconsin, mientras trabajaba en Milwaukee a tiempo completo para la división Centralab
de Globe Union, un fabricante de componentes electrónicos para productos de consumo
masivo.
En 1958, Kilby se mudó a Dallas para trabajar en TI (Texas Instruments) en la
miniaturización de componentes. Allí logró construir el primer prototipo de un circuito
integrado en germanio. Lo presentó el 12 de septiembre, patentando luego su invención.
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19. CIRCUITO INTEGRADO
A continuación Kilby lideró la aplicación de su invento a equipos militares y al primer
ordenador basado en microchips. También inventó la primera calculadora portatil y la
primera impresora térmica, para ser usada junto a colectoras de datos. En 1970
aprovechó un permiso laboral para trabajar en forma independiente en la utilización de
semiconductores para la generación de energía eléctrica a partir de la luz solar. Fue
acreedor a más de 60 patentes.
Desde 1978 hasta 1984 fue profesor distinguido de la Universidad A&M. Entre los
numerosos premios y distinciones que recibió, en 2000 le fue otorgado el premio
Nobel de Física.
Kilby siempre reconoció el trabajo pionero de Robert Noyce, quien desarrolló una idea
similar en los laboratorios Fairchild casi al mismo tiempo.
NOTAS
De hecho, la patente de Noyce, de alcance más restringido y presentada con posterioridad,
fue aprobada antes que la de Kilby.
OTRAS FUENTES DE INFORMACIÓN
 Página sobre Jack Kilby en TI (en inglés)
 Autobiografía Tomada de Les Prix Nobel. The Nobel Prizes 2000, Editor Tore
Frängsmyr, [Nobel Foundation], Stockholm, 2001 (en inglés).
 Patente US3138743 Circuito electrónico miniaturizado (en inglés).
 Patente US3138747 Dispositivo semiconductor circuito integrado (en inglés).
 Patente US3261081 Método de fabricación de circuitos electrónicos miniaturizados
(en inglés).
 Patente US3434015 Capacitor para circuitos electrónicos miniaturizados o
similares. (en inglés).
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20. CIRCUITO INTEGRADO
TEXAS INSTRUMENTS
Texas Instruments (TI) es una compañía que se dedica al desarrollo y comercialización
de semiconductores y tecnología informática en Texas (Estados Unidos).
Texas Instruments fue fundada en diciembre de 1941 con el objetivo de proporcionar
servicios sismológicos para la exploración petrolíferea. Durante la Segunda guerra
mundial fabricó componentes electrónicos para la industria militar estadounidense.
Algunos de sus inventos fueron la creación de la primera radio de transistores en 1954. En
1959 presentaron la primera patente para el circuito integrado que, posteriormente, se
extendería a los circuitos de computación.
Texas Instruments ha desarrollado su actividad en el mercado de electrónica de consumo
durante las siguientes décadas. Por ejemplo, en los ochenta comercializó el ordenador
personal TI99/4, que sería un competidor del ya clásico Commodore 64.
Actualmente, es más conocida por sus calculadoras. En 1990 lanzaría una calculadora
gráfica, la TI-81, cinco años después de que Casio comercializase la primera calculadora de
estas características.
ESTRUCTURA DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
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21. CIRCUITO INTEGRADO
En este capitulo se dará a conocer la forma en que los circuitos integrados son fabricados,
así como los materiales de los cuales están constituidos; también veremos la clasificación
de dichos circuitos de acuerdo a su estructura y la clasificación de acuerdo a su función.
COMO SE FABRICAN LOS CIRCUITOS INTEGRADOS.
Los Circuitos Integrados digitales disponibles se fabrican a partir de pastillas de silicio. el
procesamiento del silicio para obtener CI o chips es relativamente complicado .
El silicio utilizado para la fabricación de chips es de una pureza de orden del 99.9999999%.
Una vez sintetizado, el silicio se funde en una atmósfera inerte y se cristaliza en forma de
barras cilíndricas de hasta 10cm de diámetro y 1 m de largo.
Cada barra se corta en pastillas de 0.25 a 0.50 mm de espesor y las superficies de estas
ultimas se pulen hasta quedar brillantes. Dependiendo de su tamaño, se obtienen varios
cientos de circuitos idénticos (chips) sobre ambas superficies mediante un proceso llamado
planar, el mismo utilizado para producir transistores en masa...
Para fabricar un chip, las pastillas de silicio se procesan primero para hacer transistores.
Una pastilla de silicio por si misma es aislante y no conduce corriente. Los transistores se
crean agregando impurezas como fósforo o arsénico a determinadas regiones de la pastilla.
Las conexiones se realizan a través de líneas metálicas.
Cada rasgo de forma sobre la pastilla rociando en las regiones seleccionadas un químico
protector sensible a la luz llamado photoresist, el cual forma una película muy delgada
sobre la superficie de la pastilla. La pastilla es entonces bombardeada con luz, mediante un
proyector deslizante muy preciso llamado alineador óptico.
El alineador posee un dispositivo muy pequeño llamado mascara, que evita que la luz
incida sobre puntos específicos de la pastilla, cuando la luz alcanza un área determinada de
la pastilla elimina el photoresist presente en esa zona. a este proceso se le denomina
fotolitografía.
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22. CIRCUITO INTEGRADO
Mediante un proceso de revelado, el químico se deposita en las regiones descubiertas por la
luz e ignora las encubiertas por la mascara. Estas últimas zonas aun permanecen recubiertas
de " photoresist".
La precisión del alineador óptico determina que tan fino puede hacerse un rasto. A
comienzos de los 70´s, era difícil hacer transistores de menos de 10 micras de tamaño.
Ahora, los transistores alcanzan tamaños inferiores a una velocidad de respuesta de los
dispositivos.
A continuación, la pastilla se calienta a altas temperaturas; esto origina que el silicio no
procesado de la superficie se convierta en oxido de silicio (SiO2). El SiO2 se esparce sobre
la superficie de la pastilla y forma sobre la misma una delgada película aislante de unas
pocas micras de espesor.
De este modo se obtiene el primer nivel de metalización de chips. Para obtener una nueva
capa de metalización, el SiO2 se trata nuevamente con "photoresist" y se expone al
alineador óptico, repitiéndose el mismo procedimiento seguido con el silicio del primer
nivel.
Las diferentes capas van creciendo una sobre otra formando una estructura parecida a un
sandwich, con el SiO2 como el pan y el metal o el silicio dopado como la salchicha, la
mayoría de Circuitos Integrados no se hacen con mas de tres capas de metalización.
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.
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23. CIRCUITO INTEGRADO
ACTUALMENTE, LA PRODUCCIÓN DE CHIPS
Hoy en día la producción de chips se basa en la fotolitografía. En la fotolitografía una alta
energía de la radiación UV-luz a través de una máscara en un trozo de silicio cubierto con
una película fotosensible. La máscara se describe las partes del chip y la luz UV sólo
llegará a las zonas no cubiertas por la máscara.
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24. CIRCUITO INTEGRADO
Cuando la película se desarrolla, las áreas afectadas por la luz se retiran. Ahora, el chip
tiene áreas no protegidas y protegidas que forman un patrón que es el primer paso a la final
de los componentes del chip.
A continuación, las áreas no protegidas son procesadas por lo que sus propiedades
eléctricas cambian. Una nueva capa de material, se añade, y todo el proceso se repite para
construir el circuito, capa por capa. Cuando todos los componentes se han hecho y el
circuito se completa una capa de metal, se añade. Al igual que antes, una capa de película
fotosensible, se aplica y se expone a través de una máscara.
Sin embargo, esta vez la máscara utilizada describe el diseño de los cables que conectan
todas las partes del chip. La película se desarrolla y las partes no expuestas se eliminan. A
continuación, el metal no protegido con una película se retira para formar los
cables. Finalmente, el chip se ha probado y empaquetado.
Cuando la fabricación de chips de hoy, un proceso llamado "paso" se utiliza a menudo. En
una oblea de silicio grande, los chips se hacen uno al lado del otro. La oblea de silicio se
mueve en pasos bajo la máscara y la luz UV para exponer la hostia. De esta manera, el chip
después se puede hacer usando la misma máscara cada vez.
A continuación se muestra una descripción más secuencial del proceso de hacer un circuito
integrado moderno. Pero primero vamos a echar un vistazo en el lugar especial donde los
circuitos integrados son producidos, como la sala limpia.
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25. CIRCUITO INTEGRADO
La Sala Limpia - Niño frente a "traje de conejo"Foto: Intel Archivos del Museo
Los tamaños de los componentes en los chips producidos en una planta de chips de
fabricación modernos son extremadamente pequeños. Para una mejor comprensión de lo
pequeños que son, recoger un pelo de la cabeza y cortar por la mitad. Ahora mira la sección
transversal. En esta pequeña área, difícil de ver a simple vista, se puede incorporar a miles
de transistores modernos.
Con este pequeño tamaño, la producción de un chip exige precisión a nivel atómico.
Partículas diminutas como un pelo, una mota de polvo, una célula de la piel muerta,
bacterias o incluso las partículas individuales del humo del tabaco se convierten en objetos
grandes que son lo suficientemente grandes como para arruinar un chip.
Por lo tanto, la producción de chips se lleva a cabo en una sala limpia. Esta es una sala
especialmente diseñada, donde los muebles se construyen a partir de materiales especiales
que no emiten partículas, y en los filtros de aire extremadamente eficaz y los sistemas de
circulación de aire cambia el aire por completo hasta diez veces por minuto.
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26. CIRCUITO INTEGRADO
A fin de evitar la contaminación, los trabajadores usan trajes especiales llamados "trajes de
conejo". Estos equipos de protección están hechos de material ultra limpio y, a veces tienen
sus propios sistemas de aire filtrado.
ACTUALMENTE, LA PRODUCCIÓN DE CHIPS - EN DETALLE
La construcción de un circuito integrado como un chip de computadora es un proceso muy
complejo. Se divide en dos partes principales, frontal y parte trasera. En la parte delantera,
que hacen los componentes del circuito. En la parte final, se agrega de metal para conectar
los componentes y luego la prueba y el paquete de chips. A continuación se muestra una
descripción simplificada de los pasos.
CONSTRUCCIÓN DE LOS COMPONENTES
1.
Al igual que en la construcción de una casa, usted necesita un
plan de construcción para la construcción de un chip. Los
planes de construcción para el chip fabricado y probado con
un ordenador.
2.
De los planes de construcción, máscaras con el diseño de
circuitos se realizan.
3.
En condiciones de controlar con precisión, un cristal de silicio
puro se cultiva. Fabricación de circuitos requiere el uso de
cristales con un grado extremadamente alto de perfección.
4.
El silicio se corta en finas obleas con una sierra de
diamante. Las obleas son pulidas entonces en una serie de
pasos hasta que su superficie tiene un perfecto acabado de
espejo
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27. CIRCUITO INTEGRADO
5.
La oblea de silicio se cubre con una capa aislante de óxido de
silicio.
6.
Una película de revestimiento de material de protección se
coloca en la parte superior del aislante de óxido de silicio. Este
material, un poco como la película en cualquier cámara común
y corriente, es sensible a la luz.
7.
UV-luz a través de una máscara y en el chip. En las partes del
chip que se ven afectados por la luz, el material protector se
rompe.
8.
La oblea se desarrolla, lavados y cocidos. El proceso de
desarrollo elimina las partes del material de protección a la
luz.
9.
La oblea es tratada con productos químicos en un proceso
llamado "grabado". Esto elimina el material sin protección
aislante, creando un patrón de las partes no protegidas de
obleas de silicio rodeado de áreas protegidas por el óxido de
silicio.
10.
La oblea se ejecuta a través de un proceso que altera las
propiedades eléctricas de las áreas no protegidas de la
oblea. Este proceso se conoce como "dopaje". Pasos 5-10 se
repiten para construir el circuito integrado, capa por
capa. Otras capas de la realización o el aislamiento de las
capas también se pueden añadir para que los componentes.
Back End - La adición de los cables de conexión
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28. CIRCUITO INTEGRADO
11.
Finalmente, cuando todos los componentes del chip están
listas, el metal se añade para conectar los componentes entre sí
en un proceso llamado metalización. Esto se hace de una
manera similar a la fabricación de los componentes. En primer
lugar la realización de un metal como el cobre se deposita
sobre el chip.
12.
En la parte superior del metal una capa de UV-fotosensible
resistir, se añade.
13.
A continuación, una máscara que describe la disposición
deseada de los alambres de metal que conectan los
componentes del chip se utiliza. UV-luz a través de esta
máscara. La luz incide en la foto resistente que no está
protegida por la máscara.
14.
En el paso siguiente, se utilizan productos químicos para
quitar la foto resistir afectada por la luz ultravioleta.
15.
Otro paso de grabado remueve el metal que no están
protegidos por la foto resistir.
16.
Esto deja a un patrón de metal que es lo mismo que el descrito
por la máscara. Ahora, el chip tiene una capa de hilos que
conectan sus diferentes componentes.
17.
Hoy en día, la mayoría de circuitos integrados necesitan más
de una capa de cables. Circuitos avanzados pueden necesitar
hasta cinco capas diferentes de metal para formar todas las
conexiones necesarias. En la última imagen que hemos
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29. CIRCUITO INTEGRADO
añadido una nueva capa de metal para nuestro ejemplo. Como
puede ver, una capa de material aislante se coloca entre las dos
capas de metal para evitar que los cables de conexión en los
lugares equivocados. Por supuesto, para añadir la segunda
capa que tenía que pasar por los mismos pasos que cuando se
agrega la primera capa de metal.
18.
Cuando la capa final de la conexión de cables de metal se han
añadido, los chips en la oblea de silicio se ponen a prueba para
ver si llevan a cabo según lo previsto.
19.
Los chips en la oblea se separan con una sierra de diamante de
forma individual los circuitos integrados.
2 0.
Por último, cada chip se coloca en la caja de protección y
sometidos a otra serie de pruebas. El chip ya está terminado y
listo para ser enviado a los fabricantes de dispositivos digitales
de todo el mundo.
CLASIFICACIÓN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS DE ACUERDO A SU
ESTRUCTURA
La clasificación de los Circuitos Integrados de acuerdo a su estructura puede ser de
acuerdo a la cantidad de compuertas utilizadas para implementar la función propia del chip
(llamado Escalas de Integración) como sabemos, las compuertas son los bloques
constructivos básicos de todos los circuitos digitales.
Las escalas de Integración son 4: SSI, MSI, LSI, VLSI; a continuación veremos cada una
de ellas.
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
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30. CIRCUITO INTEGRADO
Circuitos Integrados SSI se fabrican empleando tecnologías ttl, cmos y ecl. Los primeros
Circuitos Integrados eran SSI.
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.
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.
VLSI.- Significa Very Large Scale Integration (integración en muy alta escala) y
comprende los chips que contienen más 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.
CLASIFICACIÓN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS DE ACUERDO A SU
FUNCIÓN
Los Circuitos Integrados se clasifican en CI analógicos, digitales, de interfase y de
consumo. A continuación veremos cada uno de estos.
CIRCUITOS INTEGRADOS ANALÓGICOS.
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.
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31. CIRCUITO INTEGRADO
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.
A continuación describiremos distintas clases de Circuitos Integrados analógicos:
AMPLIFICADOR CLASE A (LINEAL)
En este amplificador, la señal de entrada es reproducida, aumentada en amplitud,
exactamente con la misma forma de onda a la salida. Para ello, el punto de reposo (Q) se
sitúa en el centro de la curva de corriente del colector (Ic), de forma que tanto la señal de
entrada como la señal amplificada de salida trabajan solamente en la zona lineal de la
misma. Ic es siempre saliente.
Los amplificadores Clase A se emplean siempre que la forma de onda de salida haya de ser
la misma, con una distorsión mínima, que la de la señal de entrada. Los amplificadores
operacionales y los amplificadores “de pequeña señal”, como por ejemplo amplificadores
de radio frecuencia, amplificadores de frecuencia intermedia, preamplificadores, etc., son
básicamente amplificadores en Clase A.
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32. CIRCUITO INTEGRADO
Amplificador clase A
AMPLIFICADOR CLASE AB
En este tipo de amplificador el punto de trabajo (Q) se sitúa por debajo del punto central de
la zona lineal de la curva Ic. Como resultado se ello se tiene que una mitad de la salida será
una reproducción lineal de una mitad de la entrada, pero la segunda mitad de la salida
estará parcialmente suprimida.
Existen dos versiones Clase AB1 y Clase AB2. En Clase AB2 el punto Q esta muy cerca
del punto de corte; en Clase AB1 este se sitúa aproximadamente un 20% o 30% por encima
del punto de corte. Ambas versiones de usan en circuitos push-pullminimizándose la
distorsión de cruce mediante, compensación mutua. Los amplificadores Clase AB1 y AB2
son ampliamente utilizados en la excitación de altavoces y motores de servomecanismos,
aplicaciones en las que se requiere una amplificación sinusoidal lineal con potencias
moderadas.
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33. CIRCUITO INTEGRADO
AMPLIFICADOR CLASE B
En este tipo de amplificador, el punto de trabajo (Q) se sitúa exactamente en el punto de
corte de la curva del circuito integrado, teniendo esto como resultado la amplificación de
solo medio ciclo de la señal sinusoidal de entrada. Los amplificadores Clase B son
sistemáticamente empleados en configuraciones complementarias push-pull.
En esta configuración, uno de los amplificadores trabaja sobre los semiciclos positivos de
la señal de entrada, mientras que el otro lo hace sobre el semiciclo negativo de la señal
sinusoidal de entrada. Ampliamente utilizado como amplificadores de audio,
amplificadores para servomecanismos y aplicaciones similares en las que es esencial una
alta linealidad en la seña sinusoidal de salida, los amplificadores en Clase B gozan de una
excelente eficiencia y un buen comportamiento en lo relativo a la presencia de armónicos
de segundo y tercer orden. Aparece cierta distorsión en el punto de cruce debido a la ligera
alinealidad de la curva Ic en este punto. El componente representativo de estos
amplificadores es ek Fairchild TBA 810S.
AMPLIFICADOR CLASE C.
En los amplificadores Clase C, el punto de trabajo (Q) se sitúa al doble del punto de corte
de la curva Ic. Solo una mitad de un semiciclo de señal sinusoidal es amplificada a la
salida. Los amplificadores Clase C son utilizados usualmente en osciladores de radio
frecuencia y, en algunos casos en transmisores de radio frecuencia. En estas aplicaciones el
efecto del circuito resonante proporciona la otra mitad del ciclo. Alta eficiencia es la
característica esencial para los amplificadores Clase C en circuitos de radio frecuencia
adecuadamente diseñados y ajustados.
LOS PARÁMETROS FUNDAMENTALES SON:
a) Ganancia. En la mayoría de las aplicaciones, una ganancia en tensión de 20 es
adecuada.
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34. CIRCUITO INTEGRADO
b) Frecuencia. Para aplicaciones como osciladores o amplificadores la salida de
transmisores RF, el límite de frecuencia del dispositivo deberá estar situado al menos un
10% por encima de la frecuencia de resonancia esperada.
c) Potencia de salida. La potencia de salida puede variar en función con la frecuencia de
trabajo, pero es un criterio básico de diseño.
d) Disipación de potencia. Los amplificadores en Clase C trabajan normalmente cerca de
sus límites especificados para la disipación de potencia, por lo que resulta critico el acoplo
mecánico de sus características técnicas.
AMPLIFICADOR DE CORRIENTE (SEGUIDOR LINEAL).
Los amplificadores de corriente son básicamente amplificadores Clase A que tienen
usualmente una ganancia en tensión de 1 y funcionan efectivamente como en
transformadores de impedancias. Su característica principal es su capacidad de manejar
importantes corrientes de salida. Algunas veces se denominan seguidores lineales por
similitud con los circuitos seguidores de emisor con transistores.
Los amplificadores de corriente son frecuentemente utilizados, conjuntamente con
amplificadores operacionales, dentro del lazo de realimentación para proporcionar una
corriente de salida adicional.
AMPLIFICADOR DIFERENCIAL.
Los amplificadores diferenciales tienen dos terminales de entrada, aislados ambos respecto
de masa a través de la misma impedancia. Básicamente similar a los amplificadores de
tensión Clase A, el amplificador diferencial amplifica solamente la diferencia de tensión
entre sus dos terminales de entrada.
Las señales que aparecen en ambos terminales no son amplificadas, permitiendo el
amplificador diferencial extraer pequeñas señales en presencia de fuertes interferencias
electromagnéticas. Esta capacidad de rechazar señales comunes a ambos terminales de
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35. CIRCUITO INTEGRADO
entrada se especifica en la relación de rechazo al modo común. El componente
representativo es el Sprague ULN-2047.
Amplificador Diferencial
AMPLIFICADOR DE AISLAMIENTO.
Consistente en varias etapas de amplificación, el amplificador de entrada está, bien
eléctricamente bien ópticamente aislado de la salida. El amplificador de entrada es
usualmente de tipo diferencial, modulándose en radio frecuencia su salida, que se lleva a
través de un transformador de RF hasta la segunda etapa, en la que se demodula y filtra. La
fuente de alimentación para la sección del amplificador de entrada también debe estar
aislada de forma que no exista conexión en bajas frecuencias o en continua entre las
secciones de entada y salida del amplificador. El funcionamiento de los amplificadores por
aislamiento óptico es similar, sustituyéndose en transformador de RF por un opto-
acoplador. Los amplificadores de aislamiento están generalmente encapsulados en una
unidad y se emplean en aquellas aplicaciones que requieren muy bajos niveles de conducta
en continúa o a través de alimentación. Los amplificadores de aislamiento siempre
requieren fuentes de alimentación aisladas así como cables convenientemente aislados entre
la fuente alimentación y el amplificador. En algunos casos se emplean baterías para evadir
el problema de aislamiento de la fuente de alimentación. El componente representativo es el
Analog Devices AD293.
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36. CIRCUITO INTEGRADO
CIRCUITOS INTEGRADOS DE CONSUMO
Los circuitos integrados englobados en esta categoría 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.
Este problema de clasificación viene marcado por el hecho de que para cualquier función
dada, como por ejemplo el CI de un reloj, de una calculadora o un CI para un juego
electrónico, hay muchos modelos diferentes, algunos vendidos únicamente al fabricante del
producto de consumo y otros disponibles para los distribuidores de electrónica. Algunos de
estos CI son tan exclusivos que ni siquiera se han publicado nunca las especificaciones y
algunos otros han sido desarrollados en exclusividad para una calculadora, reloj o juego.
Los circuitos integrados diseñados para las cámaras automáticas, por ejemplo, parecen
pertenecer mayoritariamente a esta categoría.
Solo unos cuantos fabricantes publican los datos de su circuito integrado personalizado y
solo para unos pocos tipos. La inmensa mayoría de los circuitos integrados utilizados en el
mercado de gran consumo son aparentemente diseños personalizados y en el caso de
necesidad de repuestos solo el fabricante original del equipo los tiene en stock.
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37. CIRCUITO INTEGRADO
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.
CIRCUITO DE ALARMA
Este circuito proporciona todas las funciones necesarias para alarmas antirrobo, de
temperatura, de humedad y para otros tipos de sistemas de seguridad. Se incluyen entradas
positivas como negativas junto a una señal de supresión de ruido. Una de las características
de este CI es su capacidad para detectar la descarga de la batería. La corriente de salida
puede ajustarse para la excitación de bocinas altavoces o cualquier otro tipo de indicador
sonoro o visual. Dispone de entradas separadas para los interruptores de conexión y
desconexión de alarma. Estos interruptores generalmente trabajan alimentados a baterías,
los requerimientos de consumo de este tipo de circuito integrado deberán ser mínimos
posibles.
LOS PARÁMETROS FUNDAMENTALES SON:
a) Consumo de corriente en reposo. Es la máxima corriente consumida cuando no se
produce una señal de alarma. Entre 5 y 7 micro amperes es un valor típico.
b) Consumo de corriente en funcionamiento. Es la máxima corriente consumida por el CI
cuando se produce la alarma. Valores típicos desde 5 a 15 mA.
c) Umbral de la tensión de entrada. Es el nivel de la señal de entrada tanto negativa como
positiva que disparara la alarma. Valores típicos desde 3,0 a 3,4 V.
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38. CIRCUITO INTEGRADO
d) Umbral de detección de batería descargada. Es la tensión a la cual la alarma por batería
baja comenzara para indicar ese hecho. Valores típicos entre 1,7 y 2,0 V.
e) Corriente máxima de salida. La corriente máxima en este tipo de CI es ajustable para
asegurar la interconexión correcta con circuitos lógicos o indicadores externos. La corriente
máxima de salida típica es de 15mA.
El Componente representativo de este tipo de circuitos es el AMI S2561.
AMPLIFICADOR DE POTENCIA DE AUDIO
Estos dispositivos son amplificadores de potencia de baja frecuencia (generalmente desde
40Hz a 20.000Hz).
Internamente están diseñados como amplificadores de potencia en clase B y ofrecen una
ganancia de potencia razonable (entre 5 y 10 W típicamente), así como bajos niveles de
distorsión.
Para manejar las potencias digitales, la mayoría de los integrados poseen varios terminales
planos y grandes que se conectan a masa y actúan como radiadores térmicos. Estos
integrados ofrecen además funciones adicionales, como por ejemplo shut-down térmico,
protección contra sobre tensiones y compensaciones en frecuencia. La salida esta diseñada
para trabajar sobre bajas impedancias (un altavoz de 4 ohmios es típico).
PARÁMETROS FUNDAMENTALES
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39. CIRCUITO INTEGRADO
a) Potencia de salida. Es la potencia de salida especificada del dispositivo. La potencia se
da para una carga y frecuencia especificada. La potencia de salida disminuye al hacerlo la
tensión fuente.
b) Distorsión armónica total. La distorsión armónica total es la distorsión causada por el
funcionamiento alineal del amplificador. Este parámetro se expresa como un porcentaje de
la salida total, siendo el 0,3 % el valor normal.
c) Consideraciones térmicas. Desde el momento que estos dispositivos están diseñados
para la entrega de una potencia significativa a la carga, los efectos del calor producido por
el integrado son un criterio primario para la construcción y funcionamiento de los circuitos
integrados situados en la alrededores del amplificador de potencia.
Los puntos de atención prioritaria incluyen los detalles físicos del montaje y los datos de
potencia térmica. Los terminales anchos del integrado se emplean para la conducción del
calor fuera del integrado y serán muy eficaces si se utilizan con propiedad.
El fabricante entrega generalmente información mostrando la disipación de potencia frente
a la temperatura indican como debe reducirse la disipación de potencia al aumentar la
temperatura ambiente. La disipación de potencia especificada para un integrado lo es para
temperatura ambiente (25 grados Celsius).
SISTEMA DE RADIO AM/FM
Un integrado de este tipo combina la mayoría de los circuitos necesarios para un sistema
completo de recepción de radio AM/FM. Los bloques internos que contiene el citado
sistema incluyen un amplificador de potencia, un conversor AM (mezclador y oscilador
local), la etapa de FI de AM, el detector, la etapa de FI de FM y el detector de FM.
Son necesarios componentes externos tales como resistencias, bobinas y resistencias para
hacer completamente funcional el receptor. Estos componentes externos determinan
algunas de las características funcionales del sistema, como pueden ser el ancho de banda y
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40. CIRCUITO INTEGRADO
la ganancia. Además, los componentes externos son necesarios para construir los circuitos
tanques necesarios para la sintonía de las etapas de FI.
Funciones que pueden también estar incluidas en el integrado son la fuente de alimentación
regulada, el medidor de salida y el silenciamiento de audio.
LOS PARÁMETROS FUNDAMENTALES SON:
a) Margen de tensiones de alimentación del funcionamiento. Especifica el margen de
tensiones posibles de alimentación. Un amplio margen permite su uso en equipos portátiles
con las baterías descargadas. Un típico margen de tensiones de alimentación cubre desde 4
a 15 V.
b) Disipación del encapsulado. Esta es la especificación a temperatura ambiente de la
disipación de potencia. Un valor no muy inusual con el amplificador de potencia incluido
es 1,6 W.
c) Potencia de salida. La potencia típica de salida sobre 8 ohmios a 1 kHz es de 325 mW,
con una distorsión armónica igual al 10%.
El componente representativo es el National Semiconductor EM1868.
SISTEMA DE RECEPCIÓ
Todos los componentes activos de un receptor de AM típico están integrados en un solo CI.
Solamente las redes de resonancia tienen que disponerse en el exterior. Este circuito
integrado incluye el conversor de RF, el amplificador de FI, el detector y el circuito de
control automático de ganancia (AGC), el diodo regulador zener integrado y la etapa de
preamplificación de audio. En algunos sistemas de recepción integrados de AM se incluyen
también el amplificador de RF, excluyéndose el medidor de sintonía o el preamplificador
de audio.
LOS PARÁMETROS FUNDAMENTALES SON:
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41. CIRCUITO INTEGRADO
a) Sensibilidad. Es la sensibilidad total del receptor, basada en una selección particular
de bobinas de RF Y FI, usualmente a 1 MHz, con ondulación AM del 30%, a una
frecuencia de audio de 400Hz y para un nivel de salida especificado. Una sensibilidad
típica para un nivel de salida de 10 mV podría ser de 10 microV.
b) Relación señal de ruido. Medida en las mismas condiciones que para el parámetro (a)
anterior; un valor típico seria 4,5dB.
c) Disipación máxima de potencia. Medida generalmente a temperatura ambiente. Un
sistema de recepción AM integrado puede disipar típicamente 600 mV. El componente
representativo es el National Semiconductor LM3820.
TEMPORIZADOR DE CONTROL PARA ELECTRODOMÉSTICOS
Aunque los temporizadores de control difieren en su flexibilidad de aplicación, el
temporizador típico con el circuito integrado, puede emplearse con líneas tanto de 50 como
de 60 Hz trabajando tanto sobre una base horaria de doce como de veinticuatro horas. Si se
emplea una línea de alimentación, es necesario disponer de una entrada de reloj externo.
Los terminales de control externo se emplean para inicializar los minutos y horas y poner
en marcha o detener el temporizador. Existe además un control de (inicialización), que
provocara el retorno del temporizador a su hora original; un control de (repetición), que
permitirá al temporizador la repetición de la operación tantas veces como este control se
active, y un control de (cancelación), que cancelara la alarma.
LOS PARÁMETROS FUNDAMENTALES SON:
a) Niveles de control. Son los niveles para los estados lógicos 0 y 1 necesarios en
cualquiera de las entradas y salidas de control. Valores típicos son + 0,3 V para el nivel
lógico 0 y -6 V para el nivel lógico 1. esto se basa en una tensión de alimentación de -12V.
b) Nivel de salida para el visualizador. Son los niveles de tensión necesarios para
conectar o desconectar el visualizador de segmentos. Depende del tipo de visualizador
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42. CIRCUITO INTEGRADO
empleado, estando los valores típicos en el margen de 0 a +5V para LED y entre -2 y 0 V
para visualizadores flouresentes.
c) Potencia máxima disipada. Dependiendo de la familia lógica, los calores típicos están
en torno a 100 mW.
PROCESADOR DE RECUCCION DE RUIDO DOLBY
Este circuito integrado ha sido diseñado específicamente para llevar a cabo la reducción de
ruido según la norma Dolby-B para monocanales de audio. Además de un regulador interno
de alimentación. Contiene un conjunto de amplificadores y precisa de algunas redes RC
externas. Una de estas redes, que contiene cinco condensadores y tres resistencias, se
conecta a cuatro terminales externos, mientras que la segunda, que constituye la vía de
realimentación, esta formada por tres resistencias y tres condenadores trabajando
conjuntamente con un circuito rectificador interno. Estas redes RC están detalladamente
especificadas por el fabricante para garantizar la obtención del sistema de reducción de
ruido Dolby-B deseado.
LOS PARÁMETROS FUNDAMENTALES SON:
a) Distorsión. La máxima distorsión provocada por este CI esta especificada en un 0,05%
para 1 kHz y un nivel de entrada de 0 dB, pasando a ser de un 0,1% para 10kHz y 10 dB de
un nivel de entrada.
b) Margen dinámico de señal. Determina el margen de entrada de la señal para obtener
una distorsión del 0,3% a 1 kHz. Un valor típico seria 14 dB.
c) Relación señal/ruido. En el modo de codificación, un valor típico es de 70 dB, pasando
a 80 dB cuando esta en el modo de decodificación.
d) Resistencia de entrada. Valor típico 65 kiloohmios.
e) Resistencia de salida. Valores típicos desde 80 a 100 ohmios.
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43. CIRCUITO INTEGRADO
El componente representativo es el Fairchild uA 7300.
CALCULADORA DE CINCO FUNCIONES
Este circuito integrado lleva acabo las cuatro funciones básicas de cálculo, así como el
cargo y descargo de porcentajes. Funciona con un teclado simple que consta de las teclas C-
CE, las diez teclas numéricas y las seis teclas de función más el punto decimal. Es el típico
de las calculadoras de bolsillo económicas y contiene todas las funciones lógicas y de
memoria en un único integrado de 28 terminales.
En muchas calculadoras avanzadas se emplean muchos otros circuitos integrados mas
complejos que proporcionan más de ocho dígitos en visualizador, mas funciones que las
cinco básicas y cierta cantidad limitada de memoria, pero sus características básicas son las
mismas.
Como se muestra en la figura siguiente, las nueve conexiones para los dígitos están
compartidas entre el teclado y el visualizador. Tres líneas procedentes del teclado indican al
integrado que columna de teclas ha sido pulsada. Combinándose esta información con la de
digito. Cuando se pulsa una tecla del teclado, el mismo conjunto de nueve líneas valida uno
de los ocho dígitos del visualizador, iluminándose l digito de siete segmentos
correspondiente. El resto de entradas son el oscilador externo y la señal de validación del
oscilador.
LOS PARÁMETROS FUNDAMENTALES SON:
a) Tensión de alimentación. Depende del tipo de visualizador para el que se ha diseñado
el circuito integrado. Para visualizadores fluorescentes, la tensión típica es de -15V, siendo
de -7,5V para tipos con visualizador de diodos electro luminiscentes.
b) Niveles de entrada. Para circuitos integrados de -15 V, el margen del nivel lógico 1 va
desde -15 hasta -6 V, y para el nivel lógico 0 desde -1,5 a 0 V. Para circuitos integrados
alimentados a -7,5 V, el nivel lógico 0 ca desde -0,5 a 0 V.
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44. CIRCUITO INTEGRADO
c) Resistencia de entrada del teclado. El valor típico es de 1.000 ohmios para todo tipo de
calculadoras.
d) Consumo en reposo. Es la potencia consumida por el CI cuando todos los dígitos del
visualizador están apagados. Para CI de -15 V, el valor típico es de 75 uW para los
alimentados a -7,5 mW.
e) Potencia disipada máxima. A temperatura ambiente + 25 grados Celsius, la potencia
máxima en cualquier tipo de calculadora puede disipar es de 500 mW.
El componente representativo es el Texas Instruments TMS1018.
CIRCUITOS DE RELOJ
Este circuito integrado proporciona todas las funciones necesarias en un reloj electrónico
alimentado tanto desde la red AC como desde la bateria de un automóvil, barco o avión.
Dependiendo de la aplicación, puede funcionar a partir de un cristal de sintonía de color de
TV de 3,58 MHz o de los 60Hz de la línea de alimentación.
Estas señales se emplean en la cuanta de minutos, decenas de minutos y horas del
visualizador. Se dispone de una salida de 3,75 Hz para el parpadeo de gigitos específicos o
de mensajes.
En este circuito integrado se han dispuesto salidas independientes para los excitadores de
segmentos del visualizador LED o indicadores numéricos fluorescentes.
Solo son necesarias tres entradas de control. La entrada de (incremento) permite
seleccionar cualquier digito en particular, bien sea el de horas, decenas de minutos o
minutos, o la puesta en marcha de reloj. Una vez seleccionado el estado deseado, puede
incrementarse el digito proporcionado un impulso mediante el cierre del pulsador. La
entrada de (reinicializacion) provoca el retorno a 1:00 del reloj.
LOS PARÁMETROS FUNDAMENTALES SON:
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45. CIRCUITO INTEGRADO
a) Tensión de alimentación. Una tensión nominal de +5 es un valor típico.
b) Niveles de control lógico. Para el nivel 1, entre 2,0 y 5,0 V es un margen típico. Para
el nivel 0, el margen típico suele ir desde 0 a 0,3 V.
c) Potencia máxima disipada. Se disipan aproximadamente 500mW cuando están
iluminados todos los segmentos.
El componente representativo es el Intersil ICM7223.
GENERADOR DE SONIDOS MÚLTIPLES
Los generadores de sonidos múltiples combinan ruido generado internamente y tonos para
producir efectos sonoros especiales. El integrado contiene diversos tipos de osciladores que
se seleccionan y controlan desde terminales externos.
A través de estas terminales y bajo control de señales digitales, se pueden seleccionar
diferentes combinaciones de señales de salida procedentes de osciladores controlados por
tensión (VCO), osciladores de súper baja frecuencia (SLF) y generadores de ruido que se
mezclaran entre si.
Las frecuencias de los osciladores se determinan por los valores de resistencias y
condensadores conectados en terminales al efecto. El sonido resultante puede simular el de
trenes de vapor, pistolas y otros sonidos propios de juegos.
LOS PARÁMETROS FUNDAMENTALES SON:
a) Corriente de alimentación. Para Vcc igual a 9 V, 19 mA es un valor típico.
b) Potencia del amplificador de audio. Estos circuitos pueden incluir un pequeño
amplificador integrado para trabajar sobre carga de 8 0hmios. La potencia de salida es de
125 mW.
El componente representativo es el Texas Instruments SN94281.
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46. CIRCUITO INTEGRADO
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.
MICROCOMPUTADOR DE 8 BITS.
El microcomputador constituye un sistema computador completo integrado en un único
dispositivo. Contiene una memoria ROM/EPROM, una RAM y un microprocesador, que a
su vez incluye el controlador, el programa de control, la ALU y algunos registros. El uso de
un microcomputador de 8 bits en lugar de uno de 4 permite escribir el programa de control
con el uso de un número menor de instrucciones.
Además, un microcomputador integrado de 8 bits permite procesar números más grandes.
Una vez escrito y depurado el programa de control se programa en la ROM o en la
EPROM. Si se utiliza un microcomputador integrado con ROM, esta programación debe
efectuarla el fabricante del CI. Si se emplea una EPROM, la programación puede hacerla el
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47. CIRCUITO INTEGRADO
usuario con el dispositivo al efecto. La decisión relativa a que tipo emplear se basa en
criterios de velocidad, costo, flexibilidad, etc.
Microcomputador de 8 bits.
MICROPROCESADOR DE 32 BITS
La potencia de procesamiento que puede obtenerse de un microprocesador de 32 bits es
muy similar a la de los grandes ordenadores. Estos integrados están diseñados para obtener
altas prestaciones y su uso en entornos operativos multitarea. El funcionamiento de un
microprocesador de 32 bits es demasiado complejo como para presentarlo aquí. Si desea
saber más deberá dirigirse a los catálogos de datos del fabricante. El componente
representativo es el Intel 80386.
MICROPROCESADOR DE 16 BITS.
El microprocesador es similar en cuanto a su estructura a los de 4 u 8 bits, pero existen
algunas diferencias:
a) Pueden manipularse números mayores en un único ciclo de instrucción. Pueden
procesarse valores numéricos de hasta 65 000 en un ciclo de suma, mientras que un
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48. CIRCUITO INTEGRADO
microprocesador de 8 bits tiene limitados sus valores numéricos en un máximo de 256 un
un ciclo de suma.
b) La mayoría de las instrucciones precisan de ciclos de búsqueda, pero en un MP de 8
bits son necesarios dos ciclos de búsqueda para leer una instrucción de 16 bits.
c) En los microprocesadores de 16 bits se utilizan las más recientes técnicas de diseño
digital, como por ejemplo operaciones memoria a memoria, cola de instrucciones,
permitiendo así una ejecución más rápida de los programas.
Microprocesador de 16 bits.
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,
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49. CIRCUITO INTEGRADO
o bien de un periférico. El término Interfase se refiere a que estos circuitos sirven de enlace
entre otros componentes de un sistema.
CONVERSOR ANALÓGICO-DIGITAL.
Existen en el mercado un gran número de conversores analógicos-digitales (ADC)
específicos para una gran variedad de aplicaciones. Prácticamente todos ellos trabajan en
base a uno de los principios que se describirán a continuación, y si bien muchos están
disponibles como circuitos integrados monolíticos, frecuentemente se utilizan módulos
híbridos para aplicaciones de propósito especial de alta precisión.
El método de conversión por comparación. El diagrama de bloques muestra un contador
que ataca a una red resistiva en escalera. Obsérvese que la relación entre los valores
resistivos en esta red sigue una secuencia de tipo binaria.
La señal en escalera es la comparación entre la señal analógica de entrada y la señal de
salida generada a partir del contador en la red resistiva en escalera. Mientras la señal de
entrada sea superior al nivel de la señal en escalera, los pulsos de salida, correspondientes a
los pulsos de entrada de reloj, pasan a través de los comparadores 1 y 2 y de las puertas
NAND hacia el terminal de salida digital serie.
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50. CIRCUITO INTEGRADO
Diagrama de bloques de un conversor A/D por aproximaciones
En número de pulsos de salida representa, pues, el nivel de tensión de señal de entrada
lógica. La mayoría de los conversores A/D por comparaciones poseen una circuitería más
sofisticada.
Señal en escalera.
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51. CIRCUITO INTEGRADO
El segundo método de conversión analógico digital utiliza una rampa lineal para relacionar
la tensión de entrada de la señal analógica con intervalos de tiempo. Como muestra el
esquema de bloques del conversor de doble rampa. Para la generación de esta rampa se
utiliza un integrador.
Esquema de bloques de un conversor A/D de doble rampa.
En el método de comparación, la exactitud del sistema viene limitada por el número de bits
del contador y la exactitud de las referencias de tensión. En el conversor por integración, la
precisión está limitada por la precisión de la tensión de referencia y la frecuencia de la señal
interna de reloj.
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52. CIRCUITO INTEGRADO
Señales de doble rampa
FUNCIONES DE LOS CIRCUITOS INTEGADOS
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.
USOS DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS QUE HEMOS EXPLICADO
ANTERIORMENTE
Los Amplificadores en Clase A se utilizan como amplificadores de bajo nivel en circuitos
de audio, en las etapas de radiofrecuencia y de frecuencia intermedia de receptores de todo
tipo y en las etapas de video de receptores de televisión y monitores. Los Amplificadores
Clase C se encuentran usualmente en osciladores a frecuencias superiores a los 100 kHz.
Los Amplificadores de corriente se emplean como excitadores de cables coaxiales,
servomotores, registradores de precisión y transformadores elevadores de alta tensión,
siendo también útiles como amplificadores de salida de audio y en circuitos reguladores de
fuentes de alimentación.
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53. CIRCUITO INTEGRADO
Los Amplificadores lineales son empleados en todo tipo de amplificadores para cabezas de
registro magnético, en gran cantidad de instrumentación industrial, laboratorios científicos
y aplicaciones médicas donde deben amplificarse pequeñas señales en presencia de
interferencias externas. Los Amplificadores de Aislamiento son utilizados como
amplificadores de entrada en electrocardiogramas, electroencefalogramas y cualquier otra
monitorización fisiológica. Los amplificadores de aislamiento son utilizados también en la
instrumentación de las plantas de energía nuclear y en el control de procesos industriales,
en cualquier punto donde exista un problema de seguridad eléctrica.
Entre los circuitos integrados de consumo que explicamos anteriormente se encuentran los
circuitos de alarma que pueden utilizarse en diversos sistemas de seguridad y en otros
sistemas donde deben monitorizarse continuamente diversos parámetros físicos, como por
ejemplo temperatura, flujo de aire, presión, iluminación, etc.
Un cambio sustancial en el parámetro analógico externo que esta siendo monitorizado
activara el dispositivo de alarma. Debido al sistema de detección de descarga de la bateria,
este circuito es especialmente útil en aplicaciones alimentadas a baterías. El Amplificador
de potencia de audio se usa en auto-radios, equipos domésticos de audio económicos y
parte de la sección de audio de receptores de televisión.
Los Sistemas de Radio AM/FM se emplean como receptor en radios portátiles de FM y AM
de baja potencia, autoradios y otros tipos similares.
El sistema de recepción AM se emplea típicamente en receptores miniatura y subminiatura
de AM de radiodifusión, del tiempo y de otros tipos. El temporizador de control para
electrodomésticos puede encontrarse en hornos de microondas, videos, cocinas eléctricas,
lavadoras, etc. El procesador de recucción de ruido dolby se usa en todo tipo de sistemas de
audio HI-FI, dispositivos de grabación, receptores FM, etc., donde se desee disponer del
sistema de reducción de ruido Dolby.
El circuito de reloj se emplea en relojes de todo tipo. El generador de sonidos múltiples se
emplea para producir sonido en video-juegos, alarmas, muñecas e indicadores de control.
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54. CIRCUITO INTEGRADO
Entre los circuitos digitales que vimos anteriormente se encuentra el microcomputador de 8
bits; este al igual que los microprocesadores de 4, 8 y 16 bits, y los microcomputadores de
4 bits, estos de 8 bits pueden emplearse en hornos microondas, juegos de televisión,
calculadoras, etc.
Los Microprocesadores de 32 bits se emplean en el diseño de ordenadores con altas
prestaciones y en sistemas controlados por ordenador. Los Microprocesador de 16 bits
poseen unas prestaciones operativas superiores a las de los 4 y 8 bits. Sus actuales
aplicaciones cubren los juegos de TV, sistemas de control de acondicionadores,
aplicaciones de control de procesos, ordenadores personales y de pequeños ordenadores de
gestión.
Unos de los Circuitos Integrados de Interfase que explicamos anteriormente son los
conversores analógico-digitales; los cuales se usan en instrumentación, telemetría, utillaje
controlado por ordenador y otros sistemas en los que una señal analógica de entrada debe
emplearse en un dispositivo digital. La mayoría de las magnitudes físicas como
temperatura, presión, iluminación, radiación, etc., pueden medirse mediante su conversión a
señales eléctricas analógicas y posteriormente en valores digitales para su uso en procesos
digitales.
RAMAS QUE ABARCA EL USO DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS.
Los Circuitos Integrados actualmente son utilizados en casi todas las ramas como son la
medicina, la industria, el comercio, etc. A diferencia de cuando surgieron; ya que eran
utilizados principalmente en la astronáutica y en el ejército.
FUNCIONES PRINCIPALES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS.
Las funciones principales de los circuitos integrados son mejorar las funciones de los
aparatos tanto electrónicos como electrodomésticos; así como reducir el tamaño,
complejidad y por lo tanto el costo también disminuye.
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55. CIRCUITO INTEGRADO
TERCERA GENERACION TOMADO DE OTRO ARTÍCULO (1965-1975)
La tercera generación de ordenadores se caracteriza por la utilización de circuitos
integrados. El primer circuito integrado apareció en 1958 y su divulgación comercial
empezó en 1961. Los circuitos integrados se basan en el encapsulamiento de gran cantidad
de componentes elementales (resistencias, transistores, diodos, etc) interconectados entre sí.
Esto supuso la minimización de los ordenadores, así como el aumento notable de la
velocidad.
http//1.bp.blogspot.com/_WF5ojAPJOZg/TGcir0_E7HI/circuito_integrado.jpg
Circuito integrado
LA LLEGADA DE LA CUARTA GENERACIÓN
Como hemos podido observar, ya en los años 60 estaban sentadas las bases sobre las que
descansan los diseños de las computadoras modernas. Apenas unos años después, en la
década del 70, la invención del microprocesador contribuyó a la llegada de la cuarta
generación, antecesoras casi directas, en cuanto a conceptos de diseño, de los equipos
actuales.
Además, comenzaban a aparecer las primeras computadoras hogareñas, con las que muchos
de nosotros nos iniciamos, verdaderas responsables, en definitiva, de la universalización de
las computadoras.
http://estaciondetransito.com.ar/estaciondetransito/?cat=15&paged=2
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56. CIRCUITO INTEGRADO
Cuarta generación (1975-1990)
Esta generación la componen los ordenadores que integran toda la CPU en un solo circuito
integrado, es decir, aquellos que poseen un microprocesador como cerebro del ordenador.
En esta generación empiezan a aparecer los ordenadores personales. Tambien se
perfeccionaron las unidades de almacenamiento y se empezó a utizar el disquete o disco
flexible.
Comenzaron a proliferar las redes de ordenadores para la transmisión de datos. El primer
microprocesador que se creó fue el Intel 4004 en 1971 aunque este no tenía una finalidad
informática. Posteriormente aparecierón otros microprocesadores como el intel 8086,
80286, etc.
Microprocesador IBM PC XT 5160
Quinta generación (1990 - 2000)
Los avances en microelectrónica y computación junto con la gran competencia entre las
principales empresas de informática han provocado la proliferación de un gran número de
dispositivo electronicos de pequeño tamaño pero de gran capacidad de cálculo. Estos
dispositivos permiten tener la capacidad de cálculo de un ordenador en la palma de la
mano.
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57. CIRCUITO INTEGRADO
http://mariateresacuart.blogspot.com/p/historia-de-la-computadora.html
EL CIRCUITO INTEGRADO: EL BOOM DE LA MINIATURIZACIÓN
A menudo descubrimientos clave han ocurrido de manera casi simultánea en distintos
lugares del mundo, y lo mismo sucedió con la creación del circuito integrado. En 1952, el
científico británico Geoffrey Dummer, especialista en radares, publicó un escrito en donde
describía el concepto de circuito integrado. Sin embargo, nunca alcanzó a desarrollar un
prototipo. En 1959, con apenas meses de diferencia, dos investigadores norteamericanos
lograron construir prototipos funcionales de circuitos integrados y obtuvieron patentes por
sus emprendimientos. Uno de ellos, Jack St. Clair Kilby, comenzó a trabajar en Texas
Instruments en 1958, y, por ser un nuevo empleado, no contó con vacaciones.
A Kilby se le pidió investigar un problema conocido como “Tyranny of numbers”, al que se
dedicó, en soledad, durante todo el verano. Consistía, básicamente, en que la elevada
cantidad de componentes que tenían las computadoras de la época (recordemos las 17.500
válvulas de ENIAC) habían aumentado exponencialmente la cantidad de conexiones que se
requería entre los mismos a un nivel ingobernable. Cada una de estas conexiones, por lo
general, eran puntos de soldadura manuales y, por lo tanto, potenciales fallas muy difíciles
de diagnosticar.
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58. CIRCUITO INTEGRADO
La solución que Kilby pensó constaba en fabricar todos los componentes necesarios para un
circuito sencillo en masa, en una única pieza de material semiconductor. Para su prototipo
utilizó Germanio montado sobre placas de vidrio. Al prototipo conectó un osciloscopio en
el que se podía observar una onda senoidal, producto del correcto funcionamiento del
circuito.
Su idea gozó de aceptación entre los ejecutivos de TI, pero estos, habiendo aprendido la
lección de Bell y su uso de la radio para popularizar los transistores, le pidieron a Kilby que
desarrollara las primeras calculadoras miniaturizadas. La receta tuvo éxito nuevamente y
tanto las minicalculadoras electrónicas de Texas Instruments como los circuitos integrados
se vendieron como pan caliente. Kilby, quien también concibió las primeras impresoras
térmicas que se comercializaron, obtuvo, en el año 2000, el premio Nobel de física por su
vital invención.
El otro investigador que, en 1959, logró fabricar un circuito integrado funcional fue Robert
Noyce. Denominado como “el alcalde de Silicon Valley”, Noyce fue cofundador de dos
empresas muy importantes: Fairchild Semiconductor y nada menos que de Intel. Noyce
presentó, apenas seis meses después que Kilby, un prototipo de circuito integrado más
complejo, conocido, en ese entonces, como “circuito unitario”.
Su concepto era más similar al diseño de los integrados actuales que el prototipo de Kilby.
Robert, además, (a diferencia de otros pioneros, que se atribuyeron ideas ajenas) dió crédito
a su colega Kurt Lehovec, profesor de la USCLA, como autor de investigaciones
fundamentales sobre el tema, de las que se sirvió para su trabajo. Lehovec todavía vive, está
retirado hace años y se dedica a escribir poesía. Pero volviendo a Noyce, en 1968, junto a
Gordon Moore (autor de la famosa ley que enuncia que la cantidad de transistores dentro de
un integrado se duplica cada 24 meses) fundó Intel Corporation, la mayor empresa de
fabricación de semiconductores del mundo.
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59. CIRCUITO INTEGRADO
Primeros Equipos Con Ics
Los circuitos integrados tardaron escasos años en ser adoptados por los grandes fabricantes
de computadoras. Una de las primeras computadoras en utilizarlos fue la computadora de
navegación del Apolo, el programa espacial que llevó al hombre a la Luna; también se los
usó, inicialmente, en sistemas de navegación de misiles balísticos.
En 1964, Digital Equipment Corporation (DEC) lanzó al mercado la primera
minicomputadora, la PDP-8. Por cierto, el término “minicomputadora” se debía,
naturalmente, a que el circuito integrado había permitido fabricar equipos mucho más
poderosos, pero, sobre todo, más reducidos en tamaño y más eficientes en relación al
consumo de energía con respecto a sus antecesores de la década del 50 (de la legendaria
ENIAC se decía que, cuando se ponía en marcha, todas las luces de Filadelfia disminuían
apreciablemente su brillo).
La PDP-8 costaba unos módicos 16.000 dólares. Su memoria era de 4096 words de 12 bits,
expandible a 32.768 words (equivalentes a 48 KB). Su memoria de núcleo magnético tenía
tiempos de acceso de 1,5 microsegundos. La PDP-8 se vendió durante muchos años, en los
cuales se la fue mejorando considerablemente, totalizando su venta las 300.000 unidades.
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60. CIRCUITO INTEGRADO
En sus inicios, se programaba directamente en lenguaje máquina. Luego, se utilizó un
ensamblador, y, años después, se fueron lanzando compiladores para distintos lenguajes,
como FORTRAN y BASIC. El Sistema Operativo que usaba era OS/8, que podía bootear el
equipo en medio segundo desde el disco rígido.
IBM, en cambio, tardó en adoptar esta tecnología para sus equipos. Para empezar, a
diferencia de casi todas las tecnologías incluidas en sus computadoras, la misma no había
sido inventada por ellos. Por otro lado, a los ingenieros de IBM no les gustaba la idea de
servirse de ICs como memoria, ya que estaban acostumbrados a la memoria de núcleo
magnético, que retenía su contenido al apagar el equipo. Sin embargo, eventualmente, la
System/370, lanzada al mercado en 1970, utilizó también memorias basadas en circuitos
integrados.
EL PRIMER CIRCUITO INTEGRADO DE LA HISTORIA
http://estaciondetransito.com.ar/estaciondetransito/imagenes/20081002-Kilbyfirstcircuit.jpg
La fotografía de arriba muestra el primer circuito integrado de la historia.
Fue ideado por Jack Kilby, un ingeniero electrónico que a mediados de 1958 entró a
trabajar en Texas Instruments y que, al no tener derecho a vacaciones, dedicó ese verano a
tratar de hallar una solución para 'la tiranía de los números, un problema que por aquél
entonces preocupaba sobremanera a sus colegas de profesión, que veían cómo los diseños
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61. CIRCUITO INTEGRADO
que realizaban necesitaban cada vez de más y más componentes, lo que en la práctica los
hacía muy complejos y provocaba que, entre otras cosas, se multiplicaran los fallos en
algunas de las miles de soldaduras que en ocasiones se debían realizar.
Finalmente, Kilby concluyó que la solución a todos los males pasaba por incluir los
componentes de los circuitos en una única pieza de material semiconductor, ya que de esta
manera se minimizarían considerablemente los errores que ocasionaban, por ejemplo, las
malas conexiones.
De inmediato se puso manos a la obra y el 12 de septiembre de ese mismo año ya tuvo
listo un primer prototipo construido sobre una pieza de germanio que presentó a la
dirección de la compañía. Tras mostrárselo, conectó al circuito integrado un osciloscopio y
en la pantalla de éste último apareció una onda sinusoidal, demostrando que su invento
funcionaba correctamente.
Sólo unos meses después, consiguió la patente número 3.138.743 que reconocía su trabajo.
Hubo de pasar más, mucho más tiempo, para que sus méritos se vieran recompensados
como merecían: en el año 2000, cuando ya contaba con 77 años, Jack Kilby fue
galardonado con el Premio Nobel de Física.
http://www.abadiadigital.com/articulo/el-primer-circuito-integrado-de-la-historia/
CIRCUITOSINTEGRADOSTEMPORIZADORES
INTRODUCCIÓN
Ante la necesidad de obtener circuitos generadores de pulsos, multivibradores
(temporizadores) se crearon circuitos basados en amplificadores operacionales en distintas
aplicaciones.
Sin embargo en 1972 la compañía Signetics introdujo en el mercado un nuevo componente,
que no solo cumplía con estas necesidades, sino que mejoraba los resultados obtenidos por
los circuitos basados en amplificadores operacionales en muchos aspectos.
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62. CIRCUITO INTEGRADO
Hoy en día el 555 sigue siendo un componente básico en la construcción de circuitos
multivibradores, generadores de pulsos, divisores de frecuencia...
La principal ventaja del 555 radica en que consigue temporizaciones más precisas. Además,
al ser un circuito integrado reduce el número de conexiones a la vez que el precio, factor
que todo ingeniero debe tener en cuenta a la hora del diseño.
Circuito Integrado 555
CONOCIMIENTOS PREVIOS
DIODO RECTIFICADOR:
El diodo rectificador esta constido por una union PN simple, de modo que la corriente solo
puede atrvesarlo en un sentido, de anodo (+) a catodo (-); si se polariza inversamente
circula una pequeña corriente de fugas despreciable en la mayoria de los casos. Se puede
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63. CIRCUITO INTEGRADO
polarizar directa e inversamente: en la polarizacion directael positivo de la bateria esta
conectado al anodo del diodo y en la inversa, mientras que en la inversa se conecta al
catodo.
Si la tension aplicada es directa el diodo conduce, mientras que si la tension es inversa, solo
circula una pequeña corriente de fugas. Para los valores de intensidad habituales, la tension
en bornes del diodo es de unos 0.7V, pasando a 1.1V para una corriente de 1 amperio.
DIODO ZENER:
Si preparamos una union PN de modo que trabaje en polarizacion inversa, nos encontramos
con que a partir de una cierta intensidad la caida de tension es connstante.
Asi pues un diodo zener devera polarizarse siempre inversamente, esto es, con el positivo
conectado al catodo (-) del diodo.
No se diferencia de los diodos rectificadores más que por su tamaño que es más pequeño.
La tension de zener (Vz) depennde de la construccion del componente, Asi podemos
encontrar ceners en el mercado de diversas tensiones, desde 0,7V hasta 100V sin ningun
tipo de escala de valores normalizados.
DIODO LED:
Un tipo muy particular de unión PN preparada de tal manera que al circular una intensidad
desprende energía luminosa; a estos diodos se les denomina diodos emisores de luz o LED
abreviadamente.
Se polarizan directamente, de anodo a catodo. Soporta tensiones inversas medias y es
posible modularlo en frecuencia. En la mayoría de los casos, la caída de tension en el diodo
led suele oscilar entre 1.7V y 2.2V, sugiriéndose intensidad de funcionamiento del orden de
los 10mA.
EL RELE:
Es un componente electromagnetico de interconexion entre circuitos de control y circuitos a
controlar.
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64. CIRCUITO INTEGRADO
Un rele consiste en una bobina arrollada sobre un soporte metalico de modo que, al circular
por las espiras de la bobina una cierta corriente, provoca la atraccion de una lamina sobre el
soporte metalico que activada unos contactos electricos asociados.
Debemos conocer dos prametros basicos.
• Bobina: tension de alimentacion y consumo.
• Contactos: corriente maxima admisible
DESCRIPCIÓN
El circuito integrado 555 presenta varios tipos de encapsulado:
a. 8 patillas en MINIDIP en plástico
b. Cápsula DIP de 14 patillas
c. Encapsulado metálico TO-99
Estando las dos últimas casi en desuso (a lo largo de la práctica usaremos el DIP 8 patillas).
FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO INTEGRADO NE 555:
La tensión de funcionamiento del 555 va de 5V a 20V. Interiormente, en la patilla 8 va
conectado un divisor de tensión mediante 3 resistencias.
La patilla 6 es una de las importantes, sale del comparador superior y cuando la tension de
referencia, en la patilla 6, sea mayor a dos tercios de Vcc, entonces este comienza a
funcionar llegando al flip flop y sacando un uno, donde llega a un transistor que en este
momento actua como un interruptor cerrado y tambien llega a la salida invirtiendo esta
señal que entra y transformandola en 0.
La patilla 5 es la entrada negativa del comparador superior.
La patilla 2 es la entrada negativa del comparador inferior, cuando este tiene una tensión de
referencia inferior a un tercio de Vcc, entonces el comparador inferior empieza a funcionar,
dando un impulso al flip flop saliendo de el un 0, entonces llega al transistor que al no
llegar tensión a la
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65. CIRCUITO INTEGRADO
Base de este, funciona como interruptor cerrado, y llegando a la salida que invirtiéndolo
saca un 1 ósea vcc.
La patilla 1 va directamente a masa.
La patilla 7 es la de descarga del condensador.
La patilla 3 es la salida.
La patilla 4 es el reset.
La patilla 8 es +VCC.
ESTRUCTURA INTERNA
La circuitería interna del 555 según National Semiconductors, es la siguiente:
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66. CIRCUITO INTEGRADO
El diagrama de conexión
COMPARADORES:
Ofrecen a su salida dos estados perfectamente diferenciados (alto y bajo)en función de las
tensiones aplicadas a sus entradas(+ y -), de tal forma que :
si V(+)>V(-), la salida toma un nivel alto
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67. CIRCUITO INTEGRADO
si V(+)<V(-), la salida toma un nivel bajo
No se contempla el caso V(+)=V(-), ya que una muy puqueña variación entre ambas haces
que la salida adopte el nivel determinado por el sentido de dicha variación.
Flip-flop (biestable RS):
Su funcionamiento responde al de cualquier biestable, ofreciendo dos estados permanentes.
Presenta dos entradas de activación R y S, que condicionan su salida Q :
Si R pasa de nivel bajo a alto, hace que el biestable pase a nivel bajo.Si S pasa de nivel bajo
a alto, el biestable pasa a nivel alto. El paso de R o S de estadoalto a bajo no influye al
biestable
Divisor de tensión:
Está formado por tres resistencias iguales (valores típicos: 5kW).
Su comportamiento caracteriza el estado de los comparadores. Sitúa 1/3Vcc en la entrada
no inversora del comparador I, y 2/3 Vcc en la inversora del comparador II.
Transistores :
T1 descarga el condensador que se colocará externamente.
T2 se encarga de resetear el flip-flop, poniéndolo a nivel alto independientemente de los
niveles de R y S.
Etapa de salida:
La etapa de salida suele tener la siguiente forma:
Vin=0 Þ Vout=1
Vin=1 Þ Vout=0
La patilla 5 "control" permite variar los niveles de comparación a valores distintos de los
fijados por el divisor de tensión, lo que aumenta la versatilidad del circuito. En caso de no
utilizar esta posibilidad es recomendable utilizar un condensador (valor típico: 0.01 m F)
que aumenta la inmunidad al ruidoy disminuye el rizado de las tensiones de comparación.
CARACTERÍSTICAS GENERALES
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68. CIRCUITO INTEGRADO
• Elevada estabilidad térmica: variación del orden de 0.005 por 100ºC.
• El 555 se alimenta entre +Vcc y masa (no +Vcc y -Vcc como estamos acostumbrados).
El margen de tensiones se sitúa entre 4.5 y 18V, lo que le permite ser compatible
con tecnología digital TTL, CMOS...
• Corriente de salida de hasta 200 mA tanto entregada como absorbida, lo que en
muchos casos hace necesario el uso de circuitos exteriores para excitar a la carga.
• Impedancia de salida baja 10W.
• Es un componente de rápida respuesta que puede trabajar a frecuencias mayores de 500
kHz. Con tiempo de subida y bajada del orden de 100 ns, independientemente de la
tensión de salida.
APLICACIONES
EL MULTIVIBRADOR ASTABLE CON EL NE555:
A continuación, se muestra el circuito para que el 555 funcione en modo astable:
Este circuito funciona solo aplicándole una +Vcc sin necesidad de ningún impulso. Cuando
se le aplique la alimentación el circuito en la salida nos alterna de nivel alto a nivel bajo
continuamente y con una frecuencia constante que le dan los componentes externos del
circuito.
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69. CIRCUITO INTEGRADO
Cuando se le aplica la tensión de alimentación la salida nos da primero nivel alto por que
los dos comparadores están conectados juntos y en el punto donde están conectados la
tensión es inferior a 1/3 +Vcc y por lo tanto se activara el comparador inferior dando nivel
alto a la salida y permaneciendo TR14 en corte permitiendo la carga de C1 por medio de las
2 resistencias. R1a, R1b y C1 están en serie formando un divisor de tensión, la patilla 7 esta
conectada entre las dos resistencias y los comparadores están conectados entre R1b y C1
por lo tanto C1 se ira cargando y al llegar a 2/3 de +Vcc y se activara el comparador
superior y la salida cambiara de estado pasando a nivel bajo y permanecerá en este estado
hasta que el condensador descienda a 1/3 de +Vcc.
Al activarse anteriormente el comparador superior TR14 se comportara como un interruptor
cerrado y C1 podrá descargarse por R1b por ello no se descarga instantáneamente y por ello
también es que al cargarse por medio de 2 resistencias y descargarse por una sola esta mas
tiempo cargándose que descargándose y esto se refleja en la salida permaneciendo mas
tiempo a nivel alto que a nivel bajo. Así permanecerá sucesivamente mientras tenga una
tensión de alimentación.
PROCEDIMIENTO:
Primeramente analizaremos el Funcionamiento del circuito, primero veremos si esta
trabajando en alguna de las configuraciones de multivibrador que hemos visto en las
practicas anteriores, después procederemos a analizar el Funcionamiento y misión que
desempeña cada uno de los componentes restantes del circuito, hasta que lleguemos ala
conclusión de la utilidad concreta del circuito.
GONZALO PINTO UNACH

70. CIRCUITO INTEGRADO
Una vez aclarado el Funcionamiento y la utilidad del circuito pasaremos a hacer el diseño
de la placa de circuito impreso y el montaje sobre la misma, con un tamaño lo mas reducido
posible y un numero mínimo de pistas.
Una vez montado el circuito pasaremos a la comprobación del mismo, viendo si en realidad
el circuito responde como habíamos previsto y tomaremos las medidas y sacaremos las
formas de onda de los puntos clave.
ESQUEMA:
FUNCIONAMIENTO:
Este circuito actúa como un detector de fallo de red, al producirse un fallo de red sonara un
zumbador en este caso esta sustituido por el diodo led D5.
Al conectar el circuito inmediatamente se enciende el led D2 y transcurrido unos segundos
se apaga y se enciende el led D1 y se activa la bobina del relé haciendo que sus contactos
cambien de posición así C4 se cargara inmediatamente, y el circuito permanecerá en este
estado indefinidamente hasta que se produzca un fallo de red, en este momento el led D1 se
apagara y al mismo tiempo el relé cambiara de posición y el condensador C4 se descargara
por medio de R5 y D5 el cual es un led y se encenderá si no se restablece la red D5 durara
encendido lo que tarde C4 en descargarse pero si enseguida se restablece el D2 se
encenderá durante unos segundos, transcurrido este periodo se apagara y se encenderá D1 y
el relé cambiara de posición recobrando la carga perdida.
El 555 se comporta como un monoestable de tal manera que al conectar el circuito
inmediatamente da a la salida nivel alto y se enciende D2, a la entrada del comparador
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71. CIRCUITO INTEGRADO
inferior tiene un condensador C1, una resitencia R1 y un potenciometro P1 que detectan el
fallo de red, P1 nos marca la sensibilidad de detección por que por el se descargara C1 en
cada fallo de red, a la entrada del comparador superior tenemos una R2 y un C2 que
determinan el tiempo que estará el circuito en nivel alto.
El zener nos varia la tensión de referencia que tienen los comparadores siendo esta de 5V
para el comparador superior y de 2.5V para el comparador inferior, al pasar el C2 de 5V se
activa el comparador superior y en la salida tenemos nivel bajo y el circuito permanece en
este estado hasta que se produzca un fallo de red en el cual si C1 se descarga a menos de
2.5V activara el comparador inferior y a la salida tendremos nivel alto y El D2 encendido
durante el tiempo que tarde C2 en llegar a 5V, en este momento se activara el comparador
superior y en la salida tendremos nivel bajo y el D1 encendido en lugar del D2.
DISEÑO: VISTA DE COMPONENTES VISTA DE PISTAS
MATERIAL UTILIZADO:
-Resistencias:
R1=4K7
R2=470K+470K+560K
R3=470 -Osciloescopio.
R4=470 -Potenciometro: P1=5K.
R5=470 -Fuente de alimentación.
-Condensadores:
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72. CIRCUITO INTEGRADO
C1=470 F -Estaño.
C2=10 F -Soldador.
C3=100n -Placa de baquelita.
C4=1000 F -trasferibles.
-Integrados:
IC1=NE555
-Rele:
Rel=12V/320
-Diodos:
D1=D2=D5=diodos LED.
D3=Dz5V1.
D4=1N4001.
MEDIDAS:
P1 max P1 med P1 min
Vcc 15V 0V 15V 0V 15V 0V
VC2 0 4.86V 0V 4.86V 0V 12.54V 0V
VC1 0 6.91V 0V 3.44V 0V 0V 0V
VZ 4.91V 0V 4.91V 0V 4.91V 0V
TC2 5S 5S
VC4 15V 0V 15V 0V 0V 0V
TC4 10S 10S
MULTIVIBRADOR MONOESTABLE
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73. CIRCUITO INTEGRADO
FUNCIONAMIENTO
Inicialmente el condensador está descargado. Para que esto sea así T1 debe estar en
saturación, para lo que a su vez es preciso que el biestable esté en nivel alto (lo que implica
que la salida está en nivel bajo).En terminal de disparo se coloca una señal mayor que 1/3
Vcc con lo que el comparador I se satura negativamente, es decir R=0.
(Es tal que si C está cargado, le dá tiempo a descargarse, por lo tanto es mayor que el
tiempo de descarga del condensador)Una vez Ue se hace menor que 1/3Vcc el comparador
II se satura positivamente .Entonces el flip-flop pasa a estado bajo, lo que provoca:
a) Vo=Vcc
b) T1 pasa a estar al corte, con lo que el condensador se comienza a cargar a través de R.
En este intervalo C se sigue cargando hasta alcanzar un valor mayor que Vcc, lo cual no
produce ningún cambio.
La tensión del condensador alcanza 2/3 Vcc y el comparador I se satura positivamente, lo
cual hace que el biestable pase a estado alto.Esto implica:
a) Vo en nivel bajo
T1 pasa a saturación
El condensador se descarga a través de T1 y el comparador I se satura negativamente con lo
que el circuito se sitúa en las condiciones de partida a la espera de un nuevo impulso que
haga repetirse el ciclo.
TEMPORIZACIÓN
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74. CIRCUITO INTEGRADO
El tiempo característico del monoestable está relacionado con con el periodo de carga del
condensador, que a su vez depende únicamente de los componentes externos:
MONTAJE Y PRUEBA DEL MULTIVIBRADOR MONOESTABLE
Para excitar al monoestable utilizamos un generador de baja frecuencia, a una frecuencia de
100Hz y con una tensión de pico de 5 voltios para una onda cuadrada.
Entre la salida de este generador y la entrada del circuito, introducimos un conformador de
impulsos con el fin de transformar la onda cuadrada en un tren de impulsos de corta
duración y negativos para excitar al monoestable.
Además la salida del monoestable está conectada con el circuito astable utilizado en el
apartado a) (10kHz) de la sección dedicada a estudiar la configuración astable del 555.
FUNCIONAMIENTO DEL MULTIVIBRADOR BIESTABLE CON EL N° 555
Este circuito tiene dos estados estables en la salida: +Vcc y 0v.
Consta de dos entradas y una sola entrada.
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75. CIRCUITO INTEGRADO
Inicialmente tenemos el circuito con la salida en nivel bajo, si pulsamos P1 enviamos un
impulso al comparador inferior este impulso hará bajar la tensión de referencia que tiene
este comparador a menos tensión de 1/3de +Vcc enviando este comparador un impulso al
flip flop, que nos sacara un 0 que la salida nos invertirá teniendo +Vcc en la patilla 3 o
salida del 555, se quedara en este estado indefinidamente hasta que pulsemos P2, en este
momento enviamos un impulso al comparador superior, este impulso es mayor que la
tensión de referencia de dicho comparador o sea mayor de 2/3 de +Vcc entonces el flip flop
se cambiara de estado dando un uno que la salida nos invertirá sacando el circuito 0v,
quedando en este estado indefinidamente hasta que volvamos a pulsar P1 volviendo a
repetirse el proceso anterior.
R1 va conectada de +Vcc al comparador inferior así lo mantiene a mas tensión de 1/3 de
+Vcc y cuando pulsamos P1 que esta conectado entre el comparador inferior y masa
hacemos que dicho comparador tenga 0v de esta manera se conectara el comparador
inferior.
R2 esta conectada al comparador superior y a masa manteniendo así el comparador con
menos tensión de +Vcc permaneciendo así desactivado, y cuando pulsamos P2, se activa
por que P2 esta conectado a +Vcc lo que
Provoca que se supere la tensión de referencia a mas de 2/3 de +Vcc y enviara un impulso
al flip flop.
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76. CIRCUITO INTEGRADO
El 555 es un integrado sumamente versátil, pudiendo ser configurado para trabajar en un
rango muy amplio de frecuencias y configurado correctamente, puede trabajar con ciclos
de trabajo de casi 0% al 100%.
Para aplicaciones que requieran de mayor precisión, una de las recomendaciones, es de
utilizar condensadores de tantalio, para así evitar las corrientes de fuga características de los
condensadores electrolíticos.
Para medir las frecuencias de 1Hz, y 10Hz, no fue posible usar el osciloscopio o el
multímetro, puestos que éstos instrumentos, no son capaces de medirlas. Para medir 1Hz, se
utilizó un cronómetro externo, y para medir 10Hz, se utilizó el osciloscopio, pero
la medición resultó dificultosa.
BIBLIOGRAFIA
Una de las grandes aplicaciones del 555, debido a que puede manejar 200 mA de salida, es
la de generar tonos audibles, tal como una sirena.
Sistemas Digitales, Ronald Tocci, págs: 220-221.
Curso Práctico de Electrónica Digital, editorial CEKIT, págs: 202-205.
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77. CIRCUITO INTEGRADO
http://www.national.com - datasheet del 555
http://www.onsemi.com -datasheets de los otros integrados.
http://www.monografias.com/trabajos14/temporizador/temporizador.shtml
DISEÑO DE CIRCUITOS INTEGRADOS DE APLICACIÓN ESPECÍFICA
http:2.bp.blogspot.com/_mnu9O09fDtE/TLfSx-jdlwI/circuito-integrado-de-aplicación-
especifica-asic-193843.jpg
La mayor parte del esfuerzo investigador de los ultimos anos en el campo del diseno de
Circuitos Integrados de Aplicacion Especifica, comunmente llamados ASIC (Application
Specific Integrated Circuitis), se ha encontrado en el incremento de la velocidad y
rendimiento de los sistemas digitales, consiguiendoce avances importantes que han dado
lugar al desarrollo de sistemas digitales cada vez mas potentes. Estos avances, unidos a la
extraordinaria progresion de la tecnologia de fabricacion de dispositivos VLSI, han
posibilitado el desarrollo de ASIC para el procesado digital en tiempo real de senales e
imagenes, entre otras aplicaciones.
El diseno de IC's en los ultimos años se realiza tomando en cuenta los siguientes puntos:
DISENO DE ASCIS PARA EL PROCESADO DE IMAGENES Y SENALES
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78. CIRCUITO INTEGRADO
Se desarrolla parte de la investigacion en el diseno de ASICs para la compresion de
imagenes y el procesado digital de senales, en aplicaciones de alta velocidad. En muchas
ocasiones, la velocidad. En muchas ocasiones, la velocidad esta limitada por las
operaciones aritmeticas que se deben realizar.
Para aumentar la velocidad de la arquitectura se utiliza, ademas de la segmentacion,
aritmetica redundante carry-save (CSA) o signed-digit (SDA), evitando la propagacion del
acarreo en las operaciones de suma. La investigacion se centra en el desarrollo de
arquitecturas VLSI para las operaciones basicas en el procesado de imagenes y senales,
tales como DCT, FFT, codificacion aritmetica de imagenes, cuantizacion, etc.
ARQUITECTURAS VLSI PARALELAS
El grado de desarrrollo de la tecnologia VLSI y la disponibilidad de metodologias para la
particion y proyeccion de algoritmos en arquitecturas VLSI paralelas hace factible la
implementacion de algoritmos complejos en un unico circuito integrado. La investigacion
se centra en el desarrollo de metodologias para la proyeccion de algoritmos basados en la
estrategia divide-y-venceras (transformadas ortogonales, algoritmo de Viterbi, arboles, etc.)
sobre arquitecturas paralelas de area-eficiente.
DISEÑO PARA BAJO CONSUMO DE POTENCIA
Debido a la cada vez más amplia difusión de sistemas portátiles, el diseño de estos sistemas
con un bajo consumo de potencia se ha transformado en un punto de referencia. Por otra
parte, se ha comprobado que en aplicaciones multimedia es la memoria donde mayor
potencia se consume. Se pretende buscar aquellas organizaciones en el acceso a los datos
que minimicen el consumo de potencia. Para ello será necesario aplicar transformaciones
en los datos para aprovechar al máximo la localidad temporal y espacial en el acceso a los
mismos.
http://html.rincondelvago.com/historia-de-los-circuitos-integrados.html
AVANCES EN LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
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79. CIRCUITO INTEGRADO
Los avances que hicieron posible el circuito integrado han sido, fundamentalmente, los
desarrollos en la fabricación de dispositivos semiconductores a mediados del siglo XX y los
descubrimientos experimentales que mostraron que estos dispositivos podían reemplazar
las funciones de las válvulas o tubos de vacío, que se volvieron rápidamente obsoletos al no
poder competir con el pequeño tamaño, el consumo de energía moderado, los tiempos de
conmutación mínimos, la confiabilidad, la capacidad de producción en masa y la
versatilidad de los CI.
Entre los circuitos integrados más avanzados se encuentran los microprocesadores, que
controlan todo desde computadoras hasta teléfonos móviles y hornos microondas. Los chips
de memorias digitales son otra familia de circuitos integrados que son de importancia
crucial para la moderna sociedad de la información.
Mientras que el costo de diseñar y desarrollar un circuito integrado complejo es bastante
alto, cuando se reparte entre millones de unidades de producción el costo individual de los
CIs por lo general se reduce al mínimo. La eficiencia de los CIs es alta debido a que el
pequeño tamaño de los chips permite cortas conexiones que posibilitan la utilización de
lógica de bajo consumo (como es el caso de CMOS) en altas velocidades de conmutación.
Con el transcurso de los años, los CIs están constantemente migrando a tamaños más
pequeños con mejores características, permitiendo que mayor cantidad de circuitos sean
empaquetados en cada chip. Al mismo tiempo que el tamaño se comprime, prácticamente
todo se mejora (el costo y el consumo de energía disminuyen y la velocidad aumenta).
Aunque estas ganancias son aparentemente para el usuario final, existe una feroz
competencia entre los fabricantes para utilizar geometrías cada vez más delgadas. Este
proceso, y el esperado proceso en los próximos años, está muy bien descrito por la
International Technology Roadmap for Semiconductors, o ITRS.
POPULARIDAD DE LOS CIs
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80. CIRCUITO INTEGRADO
Solo ha trascurrido medio siglo desde que se inició su desarrollo y los circuitos integrados
se han vuelto casi omnipresentes. Computadoras, teléfonos móviles y otras aplicaciones
digitales son ahora partes inextricables de las sociedades modernas.
La informática, las comunicaciones, la manufactura y los sistemas de transporte,
incluyendo Internet, todos dependen de la existencia de los circuitos integrados. De hecho,
muchos estudiosos piensan que la revolución digital causada por los circuitos integrados es
uno de los sucesos más significativos de la historia de la humanidad.
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.
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81. CIRCUITO INTEGRADO
CLASIFICACIÓN
En cuanto a las FUNCIONES INTEGRADAS, los circuitos se clasifican en dos grandes
grupos:
CIRCUITOS INTEGRADOS ANALÓGICOS.
Pueden constar desde simples transistores encapsulados juntos, sin unión entre ellos,
hastadispositivos completos como amplificadores, osciladores o incluso receptores de
radio completos.La mayoría de las cosas que se pueden medir cuantitativamente aparecen
en la naturaleza enforma analógica.
Un ejemplo de ello es la temperatura: a lo largo de un día la temperatura no varíaentre, por
ejemplo, 20 ºC o 25 ºC de forma instantánea, sino que alcanza todos los infinitos
valoresque entre ese intervalo. Otros ejemplos de magnitudes analógicas son el tiempo,
la presión, ladistancia, el sonido.
(«Sistema Digital y Sistema Analógico: concepto, ventajas y ejemplos - Monografias.com»,
s.d.)
• Circuitos integrados analógicos:
Pueden constar desde simples transistores encapsulados juntos, sin unión entre ellos, hasta
dispositivos completos como amplificadores, osciladores o incluso receptores de radio
completos.
• Circuitos integrados digitales:
Pueden ser desde básicas puertas lógicas (Y, O, NO) hasta los más complicados
microprocesadores.
Éstos son diseñados y fabricados para cumplir una función específica dentro de un
sistema. En general, la fabricación de los CI es compleja ya que tienen una alta
integración de componentes en un espacio muy reducido de forma que llegan a ser
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82. CIRCUITO INTEGRADO
microscópicos. Sin embargo, permiten grandes simplificaciones con respecto los antiguos
circuitos, además de un montaje más rápido.
http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_integrado
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83. CIRCUITO INTEGRADO
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84. CIRCUITO INTEGRADO
Los análogos y los digitales; los de operación fija y los programables; en este caso nos
encargaremos de los circuitos integrados digitales de operación fija. Estos circuitos
integrales funcionan con base en la lógica digital o álgebra de Boole, donde cada operación
de esta lógica, es representada en electrónica digital por una compuerta.
La complejidad de un CI puede medirse por el número de puertas lógicas que contiene. Los
métodos de fabricación actuales de fabricación permiten construir Cis cuya complejidad
está en el rango de una a 105
o más puertas por pastilla.
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 100000
La capacidad de integración depende fundamentalmente de dos factores:
El ÁREA
Ocupada por cada puerta, que depende a su vez del tipo y del número de transistores
utilizados para realizarla. Cuanto menor sea esta área mayor será la capacidad de
integración a gran escala.
El CONSUMO DE POTENCIA
En un circuito integrado se realizan muchas acciones en un espacio reducido. El consumo
total del chip es igual al consumo de cada puerta por el número de puertas. Si el consumo
de cada puerta es elevado se generará mucho calor en el chip debido al efecto Joule, de
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85. CIRCUITO INTEGRADO
forma que si este calor no es disipado convenientemente se producirá un aumento de
temperatura que puede provocar un funcionamiento anómalo de los circuitos.
LIMITACIONES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Existen ciertos límites físicos y económicos al desarrollo de los circuitos integrados.
Básicamente, son barreras que se van alejando al mejorar la tecnología, pero no
desaparecen.
Las principales son:
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 produce, 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".
Los circuitos de potencia, evidentemente, son los que más energía deben disipar. Para ello
su cápsula contiene partes metálicas, en contacto con la parte inferior del chip, que sirven
de conducto térmico para transferir el calor del chip al disipador o al ambiente. La
reducción de resistividad térmica de este conducto, así como de las nuevas cápsulas de
compuestos de silicona, permiten mayores disipaciones con cápsulas más pequeñas.
Los circuitos digitales resuelven el problema reduciendo la tensión de alimentación y
utilizando tecnologías de bajo consumo, como CMOS. Aun así en los circuitos con más
densidad de integración y elevadas velocidades, la disipación es uno de los mayores
problemas, llegándose a utilizar experimentalmente ciertos tipos de criostatos.
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86. CIRCUITO INTEGRADO
Precisamente la alta resistividad térmica del arseniuro de galio es su talón de Aquiles para
realizar circuitos digitales con él.
CAPACIDADES Y AUTOINDUCCIONES PARÁSITAS
Este efecto se refiere principalmente a las conexiones eléctricas entre el chip, la cápsula y el
circuito donde va montada, limitando su frecuencia de funcionamiento. Con pastillas más
pequeñas se reduce la capacidad y la autoinducción de ellas. En los circuitos digitales
excitadores de buses, generadores de reloj, etc, es importante mantener la impedancia de las
líneas y, todavía más, en los circuitos de radio y de microondas.
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.
DENSIDAD DE INTEGRACIÓN
Durante el proceso de fabricación de los circuitos integrados se van acumulando los
defectos, de modo que cierto número de componentes del circuito final no funcionan
correctamente. Cuando el chip integra un número mayor de componentes, estos
componentes defectuosos disminuyen la proporción de chips funcionales. Es por ello que
en circuitos de memorias, por ejemplo, donde existen millones de transistores, se fabrican
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87. CIRCUITO INTEGRADO
más de los necesarios, de manera que se puede variar la interconexión final para obtener la
organización especificada.
FAMILIAS LÓGICAS
Los circuitos digitales emplean componentes encapsulados, los cuales pueden albergar
puertas lógicas o circuitos lógicos más complejos.
Estos componentes están estandarizados, para que haya una compatibilidad entre
fabricantes, de forma que las características más importantes sean comunes. De forma
global los componentes lógicos se engloban dentro de una de las dos familias siguientes:
TTL: diseñada para una alta velocidad.
CMOS: diseñada para un bajo consumo.
Actualmente dentro de estas dos familias se han creado otras, que intentan conseguir lo
mejor de ambas: un bajo consumo y una alta velocidad.
La familia lógica ECL se encuentra a caballo entre la TTL y la CMOS. Esta familia nació
como un intento de conseguir la rapidez de TTL y el bajo consumo de CMOS, pero en raras
ocasiones se emplea.
CUADRO COMPARATIVO DE LAS FAMILIAS
PARAMETRO TTL
estándar
TTL
74L
TTL
Schottky de
baja
potencia
(LS)
Fairchild
4000B
CMOS (con
Vcc=5V)
Fairchild
4000B CMOS
(con
Vcc=10V)
Tiempo de
propagación de
puerta
10 ns 33 ns 5 ns 40 ns 20 ns
Frecuencia 35 MHz 3 MHz 45 MHz 8 MHz 16 MHz
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88. CIRCUITO INTEGRADO
máxima de
funcionamiento
Potencia disipada
por puerta
10 mW 1 mW 2 mW 10 nW 10 nW
Margen de ruido
admisible
1 V 1 V 0'8 V 2 V 4 V
Fan out 10 10 20 50 (*) 50 (*)
(*) O lo que permita el tiempo de propagación admisible
DENTRO DE LA FAMILIA TTL ENCONTRAMOS LAS SIGUIENTE SUB-
FAMILIAS:
1. L: Low power = dsipación de potencia muy baja
2. LS: Low power Schottky = disipación y tiempo de propagación pequeño.
3. S: Schottky = disipación normal y tiempo de propagación pequeño.
4. AS: Advanced Schottky = disipación normal y tiempo de propagación
extremadamente pequeño.
Tension De Alimentacion
CMOS: 5 a 15 V (dependiendo de la tensión tendremos un tiempo de propagación).
TTL: 5 V.
PARÁMETROS DE PUERTA
Las puertas lógicas no son dispositivos ideales, por lo que vamos a tener unaserie de
limitaciones impuestas por el propio diseño interno de los dispositivos lógicos.
Internamente la familia TTL emplea transistores bipolares (de aquí su alto consumo),
mientras que la familia CMOS emplea transistores MOS (a lo que debe su bajo consumo).
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89. CIRCUITO INTEGRADO
MARGEN DEL CERO
Es el rango de tensiones de entrada en que se considera un cero lógico:
VIL máx: tensión máxima que se admite como cero lógico.
VIL mín: tensión mínima que se admite como cero lógico.
MARGEN DEL UNO
Es el rango de tensiones de entrada en que se considera un uno lógico:
VIH máx: tensión máxima que se admite como uno lógico.
VIH mín: tensión mínima que se admite como uno lógico.
MARGEN DE TRANSICIÓN
Se corresponde con el rango de tensiones en que la entrada es indeterminada y puede ser
tomada como un uno o un cero. Esta zona no debe ser empleada nunca, ya que la puerta se
comporta de forma incorrecta.
MT = VIH mín - VIL máx
AMPLITUD LÓGICA
Debido a que dos puertas de la misma familia no suelen tener las mismas características
debemos emplear los valores extremos que tengamos, utilizando el valor de VIL máx más
bajo y el valor de VIH mín más alto.
AL máx: VH máx - VL mín
AL mín: VH mín - VL máx
RUIDO
El ruido es el elemento más común que puede hacer que nuestro circuito no funcione
habiendo sido diseñado perfectamente. El ruido puede ser inherente al propio circuito
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90. CIRCUITO INTEGRADO
(como consecuencia de proximidad entre pistas o capacidades internas) o también como
consecuencia de ruido exterior (el propio de un ambiente industrial).
Si trabajamos muy cerca de los límites impuestos por VIH y VIL puede que el ruido impida
el correcto funcionamiento del circuito. Por ello debemos trabajar teniendo en cuenta un
margen de ruido:
VMH (margen de ruido a nivel alto) = VOH mín - VIH mín
VML (margen de ruido a nivel bajo) = VIL máx - VOL máx
VOH y VOL son los niveles de tensión del uno y el cero respectivamente para la salida de
la puerta lógica.
Supongamos que trabajamos a un nivel bajo de VOL = 0'4 V con VIL máx = 0'8 V. En
estas condiciones tendremos un margen de ruido para nivel bajo de: VML = 0'8 - 0'4 = 0'4
V.
FAN OUT
Es el máximo número de puertas que podemos excitar sin salirnos de los márgenes
garantizados por el fabricante. Nos asegura que en la entrada de las puertas excitadas:
VOH es mayor que VOH mín
VOL es menor que VOL mín
Para el caso en que el FAN OUT sea diferente a nivel bajo y a nivel alto, escogeremos el
FAN OUT más bajo para nuestros diseños.
Si además nos encontramos con que el fabricante no nos proporciona el FAN OUT
podemos calcularlo como:
FAN OUT = IOL máx / IIL máx
Donde IOL e IIL son las corrientes de salida y entrada mínimas de puerta.
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91. CIRCUITO INTEGRADO
POTENCIA DISIPADA
Es la media de potencia disipada a nivel alto y bajo. Se traduce en la potencia media que la
puerta va a consumir.
TIEMPOS DE PROPAGACIÓN
Definimos como tiempo de propagación el tiempo transcurrido desde que la señal de
entrada pasa por un determinado valor hasta que la salida reacciona a dicho valor.
Vamos a tener dos tiempos de propagación:
Tphl = tiempo de paso de nivel alto a bajo.
Tplh = tiempo de paso de nivel bajo a alto.
Como norma se suele emplear el tiempo medio de propagación, que se calcula como:
Tpd = (Tphl Tplh)/2
FRECUENCIA MÁXIMA DE FUNCIONAMIENTO
Se define como:
Fmáx = 1 / (4 * Tpd)
Familias Lógicas Del Ti
CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES EN TTL
GONZALO PINTO UNACH

92. CIRCUITO INTEGRADO
La familia TTL usa transistores del tipo bipolar por lo que está dentro de lasfamilias lógicas
bipolares.
Las familias TTL estándar.
Texas Instruments (1964) introdujo la primera línea estándar de productoscircuitales TTL.
La serie 5400/7400 ha sido una de las familias lógicas de Circuitos Integrados más usadas.
La diferencia entre las versiones 5400 y 7400 es que la primera es de usomilitar, operable
sobre rangos mayores de temperatura (de –55 a 125ºC) ysuministro de alimentación (cuya
variación en el suministro de voltaje va de4,5 a 5,5 V). La serie 7400 opera sobre el rango
de temperatura 0 – 70ºC ycon una tensión de alimentación de 4,75 a 5,75 V. Ambas tienen
un fan-out típicode 10, por lo que pueden manejar otras 10 entradas.
TTL de baja potencia, serie 74L00:
Tienen menor consumo de energía, al costo de mayores retardos en propagación, esta serie
es ideal para aplicaciones en las cuales la disipación de potenciaes más crítica que la
velocidad. Circuitos de baja frecuencia operados porbatería tales como calculadoras son
apropiados para la serie TTL.
TTL de alta velocidad, serie 74H00:
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93. CIRCUITO INTEGRADO
Poseen una velocidad de conmutación mucho más rápida con un retardo promediode
propagación de 6ns. Pero la velocidad aumentada se logra a expensas de una disipación
mayor de potencia.
TTL Schotty, serie 74S00:
Tiene la mayor velocidad disponible en la línea TTL.
Otras propiedades de los TTL son:
En cualquier Circuito Integrado TTL, todas las entradas son 1 a menos que estén
conectadas con alguna señal lógica.
No todas las entradas en un Circuito Integrado TTL se usan en una aplicación particular.
Se presentan situaciones en que una entrada TTL debe mantenerse normalmente BAJA y
luego hecha pasar a ALTA por la actuación de un suiche mecánico.
Las señales de entrada que manejan circuitos TTL deben tener transiciones relativamente
rápidas para una operación confiable.
Si los tiempos de subida ode caída son mayores que 1 µs, hay posibilidad de ocurrencia de
oscilacionesen la salida.
CMOS
Acrónimo de Complementary Metal Oxide Semiconductor
(SemiconductorComplementario de Óxido Metálico).
Utilizados por lo general para fabricar memoria RAM y aplicaciones de conmutación, estos
dispositivos se caracterizan por una alta velocidad de acceso y un bajoconsumo de
electricidad. Pueden resultar dañados fácilmente por laelectricidad estática.
GONZALO PINTO UNACH

94. CIRCUITO INTEGRADO
La lógica CMOS ha emprendido un crecimiento constante en el área MSI, mayormente a
expensas de TTL, con la cual es de directa competencia.
El proceso de fabricación del CMOS es más simple que TTL y tiene una densidadde
empaque mayor, permitiendo por consiguiente más circuitería en un áreadada y reduciendo
el costo por función.
CMOS usa sólo una fracción de la potencia que se necesita para la serie TTL debaja
potencia (74L00) y es así apropiada idealmente para aplicaciones que usanpotencia de
batería o potencia con batería de respaldo. La velocidad deoperación de CMOS no es
comparable aún con las series TTL más rápidas, perose espera mejorar en este respecto.
La serie 4000A es la línea más usada de Circuitos Integrados digitales CMOS.Contiene
algunas funciones disponibles en la serie TTL 7400 y está en expansiónconstante. Algunas
características más importantes de esta familia lógicason:
La disipación de potencia de estado estático de los circuitos lógicos CMOSes muy baja.
Los niveles lógicos de voltaje CMOS son 0 V para 0 lógico y VDD para1 lógico. El
suministro VDD puede estar en el rango 3 V a 15 Vpara la serie 4000A, por lo que la
regulación de la fuente no es unaconsideración seria para CMOS. Cuando se usa CMOS
con TTL, el voltaje de lafuente se hace 5 V, siendo los niveles de voltaje de las dos familias
losmismos.
La velocidad de conmutación de la familia CMOS 4000A varía con el voltaje dela fuente.
Todas las entradas CMOS deben estar conectadas a algún nivel de voltaje, preferiblemente
tierra o VDD. Entradas no usadas no pueden dejarseflotado (desconectadas), porque estas
entradas serían susceptibles al ruido.Estas entradas no usadas pueden también ser
conectadas a una de las entradasusadas, siempre y cuando no se exceda el fan-out de la
fuente de señal. Esto esaltamente improbable debido al alto fan-out del CMOS.
DIFERENCIAS MÁS IMPORTANTES:
GONZALO PINTO UNACH

95. CIRCUITO INTEGRADO
Los voltajes de alimentación son de 5V para los circuitos TTL y de 3 V a 15 V para los
circuitos CMOS.
En la fabricación de los circuitos integrados se usan transistores bipolares par el TTL y
transistores MOSFET para La tecnología CMOS.
El circuito integrado CMOS es de menor consumo de energía pero de menor velocidad que
los TTL.
FUNCIONES Y TABLAS DE VERDAD
Una función de un Álgebra de Boole es una variable binaria cuyo valor es igual al de una
expresión algebraica en la que se relacionan entre sí las variables binarias por medio de las
operaciones básicas, producto lógico, suma lógica e inversión.
Se representa una función lógica por la expresión f = f (a, b, c,...)
El valor lógico de f, depende del de las variables a, b, c,...
Se llama término canónico de una función lógica a todo producto o suma en la cual
aparecen todas las variables en su forma directa o inversa. Al primero de ellos se le llama
producto canónico y al segundo suma canónica. Por ejemplo sea una función de tres
variables f (a, b, c). El término abc es un producto canónico mientras que el término a b c es
una suma canónica.
El número máximo de productos canónicos o sumas canónicas viene dado por las
variaciones con repetición de dos elementos tomados de n en n. El número de productos o
sumas canónicas de n variables es por lo tanto 2n.
Para mayor facilidad de representación, cada término canónico se expresa mediante un
número decimal equivalente al binario obtenido al sustituir las variables ordenadas con un
criterio determinado por un 1 o un 0 según aparezcan en su forma directa o complementada
respectivamente.
GONZALO PINTO UNACH

96. CIRCUITO INTEGRADO
Los circuitos digitales operan en el sistema numérico binario, que implica que todas las
variables de circuito deben ser 1 o 0. El álgebra utilizada para resolver problemas y
procesar la información en los sistemas digitales sede nomina álgebra de Boole, basada
sobre la lógica más que sobre el cálculo de valores numéricos reales.
El álgebra booleana considera que las proposiciones lógicas son verdaderas o falsas, según
el tipo de operación que describen y si las variables son verdaderas o falsas. Verdadero
corresponde al valor digital 1, mientras que falso corresponde a 0. Las tablas de verdad,
llamadas tablas booleanas, presentan todas las posibles combinaciones de entrada frente a
las salidas resultantes.
Los teoremas del álgebra de Boole son demostrables a diferencia de los del álgebra
convencional, por el método de inducción completa. Para poder realizar esto se emplean las
llamadas tablas de verdad que no son otra cosa que representaciones gráficas de todos los
casos que pueden darse en una relación y de sus respectivos resultados.
La tabla de verdad de una función lógica es una forma de representación de la misma en la
que se indica el valor 1 o 0 que toma la función para cada una de las combinaciones
posibles de las variables de las cuales depende. En la siguiente tabla se representa la tabla
de verdad de una función de tres variables. La deducción de la forma canónica de la
función por medio de la tabla de verdad resulta sencilla.
Si, para una determinada combinación de las entradas, la fusión toma el valor lógico 1, el
producto canónico de todos los posibles 2n, que vale 1 para dicha combinación, ha de
formar parte de la función. La deducción del producto canónico correspondiente es
inmediata asignando al estado 0 la variable inversa y al estado 1 la variable directa.
GONZALO PINTO UNACH

97. CIRCUITO INTEGRADO
No existe actualmente un criterio único de minimización de la expresión de una función
lógica y además se prevé una gran evolución de este concepto debido a la cada día mayor
disponibilidad de sistemas funcionales complejos en circuitos integrados que permite
realizar cualquier función lógica.
La potencia de los sistemas digitales está en la capacidad de sus componentes para tomar
decisiones lógicas. Para esto debemos poder representar las proposiciones lógicas
GONZALO PINTO UNACH
c b a f
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 1 0
1 1 0 1
1 1 1 1

98. CIRCUITO INTEGRADO
formuladas en lenguaje ordinario, con proposiciones simbólicas. Esto es asignarle un
símbolo a la proposición.
En lógica las proposiciones son verdaderas o falsas, y para expresar su valor de verdad
utilizaremos el símbolo "F" o "0 "para falso y "V" o "1" para verdadero.
También representaremos las proposiciones en sí con ayuda de símbolos. Por ejemplo para
simbolizar la proposición " la puerta está abierta" podríamos utilizar la letra P.
Si realmente la puerta está abierta podemos entonces decir que P =1. (o P=V)
Para cada proposición positiva existe una proposición negativa así podemos decir "la puerta
NO está abierta" que representaremos como P=0. (o P=F). Para simbolizar está
proposición podemos habla de P negada que representaremos como .
Las proposiciones solas no tienen mucho sentido si no se relacionan con otras para tomar
decisiones. Así podemos reunir varias proposiciones lógicas para obtener una proposición
compuesta. El valor de verdad de la proposición compuesta (verdadero o falso; 1 o 0)
dependerá del valor de verdad de cada proposición componente y de la relación entre estas.
La relación entre las proposiciones lógicas componentes viene dada por el operador lógico.
Los operadores lógicos primarios son el AND, el OR y el NOT
OPERADORES LÓGICOS
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99. CIRCUITO INTEGRADO
OPERADOR LÓGICO AND (CONJUNCIÓN LÓGICA)
Una proposición compuesta que utiliza este operador para relacionar sus proposiciones
componente será verdad SI y SOLO SI las proposiciones componentes son verdaderas. Se
simboliza con "·" y al igual que en el álgebra convencional puede suprimirse.
(AB, A ·B).
Ejemplo: "José irá a la playa si el carro está listo Y el día es soleado"
OPERADOR LÓGICO OR (DISYUNCIÓN LÓGICA)
Una proposición compuesta que utiliza este operador será verdad si cualquiera de las
proposiciones componentes es verdadera. Se simboliza con el signo "+".
(A+B).
Ejemplo: "La alarma sonará si se abre la puerta O se golpea el carro"
OPERADOR LÓGICO NOT (NEGACIÓN)
Este operador se refiere a una sola proposición, negando su valor de verdad. Se representa
con una barra sobre el símbolo que representa la proposición. ( )
Los operadores lógicos NOT, AND y OR se conocen como operadores lógicos básicos,
puesto que cualquier función puede expresarse como una combinación de ellos.
TABLAS DE VERDAD
Para evaluar el valor de verdad de una proposición compuesta es muy útil usar una tabla de
verdad. Esta es sencillamente una tabla que muestra el valor de la función de salida
(proposición compuesta) para cada combinación de las variables de entrada (proposiciones
componentes)
En el siguiente circuito lógico de dos entradas la tabla muestra todas las combinaciones de
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100. CIRCUITO INTEGRADO
los posibles niveles lógicos presentes en las entradas A y B y del correspondiente nivel de
salida X
A continuación mostraremos las tablas de verdad para los operadores lógicos básicos
explicados anteriormente:
AND
A B A·B
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
OR
A B A+B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
REALIZACIÓN FÍSICA DE LOS OPERADORES LÓGICOS
Ahora es importante relacionar los operadores lógicos con los circuitos electrónicos, y para
esto tenemos las compuertas lógicas, que son el equivalente electrónico de los operadores
lógicos. La compuerta lógica es un dispositivo electrónico que cuenta con un terminal de
salida y varios terminales de entrada.
GONZALO PINTO UNACH
A B X
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
NOT
A
0 1
1 0

101. CIRCUITO INTEGRADO
El potencial de voltaje con respecto a tierra de cualquier terminal de entrada o salida, puede
asumir solo uno de dos valores especificos. Uno de los voltajes representará el verdadero y
el otro voltaje el falso.
Las compuertas lógicas correspondiente a los operadores lógicos básicos descritos
anteriormente se representan de la siguiente forma:
COMPUERTA AND
La compuerta AND es un dispositivo
de dos o más entradas y una salida
que cumple con la condición que la
salida toma el valor lógico 1 si, y
solo si todas las entradas valen 1.
TABLA DE
VERDAD
A B A·B
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
COMPUERTA OR
La compuerta OR es un dispositivo
de dos o más entradas y una salida
que cumple con la condición que la
salida toma el valor lógico 1 si, y
solo si una o más entradas valen 1.
TABLA DE
VERDAD
A B A+B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
COMPUERTA NOT
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102. CIRCUITO INTEGRADO
La compuerta NOT es un dispositivo
de una entrada y una salida que
cumple con la condición que la
salida toma el valor lógico negado
de la entrada.
TABLA DE
VERDAD
A
0 1
1 0
Las tres compuertas básicas enumeradas anteriormente pueden combinarse para realizar
funciones lógicas más complejas. A continuación se muestran otras tres funciones
importantes que se pueden realizar con compuertas, indicando su símbolo, su función y su
tabla de verdad.
COMPUERTA NAND
La compuerta NAND es un
dispositivo de dos o más entradas y
una salida que equivale a una
compuerta AND seguida de negador
(NOT AND = NAND). Cumple con
la condición que la salida toma el
valor lógico 0 si, y solo si todas las
entradas valen 1. Si no la salida toma
el valor 1. Se representa como una
compuerta NAND seguida de un
circulo que denota la negación
TABLA DE
VERDAD
A B
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
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103. CIRCUITO INTEGRADO
COMPUERTA NOR
La compuerta NOR es un
dispositivo de dos o más entradas
y una salida equivalente a una
compuerta OR seguida de un
negador (NOT OR = NOR).
Cumple con la condición que la
salida toma el valor lógico 1 si, y
solo si todas las entradas valen 0.
Para las otras combinaciones la
salida es 0.Se representa como una
compuerta OR seguida de un
circulo que denota la negación
TABLA DE
VERDAD
A B
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
COMPUERTA EXOR
La compuerta EXOR (or exclusivo)
es un dispositivo de dos entradas y
una salida que cumple con la
condición que la salida toma el
valor lógico 1 si, y solo si las
entradas son diferentes.
TABLA DE
VERDAD
A B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
PARA FAMILIARIZARSE CON LAS COMPUERTAS
UNIVERSALIDAD DE LAS COMPUERTAS NAND Y NOR
GONZALO PINTO UNACH

104. CIRCUITO INTEGRADO
Estas compuertas se dicen que son "universales" puesto que con cada una de las dos
familias podemos realizar todas las funciones lógicas.
En la tabla a continuación se muestran los operadores lógicos en función de solo
compuertas NOR y solo compuertas NAND.
NAND NOR
PUERTA LÓGICA
Una puerta lógica, o compuerta lógica, es un dispositivo electrónico el cual es la expresión
física de un operador booleano en la lógica de conmutación. Cada puerta lógica consiste en
GONZALO PINTO UNACH

105. CIRCUITO INTEGRADO
una red de dispositivos interruptores que cumple las condiciones booleanas para el operador
particular. Son esencialmente circuitos de conmutación integrados en un chip.
Claude Elwood Shannon experimentaba con relés o interruptores electromagnéticos para
conseguir las condiciones de cada compuerta lógica, por ejemplo, para la función
booleana Y (AND) colocaba interruptores en circuito serie, ya que con uno solo de éstos
que tuviera la condición «abierto», la salida de la compuerta Y sería = 0, mientras que para
la implementación de una compuerta O (OR), la conexión de los interruptores tiene una
configuración en circuito paralelo.
La tecnología microelectrónica actual permite la elevada integración
de transistores actuando como conmutadores en redes lógicas dentro de un pequeño circuito
integrado. El chip de la CPU es una de las máximas expresiones de este avance
tecnológico.
En nanotecnología se está desarrollando el uso de una compuerta lógica molecular, que
haga posible la miniaturización de circuitos.
LÓGICA DIRECTA PUERTA SÍ O BUFFER
Símbolo de la función lógica SÍ: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado
La puerta lógica SÍ, realiza la función booleana igualdad. En la práctica se suele utilizar
como amplificador de corriente o como seguidor de tensión, para adaptar impedancias
(buffer en inglés).
La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta SÍ es:
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106. CIRCUITO INTEGRADO
Su tabla de verdad es la siguiente:
Tabla de verdad puerta SI
Entrada A Salida A
0 0
1 1
Puerta AND
PUERTA AND
Símbolo de la función lógica Y: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado
La puerta lógica Y, más conocida por su nombre en inglés AND ( ),
realiza la función booleana de producto lógico. Su símbolo es un punto (·), aunque se suele
omitir. Así, el producto lógico de las variables A y B se indica como AB, y se lee A y B o
simplemente A por B.
La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta AND es:
Su tabla de verdad es la siguiente:
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107. CIRCUITO INTEGRADO
Tabla de verdad puerta AND
Entrada A Entrada B Salida
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Así, desde el punto de vista de la aritmética módulo 2, la compuerta AND implementa el
producto módulo 2.
Puerta OR
PUERTA OR
Símbolo de la función lógica O: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado
GONZALO PINTO UNACH

108. CIRCUITO INTEGRADO
La puerta lógica O, más conocida por su nombre en inglés OR ( ), realiza
la operación de suma lógica.
La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta OR es:
Su tabla de verdad es la siguiente:
Tabla de verdad puerta OR
Entrada A Entrada B Salida
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Podemos definir la puerta O como aquella que proporciona a su salida un 1 lógico si al
menos una de sus entradas está a 1.
PUERTA OR-EXCLUSIVA (XOR)
Símbolo de la función lógica O-exclusiva: a) Contactos, b) Normalizado y c) No
normalizado
La puerta lógica OR-exclusiva, más conocida por su nombre en inglés XOR, realiza la
función booleana A'B+AB'. Su símbolo es el más (+) inscrito en un círculo. En la figura de
la derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica.
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109. CIRCUITO INTEGRADO
La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta XOR es:
|-
Su tabla de verdad es la siguiente:
Tabla de verdad puerta XOR
Entrada A Entrada B Salida
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Se puede definir esta puerta como aquella que da por resultado uno, cuando los valores en
las entradas son distintos. Ej: 1 y 0, 0 y 1 (en una compuerta de dos entradas). Se obtiene
cuando ambas entradas tienen distinto valor.
Si la puerta tuviese tres o más entradas, la XOR tomaría la función de suma de paridad,
cuenta el número de unos a la entrada y si son un número impar, pone un 1 a la salida, para
que el número de unos pase a ser par. Esto es así porque la operación XOR es asociativa,
para tres entradas escribiríamos: a (b c) o bien (a b) c. Su tabla de verdad sería:
XOR de tres entradas
Entrada A Entrada B Entrada C Salida
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 1 0 0
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110. CIRCUITO INTEGRADO
1 1 1 1
Desde el punto de vista de la aritmética módulo 2, la puerta XOR implementa la suma
módulo 2, pero mucho más simple de ver, la salida tendrá un 1 siempre que el número de
entradas a 1 sea impar.
LÓGICA NEGADA PUERTA NO (NOT)
Símbolo de la función lógica NO: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizada
La puerta lógica NO (NOT en inglés) realiza la función booleana de inversión o negación
de una variable lógica. Una variable lógica A a la cual se le aplica la negación se pronuncia
como "no A" o "A negada".
PUERTA NOT
La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta NOT es:
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111. CIRCUITO INTEGRADO
Su tabla de verdad es la siguiente:
Tabla de verdad puerta NOT
Entrada A Salida
0 1
1 0
Se puede definir como una puerta que proporciona el estado inverso del que esté en su
entrada.
PUERTA NO-Y (NAND)
Símbolo de la función lógica NO-Y: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado
La puerta lógica NO-Y, más conocida por su nombre en inglés NAND, realiza la operación
de producto lógico negado. En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos
en electrónica.
GONZALO PINTO UNACH

112. CIRCUITO INTEGRADO
PUERTA NAND
La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta NAND es:
Su tabla de verdad es la siguiente:
Tabla de verdad puerta NAND
Entrada A Entrada B Salida
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Podemos definir la puerta NO-Y como aquella que proporciona a su salida un 0 lógico
únicamente cuando todas sus entradas están a 1.
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113. CIRCUITO INTEGRADO
PUERTA NO-O (NOR)
Símbolo de la función lógica NO-O: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado
La puerta lógica NO-O, más conocida por su nombre en inglés NOR, realiza la operación
de suma lógica negada. En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos
en electrónica.
PUERTA NOR
La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta NOR es:
Su tabla de verdad es la siguiente:
Tabla de verdad puerta NOR
Entrada A Entrada B Salida
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114. CIRCUITO INTEGRADO
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
Podemos definir la puerta NO-O como aquella que proporciona a su salida un 1 lógico sólo
cuando todas sus entradas están a 0. La puerta lógica NOR constituye un conjunto completo
de operadores.
PUERTA EQUIVALENCIA (XNOR)
Símbolo de la función lógica equivalencia: a) Contactos, b) Normalizado y c) No
normalizado
La puerta lógica equivalencia, realiza la función booleana AB+~A~B. Su símbolo es un
punto (·) inscrito en un círculo. En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos
en electrónica. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta
XNOR es:
Su tabla de verdad es la siguiente:
Tabla de verdad puerta XNOR
Entrada A Entrada B Salida
0 0 1
0 1 0
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115. CIRCUITO INTEGRADO
1 0 0
1 1 1
Se puede definir esta puerta como aquella que proporciona un 1 lógico, sólo si las dos
entradas son iguales, esto es, 0 y 0 ó 1 y 1 (2 encendidos o 2 apagados). Sólo es verdadero
si ambos componentes tiene el mismo valor lógico
CONJUNTO DE PUERTAS LÓGICAS COMPLETO
Un conjunto de puertas lógicas completo es aquel con el que se puede implementar
cualquier función lógica. A continuación se muestran distintos conjuntos completos (uno
por línea):
 Puertas AND, OR y NOT.
 Puertas AND y NOT.
 Puertas OR y NOT.
 Puertas NAND.
 Puertas NOR.
Además, un conjunto de puertas lógicas es completo si puede implementar todas las puertas
de otro conjunto completo conocido. A continuación se muestran las equivalencias al
conjunto de puertas lógicas completas con las funciones NAND y NOR.
Conjunto completo de puertas lógicas utilizando sólo puertas NAND. Equivalencias.
CONJUNTO DE PUERTAS LÓGICAS COMPLETO
A B Salida
función NAND(A,B)
Salida
función NOR(A,B)
1 1 0 1 1 1 0 0
1 0 0 0 1 0 1 0
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116. CIRCUITO INTEGRADO
0 1 1 0 1 1 1 0
0 0 1 0 0 1 1 1
Equivalencias del conjunto completo anterior con sólo puertas NAND:




Equivalencias del conjunto completo anterior con sólo puertas NOR:



http://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_l%C3%B3gica
SISTEMA COMBINACIONAL
Se denomina sistema combinacional o lógica combinacional a todo sistema digital en el que
sus salidas son función exclusiva del valor de sus entradas en un momento dado, sin que
intervengan en ningún caso estados anteriores de las entradas o de las salidas. Las
funciones (OR,AND,NAND,XOR) son booleanas (de Boole) donde cada función se puede
representar en una tabla de la verdad.
Por tanto, carecen de memoria y de retroalimentación.
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117. CIRCUITO INTEGRADO
En electrónica digital la lógica combinacional está formada por ecuaciones simples a partir
de las operaciones básicas del álgebra de Boole. Entre los circuitos combinacionales
clásicos tenemos:
LÓGICOS
 Generador/Detector de paridad
 Multiplexor y Demultiplexor
 Codificador y Decodificador
 Conversor de código
 Comparador
 Aritméticos
 Sumador
 Aritméticos Y Lógicos
 Unidad Aritmética Lógica
Estos circuitos están compuestos únicamente por puertas lógicas interconectadas entre sí.
FUNCIONES COMBINACIONALES
Todos los circuitos combinacionales pueden representarse empleando álgebra de Boole a
partir de su función lógica, generando de forma matemática el funcionamiento del sistema
combinacional. De este modo, cada señal de entrada es una variable de la ecuación lógica
de salida. Por ejemplo, un sistema combinacional compuesto exclusivamente por
una puerta AND tendría dos entradas A y B. Su función combinacional seria ,
para una puerta OR sería .
Estas operaciones se pueden combinar formando funciones más complejas. Así, el siguiente
esquema se define por la función indicada debajo del mismo.
GONZALO PINTO UNACH

118. CIRCUITO INTEGRADO
Esto permite emplear diferentes métodos de simplificación para reducir el número de
elementos combinacionales que forman el sistema.
CIRCUITOS INTERNOS EN LOS CHIPS
Los circuitos internos utilizan los chips, por ser más fiables y económicos. Una de sus
finalidades corresponde al funcionamiento del encendido totalmente electrónico; en donde
por medio de la UCE (Unidad Central Electrónica) va a calcular el momento de encendido
correcto para todos los estados de servicio; entre los cuales tenemos:
• Régimen r.p.m. motor y posición PMS que le envían los sensores.
• Presión en Colector Admisión medido por el Transmisor ó Resistencia PTC.
• Temperatura motor enviada por el Transmisor ó Resistencia inversa NTC.
• Posición mariposa según la posición del reóstato en eje mariposa.
COMPONENTES DIGITALES
Muchas veces, en la etapa de diseño de un circuito digital, se requiere utilizar una
compuerta. Utilizar un circuito integrado y sólo disponer de una compuerta de éste es muy
ineficaz. Para evitar este problema realizaremos algunos dispositivos digitales con
componentes discretos y/o con otros dispositivos, con el fin de optimizar algunos circuitos.
La primera compuerta lógica que fabricaremos con componentes discretos será la NOT.
Algunos esquemas posibles son los siguientes:
NOT:
GONZALO PINTO UNACH

119. CIRCUITO INTEGRADO
El primer circuito es el más simple y el más usado. El transistor es cualquier. VCC Ω,
mientras que R2 adopta un valor de 1kΩtransistor pequeño. R1 es de 10k es la tensión de
alimentación del circuito. Esta compuerta es útil en sistemas tanto TTL como CMOS.
El segundo circuito, que es del tipo CMOS, es un poco más complicado, pero su respuesta
es casi igual al de una compuerta del tipo CD4XXX. Con lo cual debe ser utilizado en
circuitos con grandes exigencias a nivel de lógica.
AND:
La compuerta AND se realiza de la siguiente manera:
Nuevamente, el primer circuito es el más utilizado y el más versátil. . Sin embargo,ΩLos
diodos son cualquier diodo pequeño y la resistencia es de 10k el segundo ofrece
características mucho más similares a las de un circuito integrado. Para agregar más
GONZALO PINTO UNACH

120. CIRCUITO INTEGRADO
entradas a la compuerta, basta sólo colocar tantos diodos en paralelo con D1 y D2 como
entradas adicionales se requiera. Aquí se observa una nueva ventaja de la "fabricación" de
compuertas: es perfectamente factible realizar una AND ó una OR con 30 ó 40entradas,
algo muy difícil de conseguir en un circuito integrado convencional.
OR:
De forma similar a las AND las compuertas OR se crean de la siguiente manera:
De nuevo aparece el compromiso entre la versatilidad y facilidad o la similitud de
respuesta entre ambos diseños.
Las compuertas NAND, NOR, X-OR, X-NOR surgen de la combinación de los tres diseños
anteriores.
Si bien, como se explicó arriba, realizar una compuerta con componentes discretos es útil
en algunas circunstancias, en otras es necesario crear un componente digital a partir de
otros. Por ejemplo: si se dispone de un circuito integrado con 4 compuertas NAND, del que
se utilizan 3 y se requiere una compuerta "NOT", no hace falta colocar otro CI con una
compuerta NOT es posible utilizar la compuerta NAND como una NOT.
Se pueden fabricar unos componentes con otros, por ejemplo:
• COMPUERTA NOT CON NAND:
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121. CIRCUITO INTEGRADO
• COMPUERTA NOT CON NOR:
• COMPUERTA AND CON NOR:
• COMPUERTA NAND CON NOR:
• COMPUERTA OR CON NAND:
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122. CIRCUITO INTEGRADO
• COMPUERTA NOR CON NAND:
DISEÑO Y DETALLE DE UN CIRCUITO INTEGRADO
El diseño de circuitos es la parte de la electrónica que estudia distintas metodologías con el
fin de desarrollar un circuito electrónico, que puede ser tanto analógico como digital.
En función del número de componentes que forman el circuito integrado se habla de
diferentes escalas de integración. Las fronteras entre las distintas escalas son difusas, pero
se denominan SSI (Small Scale of Integration) los circuitos de baja complejidad (algunas
docenas de componentes en un mismo chip), MSI (Medium Scale of Integration) y LSI
(Large Scale Integration) los circuitos de media y alta complejidad, y finalmente VLSI
(Very Large Scale Integration) para circuitos extraordinariamente complejos, hasta cientos
de millones de transistores. En esta última categoría entrarían los microprocesadores
modernos.
SSI
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123. CIRCUITO INTEGRADO
SSI es acrónimo del inglés Small-Scale Integration (integración a baja escala) y hace
referencia a los primeros circuitos integrados que se desarrollaron. Cumplían funciones
muy básicas, como puertas lógicas y abarcan desde unos pocos transistores hasta una
centena de ellos.
Los circuitos SSI fueron cruciales en los primeros proyectos aerospaciales, y viceversa, ya
que los programas espaciales como Apollo o el misil Minuteman necesitaban dispositivos
digitales ligeros. El primero motivó y guió el desarrollo de la tecnología de circuitos
integrados, mientras que el segundo hizo que se realizara una producción masiva.
Estos programas compraron prácticamente la totalidad de los circuitos integrados
desde 1960 a 1963, y fueron los causantes de la fuerte demanda que originó un descenso de
los precios en la producción de 1000 dólares la unidad (en dólares de 1960) hasta apenas 25
dólares la unidad (en dólares de 1963).
El siguiente paso en el desarrollo de los circuitos integrados, que tuvo lugar a finales de los
60, introdujo dispositivos que contenían cientos de transistores en cada chip y fue llamado
MSI: Escala de Media Integración (Medium-Scale Integration).
VLSI
Acrónimo inglés de Very Large Scale Integration, integración en escala muy grande. La
integración en escala muy grande de sistemas de circuitos basados en transistores en
circuitos integrados comenzó en los años 1980, como parte de las tecnologías de
semiconductores y comunicación que se estaban desarrollando.
Los primeros chip semiconductores contenían sólo un transistor cada uno. A medida que la
tecnología de fabricación fue avanzando, se agregaron más y más transistores, y en
consecuencia más y más funciones fueron integradas en un mismo chip. El
microprocesador es un dispositivo VLSI.
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124. CIRCUITO INTEGRADO
La primera generación de computadoras dependía de válvulas de vacío. Luego vinieron los
semiconductores discretos, seguidos de circuitos integrados. Los primeros CIs contenían un
pequeño número de dispositivos, como diodos, transistores, resistencias y capacitores
(aunque no inductores), haciendo posible la fabricación de compuertas lógicas en un solo
chip. La cuarta generación (LSI) consistía de sistemas con al menos mil compuertas
lógicas. El sucesor natural del LSI fue VLSI (varias decenas de miles de compuertas en un
solo chip). Hoy en día, los microprocesadores tienen varios millones de compuertas en el
mismo chip.
Hacia pricipios de 2006 se están comercializando microprocesadores con tecnología de
hasta 65 nm, y se espera en un futuro cercano el advenimiento de los 45 nm.
MOS
MOS, acrónimo de las siglas en inglés de (Metal Oxide Semiconductor) hace referencia a
una de las familias de FET, del tipo de óxido metálico semiconductor (MOSFET).
Comúnmente son utilizados en electrónica y se encuentran en diferentes tipos.
CMOS
CMOS (del inglés Complementary Metal Oxide Semiconductor, "Semiconductor
Complementario de Óxido Metálico") es una de las familias lógicas empleadas en la
fabricación de circuitos integrados (chips). Su principal característica consiste en la
utilización de conjunta de transistores de tipo pMOS y tipo nMOS configurados de tal
forma que, en estado de reposo, el consumo de energía es únicamente el debido a las
corrientes parásitas.
En la actualidad, la inmensa mayoría de los circuitos integrados que se fabrican son de
tecnología CMOS. Esto incluye microprocesadores, memorias, DSPs y muchos otros tipos
de chips digitales.
PRINCIPALES FABRICANTES
GONZALO PINTO UNACH

125. CIRCUITO INTEGRADO
La industria de los componentes es fundamental para la industria electrónica que a su vez lo
es para el resto de industrias. El importante volumen de negocio de este tipo de industria en
los países más desarrollados les hace jugar un importante papel en sus respectivas
economías. En la siguiente tabla se muestra un listado con las principales empresas
fabricantes de componentes electrónicos. La mayoría son multinacionales en las que la
fabricación de componentes electrónicos representa tan sólo una parte de campo de
actuación.
Símbolo País Tipos de componentes que
fabrica
Web
AMD Estados Unidos Semiconductores AMD
AD Estados Unidos Semiconductores Analog Devices
CY Estados Unidos Semiconductores Cypress S.
F Estados Unidos Semiconductores Fairchild
FUJ Japón Semiconductores, condensadores, Fujitsu
IBM Estados Unidos Memorias,microprocesadores,
microcontroladores...
IBM
i Estados Unidos Memorias, microprocesadores y
microcontroladores
Intel
Japón Semiconductores Mitsubishi
M Estados Unidos Semiconductores Motorola
NEC Japón Semiconductores, condensadores,
relés...
NEC
OKI Japón Semiconductores OKI
Japón Semiconductores, baterías,
resistores...
Panasonic
GONZALO PINTO UNACH

126. CIRCUITO INTEGRADO
Holanda Semiconductores NXP
Semiconductors
RMBS Estados Unidos Memorias Rambus
Sur Korea Memorias, microcontroladores... Samsung
ST Suiza Semiconductores ST
Japón Memorias, microcontroladores,
control de potencia...
Sharp
Alemania Semiconductores, reguladores... Siemens
ti Estados Unidos Semiconductores TI
Estados Unidos FPGA, CPLD Xilinx
Estados Unids Microcontroladores,
microprocesadores, periféricos...
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.
CIRCUITO INTEGRADO DE APLICACIÓN ESPECÍFICA
Un Circuito Integrado para Aplicaciones Específicas (o ASIC, por sus siglas en inglés) es
un circuito integrado hecho a la medida para un uso en particular, en vez de ser concebido
para propósitos de uso general. Se usan para una función específica. Por ejemplo,
un chip diseñado únicamente para ser usado en un teléfono móvil es un ASIC. Por otro
lado, los circuitos integrados de la serie 7400 son circuitos lógicos (combinacionales o
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127. CIRCUITO INTEGRADO
secuenciales) que se pueden utilizar para una multiplicidad de aplicaciones. En un lugar
intermedio entre los ASIC y los productos de propósito general están los Productos
Estándar para Aplicaciones Específicas, o ASSP por sus siglas en inglés.
Con los avances en la miniaturización y en las herramientas de diseño, la complejidad
máxima, y por ende la funcionalidad, en un ASIC ha crecido desde 5.000 puertas lógicas a
más de 100 millones. Los ASIC modernos a menudo incluyen procesadores de 32-bit,
bloques de memoria RAM, ROM, EEPROM y Flash, así como otros tipos de módulos. Este
tipo de ASIC frecuentemente es llamadoSistema en un Chip, o SoC, por sus siglas en
inglés. Los diseñadores de ASIC digitales usan lenguajes descriptores de hardware (HDL),
tales como Verilog o VHDL, para describir la funcionalidad de estos dispositivos.
Las FPGA (Field Programmable Gate Arrays, matriz de puertas programables) son la
versión moderna de los prototipos con puertas lógicas de la serie 7400. Contienen bloques
de lógica programable e interconexiones programables que permiten a un modelo de FPGA
ser usada en muchas aplicaciones distintas.
Para los diseños más pequeños o con volúmenes de producción más bajos, las FPGAs
pueden tener un costo menor que un diseño equivalente basado en ASIC, debido a que el
costo fijo (el costo para preparar una línea de producción para que fabrique un ASIC en
particular), es muy alto, especialmente en las tecnologías más densas, más de un millón de
dólares para una tecnología de 90nm o menor.
HISTORIA DE LOS ASIC
Los primeros ASIC utilizaban tecnología de matriz de puertas. Ferranti fabricó tal vez la
primera matriz de puertas, la ULA (Uncommitted Logic Array o Matriz lógica no fija),
alrededor de 1980. El diseño a la medida se realizaba al variar la máscara de interconexión
metálica. Las ULAs tenían complejidades de hasta algunos miles de puertas. Las versiones
posteriores fueron más generalizadas, con moldes base configurados tanto por las capas
metálicas como polisiliconicas. Algunos moldes base incluían elementos de RAM.
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128. CIRCUITO INTEGRADO
DISEÑO BASADO EN CELDAS ESTÁNDARES (STANDARD CELL)
A mediados de 1980, un diseñador elegía a un fabricante de ASIC, y luego implementaba el
diseño utilizando las herramientas provistas por ese fabricante en particular. A pesar de que
existían herramientas de diseño provisto por terceros, no había un enlace efectivo entre
éstas y los procesos productivos de los fabricantes. Una solución a este problema, que
además permitió aumentar la densidad de los ASIC, fue la implementación de Celdas
Estándares.
Cada fabricante de ASIC creaba bloques funcionales con características eléctricas
conocidas, tales como los tiempos de propagación, capacitancias e inductancias, que podían
ser representadas en las herramientas desarrolladas por terceros. El diseño basado en Celdas
Estándares es el uso de estos bloques funcionales para alcanzar densidades de puertas muy
altas, y un buen desempeño eléctrico. Este tipo de diseño se ubica entre diseño de Matriz de
Puertas, y el diseño hecho totalmente a la medida, en término de los costos fijos y de
fabricación de cada unidad.
Hacia finales de 1980, estuvieron disponibles las herramientas de síntesis lógica, tales como
el Design Compiler. Estas herramientas podían compilar descripciones HDL en una lista de
nodos al nivel de puertas. Esto dio paso a un estilo de diseño llamado Diseño basado en
Celdas Estándares. Este tipo de diseño contempla las siguientes etapas conceptuales,
aunque en la práctica estas etapas se traslapan significativamente.
Estos pasos, llevados a cabo con el nivel de habilidad común en la industria, casi siempre
producen un dispositivo final que implementa correctamente el diseño original, a menos
que se introduzcan fallas al nivel físico de fabricación.
1. Un equipo de ingenieros de diseño comienza con la compresión no formal de las
funciones requeridas por el ASIC a diseñar, usualmente derivada del análisis de
requerimientos.
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129. CIRCUITO INTEGRADO
2. El equipo de diseño construye una descripción del ASIC para alcanzar estos
objetivos, utilizando un HDL. Este proceso es similar a escribir un programa
computacional en un lenguaje de alto nivel. Este usualmente es llamado el diseño
RTL (Register Transfer Level).
3. La validez del diseño es verificada a través de una simulación. Un sistema virtual,
implementado a nivel de software puede simular el desempeño de los ASIC a
velocidades equivalentes de mil millones de instrucciones por segundo.
4. Una herramienta de síntesis lógica convierte el diseño RTL en un gran conjunto de
elementos de bajo nivel, llamados Celdas Estándares. Estos elementos son tomados
desde una biblioteca, que consiste en una colección de puertas precaracterizadas
(tales como NOR de 2 entradas, NAND de 2 entradas, inversores, etc.). Las celdas
estándares usualmente son específicas para el fabricante del ASIC. El conjunto
resultante de Celdas Estándares, junto a la interconexión de ellas, es llamado la lista
de nodos a nivel de puertas.
5. La lista de nodos es luego procesada por una herramienta de posicionamiento, la
cual ubica las Celdad Estándares en una región que representa el ASIC final. Esta
ubicación está sujeta a un conjunto de restricciones. En ocasiones se utilizan
técnicas avanzadas para optimizar el posicionamiento.
6. La herramienta de ruteo toma la ubicación física de las celdas, y utiliza el listado de
nodos para crear las conexiones eléctricas entre ellas. La salidad de esta etapa es un
conjunto de fotomáscaras, con las que el fabricante producirá los circuitos
integrados.
7. Se puede hacer una estimación bastante precisa de los retardos finales, las
resistencias y capacitancias parásitas y del consumo de energía. Estas estimaciones
son usadas en la ronda final de pruebas. Estas pruebas demostrarán que el
dispositivo funcionará en los rangos de temperatura y voltaje extremos. Cuando
estas pruebas finalizan, la información de las fotomáscaras en entregada para
la fabricación del chip.
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130. CIRCUITO INTEGRADO
Estos pasos de diseño son también comunes al diseño de un producto estándar. La
diferencia significativa es que el diseño con Celdas Estándares utiliza la biblioteca de
celdas del fabricante, que ha sido utilizada en potencialmente cientos de otros diseños, y
por lo tanto constituyen un riesgo mucho menor que un diseño hecho totalmente a la
medida. Las Celdas Estándares producen una densidad de diseño con un costo
comparativamente más bajo, y pueden también integrar núcleos IP y SRAM en una forma
efectiva, a diferencia de las matrices de puertas.
DISEÑO BASADO EN MATRIZ DE PUERTAS (GATE ARRAY)
El diseño basado en Matriz de Puertas es un método de manufactura en donde las capas
difundidas, es decir, los transistores y otros elementos activos están predefinidos, y las
obleas que contienen estos dispositivos se mantienen en stock antes de la metalización, es
decir, desconectadas. El proceso de diseño físico luego define la interconexión del
dispositivo final.
Para la mayoría de de los fabricantes de ASIC, esto consiste de dos a cinco capas metálicas,
cada una perpendicular a la que la precede. Los costos fijos son mucho más bajos, ya que
las máscaras litográficas se requieren sólo para las capas metálicas, y los ciclos productivos
son mucho más cortos, ya que la metalización es un proceso comparativamente más rápido.
También es importante para el diseñador que con este método se pueden conseguir retardos
de propagación mínimos, comparado con las soluciones basadas en FPGAs disponibles en
el mercado.
Los ASIC basados en MAtriz de puertas requieren siempre de un compromiso, ya que al
determinar la correspondencia de un diseño determinado con las obleas que el fabricante
tiene es stock, nunca da una utilización del 100%. A menudo las dificultades que aparecen
al rutear las interconexiones, requieren migrar a un dispositivo con un arreglo más grande,
con el consecuente aumento en el costo del dispositivo. Estos problemas frecuentemente
son resultado del software utilizado para desarrollar las interconexiones.
En la actualidad, los diseños formados solamente por puertas lógicas raramente son
implementados con Matriz de puertas, y son reemplazados por dispositivos programables,
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131. CIRCUITO INTEGRADO
como las FPGA, las cuales pueden ser programadas por el usuario, y el costo fijo asociado
es mínimo, un costo por unidad marginalmente superior, y desempeño comparable.
Hoy, las Matrices de puertas están evolucionando en ASIC estructurados, que consisten en
un gran núcleo IP (Intellectual Property), como un procesador, una unidad DSP,
periféricos, memorias y bloques lógicos reconfigurables. Este cambio se debe
principalmente a que los ASIC son capaces de integrar estos grandes bloques de sistemas
funcionales, y los "sistemas en un chip" (SoC) requieren más que sólo bloques lógicos.
El término "Matriz de puertas" (Gate Array) es casi sinónimo del término "Semi a la
medida" (Semi-Custom). El término utilizado depende de quién lo utilice; si se es un
ingeniero de proceso, probablemente se utilice el término "Semi a la medida", mientras que
si se es un diseñador a nivel lógico, se utiliza "Matriz de puertas" (Gate Array).
DISEÑO HECHO TOTALMENTE A LA MEDIDA (FULL CUSTOM CIRCUITS)
Por otro lado, el diseño hecho totalmente a la medida define la totalidad de las capas
litográficas del dispositivo. Este se utiliza tanto para el diseño de ASIC como para el diseño
de productos estándares.
Los beneficios de este método usualmente incluye un área reducida (y consecuentemente
costos por unidad menores), mejoras en el desempeño y también la habilidad de integrar
componentes analógicos y otros componentes pre-diseñados, como son
los microprocesadores que forman un SoC.
Las desventajas del diseño totalmente a la medida son un costo y tiempo de desarrollo
mayores, costos fijos mayores, mayor complejidad del software CAD y la necesidad de
habilidades mucho mayores por parte del equipo de diseño.
Sin embargo, para diseños puramente digitales, las librerías de "celdas estándares", junto
con los sistemas CAD modernos, pueden ofrecer ventajas considerables en términos de
costos y desempeño junto a un bajo riesgo. Las herramientas de layout automático son
rápidas y fáciles de usar, y ofrecen la posibilidad de optimizar manualmente cualquier
aspecto que limite el desempeño del diseño.
DISEÑO ESTRUCTURADO (STRUCTURED ARRAY)
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132. CIRCUITO INTEGRADO
El diseño estructurado de ASIC es una expresión ambigua, con diferentes significados
dependiendo del contexto. Éste es un término relativamente nuevo en la industria, lo que
explica que haya variaciones en su definición. Sin embargo, la premisa básica es que tanto
el ciclo de manufactura como el ciclo de diseño se reducen comparado con los ASIC
basados en celdas, gracias a la existencia de capas metálicas predefinidas (que reducen el
tiempo de fabricación), y una pre-caracterización de lo que está en el silicio (lo que reduce
el tiempo de diseño).
Una definición establece que en un diseño ASIC estructurado, las máscaras de las capas
lógicas están predefinidas por el vendedor del ASIC (en algunos caso por un tercero). El
diseño se realiza al crear capas de metal hechas a la medida, que crean conexiones entre los
elementos predefinidos de las capas inferiores. La tecnología de "ASIC estructurados" es
vista como el puente que une la barrera entre las FPGA y los diseños ASIC de celdas
estándares. Debido a que sólo un número pequeño de las capas del chip deben ser
producidas a la medida, los "ASIC estructurados" tienen costos fijos menores que los chip
basados en celdas estándares o hechos totalmente a la medida, los que requieren producir
un conjunto completo de máscaras para cada diseño. Esto corresponde, en efecto, a la
misma definición de una Matriz de Puertas.
Lo que hace a los ASIC estructurados diferente de las matrices de puertas es que en estas
últimas, las capas metálicas predefinidas sirven para acelerar el proceso de fabricación. En
los ASIC estructurados, la metalización predefinida sirve principalmente para reducir el
costo del conjunto de máscaras, y también se utiliza para reducir el ciclo de desarrollo. Por
ejemplo, en un diseño basado en celdas o en matriz de puertas, el usuario a menudo debe
diseñar la alimentación, el reloj y las estructuras de prueba; éstas están predefinidas en la
mayoría de los ASIC estructurados, lo que se traduce en un ahorro de tiempo y costos.
Asimismo, las herramientas utilizadas para los ASIC estructurados pueden reducir
sustancialmente y facilitar el diseño, ya que la herramienta no tienen que realizar todas las
funciones necesarias para los ASIC basadas en celdas. En algunos casos, los vendedores de
ASIC estructurados requieren de herramientas hechas a la medida para usar sus
dispositivos, lo que también permite acelerar la manufactura.Otro aspecto importante sobre
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133. CIRCUITO INTEGRADO
los ASIC estructurados es que permiten el uso de IP que son comunes a ciertas
aplicaciones, o segmentos de la industria, en vez de ser diseñados. Al construir la IP
directamente en la arquitectura, el diseñador puede nuevamente ahorrar tanto tiempo como
dinero, comparado con el diseño de IP en ASIC basadas es celdas.
El mejor consejo es leer cuidadosamente como el vendedor define un ASIC estructurado en
particular, ya que existen diferencias significativas entre las ofertas de los distintos
vendedores.
LIBRERÍA DE CELDAS, DISEÑO BASADO EN IP, MACROS
Las bibliotecas de celdas de primitivos lógicos, comúnmente son suministrados por el
fabricante del dispositivo como parte de sus servicios. Aunque no tienen un costo adicional,
se entregan bajo un acuerdo de confidencialidad y serán considerados como propiedad
intelectual del fabricante. Usualmente su diseño físico estará predefinido, por lo cual se
denominan "macros duros".
Pero lo que la mayoría de los ingenieros entiende como "propiedad intelectual" son los
núcleos IP, diseños comprados a terceros como subcomponentes de un ASIC más grande.
Pueden suministrarse como una descripción HDL (a menudo denominadas "macros
blandos"), o como un diseño totalmente ruteado que puede ser impreso directamente en la
máscara del ASIC. Actualmente muchas organizaciones venden estas IP prediseñadas, y las
organizaciones más grandes pueden tener un departamento completo para producir estas IP
para el resto de la organización.
Por ejemplo, uno puede comprar CPUs, ethernet, USB o interfaces telefónicas. De hecho, el
amplio rango de funciones disponibles en la actualidad es un factor significativo en el
aumento de la electrónica en los años 1990 y 2000; como crear propiedad intelectual toma
mucho tiempo y dinero, su reutilización y desarrollos posteriores, reduce drásticamente los
ciclos de los productos y mejora su calidad. Los macros suaves a menudo no dependen del
proceso, es decir, pueden ser fabricados en un amplio rango de procesos de manufactura y
por diferentes empresas.
GONZALO PINTO UNACH

134. CIRCUITO INTEGRADO
Los macros duros están limitados a un proceso, y es necesario esfuerzos adicionales para
migrarlos a otros procesos o empresas.
FPGAs
Las FPGA (Field Programmable Gate Array, matriz de puertas programables) se asemejan
a las matrices de puertas pero son programables por el usuario en lugar de fabricadas a
medida para cada aplicación. Aunque su densidad siempre será menor consiguen integrar
un gran número de puertas, en el 2008 son asumibles diseños en 65nm con más de 10
millones de puertas, decenas de megabits de RAM e incluso varios procesadores, esto las
hace suficientes para la mayoría de aplicaciones. La ley de Moore y el creciente coste de
inversión de las tecnologías juega a su favor y hace que su cuota de mercado crezca
consistentemente cada año. Ver el artículo dedicado a las FPGAs
OBLEAS MULTIPROYECTO
Algunos fabricantes ofrecen obleas multiproyecto, MPW por sus siglas en inglés, como un
método para obtener prototipos de bajo costo. A menudo llamados ""shuttles"", estos
MPW, que contienen varios diseños, se fabrican a intervalos regulares, comúnmente con
poca responsabilidad por parte del fabricante. El contrato incluye el ensamblaje de un
puñado de dispositivos. El servicio incluye el suministro de una base de datos de diseños
físicos. El fabricante es a menudo llamado como "fundición de silicio", debido a la poca
participación que tienen durante el proceso.
FABRICANTES DE ASIC (FUNDICIONES)
 Chartered
 IBM
 LSI Logic
 Microchip Technology
 SMIC
 Texas Instruments
GONZALO PINTO UNACH

135. CIRCUITO INTEGRADO
 TSMC
 UMC
 Agere
http://es.wikipedia.org/wiki/ASIC
CREADO EL PRIMER CIRCUITO INTEGRADO DE GRAFENO
http://www.xatakaciencia.com/autor/sergio-parra
Los investigadores rusos Andre Geim y Konstantin Novoselov fueron los galardonados con
el Premio Nobel de Física 2010 por sus revolucionarios descubrimientos sobre el material
bidimensionalgrafeno, aplicables a la física cuántica.
El grafeno es una estructura laminar plana, de un átomo de grosor, compuesta por átomos
de carbono densamente empaquetados en una red cristalina en forma de panal de
GONZALO PINTO UNACH

136. CIRCUITO INTEGRADO
abeja. Este nuevo material se caracteriza por poseer una alta conductividad térmica y
eléctrica y por combinar una alta elasticidad y ligereza con una dureza extrema.
Ahora, IBM ha sido la responsable de fabricar el primer circuito integrado con transistores
de este material que pueden funcionar a una frecuencia de 10 giga hertzios (10 mil millones
de ciclos por segundo) y hasta 125 ºC de temperatura. Básicamente, este nuevo circuito, un
mezclador de radiofrecuencia de banda ancha, consiste en un transistor de grafeno y un par
de bobinas compactas en su interior integradas en una fina oblea de carburo de silicio (SiC).
T.C. Chen, vice presidente de Ciencia y Tecnología de investigación de IBM:
A unos días de conmemorar los 100 años de IBM, nuestros científicos han logrado un hito
en nanotecnología (...) esta investigación supone un gran paso adelante sobre el
rendimiento de los componentes de comunicación para que permitan a las personas
interactuar con más eficiencia.
Elisa Martín Garijo, directora de Tecnología e Innovación de IBM en España:
Es un hito importante. Supone el primer paso para demostrar que ya podemos fabricar
circuitos integrados de grafeno. Y de la misma manera en que se fabrican los de silicio,
porque el mismo proceso sirve para ambos materiales. El próximo paso será fabricar el chip
de grafeno.
Los investigadores comentan en una edición de la revista Science que el grafeno tiene el
potencial para hacer transistores que sean capaces de funcionar a velocidades del orden de
los Terahertz y que podrían en un futuro, no muy lejano, reemplazar al silicio como base
para los microprocesadores utilizados en ordenadores. Algo necesario, ya que los circuitos
convencionales de silicio se espera que empiecen a llegar a sus límites a finales de esta
década.
El grafeno es un material capaz de convertirse en monitor (porque es transparente) y
procesador (diez veces más rápido que el de silicio) a la vez, que se enrolla y se pliega, que
es tan irrompible como el diamante y que tiene un sólo átomo de grosor.
GONZALO PINTO UNACH

137. CIRCUITO INTEGRADO
http://www.xatakaciencia.com/nanotecnologia/creado-el-primer-circuito-integrado-de-
grafeno enviado por Sergio Parra 18 de junio de 2011 | 21:49
EN PRIMER LUGAR MOLIBDENITA MICROCHIP
La molibdenita, un material nuevo y muy prometedor, puede superar los límites físicos
del silicio. Científicos EPFL ha demostrado esto al hacer el primer microchip de
molibdenita, con los transistores más pequeños y de energía más eficiente.
Después de haber revelado las ventajas de la electrónica de molibdenita, los
investigadores de la EPFL han tomado el paso definitivo al lado. El Laboratorio de
electrónica a nanoescala y Estructuras (carriles) ha hecho un chip o circuito integrado,
lo que confirma que la molibdenita pueden superar los límites físicos del silicio en los
términos de la miniaturización, el consumo de electricidad, mecánica y flexibilidad.
"Hemos construido un prototipo inicial, poniendo dos hasta seis transistores en serie
en su lugar, y han demostrado que las operaciones básicas de la lógica binaria fuera
posible, lo que demuestra que podemos hacer un chip más grande", explica el director
CARRILES Andras Kis, que ha publicado recientemente dos artículos sobre el tema
en la revista científica revista ACS Nano.
A principios de 2011, el laboratorio dio a conocer el potencial de disulfuro de
molibdeno (MoS2), una relativa abundancia, mineral natural. Su estructura y sus
GONZALO PINTO UNACH

138. CIRCUITO INTEGRADO
propiedades semiconductoras lo convierten en un material ideal para su uso en
transistores. Por lo tanto, puede competir directamente con el silicio, el componente
más alto utilizado en la electrónica, y en varios puntos, también rivales de grafeno.
Tres átomos de espesor
"La principal ventaja de MoS2 es que nos permite reducir el tamaño de los
transistores, y por lo tanto a más que miniaturizar", explica Kis. No ha sido posible
hasta este momento para hacer las capas de menos de dos nanómetros de grosor de
silicio, debido al riesgo de iniciar una reacción química que se oxida la superficie y el
compromiso de sus propiedades electrónicas. La molibdenita, por otro lado, se puede
trabajar en capas tan sólo tres átomos de espesor, por lo que es posible construir chips
que son al menos tres veces menores. En esta escala, el material sigue siendo muy
estable y de conducción es fácil de controlar.
No es tan codicioso
MoS2 transistores también son más eficientes. "Se pueden encenderse y apagarse
mucho más rápido, y se puede poner en modo de espera más completo", explica Kis.
Molibdenita está a la par con el silicio en términos de su capacidad de amplificar las
señales electrónicas, con una señal de salida que se cuatro veces más fuerte que la
señal de entrada.Esto demuestra que hay "un considerable potencial para crear chips
más complejos", dice Kis."Con el grafeno, por ejemplo, la amplitud es de
aproximadamente 1. Por debajo de este umbral, la tensión de salida no sería suficiente
para alimentar a un segundo chip, similar”.
Construido en flexibilidad
Molibdenita también tiene propiedades mecánicas que la hacen interesante como
material posible para su uso en la electrónica flexible, como el tiempo en el diseño de
láminas flexibles de chips. Esto podría, por ejemplo, ser utilizado para la fabricación
de computadoras que podrían ser enrolladas o dispositivos que puedan fijarse a la piel.
http://actu.epfl.ch/news/first-molybdenite-microchip/
GONZALO PINTO UNACH

139. CIRCUITO INTEGRADO
EL EPFL DESARROLLA EL PRIMER CIRCUITO INTEGRADO REALIZADO
CON MOLIBDENITA
http://www.faltariamas.com/wp-content/uploads/2011/12/Molybdenite_quebec2.jpg
El aumento de la escala de integración de los circuitos electrónicos está llegando a unos
límites en los que el Silicio, que es el material semiconductor que se suele utilizar como
base, comienza a presentar inestabilidades que hacen que no se pueda disminuir mucho más
el tamaño de los transistores. Una de las vías que se están investigando actualmente pasa
por el uso del Grafeno como complemento al Silicio aunque, también, se está explorando el
uso de otros materiales semiconductores alternativos al Silicio.
Precisamente, la prestigiosa Ecole Polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) acaba de
desarrollar el primer circuito integrado fabricado conMolibdenita.
La Molibdenita es un material muy abundante en la naturaleza cuya composición química
es el disulfuro de molibdeno y su estructura atómica consiste en láminas de átomos de
molibdeno contenidos entre láminas de átomos de azufre. Desde hace casi un año, un
equipo del EPFL puso el foco en este mineral para buscar una alternativa al Silicio sin tener
que pasar por el prometedor Grafeno, así que se fijaron en un mineral como la Molibdenita
que, hasta ahora, solía utilizarse como aditivo de lubricantes.
GONZALO PINTO UNACH

140. CIRCUITO INTEGRADO
Según comentaba a principios de año uno de los integrantes del equipo a cargo de la
investigación, el profesor Andra Kis:
La Molibdenita es un material de dos dimensiones, muy delgado y fácil de usar en
nanotecnología. Tiene potencial real en la fabricación de transitores muy pequeños, en la de
LEDs y en células solares.
De hecho, la Molibdenita se identificó por dos factores, fundamentalmente, por un lado
porque era tenía menor volumen que el Silicio (algo interesante para buscar una reducción
del tamaño) y, por otra parte, se había identificado este material como un posible sustrato
sobre el que fabricar transistores que consumieran 100.000 veces menos energía que sus
equivalentes en Silicio cuando el transistor está en reposo.
http://www.faltariamas.com/wp-content/uploads/2011/12/Molibdenite-transistor-800x600.
Tras 12 meses de trabajo, el equipo del Laboratorio de Nanoelectrónica y Nanoestructuras
de la EPFL ha publicado que ha podido desarrollar, con éxito, el primer circuito integrado
basado en la Molibdenita que, además, ofrece unos transistores mucho más pequeños que
los fabricados en Silicio y mucho más eficientes:
Hemos desarrollado un prototipo inicial en el que hemos emplazado dos series de 6
transistores con los que hemos podido comprobar que es posible implementar operaciones
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141. CIRCUITO INTEGRADO
lógicas básicas, es decir, que podríamos usarlos para desarrollar un circuito integrado
mucho mayor
Hasta la fecha, el Silicio no había permitido sobrepasar la barrera de los 2 nanómetros,
punto en el que el Silicio podía presentar un proceso de oxidación de su superficie en el que
sus propiedades químicas se deteriorarían. Sin embargo, el uso de la Molibdenita permite
realizar circuitos integrados hasta 3 veces más pequeños porque, a esa escala, el material
sigue siendo muy estable y sus propiedades eléctricas siguen siendo fáciles de controlar.
Desde el punto de vista energético, estos transistores prometen mejorar mucho el consumo
de los circuitos integrados puesto que su capacidad de conmutación (pasar de on a off) ha
mejorado mucho y conmutan mucho más rápido, por lo que pueden pasar a un modo de
reposo en el que el consumo es, prácticamente, despreciable. Y si la Molibdenita parece
prometedora, desde el punto de vista del tamaño y el consumo energético, este material
podría ser utilizado para el desarrollo de chips flexibles gracias a sus propiedades
mecánicas.
Quién sabe, pero parece que la EPFL ha abierto una puerta muy interesante que podría
suponer todo un punto de inflexión en el desarrollo y fabricación de circuitos integrados.
CIRCUITO INTEGRADO CON VENTANA DE CRISTAL
GONZALO PINTO UNACH

142. CIRCUITO INTEGRADO
Circuitos integrados de memoria con una ventana de cristal de cuarzo que posibilita su
borrado mediante radiación ultravioleta.
Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es una pastilla
pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que
se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegida
dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. El encapsulado posee conductores
metálicos apropiados para hacer conexión entre la pastilla y un circuito impreso.
LA EVOLUCIÓN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
El circuito integrado se ha recorrido un largo camino desde el primer prototipo de Jack
Kilby.Su idea fundó una nueva industria y es el elemento clave de nuestra sociedad
informatizada.Hoy en día los circuitos más avanzados contienen varios cientos de millones
de componentes en un área no mayor que una uña. Los transistores en estos chips son
alrededor de 90 nm, es decir 0,00009 milímetros, lo que significa que podía comprimir
cientos de estos transistores dentro de un glóbulo rojo.
Jack Kilby examina una lámina llena de patatas fritas. Foto: Texas Instruments
Cada año los chips de computadora más potente y más barato que el año anterior. Gordon
Moore, uno de los pioneros del circuito integrado y principios de los fundadores de Intel,
una vez dijo: "Si la industria automotriz avanzado tan rápidamente como la industria de los
GONZALO PINTO UNACH

143. CIRCUITO INTEGRADO
semiconductores, un Rolls Royce podría obtener una media de un millón de millas por
galón, y que sería más barato para lanzar que lejos de lo que para aparcar."
* 1 pulgada = 25,4 milímetros
** 1 galón = 3,8 litros EE.UU., 1 milla = 1,6 kilometros
Publicado por primera vez 05 de mayo 2003
http://www.nobelprize.org/educational/physics/integrated_circuit/history/index.html
EL INTEGRADO QUE SE AUTO ENFRÍAN
Estudio de la Universidad de Illinois en 2011
Desde la universidad de Illinois nos llega un estudio, que avala el grafeno como el sustituto
ideal del silicio. El grafeno es un material constituido por una malla monoatómica de
átomos de carbono, es el componente estructural básico de todos los demás elementos
grafíticos incluyendo el grafito los nanotubos de carbono y los fulerenos. Anteriores
estudios han demostrado que sería posible la realización de chips de grafeno que alcancen
frecuencias de funcionamiento hasta de 150 GHz.
Por si esto no fuera poco, ahora un equipo de investigadores de la universidad de Illinois
dirigidos por el físico William King y el ingeniero de sistemas Eric Pop han medido la
temperatura de una malla de grafeno utilizando un microscopio atómico y una sonda
térmica, llegando a la conclusión de que no sólo no se calienta sino que este material tiene
la capacidad de auto enfriarse.
GONZALO PINTO UNACH

144. CIRCUITO INTEGRADO
Según el estudio el grafeno parece perder calor más rápido de lo que se acumula, por lo
tanto el material no sólo no se calienta por mucha electricidad que se le aplique sino que
además tiene la capacidad de auto enfriarse. Según palabras del profesor King: ‘En el
silicio y la mayor parte de materiales conocidos, el calentamiento eléctrico es mucho mayor
que la capacidad de disipar ese calor. Sin embargo, hemos descubierto que hay zonas en los
transistores de grafeno en las que el enfriamiento termoeléctrico es superior a la
acumulación de calor, lo que permitiría, en teoría, diseñar dispositivos que se auto enfriasen
sin ayuda externa. Es la primera vez que se observa esta cualidad en los dispositivos de
grafeno’.
Por desgracia el grafeno es un material tremendamente complicado y caro de conseguir, ya
que se consigue a base de extraer nano láminas a partir del grafito común. Sin embargo la
tecnología de extracción de este material va avanzando y se va abaratando el coste, por lo
que quizás algún día tengamos chips ultrarrápidos y sin disipadores fabricados con este
material.
ESTÁ CELEBRANDO 50 AÑOS DEL CIRCUITO INTEGRADO EL MUSEO DE
HISTORIA DE LA COMPUTADORA DICIEMBRE DE 2011
Mountain View, Estados Unidos
El Museo de Historia de la Computadora en Mountain View, California está celebrando el
50 aniversario de lo que mucha gente llama como la mayor invención jamás hecha del ser
humano, el circuito integrado.
Usando historias orales de aquellos que presenciaron la creación y desarrollo del circuito
integrado, El Museo de Historia de la Computadora creó una exhibición de esta invención.
La exhibición que estará todo el año mostrará ejemplos de los primeros transistores, como
se remplazaron a los tubos al vacio y los primeros circuitos integrados, todo explicado
desde el punto de vista de los creadores de dicho invento los llamados ‘ocho ingenieros
traidores’ que lo crearon en 1959.
GONZALO PINTO UNACH

145. CIRCUITO INTEGRADO
El circuito integrado fue un invento que cambió profundamente a la humanidad.
Computer History Museum Página web del Múseo de Historia de la Computadora.
http://ec.globedia.com/anos-circuito-integrado
MICROCONTROLADORES (HISTORIA)
¿QUÉ ES UN MICROCONTROLADOR?
Un microcontrolador es un dispositivo electrónico capaz de llevar a cabo procesos lógicos.
Estos procesos o acciones son programados en lenguaje ensamblador por el usuario, y son
introducidos en este a través de un programador. Esto suena un poco complicado, pero sólo
es un resumen de 3 líneas. A lo largo de este curso veremos todas las reglas y trucos de este
lenguaje complicado por su sencillez.
UN POCO DE HISTORIA
Inicialmente cuando no existían los microprocesadores las personas se ingeniaban en
diseñar sus circuitos electrónicos y los resultados estaban expresados en diseños que
implicaban muchos componentes electrónicos y cálculos matemáticos. Un circuito lógico
básico requería de muchos elementos electrónicos basados en transistores, resistencias, etc.,
GONZALO PINTO UNACH

146. CIRCUITO INTEGRADO
lo cual desembocaba en circuitos con muchos ajustes y fallos; pero en el año 1971 apareció
el primer microprocesador el cual originó un cambio decisivo en las técnicas de diseño de
la mayoría de los equipos.
Al principio se creía que el manejo de un microprocesador era para aquellas personas con
un coeficiente intelectual muy alto; por lo contrario con la aparición de este circuito
integrado todo sería mucho más fácil de entender y los diseños electrónicos serian mucho
más pequeños y simplificados. Entre los Microprocesadores más conocidos tenemos el
popular Z-80 y el 8085. Los diseñadores de equipos electrónicos ahora tenían equipos que
podían realizar mayor cantidad de tareas en menos tiempo y su tamaño se redujo
considerablemente; sin embargo, después de cierto tiempo aparece una nueva tecnología
llamada microcontrolador que simplifica aun más el diseño electrónico.
DIFERENCIAS ENTRE MICROPROCESADOR Y MICROCONTROLADOR
Si has tenido la oportunidad de realizar un diseño con un microprocesador pudiste observar
que dependiendo del circuito se requerían algunos circuitos integrados adicionales además
del microprocesador como por ejemplo: memorias RAM para almacenar los datos
temporalmente y memorias ROM para almacenar el programa que se encargaría del
proceso del equipo, un circuito integrado para los puertos de entrada y salida y finalmente
un decodificador de direcciones.
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147. CIRCUITO INTEGRADO
http://es.wikipedia.org/wiki/Microcontrolador_PIC
HISTORIA
Los PIC son una familia de microcontroladores tipo RISC fabricados por Microchip
Technology Inc. y derivados del PIC1650, originalmente desarrollado por la división de
microelectrónica de General Instrument. El nombre actual no es un acrónimo. En realidad,
el nombre completo es PICmicro, aunque generalmente se utiliza como Peripheral Interface
Controller (controlador de interfaz periférico).
El PIC original se diseñó para ser usado con la nueva CPU de 16 bits CP16000. Siendo en
general una buena CPU, ésta tenía malas prestaciones de E/S, y el PIC de 8 bits se
desarrolló en 1975 para mejorar el rendimiento del sistema quitando peso de E/S a la CPU.
El PIC utilizaba micro código simple almacenado en ROM para realizar estas tareas; y
aunque el término no se usaba por aquel entonces, se trata de un diseño RISC que ejecuta
una instrucción cada 4 ciclos del oscilador. En 1985 la división de microelectrónica de
General Instrument se separa como compañía independiente que es incorporada como filial
(el 14 de diciembre de 1987 cambia el nombre a Microchip Technology y en 1989 es
adquirida por un grupo de inversores) y el nuevo propietario canceló casi todos los
desarrollos, que para esas fechas la mayoría estaban obsoletos.
El PIC, sin embargo, se mejoró con EPROM para conseguir un controlador de canal
programable. Hoy en día multitud de PICs vienen con varios periféricos incluidos (módulos
de comunicación serie, UARTs, núcleos de control de motores, etc.) y con memoria de
programa desde 512 a 32.000 palabras (una palabra corresponde a una instrucción en
lenguaje ensamblador, y puede ser 12, 14 o 16 bits, dependiendo de la familia específica de
PICmicro).
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148. CIRCUITO INTEGRADO
EL MICROPROCESADOR ( I )
En materia de lógica digital todo, absolutamente todo, se puede construír utilizando
únicamente las tres funciones lógicas básicas de OR, AND y NOT. Si la majestuosa
catedral de Notre Dame fue edificada con ladrillos que, vistos individualmente, parecen una
cosa insignificante, del mismo modo las tras funciones lógicas básicas cuyo funcionamiento
una vez comprendido pueden parecer una cosa risible, no lo son cuando se empiezan a
juntar en mayores números para ir creando funciones cada vez más complejas, empezando
con los flip-flops R-S, evolucionando tras esto a los flip-flops J-K, progresando tras esto a
los contadores binarios y a los registros de transferencia, para continuar con la construcción
de medios-sumadores y medios-substractores que a su vez pueden ser integrados para
formar sumadores completos y substractores completos con los cuales se pueden llevar a
cabo operaciones aritméticas binarias de adición y resta.
Continuando con la integración de componentes, eventualmente llegamos un componente
especial que ha sido el responsable por la dramática revolución informática cuyos efectos
los puede palpar cualquiera que esté leyendo este documento vía Internet: el
microprocesador, simbolicado como µP (la letra griega mues utilizada como prefijo para
simbolizar la palabra "micro", siguiendo una costumbre muy común en la ciencia y la
ingeniería).
La revolución informática que estamos viviendo en estos momentos y que está cambiando
radicalmente nuestras vidas de mil maneras comenzó con el siguiente circuito integrado
aparentemente inocuo del tamaño de un dedo pulgar diseñado, fabricado e introducido al
mercado por vez primera el 1 de abril de 1972 por una compañía virtualmente desconocida
en aquella época llamada Intel:
GONZALO PINTO UNACH

149. CIRCUITO INTEGRADO
Este circuito integrado bautizado como el 8008 visto por fuera podría confundirse con
alguno de los circuitos integrados dentro de los cuales podría haber cuatro funciones
NAND, o dos flip-flops J-K, o un comparador binario, o alguna otra función lógica hecha a
base de funciones lógicas básicas. Pero si destapamos este circuito integrado para ver su
contenido, nos daremos cuenta de que contiene no unas cuantas docenas de transistores o
inclusive algunas centenas, sino que contiene miles de transistores (aproximadamente 3 mil
500 transistores):
GONZALO PINTO UNACH

150. CIRCUITO INTEGRADO
Esto nos dá ya una idea sobre lo que puede ser capaz de hacer algo que tenga tantas
funciones lógicas básicas metidas en un solo "chip".
Originalmente comisionado por la compañía Computer Terminal Corporation para ser
usado en sus terminales programables Datapoint 2200, el circuito integrado Intel 8008 fue
rechazado porque además de ser entregado fuera de tiempo no cumplía con todas las
expectativas de la empresa que lo había ordenado.
Aunque este circuito de hecho ya había sido precedido unos cuantos meses antes por otro
parecido, el Intel 4004, el 8008 podía procesar una palabra de 8 dígitos binarios (un byte,
tal como el byte 10110010) a la vez y podía domiciliar una memoria RAM mucho mayor
que el 4004 (el cual podía procesar únicamente palabras de 4 dígitos binarios). Se trataba
del primer microprocesador de 8 bits con la capacidad de inducir la construcción de
computadoras en torno a una sola unidad de procesamiento central.
GONZALO PINTO UNACH

151. CIRCUITO INTEGRADO
Sin saber qué hacer con el lote de circuitos Intel 8008 que ya había sido fabricados, la
empresa decidió ponerlos a la venta al público con la esperanza de que alguien le pudiese
encontrar alguna utilidad. Esta no tardaría en llegar cuando un estudiante de post-grado,
Jonathan Titus, diseñó un prototipo crudo de computadora para ser usada como un juguete
de aprendizaje y entretenimiento, cuya operación estaba basada en torno a ese circuito
integrado Intel 8008 hasta entonces completamente desconocido.
Como resultado de esta idea, en julio de 1974 la revista Radio-Electronics, una revista
especializada para los aficionados a construír sus propios aparatos electrónicos de todo tipo
mediante una lista de componentes y un diagrama esquemático, mejor conocidos en la
lengua anglosajona como hobbyists, anunció en su portada principal un proyecto
interesante para sus lectores bajo el título "Construya la Mark-8: Su Minicomputadora
Personal":
http://www.alipso.com/monografias/2954_tema1112/
CIRCUITO INTEGRADO
GONZALO PINTO UNACH

152. CIRCUITO INTEGRADO
Una FPGA de Altera.
Una Spartan de Xilinx.
Un FPGA (del inglés Field Programmable Gate Array)
Es un dispositivo semiconductor que contiene bloques de lógica cuya interconexión y
funcionalidad puede ser configurada 'in situ' mediante un lenguaje de descripción
especializado. La lógica programable puede reproducir desde funciones tan sencillas como
las llevadas a cabo por una puerta lógica o un sistema combinacional hasta
complejos sistemas en un chip.
Las FPGAs se utilizan en aplicaciones similares a los ASICs sin embargo son más lentas,
tienen un mayor consumo de potencia y no pueden abarcar sistemas tan complejos como
ellos. A pesar de esto, las FPGAs tienen las ventajas de ser reprogramables (lo que añade
una enorme flexibilidad al flujo de diseño), sus costes de desarrollo y adquisición son
mucho menores para pequeñas cantidades de dispositivos y el tiempo de desarrollo es
también menor.
GONZALO PINTO UNACH

153. CIRCUITO INTEGRADO
Ciertos fabricantes cuentan con FPGAs que sólo se pueden programar una vez, por lo que
sus ventajas e inconvenientes se encuentran a medio camino entre los ASICs y las FPGAs
reprogramables.
Históricamente las FPGA surgen como una evolución de los conceptos desarrollados en las
PAL y los CPLD.
Historia: FPGA vs CPLD
ARQUITECTURA INTERNA DE UNA FPGA.
Las FPGAs fueron inventadas en el año 1984 por Ross Freeman y Bernard Vonderschmitt,
co-fundadores de Xilinx, y surgen como una evolución de los CPLDs.
Tanto los CPLDs como las FPGAs contienen un gran número de elementos lógicos
programables. Si medimos la densidad de los elementos lógicos programables en puertas
lógicas equivalentes (número de puertas NAND equivalentes que podríamos programar en
un dispositivo) podríamos decir que en un CPLD hallaríamos del orden de decenas de miles
de puertas lógicas equivalentes y en una FPGA del orden de cientos de miles hasta millones
de ellas.
Aparte de las diferencias en densidad entre ambos tipos de dispositivos, la diferencia
fundamental entre las FPGAs y los CPLDs es su arquitectura. La arquitectura de los CPLDs
es más rígida y consiste en una o más sumas de productos programables cuyos resultados
van a parar a un número reducido de biestables síncronos (también denominados flip-
GONZALO PINTO UNACH

154. CIRCUITO INTEGRADO
flops). La arquitectura de las FPGAs, por otro lado, se basa en un gran número de pequeños
bloques utilizados para reproducir sencillas operaciones lógicas, que cuentan a su vez con
biestables síncronos. La enorme libertad disponible en la interconexion de dichos bloques
confiere a las FPGAs una gran flexibilidad.
Otra diferencia importante entre FPGAs y CPLDs es que en la mayoría de las FPGAs se
pueden encontrar funciones de alto nivel (como sumadores y multiplicadores) embebidas
en la propia matriz de interconexiones, así como bloques de memoria.
HISTORIA
Las FPGA son el resultado de la convergencia de dos tecnologías diferentes, los
dispositivos lógicos programables (PLDs [Programmable Logic Devices]) y los circuitos
integrados de aplicación específica (ASIC [Application-Specific Integrated Circuit]). La
historia de los PLDs comenzó con los primeros dispositivos PROM (Programmable Read-
Only Memory) y se les añadió versatilidad con los PAL (Programmable Array Logic) que
permitieron un mayor número de entradas y la inclusión de registros.
Esos dispositivos han continuado creciendo en tamaño y potencia. Mientras,
los ASICsiempre han sido potentes dispositivos, pero su uso ha requerido tradicionalmente
una considerable inversión tanto de tiempo como de dinero. Intentos de reducir esta carga
han provenido de la modularización de los elementos de los circuitos, como los ASIC
basados en celdas, y de la estandarización de las máscaras, tal como Ferranti fue pionero
con la ULA (Uncommitted Logic Array).
El paso final era combinar las dos estrategias con un mecanismo de interconexión que
pudiese programarse utilizando fusibles, antifusibles o celdas RAM y celdas ROM, como
los innovadores dispositivos Xilinx de mediados de los 80. Los circuitos resultantes son
similares en capacidad y aplicaciones a los PLDs más grandes, aunque hay diferencias
puntuales que delatan antepasados diferentes. Además de en computación reconfigurable,
las FPGAs se utilizan en controladores, codificadores/decodificadores y en el prototipado
de circuitos VLSI y microprocesadores a medida.
GONZALO PINTO UNACH

155. CIRCUITO INTEGRADO
El primer fabricante de estos dispositivos fue Xilinx y los dispositivos de Xilinx se
mantienen como uno de los más populares en compañías y grupos de investigación. Otros
vendedores en este mercado son Atmel, Altera, AMD y Motorola.
CARACTERÍSTICAS
Una jerarquía de interconexiones programables permite a los bloques lógicos de un FPGA
ser interconectados según la necesidad del diseñador del sistema, algo parecido a
un breadboard (es una placa de uso genérico reutilizable o semi permanente) programable.
Estos bloques lógicos e interconexiones pueden ser programados después del proceso de
manufactura por el usuario/diseñador, así que el FPGA puede desempeñar cualquier
función lógica necesaria.
Una tendencia reciente ha sido combinar los bloques lógicos e interconexiones de los
FPGA con microprocesadores y periféricos relacionados para formar un «Sistema
programable en un chip». Ejemplo de tales tecnologías híbridas pueden ser encontradas en
los dispositivos Virtex-II PRO y Virtex-4 de Xilinx, los cuales incluyen uno o más
procesadores PowerPC embebidos junto con la lógica del FPGA.
El FPSLIC de Atmel es otro dispositivo similar, el cual usa un procesador AVR en
combinación con la arquitectura lógica programable de Atmel. Otra alternativa es hacer uso
de núcleos de procesadores implementados haciendo uso de la lógica del FPGA. Esos
núcleos incluyen los procesadores MicroBlaze y PicoBlaze de Xlinx, Nios y Nios II de
Altera, y los procesadores de código abierto LatticeMicro32 y LatticeMicro8.
Muchos FPGA modernos soportan la reconfiguración parcial del sistema, permitiendo que
una parte del diseño sea reprogramada, mientras las demás partes siguen funcionando. Este
es el principio de la idea de la (computación reconfigurable), o los (sistemas
reconfigurables).
PROGRAMACIÓN
La tarea del programador es definir la función lógica que realizará cada uno de los CLB,
seleccionar el modo de trabajo de cada IOB e interconectarlos.
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156. CIRCUITO INTEGRADO
El diseñador cuenta con la ayuda de entornos de desarrollo especializados en el diseño de
sistemas a implementarse en un FPGA. Un diseño puede ser capturado ya sea como
esquemático, o haciendo uso de un lenguaje de programación especial. Estos lenguajes de
programación especiales son conocidos como HDL o Hardware Description
Language (lenguajes de descripción dehardware). Los HDLs más utilizados son:
 VHDL
 Verilog
 ABEL
En un intento de reducir la complejidad y el tiempo de desarrollo en fases de prototipaje
rápido, y para validar un diseño en HDL, existen varias propuestas y niveles de abstracción
del diseño. Entre otras, National Instruments LabVIEW FPGA propone un acercamiento de
programación gráfica de alto nivel.
APLICACIONES
Cualquier circuito de aplicación específica puede ser implementado en un FPGA, siempre y
cuando esta disponga de los recursos necesarios. Las aplicaciones donde más comúnmente
se utilizan los FPGA incluyen a los DSP (procesamiento digital de señales), radio definido
por software, sistemas aeroespaciales y de defensa, prototipos de ASICs, sistemas de
imágenes para medicina, sistemas de visión para computadoras, reconocimiento de voz,
bioinformática, emulación de hardware de computadora, entre otras. Cabe notar que su uso
en otras áreas es cada vez mayor, sobre todo en aquellas aplicaciones que requieren un alto
grado de paralelismo.
Existe código fuente disponible (bajo licencia GNU GPL) de sistemas
como microprocesadores, microcontroladores, filtros, módulos de comunicaciones
y memorias, entre otros. Estos códigos se llaman cores.
TECNOLOGÍA DE LA MEMORIA DE PROGRAMACIÓN
Las FPGAs también se pueden diferenciar por utilizar diferentes tecnologías de memoria:
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157. CIRCUITO INTEGRADO
 Volátiles: Basadas en RAM. Su programación se pierde al quitar la alimentación.
Requieren una memoria externa no volátil para configurarlas al arrancar (antes o
durante el reset).
 No Volátiles: Basadas en ROM. Hay de dos tipos, las reprogramables y las no
reprogramables.
1. Reprogramables: Basadas en EPROM o flash. Éstas se pueden borrar y volver a
reprogramar aunque con un límite de unos 10.000 ciclos.
2. No Reprogramables: Basadas en fusibles. Solo se pueden programar una vez, lo que
las hace poco recomendables para trabajos en laboratorios.
Ejemplo de tarjeta de desarrollo que incorpora una FPGA:
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158. CIRCUITO INTEGRADO
FABRICANTES
A principios de 2007, el mercado de los FPGA se ha colocado en un estado donde hay dos
productores de FPGA de propósito general que están a la cabeza del mismo, y un conjunto
de otros competidores quienes se diferencian por ofrecer dispositivos de capacidades
únicas.
 Xilinx es uno de los dos grandes líderes en la fabricación de FPGA.
 Altera es el otro gran líder.
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159. CIRCUITO INTEGRADO
 Lattice Semiconductor lanzó al mercado dispositivos FPGA con tecnología de
90nm. En adición, Lattice es un proveedor líder en tecnología no volátil, FPGA
basadas en tecnología Flash, con productos de 90nm y 130nm.
 Actel tiene FPGAs basados en tecnología Flash reprogrammable. También ofrece
FPGAs que incluyen mezcladores de señales basados en Flash.
 QuickLogic tiene productos basados en antifusibles (programables una sola vez).
 Atmel es uno de los fabricantes cuyos productos son reconfigurables (el Xilinx
XC62xx fue uno de estos, pero no están siendo fabricados actualmente). Ellos se
enfocaron en proveer microcontroladores AVR con FPGAs, todo en el mismo
encapsulado.
 Achronix Semiconductor tienen en desarrollo FPGAs muy veloces. Planean sacar al
mercado a comienzos de 2007 FPGAs con velocidades cercanas a los 2GHz.
 MathStar, Inc. ofrecen FPGA que ellos llaman FPOA (Arreglo de objetos de matriz
programable).
http://es.wikipedia.org/wiki/Field_Programmable_Gate_Array#Caracter.C3.ADsticas
SYSTEM ON A CHIP
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160. CIRCUITO INTEGRADO
AMD Geode es un ejemplo de un system-on-a-chip basado en la arquitectura x86
System-on-a-chip o SoC (también referido como system-on-chip), describe la tendencia
cada vez más frecuente de usar tecnologías de fabricación que integran todos o gran parte
de los módulos componentes de un ordenador o cualquier otro sistema informático o
electrónico en un único circuito integrado o chip.
El diseño de estos sistemas puede estar basado en circuitos de señal digital, señal
analógica, o incluso de señal mixta (tanto analógica como digital), y a menudo módulos o
sistemas de radio-frecuencia (módulos de comunicación inalámbrica: Wi-Fi, Bluetooth,
etc.). Un ámbito común de aplicación de la tecnología SoC son los sistemas embebidos.
Las diferencia principal de un SoC con un microcontrolador tradicional no debe pasarse por
alto, puesto que éstos rara vez disponen de más de 100kiloBytes de memoria RAM (de
hecho, lo más frecuente es que la(s) memoria(s) de un microcontrolador tan solo conste(n)
de unos pocos kiloBytes), y gran parte de estos son estructuras mono-chip, mientras que el
término SoC es usado para procesadores más potentes y complejos, como son los de los
ordenadores actuales, y que dependen de chips o módulos de memoria externos para ser
eficaces.
Para sistemas más grandes y complejos sería impropio hablar de SoCs, convirtiéndose el
término, en este caso, en una mera referencia o directiva a seguir que la propia realidad de
éstos:
GONZALO PINTO UNACH

161. CIRCUITO INTEGRADO
Aumentar la integración en un mismo chip con el objetivo de reducir costes y construir
sistemas cada vez más reducidos (capaces de lo mismo o más que sistemas más antiguos y
voluminosos).
Resultaría impropio, principalmente, porque los intereses de la mayoría de los proyectos
desarrollados en esta área fijan sus objetivos en diseños tan específicos y complejos que no
suelen permitir -debido al coste de éstos- la implementación de todo el sistema en un
solo chip. Éstos suelen ser diseñados expresamente para una optimización en la realización
de uno (o varios) de los proceso(s) que suponen gran parte de la rutina de funcionamiento.
Una alternativa al diseño y fabricación de un SoC -cuando esto no sea rentable, por
ejemplo- para una determinada aplicación es un sistema System-in-package (ó SiP), que
comprende un número determinado de chips ensamblados en uno solo. A pesar de esto, se
estima que la fabricación en gran volumen de SoCs será más rentable que la de sistemas
SiP, debido a que el rendimiento de fabricación unitario para un SoC es mayor y su montaje
y empaquetado mucho más sencillos.1
Una tercera opción en la integración de sistemas electrónicos, presente por ejemplo en
teléfonos móviles de alta gama, o el Beagle Board (un sencillo ordenador de baja potencia
basado en el procesador OMAP de Texas Instruments), es el apilado de diferentes placas de
circuitos al ensamblarse el sistema (package-on-package, o PoP). Consiste, básicamente, en
la soldadura de la placa principal -la que contiene el procesador- con placas superiores e
inferiores mediante un entramado de esferas metálicas (BGA, Ball Grid Array) en forma de
anillo. Estas proporcionan consistencia a la estructura en forma de sandwich a la vez que
interconectan el procesador (y demás componentes principales).
Con los buses de memoria situada en una placa diferente apilada debajo o sobre la
principal.
(Normalmente estas placas son fabricadas y distribuidas por diferentes empresas que las
que diseñan microcontroladores, microprocesadores y SoCs).
ARQUITECTURA
Un SoC estándar está constituido por:
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162. CIRCUITO INTEGRADO
 Un microcontrolador, microprocesador o núcleo DSP.
 Algunos SoCs llamados MultiProcessor System-on-Chip (MPSoC) – son
construidos con microprocesadores dotados de varios núcleos o bien más de un
microprocesador.
 Módulos de memoria (informática) incluyendo parte o todos los tipos de memoria a
continuación listados: ROM (memoria de sólo lectura), RAM (memoria de acceso
aleatorio), EEPROM (memoria de sólo lectura programable y borrable
electrónicamente) y Flash (memorias NAND de acceso muy rápido en
comparación con los tradicionales -todavía hoy muy usados- soportes magnéticos).
 Generadores de frecuencia fija como por ejemplo osciladores y/o lazos de
seguimiento de fase o PLLs.
 Componentes periféricos como contadores-temporizadores, temporizadores o
relojes a tiempo real y generadores PoR (power-on reset, dispositivos que reajustan
el sistema al recibir señal positiva, permitiendo a un sistema electrónico arrancar
desde un estado conocido).
 Interfaces externas-incluyendo estándares como USB, IEEE
1394/Firewire, Ethernet, USART, o SPI.
 Interfaces analógicas incluyendo ADCs y DACs.
 Reguladores de voltaje y módulo(s) EMS.
Estos módulos están interconectados de acuerdo a estándares industriales de conexión
de buses como también a tecnologías propietarias como por ejemplo el AMBA,
arquitectura de bus diseñada por ARM Ltd. Controladores DMA dedicados dirigen la
información entre interfaces externas y la memoria principal, evitando el paso
innecesario de ésta a través del procesador e incrementando así elvolumen de
trabajo del SoC.
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163. CIRCUITO INTEGRADO
System-on-a-Chip basado en un microcontrolador
PROCESO DE DISEÑO
Un SoC está constituido, por una parte, del hardware arriba descrito, y por otra
del software que maneja el (ó los) núcleo(s) delmicrocontrolador, procesador, o DSP,
además de los periféricos y puertos o interfaces. Una buena planificación del diseño de un
SoC tratará de desarrollar paralelamente la arquitectura física o hardware y el software.
La mayoría de SoCs son desarrollados a partir de módulos de hardware básicos
previamente testeados para la construcción de diversos elementos (listados anteriormente)
más complejos junto con los controladores de software que proporcionan las instrucciones
para su manejo. De gran importancia son los stack de protocolos que manejan
interfaces universales como el famoso Universal Serial Bus.
Los módulos dehardware se posicionan sobre las placas de la manera más óptima
(compactando en el espacio disponible la mayor cantidad posible de componentes) con
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164. CIRCUITO INTEGRADO
ayuda de herramientas CAD, permitiendo elaborar un diseño previo de la arquitectura que
se desea fabricar sin coste adicional. A su vez, los módulos de software se implementan en
el sistema final usando potentes herramientas de desarrollo, conocidas comoIDE y SDE.
Un paso clave en la confección del SoC es la emulación: el hardware se mapea tal y como
será fabricado en una plataforma de emulación basada en un FPGA, que reproduce
fielmente el comportamiento del SoC, con el fin de testear los módulos de software.
Para ello, estos son cargados en la memoria volátil del emulador. Una vez puesta a punto, la
plataforma es puesta en funcionamiento: tanto el hardware como elsoftware réplicas del
futuro SoC arrancan para ser testeados y depurados bajo las condiciones más próximas a la
máxima velocidad de trabajo del SoC. (La emulación va generalmente precedida de una
amplia simulación por software, de hecho, los FPGAs son usados principalmente para
acelerar alguna parte concreta del proceso de simulación).
Tras la emulación satisfactoria del hardware del SoC, se procede a la fase
de posicionamiento y encaminado de la circuitería (para lo cual se utilizan
aplicaciones CAD, como ya se ha dicho antes), obteniendo el diseño más óptimo para su
fabricación en serie.
Los chips son testeados y verificados para posibles correcciones lógicas antes de enviarse a
fundición definitivamente. Esta tarea se denominaverificación funcional, y garantiza unos
correctos funcionamiento, tiempo de operación y energía consumida, durante gran parte de
su ciclo de vida (aunque el porcentaje del 70% a menudo asegurado por el fabricante es
exagerado).3
HDLs como Verilog o VHDL son herramientas comúnmente usadas en el
proceso de verificación.
Debido a la creciente complejidad de los chips, se están empezando a usar HDLs más
avanzados como son SystemVerilog, SystemC, e, o OpenVera. Los bugs encontrados
durante la verificación son redactados en un informe envíado al diseñador, para su
correspondiente reparación.
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165. CIRCUITO INTEGRADO
Diagrama de flujo que ilustra el proceso de diseño de un System-on-a-Chip
FABRICACIÓN
Los SoCs pueden ser fabricados usando diferentes tecnologías, incluyendo:
 Diseño a medida (Full Custom)
 Diseño basado en Celdas Estándares (Standard Cell)
 Diseño basado en 'Field-programmable gate array's o FPGAs
Un SoC normalmente consume menos energía, tiene un coste inferior y una mayor
fiabilidad que los sistemas multi-chip a los que acaban reemplazando. Así pues, con menos
piezas necesarias para el sistema, los costes de material y ensamblado se ven reducidos.
No obstante, como en muchos proyectos VLSI, el coste total inicial es superior para
un chip mayor que para la misma funcionalidad distribuida en chips más pequeños, debido
a rendimientos más bajos por el reducido tamaño de la tecnología de fabricación, más
propensa a fallos, y unos costes NRE más elevados (los costes NRE pueden entenderse
como la inversión inicial para el desarrollo, investigación, fabricación y testeo de un
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166. CIRCUITO INTEGRADO
producto nuevo, capital susceptible de no ser recuperado al no estar asegurado el volumen
mínimo de ventas para la rentabilidad del producto).
http://es.wikipedia.org/wiki/System_on_a_chip
PIEZAS DEL CIRCUITO INTEGRADO
Por Shenzhen Lianlilai Industrial Development Co., Ltd.
Capacidad
de
suministro:
10000000 Pieza/Piezas por Día
Paquete: SOP-8
Place of
Origin:
CN;GUA Brand
Name:
RENESAS
Model
Number:
HAT3032
Especificaciones
Las ventas todas las clases de IC, viruta del IC, circuito integrado parte, los productos del
circuito integrado, componentes electrónicos, componentes electrónicos.
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167. CIRCUITO INTEGRADO
Nuestra compañía como comerciante eletronic profesional por varios años ha sido ya una
corporación el comercio famoso, se especializa en IC, diodo, transistor, resistor, mosfet etc.
Revelación caliente: los componentes electrónicos son los productos profesionales,
tecnología de niveles más altos, debido a su existencia posible de las marcas de fábrica
múltiples, estes último cesan y empaquetando, puede llevar a las diferencias en parámetros
y funcionamiento, si no cuidadoso, usted puede ser para llevar probablemente a la compra
del error (tales errores, problema todo de la no-calidad no vuelto!), para solucionar su
problema mejor, antes de usted compre nuestros componentes, por favor díganos lo que
usted necesidad del producto marca de fábrica, paquete, perno-y sufijos. ¡Así como la
cantidad! De modo que nosotros puede enviar rápidamente y exactamente. Para proteger su
interés,
El circuito integrado parte L7805CT - registro LDO, 5V, 1.5A, TO3
Por GATH INTERNATIONAL TRADE CO., LIMITED
Puerto: Shenzhen or Hongkong
Paquete: TO-220
Corriente
de salida:
.5A
Especificaciones
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168. CIRCUITO INTEGRADO
partes del circuito integrado
protección de sobrecarga térmica
protección de corto circuito de salida
trans salida transición SOA protección
PARTES DEL CIRCUITO INTEGRADO
Descripcion
• REG LDO, 5V, 1.5A, TO3
• Primaria de tensión de entrada : 10V
• Salida de tensión: 2V
• N º de salidas: 1
• N º Tipo de caja: 3Salida actual: 1,5
• estilo Regulador de voltaje IC asunto: A-3
• Rango de temperatura: -55 ° C a +150 ° , CTipo de caja: A-3
• Temperatura máxima de funcionamiento: 150 ° C
• Temperatura mínima de funcionamiento: 0 ° C
• Tensión máxima de entrada: 35V
• de salida máxima: 1,5 AMax
• Voltaje de salida: 5.2VMax
• Voltaje de alimentación: 20V
• min Tensión de salida: 4,8 V
• Voltaje de alimentación mínima: 8VTipo
• regulador de voltaje: 5VTensión de salida: 5V
El circuito integrado 2011 parte LT1963AES8
Por KEHUA (ASIA) LTD
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169. CIRCUITO INTEGRADO
Puerto: sz
Cantidad de pedido mínima: 100 Pieza/Piezas
Capacidad de suministro: 2000000 Paquete/Paquetes por Mes
Paquete: SPQ: 100/Tube
Plazo de entrega: ACCIÓN GRANDE Y CONFIABLE EN LA MANO
Categoría: circuitos ntegrated (ICs)
Tipo del montaje: montaje del urface
Especificaciones
El circuito integrado 2011 parte original de LT1963AES8 1) AVX, del NCC, de KEMET y
gran cantidad de los rohs 2) en la acción
El circuito integrado LT1963AES8
Fichas técnicas Serie de LT1963A
Fotos del producto 8-SOIC
Módulos de entrenamiento de producto Más información sobre LDOs
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170. CIRCUITO INTEGRADO
Paquete estándar 100
Categoría Circuitos integrados (ICs)
Familia PMIC - Reguladores de voltaje - lineares
Serie -
Topología del regulador Positivo ajustable
Voltaje - salida 1.21 V ~ 20 V
Voltaje - entrada 2.1 V ~ 20 V
Voltaje - salida (típica) 0.34V @ 1.5A
Número de reguladores 1
Actual - salida 1.5A
Actual - límite (minuto) 1.6A
Temperatura de funcionamiento ~ 125°C de -40°C
Tipo del montaje Montaje superficial
Paquete/caso 8-SOIC (anchura de 0.154 ", de 3.90m m)
Paquete del dispositivo del surtidor 8-SOIC
Empaquetado Tubo
Página del catálogo 1044 (PDF CN081)
El llevar: Condensadores de tantalio, condensador electrolítico de aluminio de la inmersión,
condensadores de cerámica, altos condensadores de Votage, condensador de viruta,
condensadores estupendos, inductor, resistor, transistor, inductor, ic, etc.
Marca de fábrica: AVX, KEMET, NEC, TDK, VISHAY, NICHICON, CHEMICON,
MURATA, PANASONIC, SAMSUNG, EPCOS, SANYO, YAGEO, ETC.
NUESTRAS CARACTERÍSTICAS:
1. Ninguna basura de las épocas dentro sobre 10.000.000 inventarios en nuestros carters del
almacén a sus necesidades;
2. Ofreciendo un precio competitivo directamente de los manufatures originales;
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171. CIRCUITO INTEGRADO
3. Solamente acción nueva y original del paquete;
4. Sistema comprensivo de la gestión de datos para las respuestas inmediatas a todas las
investigaciones y cita;
5. Después-servicio bueno y profesional que le hace esay al coorperate con nosotros;
6. Disfrutar de una buena reputación entre pares;
7. Ofrecimiento de una garantía de los meses 3-6.
Piezas del circuito integrado EP1C12F256I7
Por Beijing Touchsky International Trade Co., Ltd.
Puerto: chinese port
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172. CIRCUITO INTEGRADO
Cantidad de
pedido
mínima:
1 Pieza/Piezas
Condiciones
de pago:
T/T
Paquete: embalaje original
Plazo de
entrega:
en el plazo de 3 días
Place of
Origin:
US
Model
Number:
EP1C12F256I7
ESPECIFICACIONES
EP1C12F256I7 1.Brand: Altera 2.QTY: 16 3.PKG: BGA 4.D/C: 06+
EP1C12F256I7, Altera BGA
1. good calidad, precio bajo
2. superior funcionamiento
3. brandnew en el paquete original
4. fast entrega
Comercio internacional Co., Ltd. de Touchsky está situado en la capital de China -
Beijing.It es nuestra responsabilidad de cubrir sus necesidades y de servirle eficientemente.
Su satisfacción es nuestra mejor recompensa. Tenemos gran variedad de mercancías y de
inventario adecuado. Si usted necesario, nos entra en contacto con por favor. Acogemos
con satisfacción con gusto a clientes de en el país y en el extranjero para cooperar con
nosotros para el éxito común.
EL CIRCUITO INTEGRADO PROGRAMABLE
GONZALO PINTO UNACH

173. CIRCUITO INTEGRADO
http://spanish.alibaba.com/product-gs/programmable-integrated-circuit-497629429.html
MEMORIASPROGRAMABLES
Las computadoras y otros tipos de sistemas requierenel almacenamiento permanente o
semipermanente de un gran número de datos binarios. Los sistemas basados
en microprocesadores necesitan de la memoria para almacenar los programas y datos
generados durante el procesamiento y disponer de ellos cuando sea necesario.
GONZALO PINTO UNACH

174. CIRCUITO INTEGRADO
Las modernas técnicas de circuitos integrados permiten combinar miles e incluso millones
de puertas dentro de un solo encapsulado. Esto ha llevado a la fabricación de diseños más
complejos como los dispositivos lógicos programables, memorias y microprocesadores, que
proporcionan dentro de un solo chip circuitos que requieren gran cantidad de componentes
discretos.
Las memorias son dispositivos de almacenamiento de datos binarios de largo o corto plazo.
La memoria es un componente fundamental de las computadoras digitales y está presente
en gran parte de los sistemas digitales. La memoria de acceso aleatorio (RAM,
random access memory) almacena datos temporalmente, la memoria de sólo lectura (ROM,
Read only memory) los guarda de manera permanente. La ROM forma parte del grupo de
componentes llamados dispositivos lógicos programables (PLD, programmable logic
devices), que emplean la informaciónalmacenada para definir circuitos lógicos.
Dispositivos que son capaces de proveer el medio físico para almacenar esta información.
Y aunque esta es su tarea fundamental (más del 90 % de las memorias se dedican a este fin)
también se pueden utilizar para la implementación de circuitos combinacionales y pueden
sustituir la mayor parte de la lógica de un sistema.
Los chips LSI pueden programarse para realizar funciones específicas. Un dispositivo
lógico programable (PLD) es un chip LSI que contiene unaestructura de circuito "regular",
pero que permite al diseñador adecuarlo para una aplicación específica. Cuando un PLD
típico deja la fábrica de IC, aún no está listo para una función específica, sino que debe ser
programado por el usuario para que realice la función requerida en una aplicación
particular. Los chips con la mayor funcionalidad por unidad de área han sido los chips de
memoria, que contienen arreglos rectangulares de celdas de memoria. Uno de los PLD es el
chip "de memoria de sólo lectura".
En una primera clasificación, se puede distinguir entre memorias de almacenamiento
masivo, caracterizadas por ser memorias baratas y lentas, y memorias semiconductoras o
memorias de estado sólido, más caras y rápidas.
En las primeras, la prioridad es disponer de una gran capacidad de almacenamiento, como
ocurre en los discos duros, en tanto que en las segundas, la prioridad es disponer de
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175. CIRCUITO INTEGRADO
velocidades de acceso rápidas compatibles con la mayor capacidad de almacenamiento
posible Que son las habitualmente utilizadas como memorias de almacenamiento
deprograma y de datos en la mayoría de las aplicaciones. Que ofrece cada tipo de memoria
así como las tecnologías de fabricación, que han permitido un espectacular avance en las
velocidades y escalas de integración en los últimos años.
Podemos considerar una memoria como un conjunto de M registros de N bits cada uno de
ellos. Estos registros ocupan las posiciones desde elvalor 0 hasta M-1. Para acceder a
cada registro es necesaria una lógica de selección. En general, para cada registro se pueden
realizar procesos de lectura y de escritura. Para realizar todas estas operaciones Terminales
de datos (de entrada y de salida). En nuestro caso son necesarios N terminales: son
necesarios los siguientes terminales
Terminales de direcciones, son necesarios m, de tal forma de 2m=M
Terminales de control. Son los que permiten especificar si se desa realizar una operación
de escritura o de lectura, seleccionar el dispositivo.
/CS (Chip select): Es el terminal de selección de chip (habitualmente es activo con nivel
bajo.
Las primeras son las relacionadas con nuestros conocidos discos de ordenador, y las últimas
están abriendo en la actualidad un atractivo abanico de posibilidades: desde los discos
magnetoópticos hasta las memorias holográficas.
R/W (Read/Write): Selecciona el modo de operación (lectura o escritura) sobre la memoria.
Habitualmente con valor bajo es activo el modo de escritura.
OE (Output Enable). Controla el estado de alta impedancia de los terminales de salida del
dispositivo.
INTRODUCCIÓN
Es una memoria de sólo lectura que se programan mediante máscaras. Es decir, el
contenido de las celdas de memoria se almacena durante el proceso de fabricación para
mantenerse después de forma irrevocable. Desde el instante en que el fabricante grabo las
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176. CIRCUITO INTEGRADO
instrucciones en el Chip, por lo tanto la escritura de este tipo de memorias ocurre una sola
vez y queda grabado su contenido aunque se le retire la energía.
Se usa para almacenar información vital para el funcionamiento del sistema: en
la gestión del proceso de arranque, el chequeo inicial del sistema, carga del sistema
operativo y diversas rutinas de control de dispositivos de entrada/salida suelen ser las tareas
encargadas a los programas grabados en ROM.
Estos programas forman la llamada BIOS (Basic Input Output System). Junto a la BIOS se
encuentra el chip de CMOS donde se almacenan los valores que determinan la
configuración hardware del sistema, como tipos de unidades, parámetros de los discos
duros, fecha y hora del sistema... esta información no se pierde al apagar la computadora.
Estos valores se pueden modificar por medio del SETUP.
La memoria ROM constituye lo que se ha venido llamando Firmware, es decir,
el software metido físicamente en hardware. De cara a los fines del usuario es una memoria
que no sirve para la operación de su programa, sólo le aporta mayores funcionalidades
(información) del equipo.
Si tenemos idea de cómo se fabrican los circuitos integrados, sabremos de donde viene el
nombre. Estos se fabrican en obleas (placas de silicio) que contienen varias decenas de
chips. Estas obleas se fabrican a partir de procesos fotoquímicos, donde se impregnan capas
de silicio y oxido de silicio, y según convenga, se erosionan al exponerlos a la luz. Como
no todos los puntos han de ser erosionados, se sitúa entre la luz y la oblea una mascara con
agujeros, de manera que donde deba incidir la luz, esta pasará.
Con varios procesos similares pero más complicados se consigue fabricar
los transistores y diodos micrométricos que componen un chip. El elevado coste
del diseño de la máscara sólo hace aconsejable el empleo de los microcontroladores con
este tipo de memoria cuando se precisan cantidades superiores a varios miles de unidades.
Los PCs vienen con una cantidad de ROM, donde se encuentras los programas de BIOS
(Basic Input Output System), que contienen los programas y los datos necesarios para
activar y hacer funcionar el computador y sus periféricos.
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177. CIRCUITO INTEGRADO
La ventaja de tener los programas fundamentales del computador almacenados en la ROM
es que están allí implementados en el interior del computador y no hay necesidad de
cargarlos en la memoria desde el disco de la misma forma en que se carga el DOS. Debido
a que están siempre residentes, los programas en ROM son muy a menudo los cimientos
sobre los que se construye el resto de los programas (incluyendo el DOS).
Estas memorias, cuyo nombre procede de las iniciales de Read Only Memory son solo de
lectura. Dentro de un proceso de elaboración de datos de una computadora, no es posible
grabar ningún dato en las memorias ROM. Son memorias perfectas para guardar
microprogramas, sistemas operativos, tablas de conversión, generación de caracteres etc.
LAS CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES DE LAS MEMORIAS ROM SON:
1. Alta densidad: la estructura de la celda básica es muy sencilla y permite altas
integraciones.
2. No volátiles: el contenido de la memoria permanece si se quita la alimentación.
3. Coste: dado que la programación se realiza a nivel de máscaras durante el proceso de
fabricación, resultan baratas en grandes tiradas, de modo que el coste de fabricación se
reparte en muchas unidades y el coste unitario es baja.
4. Sólo lectura: únicamente son programables a nivel de máscara durante su fabricación.
Su contenido, una vez fabricada, no se puede modificar.
Hay muchos tipos de ROM:
Una ROM puede estar fabricada tanto en tecnología bipolar como MOS.
GONZALO PINTO UNACH

178. CIRCUITO INTEGRADO
La figura muestra celdas ROM bipolar. La presencia de una unión desde una línea de fila a
la base de un transistor representa un ‘1’ en esa posición. En las uniones fila/columna en
las que no existe conexión de base, las líneas de la columna permanecerán a nivel bajo (‘0’)
cuando se direccione la fila.
La figura muestra celdas ROM con transistores MOS. Básicamente son iguales que las
anteriores, excepto que están fabricadas con MOSFETs.
MEMORIA ROM (READ ONLY MEMORY)
Una alternativa para proyectos pequeños es el uso de una de las memorias de sólo lectura
programables o PROM (programmable read only memories), memoria basada
en semiconductores que contiene instrucciones o datos. Éstas existen en muchas variantes,
pero todas permiten que el usuario programe el dispositivo por si mismo, ahorrándose el
alto costo de la producción de la máscara. En la PROM (programable ROM), o memoria
programable de sólo lectura los contenidos pueden ser leídos pero no modificados por un
programa de usuario. Sus contenidos no se construyen, como la ROM, directamente en
el procesador cuando éste se fabrica, sino que se crean por medio de un tipo especial
"programación", ya sea por el fabricante, o por especialistas técnicos de programación del
usuario. El proceso de programación es destructivo: una vez grabada, es como si fuese una
ROM normal.
Las operaciones muy importantes o largas que se habían estado ejecutando mediante
programas, se pueden convertir en microprogramas y grabarse permanentemente en una
pastilla de memoria programable sólo de lectura. Una vez que están en forma de circuitos
GONZALO PINTO UNACH

179. CIRCUITO INTEGRADO
electrónicos, estas tareas se pueden realizar casi siempre en una fracción del tiempo que
requerían antes. La flexibilidad adicional que se obtiene con la PROM puede convertirse en
una desventaja si en la unidad PROM se programa un error que no se puede corregir. Para
superar esta desventaja, se desarrolló la EPROM, o memoria de solo lectura reprográmale.
Las prestaciones de las memorias PROM son similares a las anteriores, con la única
salvedad del proceso de programación. La escritura de la memoria PROM tiene lugar
fundiendo los fusibles necesarios por lo que la memoria PROM solo puede ser programada
una vez. Ahora la hace el usuario usando un equipo programador y, además, se rompe con
la dependencia de la fábrica y los enormes costes de las máscaras.
MÉTODO DE PROGRAMACIÓN DE LA MEMORIA PROM
Para conseguir que la información que se desea grabar sea inalterable, se utilizan dos
técnicas: por destrucción de fusible o por destrucción de unión.
La idea es básicamente la misma que las ideas ROM convencionales, pero en este caso
todas las celdas tienen diodos, por lo cual la memoria viene programada de fábrica con
todos 1. Cada diodo tiene conectado un fusible, cuya funcionalidad es similar a la que
podemos ver en fuentes de alimentación o estabilizadores de tensión: cuando se produce
una sobretensión, el fusible se quema y, por lo tanto, el circuito se abre.
De esta manera, el diodo pierde contacto con el mundo exterior y el lector de memoria
nunca sabe de su existencia, así que a esa celda la interpreta como un cero. Por lo tanto para
programar un chip de memoria PROM; con un dispositivo llamado programador (por
cierto, un nombre muy original xD), se les aplica a las celdas correspondientes una tensión
superior a la que son capaces de soportar los fusibles, y así quedan definidos todos los bits
de la memoria en cuestión. Como podemos ver, este tipo de memorias tiene una falencia:
no pueden ser reprogramadas.
Para ver los gráficos seleccione la opción "Descargar" del menú superior
La pastilla es insertada en un dispositivo que genera en las salidas de la ROM (usadas como
entradas) los valores lógicos de cada palabra. Para cada posición, se genera un pulso de
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180. CIRCUITO INTEGRADO
hasta 30V por la entrada Vpp=Vcc, que produce una circulación de corrientes que funden
delgadas conexiones fusibles en serie con diodos o transistores que se quiere desconectar.
Así se obtienen los ceros que deben resultar en las salidas, dado que el chip "virgen" viene
con todos los diodos conectados. Este proceso dura pocos minutos.
El proceso de programación de una PROM generalmente se realiza con un equipo especial
llamado quemador. Este equipo emplea un mecanismo de interruptores electrónicos
controlados por software que permiten cargar las direcciones, los datos y genera los pulsos
para fundir los fusibles del arreglo interno de la memoria. En la figura se indica de forma
esquemática la función del programador.
ARQUITECTURA DE LA PROM
Estructura básica de un PLD
Un dispositivo programable por el usuario es aquel que contiene una arquitectura general
pre-definida en la que el usuario puede programar el diseño final del dispositivo empleando
un conjunto de herramientas de desarrollo. Las arquitecturas generales pueden variar pero
normalmente consisten en una o más matrices de puertas AND y OR para implementar
funciones lógicas. Muchos dispositivos también contienen combinaciones de flip-flops y
latches que pueden usarse como elementos de almacenaje para entrada y salida de un
dispositivo. Los dispositivos más complejos contienen macrocélulas. Las macrocélulas
permiten al usuario configurar el tipo de entradas y salidas necesarias en el diseño
Las PROM son memorias programables de sólo lectura. Aunque el nombre no implica la
lógica programable, las PROM, son de hecho lógicas. La arquitectura de la mayoría de las
PROM consiste generalmente en un número fijo de términos AND que alimenta
una matrizprogramable OR. Se usan principalmente para decodificar las combinaciones de
entrada en funciones de salida.
a. Las Aplicaciones más importantes:
b. Microprogramación
GONZALO PINTO UNACH

181. CIRCUITO INTEGRADO
c. Librería de subrutinas
d. Programas de sistema
e. Tablas de función
MEMORIA PROM (PROGRAMMABLE READ ONLY MEMORIES)
Las EPROM, o Memorias sólo de Lectura Reprogramables, se programan mediante
impulsos eléctricos y su contenido se borra exponiéndolas a la luz ultravioleta (de ahí la
ventanita que suelen incorporar este tipo de circuitos), de manera tal que estos rayos atraen
los elementos fotosensibles, modificando su estado.
PROGRAMACIÓN DE UNA MEMORIA EPROM
Las EPROM se programan insertando el chip en un programador de EPROM. y aplicando
en un pin especial de la memoria una tensión entre 10 y 25 Voltios durante
aproximadamente 50 ms, según el dispositivo, al mismo tiempo se direcciona la posición de
memoria y se pone la información a las entradas de datos. Este proceso puede tardar varios
minutos dependiendo de la capacidad de memoria.
La memoria EPROM, se compone de un arreglo de transistores MOSFET de Canal N de
compuerta aislada. En la figura se observa el transistor funcionando como celda de
memoria en una EPROM.
CELDA DE MEMORIA DE UNA EPROM
Cada transistor tiene una compuerta flotante de SiO2 (sin conexión eléctrica) que en estado
normal se encuentra apagado y almacena un 1lógico. Durante la programación, al aplicar
una tensión (10 a 25V) la región de la compuerta queda cargada eléctricamente, haciendo
que el transistor se encienda, almacenando de esta forma un 0 lógico. Este dato queda
almacenado de forma permanente, sin necesidad de mantener la tensión en la compuerta ya
que la carga eléctrica en la compuerta puede permanecer por un período aproximado de 10
años.
GONZALO PINTO UNACH

182. CIRCUITO INTEGRADO
Las EPROMs también emplean transistores de puerta dual o FAMOS (Floating Gate
Avalanche-Injection Metal-Oxide Semiconductor) de cargas almacenadas.
Estos transistores son similares a los transistores de efecto de campo (FETs) canal-P, pero
tienen dos compuertas. La compuerta interior o flotante esta completamente rodeada por
una capa aislante de dióxido de silicio; la compuerta superior o compuerta de control es la
efectivamente conectada a la circuitería externa.
Inicialmente, la puerta flotante esta descargada, y el transistor se comporta como un
transistor MOS normal. No obstante, mediante un equipo programador, se puede acumular
carga en la puerta flotante aplicando una sobre tensión a la puerta y al drenador del
transistor. Esta acumulación de electrones en la segunda puerta tiene el efecto de aumentar
el umbral del transistor a un valor tal que no conduce aunque se direccione la celda. Así
pues la cantidad de carga eléctrica almacenada sobre la compuerta flotante determina que el
bit de la celda contenga un 1 o un 0;
Las celdas cargadas son leídas como un 0, mientras que las que no lo están son leídas como
un 1. Tal como las EPROMs salen de la fábrica, todas las celdas se encuentran descargadas,
por lo cual el bit asociado es un 1; de ahí que una EPROM virgen presente el valor
hexadecimal FF en todas sus direcciones.
Cuando un dado bit de una celda debe ser cambiado o programado de un 1 a un 0, se hace
pasar una corriente a través del canal de transistor desde la fuente hacia la compuerta
(obviamente, los electrones siguen el camino inverso). Al mismo tiempo se aplica una
relativamente alta tensión sobre la compuerta superior o de control del transistor, creándose
de esta manera un campo eléctrico fuerte dentro de las capas del material semiconductor.
Ante la presencia de este campo eléctrico fuerte, algunos de los electrones que pasan el
canal fuente-compuerta ganan suficiente energía como para formar un túnel y atravesar la
capa aislante que normalmente aísla la compuerta flotante. En la medida que estos
electrones se acumulan en la compuerta flotante, dicha compuerta toma carga negativa, lo
que finalmente produce que la celda tenga un 0.
Funcionamiento de una EPROM
GONZALO PINTO UNACH

183. CIRCUITO INTEGRADO
Recordemos que son memorias de acceso aleatorio, generalmente leídas y eventualmente
borradas y reescritas.
Una vez grabada una EPROM con la información pertinente, por medio de un dispositivo
especial que se explicará luego, la misma es instalada en el sistema correspondiente donde
efectivamente será utilizada como dispositivo de lectura solamente. Eventualmente, ante la
necesidad de realizar alguna modificación en la información contenida o bien para ser
utilizada en otra aplicación, la EPROM es retirada del sistema, borrada mediante
la exposición a luz ultravioleta con una longitud de onda de 2537 Angstroms (unidad de
longitud por la cual 1 A = 10-10 m), programada con los nuevos datos, y vuelta a instalar
para volver a comportarse como una memoria de lectura solamente. Por esa exposición para
su borrado es que es encapsulada con una ventana transparente de cuarzo sobre la pastilla o
"die" de la EPROM.
Es atinente aclarar que una EPROM no puede ser borrada parcial o selectivamente; de ahí
que por más pequeña que fuese la eventual modificación a realizar en su contenido,
inevitablemente se deberá borrar y reprogramar en su totalidad.
Los tiempos medios de borrado de una EPROM, por exposición a la luz ultravioleta,
oscilan entre 10 y 30 minutos.
Con el advenimiento de las nuevas tecnologías para la fabricación de circuitos integrados,
se pueden emplear métodos eléctricos de borrado. Estas ROM pueden ser borradas sin
necesidad de extraerlas de la tarjeta del circuito. Además de EAPROM suelen ser
denominadas RMM (Read Mostly Memories), memorias de casi-siempre lectura, ya que no
suelen modificarse casi nunca, pues los tiempos de escritura son significativamente
mayores que los de lectura.
Las memorias de sólo lectura presentan un esquema de direccionamiento similar al de las
memorias RAM. El microprocesador no puede cambiar el contenido de la memoria ROM.
Entre las aplicaciones generales que involucran a las EPROM debemos destacar las de
manejo de sistemas microcontrolados. Todo sistema microcontrolado y/o microprocesado
(se trate de una computadora personal o de una máquina expendedora de boletos para el
autotransporte...) nos encontraremos con cierta cantidad de memoria programable por el
GONZALO PINTO UNACH

184. CIRCUITO INTEGRADO
usuario (la RAM), usualmente en la forma de dispositivos semiconductores contenidos en
un circuito integrado (no olvidemos que un relay biestable o un flip-flop también son
medios de almacenamiento de información).
Estos dispositivos semiconductores integrados están generalmente construidos en
tecnología MOS (Metal-Oxide Semiconductor, Semiconductor de Oxido Metálico) o -más
recientemente- CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconducto o Semiconductor de
Oxido Metálico Complementario). Lamentablemente, estos dispositivos RAM adolecen de
un ligero inconveniente, que es, como ya se ha comentado, su volatibilidad.
Dado que cualquier sistema microprocesado requiere de al menos un mínimo de memoria
no volátil donde almacenar ya sea un sistema operativo, un programa de aplicación,
un lenguaje intérprete, o una simple rutina de "upload", es necesario utilizar un dispositivo
que preserve su información de manera al menos semi-permanente. Y aquí es donde
comienzan a brillar las EPROMs.
Tal como mencionáramos anteriormente, el proceso de borrado de los datos contenidos en
una EPROM es llevado a cabo exponiendo la misma a luz ultravioleta. El punto reside en
que la misma contiene fotones (Cuantos de energía electromagnética) de energía
relativamente alta.
LA FAMILIA 2700
Los dispositivos EPROM de la familia 2700 contienen celdas de almacenamiento de bits
configuradas como bytes direccionables individualmente. Habitualmente
GONZALO PINTO UNACH

185. CIRCUITO INTEGRADO
esta organización interna suele denominarse como 2K x 8 para el caso de una 2716, 8k x
8 para una 2764, etc.
Por razones de compatibilidad (tanto con dispositivos anteriores como con dispositivos
futuros), la gran mayoría de las EPROMs se ajustan a distribuciones de terminales o "pin-
outs" estándar. Para el caso mas usual, que es el encapsulado DIP (Dual In-Line Package)
de 28 pines, el estándar utilizado es el JEDEC-28.
En cuanto a la programación de estos dispositivos (si bien conceptualmente obedece
siempre a la metodología descripta anteriormente) en realidad existe una relativamente alta
variedad de implementaciones prácticas.
Si bien en la actualidad parece haberse uniformado razonablemente, las tensiones de
programación varían en función tanto del dispositivo, como del fabricante; así nos
encontramos con tensiones de programación (Vpp) de 12,5V, 13V, 21V y 25V.
Lo mismo sucede con otros parámetros importantes que intervienen en el proceso de
grabación de un EPROM, como es el caso de la duración de dicho pulso de programación y
los niveles lógicos que determinan distintos modos de operación.
PROGRAMADOR/ EMULADOR DE FLASH EPROM
La manera más cómoda, aunque también la más costosa de desarrollar circuitos
microcontroladores consiste en simular la parte principal del controlador con la ayuda de un
emulador. Una de opciones más baratas consiste en emplear un programa monitor junto con
un emulador de memorias EPROM. Desafortunadamente, la mayoría de los
programas monitores consumen algunos de los recursos del controlador. Esta seria
desventaja se resuelve utilizando el emulador de memorias EPROM, que se comporta
básicamente igual que una memoria RAM de un doble puerto: a un lado se encuentra la
interfase, como una memoria EPROM, mientras que al otro lado proporciona
las señales necesarias para introducir el flujo de datos a la memoria RAM.
Cuando compañías como AMD desarrollaron las memorias EPROM "Flash" con una
tensión de programación de 5V y un ciclo de vida que permitía programar la memoria hasta
GONZALO PINTO UNACH

186. CIRCUITO INTEGRADO
100.000 veces, se abrieron las puertas a un nuevo modelo de emulador de memorias
EPROM. El diseño que se presenta no solo actúa como un emulador con una enorme
capacidad de almacenamiento, sino que también funciona como un programador de
memorias EPROM "Flash", ahorrándose comprar un sistema exclusivamente dedicado a
programar.
Cuando se termine de trabajar con el emulador durante la fase del diseño, se dispondrá en la
memoria EPROM "Flash" del códigodefinitivo, que se sacará del emulador y se introducirá
en el circuito que se vaya a utilizar en la aplicación. Como los precios de las memorias
EPROM "Flash" no son mucho mayores que los de las memorias EPROM convencionales,
la ventaja adicional que se ha descrito es sin costo.
MEMORIA EPROM
La memoria EEPROM es programable y borrable eléctricamente y su nombre proviene de
la sigla en inglés Electrical Erasable Programmable Read Only Memory. Actualmente estas
memorias se construyen con transistores de tecnología MOS (Metal Oxide Silice)
yMNOS (Metal Nitride-Oxide Silicon).
Las celdas de memoria en las EEPROM son similares a las celdas EPROM y la diferencia
básica se encuentra en la capa aislante alrededor de cada compuesta flotante, la cual es más
delgada y no es fotosensible.
Las memorias EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) son
memorias no volátiles y eléctricamente borrables a nivel de bytes. La posibilidad de
programar y borrar las memorias a nivel de bytes supone una gran flexibilidad, pero
también una celda de memoria más compleja. Además del transistor de puerta flotante
anterior, es preciso un segundo transistor de selección.
El tener 2 transistores por celda hace que las memorias EEPROM sean de baja densidad y
mayor coste. La programación requiere de tiempos que oscilan entre 157 s y 625
s=byte. Frente a las memorias EPROM, presenta la ventaja de permitir su borrado y
programación en placa, aunque tienen mayor coste debido a sus dos transistores por celda.
GONZALO PINTO UNACH

187. CIRCUITO INTEGRADO
Estas memorias se presentan, en cuanto a la organización y asignación de patillas, como la
UVPROM cuando están organizadas en palabras de 8 bits. Se programan de forma casi
idéntica pero tienen la posibilidad de ser borradas eléctricamente. Esta característica
permite que puedan ser programadas y borradas "en el circuito".
Debido a que la célda elemental de este tipo de memorias es más complicada que sus
equivalentes en EPROM o PROM (y por ello bastante más cara), este tipo de memoria no
dispone en el mercado de una variedad tan amplia, y es habitual tener que acudir a
fabricantes especializados en las mismas (ejemplo: Xicor). 24LC256
En cuanto a la forma de referenciar los circuitos, estas memorias suelen comenzar con el
prefijo 28, de forma que la 2864 indica una memoria EEPROM de 64Kbytes, equivalente
en cuanto a patillaje y modo de operación de lectura a la UVPROM 2764.
Una ventaja adicional de este tipo de memorias radica en que no necesitan de una alta
tensión de grabado, sirven los 5 voltios de la tensión de alimentación habitual.
CE = CHIP ENABLE: Permite Activar el Circuito Integrado
OE = OUTPUT ENABLE: Permite Activar La Salida Del Bus De Datos
LECTURA 0 0 1
ESCRITURA 0 1 0
Ventajas de la EEPROM:
La programación y el borrado pueden realizarse sin la necesidad de una fuente de luz UV y
unidad programadora de PROM, además depoder hacerse en el mismo circuito gracias a
que el mecanismo de transporte de cargas mencionado en el párrafo anterior requiere
corrientes muy bajas.
GONZALO PINTO UNACH

188. CIRCUITO INTEGRADO
Las palabras almacenadas en memoria se pueden borrar de forma individual.
Para borra la información no se requiere luz ultravioleta.
Las memorias EEPROM no requieren programador.
De manera individual puedes borrar y reprogramar eléctricamente grupos de caracteres o
palabras en el arreglo de la memoria.
El tiempo de borrado total se reduce a 10ms en circuito donde su antepasado inmediato
requería media hora bajo luz ultravioleta externa.
El tiempo de programación depende de un pulso por cada palabra de datos de 10 ms, versus
los 50 ms empleados por una ROM programable y borrable.
Se pueden reescribir aproximadamente unas 1000 veces sin que se observen problemas para
almacenar la información.
Para reescribir no se necesita hacer un borrado previo.
Aplicaciones de las Memorias EEPROM
Encontramos este tipo de memorias en aquellas aplicaciones en las que el usuario.
Necesita almacenar de forma permanente algún tipo de información; por ejemplo en los
receptores de TV o magnetoscopios para memorizar los ajustes o los canales de recepción.
EJEMPLO DE MEMORIA EEPROM - 28C64A
Esta memoria tiene una capacidad de 8K X 8 (64 KB).
EEPROM 28C64A
Los pines de esta memoria la cual se encuentra disponible en dos tipos de encapsulados
(DIL y PLCC).
MEMORIA EEPROM (ELECTRICAL ERASABLE PROGRAMMABLE READ
ONLY MEMORY)
MEMORIA FLASH
GONZALO PINTO UNACH

189. CIRCUITO INTEGRADO
La memoria FLASH es similar a la EEPROM, es decir que se puede programar y borrar
eléctricamente, son de alta densidad (gran capacidad de almacenamiento de bits). Alta
densidad significa que se puede empaquetar en una pequeña superficie del chip, gran
cantidad de celdas, lo que implica que cuanto mayor sea la densidad, más bits se pueden
almacenar en un chip de tamaño determinado. Sin embargo esta reúne algunas de las
propiedades de las memorias anteriormente vistas, y se caracteriza por tener alta capacidad
para almacenar información y es de fabricación sencilla, lo que permite fabricar modelos de
capacidad equivalente a las EPROM a menor costo que las EEPROM.
ESTRUCTURA DE LA MEMORIA FLASH
Aparte de que las memorias EPROM "Flash" tienen una entrada de escritura, mientras están
funcionando se comportan como las EPROM normales. La única diferencia se encuentra en
como se cargan y se borran los datos en la memoria. Mientras que durante el proceso de
programación de las memorias EPROM convencionales se necesita una tensión bien
definida durante cierto intervalo de tiempo, y para borrar el componente hay que exponerlo
a luz ultravioleta, en las E.Flash ambos procesos están controlados y se llevan a cabo
internamente. Para tal efecto la memoria recibe una secuencia de comandos predefinida
(borrar, programar) que incluye algunas precauciones especiales (determinadas por el
fabricante) destinadas a evitar que se borre cualquier dato por error.
El comando se transfiere a la memoria EPROM "Flash" mediante una serie de operaciones
de escritura. Los dos primeros comandos "Lectura/Reset" preparan la memoria para
operaciones de lectura. El comando "Autoselección" permite leer el código del fabricante y
el tipo de dispositivo. El comando "Byte" carga el programa dentro de la memoria EPROM,
mientras que "Borrar Chip" actúa durante el proceso de borrado, que no dura más de un
minuto. Desde el punto de vista lógico podemos afirmar que la memoria EPROM "Flash"
está dividida en sectores que se pueden borrar individualmente con la ayuda del comando
"Borrar Sector".
Las memorias EPROM "Flash" disponen de otro mecanismo, basado en la división en
sectores, que las protege de acciones de escritura o lectura no deseadas. Cuando un sector
está protegido de esta forma no se puede realizar una operación de lectura o sobre escritura
GONZALO PINTO UNACH

190. CIRCUITO INTEGRADO
con una tensión de 5V. Este hecho es muy importante y se debe tener siempre presente
cuando se utilicen estos dispositivos. Solamente se puede eliminar esta protección con la
ayuda de un programador especial.
Durante el proceso de programación o borrado se puede leer, mediante un comando de
acceso en "lectura", el estado de la memoria EPROM "Flash" en la misma posición que el
byte de programado o borrado. Mientras se borra un sector se puede leer
cualquier dirección que pertenezca al sector.
APLICACIONES DE LA MEMORIA FLASH
La Memoria Flash es ideal para docenas de aplicaciones portátiles. Tomemos como
ejemplo las cámaras digitales. Insertando una tarjeta de Memoria Flash de alta capacidad
directamente en la cámara, usted puede almacenar cientos de imágenes de alta resolución.
Cuando este listo para bajarlas, simplemente retire la tarjeta y transfiérala a su computadora
de escritorio o portátil para su procesamiento.
Las tarjetas de Memoria Flash se ajustan a entradas Tipo II (con o sin adaptador,
dependiendo del tipo de tarjeta Flash). Ahora esta usted listo para cargar en segundos todas
las imágenes capturadas para observarlas, manipularlas, enviarlas por correo electrónico o
imprimirlas. Ya nunca necesitara comprar rollos para fotografía. Sea cual sea su aplicación
o equipo portátil.
Actualmente, los usos de Memoria Flash se están incrementando rápidamente. Ya sean
cámaras digitales, Asistentes Digitales Portátiles, reproductores de música digital o
teléfonos celulares, todos necesitan una forma fácil y confiable de almacenar y transportar
información vital.
Se utilizan en la fabricación de BIOS para computadoras. , generalmente conocidos como
FLASH-BIOS. La ventaja de esta tecnología es que permite actualizar el bios con un
software proporcionado por el fabricante, sin necesidad de desmontar el chip del circuito
final, ni usar aparatos especiales.
Por esto la Memoria Flash se ha convertido en poco tiempo en una de las más populares
GONZALO PINTO UNACH

191. CIRCUITO INTEGRADO
tecnologías de almacenamiento de datos. Es más flexible que un diskette y puede almacenar
hasta 160MB de información. Es más y mucho mas rápida que un disco duro, y a diferencia
de la memoria RAM, la Memoria Flash puede retener datos aun cuando el equipo se ha
apagado.
La Memoria Flash es ideal para docenas de aplicaciones portátiles. Tomemos como
ejemplo las cámaras digitales. Insertando una tarjeta de Memoria Flash de alta capacidad
directamente en la cámara, usted puede almacenar cientos de imágenes de alta resolución.
Cuando este listo para bajarlas, simplemente retire la tarjeta y transfiérala a su computadora
de escritorio o portátil para su procesamiento. Las tarjetas de Memoria Flash se ajustan a
entradas Tipo II (con o sin adaptador, dependiendo del tipo de tarjeta Flash).
Ahora esta usted listo para cargar en segundos todas las imágenes capturadas para
observarlas, manipularlas, enviarlas por correo electrónico o imprimirlas. Ya nunca
necesitara comprar rollos para fotografía.
EJEMPLO DE MEMORIA FLASH - 27F256
La capacidad de esta memoria es de 32K X 8 y como memoria Flash tiene la característica
particular de ser borrada en un tiempo muy corto (1 seg.). El tiempo de programación por
byte es de 100 ms y el tiempo de retención de la información es de aproximadamente 10
años.
Memoria Flash 27F256
En la figura se indica la disposición de los pines de esta memoria con sus características
técnicas básicas.
DIFERENCIA ENTRE MEMORIAS EEPROM Y EPROM FLASH
La diferencia de las memorias flash con las EEPROM reside en su velocidad: Son más
rápidas en términos de programación y borrado, aunque también necesitan de una tensión
de grabado del orden de 12 voltios.
GONZALO PINTO UNACH

192. CIRCUITO INTEGRADO
Otra diferencia la encontramos en que en las EEPROM se puede borrar de forma selectiva
cualquier byte, mientras que en las memorias FLASH sólo admite el borrado total de la
misma.
Por otra parte estas memorias son bastante más baratas que las EEPROM, debido a que
utilizan una tecnología más sencilla y se fabrican con grandes capacidades de
almacenamiento. Un dato puede ser significativo: el tiempo de borrado de un byte es del
orden de 100 seg.
TABLA COMPARATIVA ENTRE MEMORIAS
MEMORIA ROM (READ ONLY MEMORY)
Es una memoria de sólo lectura que se programan mediante máscaras. Es decir, el
contenido de las celdas de memoria se almacena durante el proceso de fabricación para
mantenerse después de forma irrevocable. Desde el instante en que el fabricante grabo las
instrucciones en el Chip, por lo tanto la escritura de este tipo de memorias ocurre una sola
vez y queda grabado su contenido aunque se le retire la energía.
Se usa para almacenar información vital para el funcionamiento del sistema: en la gestión
del proceso de arranque, el chequeo inicial del sistema, carga del sistema operativo y
diversas rutinas de control de dispositivos de entrada/salida suelen ser las tareas encargadas
a los programas grabados en ROM. Estos programas forman la llamada BIOS (Basic Input
Output System). Junto a la BIOS se encuentra el chip de CMOS donde se almacenan los
GONZALO PINTO UNACH

193. CIRCUITO INTEGRADO
valores que determinan la configuración hardware del sistema, como tipos de unidades,
parámetros de los discos duros, fecha y hora del sistema... esta información no se pierde al
apagar la computadora. Estos valores se pueden modificar por medio del SETUP.
La ventaja de tener los programas fundamentales del computador almacenados en la ROM
es que están allí implementados en el interior del computador y no hay necesidad de
cargarlos en la memoria desde el disco de la misma forma en que se carga el DOS. Debido
a que están siempre residentes, los programas en ROM son muy a menudo los cimientos
sobre los que se construye el resto de los programas (incluyendo el DOS).
Una ROM puede estar fabricada tanto en tecnología bipolar como MOS.
MEMORIA PROM (PROGRAMMABLE READ ONLY MEMORIES)
En la PROM (programable ROM), o memoria programable de sólo lectura los contenidos
pueden ser leídos pero no modificados por un programa de usuario. Sus contenidos no se
construyen, como la ROM, directamente en el procesador cuando éste se fabrica, sino que
se crean por medio de un tipo especial "programación", ya sea por el fabricante, o por
especialistas técnicos de programación del usuario. El proceso de programación es
destructivo: una vez grabada, es como si fuese una ROM normal.
Las operaciones muy importantes o largas que se habían estado ejecutando mediante
programas, se pueden convertir en microprogramas y grabarse permanentemente en una
pastilla de memoria programable sólo de lectura. Una vez que están en forma de circuitos
electrónicos, estas tareas se pueden realizar casi siempre en una fracción del tiempo que
requerían antes. La flexibilidad adicional que se obtiene con la PROM puede convertirse en
una desventaja si en la unidad PROM se programa un error que no se puede corregir. Para
superar esta desventaja, se desarrolló la EPROM, o memoria de solo lectura reprográmale.
Para conseguir que la información que se desea grabar sea inalterable, se utilizan dos
técnicas: por destrucción de fusible o por destrucción de unión.
El proceso de programación de una PROM generalmente se realiza con un equipo especial
llamado quemador. Este equipo emplea un mecanismo de interruptores electrónicos
controlados por software que permiten cargar las direcciones, los datos y genera los pulsos
GONZALO PINTO UNACH

194. CIRCUITO INTEGRADO
para fundir los fusibles del arreglo interno de la memoria. En la figura se indica de forma
esquemática la función del programador.
a. Las Aplicaciones más importantes:
b. Microprogramación
c. Librería de subrutinas
d. Programas de sistema
e. Tablas de función
MEMORIA EPROM
Las EPROM, o Memorias sólo de Lectura Reprogramables, se programan mediante
impulsos eléctricos y su contenido se borra exponiéndolas a la luz ultravioleta (de ahí la
ventanita que suelen incorporar este tipo de circuitos), de manera tal que estos rayos atraen
los elementos fotosensibles, modificando su estado.
Las EPROM se programan insertando el chip en un programador de EPROM. y aplicando
en un pin especial de la memoria una tensión entre 10 y 25 Voltios durante
aproximadamente 50 ms, según el dispositivo, al mismo tiempo se direcciona la posición de
memoria y se pone la información a las entradas de datos. Este proceso puede tardar varios
minutos dependiendo de la capacidad de memoria.
Cuando un dado bit de una celda debe ser cambiado o programado de un 1 a un 0, se hace
pasar una corriente a través del canal de transistor desde la fuente hacia la compuerta
GONZALO PINTO UNACH

195. CIRCUITO INTEGRADO
(obviamente, los electrones siguen el camino inverso). Al mismo tiempo se aplica una
relativamente alta tensión sobre la compuerta superior o de control del transistor, creándose
de esta manera un campo eléctrico fuerte dentro de las capas del material semiconductor.
Ante la presencia de este campo eléctrico fuerte, algunos de los electrones que pasan el
canal fuente-compuerta ganan suficiente energía como para formar un túnel y atravesar la
capa aislante que normalmente aísla la compuerta flotante. En la medida que estos
electrones se acumulan en la compuerta flotante, dicha compuerta toma carga negativa, lo
que finalmente produce que la celda tenga un 0.
Los tiempos medios de borrado de una EPROM, por exposición a la luz ultravioleta,
oscilan entre 10 y 30 minutos.
Tal como mencionáramos anteriormente, el proceso de borrado de los datos contenidos en
una EPROM es llevado a cabo exponiendo la misma a luz ultravioleta. El punto reside en
que la misma contiene fotones (Cuantos de energía electromagnética) de energía
relativamente alta.
MEMORIA EEPROM
(ELECTRICAL ERASABLE PROGRAMMABLE READ ONLY MEMORY)
La memoria EEPROM es programable y borrable eléctricamente y su nombre proviene de
la sigla en inglés Electrical Erasable Programmable Read Only Memory. Actualmente estas
memorias se construyen con transistores de tecnología MOS (Metal Oxide Silice)
y MNOS (Metal Nitride-Oxide Silicon).
Las celdas de memoria en las EEPROM son similares a las celdas EPROM y la diferencia
básica se encuentra en la capa aislante alrededor de cada compuesta flotante, la cual es más
delgada y no es fotosensible.
Las memorias EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) son
memorias no volátiles y eléctricamente borrables a nivel de bytes. La posibilidad de
programar y borrar las memorias a nivel de bytes supone una gran flexibilidad, pero
también una celda de memoria más compleja. Además del transistor de puerta flotante
anterior, es preciso un segundo transistor de selección. El tener 2 transistores por celda hace
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196. CIRCUITO INTEGRADO
que las memorias EEPROM sean de baja densidad y mayor coste. La programación
requiere de tiempos que oscilan entre 157 s y 625 s=byte. Frente a las memorias
EPROM, presenta la ventaja de permitir su borrado y programación en placa, aunque tienen
mayor coste debido a sus dos transistores por celda.
Una ventaja adicional de este tipo de memorias radica en que no necesitan de una alta tensión de
grabado, sirven los 5 voltios de la tensión de alimentación habitual.
LECTURA 0 0 1
ESCRITURA 0 1 0
VENTAJAS DE LA EEPROM:
Las palabras almacenadas en memoria se pueden borrar de forma individual.
Para borra la información no se requiere luz ultravioleta.
Las memorias EEPROM no requieren programador.
De manera individual puedes borrar y reprogramar eléctricamente grupos de caracteres o
palabras en el arreglo de la memoria.
Para reescribir no se necesita hacer un borrado previo.
MEMORIA FLASH
La memoria FLASH es similar a la EEPROM, es decir que se puede programar y borrar
eléctricamente, son de alta densidad (gran capacidad de almacenamiento de bits). Alta
densidad significa que se puede empaquetar en una pequeña superficie del chip, gran
cantidad de celdas, lo que implica que cuanto mayor sea la densidad, más bits se pueden
almacenar en un chip de tamaño determinado. Sin embargo esta reúne algunas de las
propiedades de las memorias anteriormente vistas, y se caracteriza por tener alta capacidad
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197. CIRCUITO INTEGRADO
para almacenar información y es de fabricación sencilla, lo que permite fabricar modelos de
capacidad equivalente a las EPROM a menor costo que las EEPROM.
Aparte de que las memorias EPROM "Flash" tienen una entrada de escritura, mientras están
funcionando se comportan como las EPROM normales. La única diferencia se encuentra en
como se cargan y se borran los datos en la memoria. Mientras que durante el proceso de
programación de las memorias EPROM convencionales se necesita una tensión bien
definida durante cierto intervalo de tiempo, y para borrar el componente hay que exponerlo
a luz ultravioleta, en las E.Flash ambos procesos están controlados y se llevan a cabo
internamente. Para tal efecto la memoria recibe una secuencia de comandos predefinida
(borrar, programar) que incluye algunas precauciones especiales (determinadas por el
fabricante) destinadas a evitar que se borre cualquier dato por error.
Durante el proceso de programación o borrado se puede leer, mediante un comando de
acceso en "lectura", el estado de la memoria EPROM "Flash" en la misma posición que el
byte de programado o borrado. Mientras se borra un sector se puede leer cualquier
dirección que pertenezca al sector.
APLICACIONES DE LA MEMORIA FLASH
La Memoria Flash es ideal para docenas de aplicaciones portátiles. Tomemos como
ejemplo las cámaras digitales. Insertando una tarjeta de Memoria Flash de alta capacidad
directamente en la cámara, usted puede almacenar cientos de imágenes de alta resolución.
Cuando este listo para bajarlas, simplemente retire la tarjeta y transfiérala a su computadora
de escritorio o portátil para su procesamiento. Las tarjetas de Memoria Flash se ajustan a
entradas Tipo II (con o sin adaptador, dependiendo del tipo de tarjeta Flash). Ahora esta
usted listo para cargar en segundos todas las imágenes capturadas para observarlas,
manipularlas, enviarlas por correo electrónico o imprimirlas. Ya nunca necesitara comprar
rollos para fotografía. Sea cual sea su aplicación o equipo portátil.
Actualmente, los usos de Memoria Flash se están incrementando rápidamente. Ya sean
cámaras digitales, Asistentes Digitales Portátiles, reproductores de música digital o
teléfonos celulares, todos necesitan una forma fácil y confiable de almacenar y transportar
información vital.
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198. CIRCUITO INTEGRADO
TABLA COMPARATIVA ENTRE MEMORIAS
http://www.monografias.com/trabajos18/memorias-programables/memorias-
programables.shtml
CIRCUITO INTEGRADO DE BA3812L
Por Shenzhen Topweis Technology Co., Ltd. BA3812L
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Alta calidad componentes más electrónicos, sienten por favor libres de entrarnos en
contacto con
GONZALO PINTO UNACH

199. CIRCUITO INTEGRADO
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industrias
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convierte del producto, reducir costo innecesario suceda con la externalización y detecte y
solucione los problemas de la manera oportuna.
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AMPLIFICADOR OPERACIONAL
741 con encapsulado metálico TO-5.
GONZALO PINTO UNACH

200. CIRCUITO INTEGRADO
UN AMPLIFICADOR OPERACIONAL
(Común mente abreviado A.O., opamp u OPAM)
Es un circuito electrónico (normalmente se presenta como circuito integrado) que tiene dos
entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un
factor (G) (ganancia):
Vout = G·(V+ − V−)
El primer amplificador operacional monolítico, que data de los años 1960, fue el Fairchild
μA702 (1964), diseñado por Bob Widlar. Le siguió el Fairchild μA709 (1965), también de
Widlar, y que constituyó un gran éxito comercial. Más tarde sería sustituido por el popular
Fairchild μA741 (1968), de David Fullagar, y fabricado por numerosas empresas, basado
en tecnología bipolar.
Originalmente los AO se empleaban para operaciones matemáticas (suma, resta,
multiplicación, división, integración, derivación, etc), en calculadoras analógicas de ahí su
nombre.
El A.O. ideal tiene una ganancia infinita, una impedancia de entrada infinita, un ancho de
banda también infinito, una impedancia de salida nula, un tiempo de respuesta nulo y
ningún ruido. Como la impedancia de entrada es infinita también se dice que
las corrientes de entrada son cero.
NOTACIÓN
El símbolo de un amplificador es el mostrado en la siguiente figura:
GONZALO PINTO UNACH

201. CIRCUITO INTEGRADO
LOS TERMINALES SON:
• V+: entrada no inversora
• V-: entrada inversora
• VOUT: salida
• VS+: alimentación positiva
• VS-: alimentación negativa
Los terminales de alimentación pueden recibir diferentes nombres, por ejemplos en los
A.O. basados en FET VDD y VSS respectivamente. Para los basados en BJT son VCC y VEE.
Normalmente los pines de alimentación son omitidos en los diagramas eléctricos por
claridad.
TABLA DE CARACTERÍSTICAS IDEALES Y REALES
Parámetro Valor ideal Valor real
Zi ∞ 1 MΩ
Zo 0 100 Ω
Bw ∞ 1 MHz
Av ∞ 100.000
Ac 0
Nota: Los valores reales dependen del modelo, estos valores son genéricos y son una
referencia. Si van a usarse amplificadores operacionales, es mejor consultar el datasheet o
características del fabricante.
GONZALO PINTO UNACH

202. CIRCUITO INTEGRADO
COMPORTAMIENTO EN CORRIENTE CONTINUA (DC) LAZO ABIERTO
Si no existe realimentación la salida del A. O. será la resta de sus dos entradas multiplicada
por un factor. Este factor suele ser del orden de 100.000(que se considerará infinito en
cálculos con el componente ideal). Por lo tanto si la diferencia entre las dos tensiones es de
1V la salida debería ser 100.000 V. Debido a la limitación que supone no poder entregar
más tensión de la que hay en la alimentación, el A. O. estará saturado si se da este caso.
Esto será aprovechado para su uso en comparadores, como se verá más adelante. Si la
tensión más alta es la aplicada a la patilla + la salida será la que n VS+, mientras que si la
tensión más alta es la del pin - la salida será la alimentación VS.
LAZO CERRADO O REALIMENTADO
Se conoce como lazo cerrado a la realimentación en un circuito. Aquí aparece una
realimentación negativa. Para conocer el funcionamiento de esta configuración se parte de
las tensiones en las dos entradas exactamente iguales, se supone que la tensión en la pata +
sube y, por tanto, la tensión en la salida también se eleva. Como existe la realimentación
entre la salida y la pata -, la tensión en esta pata también se eleva, por tanto la diferencia
entre las dos entradas se reduce, disminuyéndose también la salida. Este proceso pronto se
estabiliza, y se tiene que la salida es la necesaria para mantener las dos entradas,
idealmente, con el mismo valor.
Siempre que hay realimentación negativa se aplican estas dos aproximaciones para analizar
el circuito:
• V+ = V- (lo que se conoce como principio del cortocircuito virtual).
• I+ = I- = 0
Cuando se realimenta negativamente un amplificador operacional, al igual que con
cualquier circuito amplificador, se mejoran algunas características del mismo como una
mayor impedancia en la entrada y una menor impedancia en la salida. La mayor
impedancia de entrada da lugar a que la corriente de entrada sea muy pequeña y se reducen
GONZALO PINTO UNACH

203. CIRCUITO INTEGRADO
así los efectos de las perturbaciones en la señal de entrada. La menor impedancia de salida
permite que el amplificador se comporte como una fuente eléctrica de mejores
características. Además, la señal de salida no depende de las variaciones en la ganancia del
amplificador, que suele ser muy variable, sino que depende de la ganancia de la red de
realimentación, que puede ser mucho más estable con un menor coste. Asimismo,
la frecuencia de corte superior es mayor al realimentar, aumentando el ancho de banda.
Asimismo, cuando se realiza realimentación positiva (conectando la salida a la entrada no
inversora a través de un cuadripolo determinado) se buscan efectos muy distintos. El más
aplicado es obtener un oscilador para el generar señales oscilantes.
COMPORTAMIENTO EN CORRIENTE ALTERNA (AC)
En principio la ganancia calculada para continua puede ser aplicada para alterna, pero a
partir de ciertas frecuencias aparecen limitaciones. (Ver sección de limitaciones)
ANÁLISIS
Para analizar un circuito en el que haya A.O. puede usarse cualquier método, pero uno
habitual es:
1. Comprobar si tiene realimentación negativa
2. Si tiene realimentación negativa se pueden aplicar las reglas del apartado anterior
3. Definir las corrientes en cada una de las ramas del circuito
4. Aplicar el método de los nodos en todos los nodos del circuito excepto en los de
salida de los amplificadores (porque en principio no se puede saber la corriente que
sale de ellos)
5. Aplicando las reglas del apartado 2 resolver las ecuaciones para despejar la tensión
en los nodos donde no se conozca.
COMPARADOR
GONZALO PINTO UNACH

204. CIRCUITO INTEGRADO
• Esta es una aplicación sin la retroalimentación. Compara entre las dos entradas y
saca una salida en función de qué entrada sea mayor. Se puede usar para adaptar
niveles lógicos.
•
SEGUIDOR
• Es aquel circuito que proporciona a la salida la misma tensión que a la entrada.
• Se usa como un buffer, para eliminar efectos de carga o para adaptar impedancias
(conectar un dispositivo con gran impedancia a otro con baja impedancia y
viceversa)
• Como la tensión en las dos patillas de entradas es igual: Vout = Vin
• Zin = ∞
Presenta la ventaja de que la impedancia de entrada es elevadísima, la de salida
prácticamente nula, y puede ser útil, por ejemplo, para poder leer la tensión de un sensor
con una intensidad muy pequeña que no afecte apenas a la medición.
GONZALO PINTO UNACH

205. CIRCUITO INTEGRADO
De hecho, es un circuito muy recomendado para realizar medidas de tensión lo más exactas
posibles, pues al medir la tensión del sensor, la corriente pasa tanto por el sensor como por
el voltímetro y la tensión a la entrada del voltímetro dependerá de la relación entre la
resistencia del voltímetro y la resistencia del resto del conjunto formado por sensor,
cableado y conexiones.
Por ejemplo, si la resistencia interna del voltímetro es Re (entrada del amplificador), la
resistencia de la línea de cableado es Rl y la resistencia interna del sensor es Rg, entonces la
relación entre la tensión medida por el voltímetro (Ve) y la tensión generada por el sensor
(Vg) será la correspondiente a este divisor de tensión:
Por ello, si la resistencia de entrada del amplificador es mucho mayor que la del resto del
conjunto, la tensión a la entrada del amplificador será prácticamente la misma que la
generada por el sensor y se podrá despreciar lacaída de tensión en el sensor y el cableado.
Además, cuanto mayor sea la intensidad que circula por el sensor, mayor será el
calentamiento del sensor y del resto del circuito por efecto Joule, lo cual puede afectar a la
relación entre la tensión generada por el sensor y la magnitud medida.
NO INVERSOR
Como observamos, el voltaje de entrada, ingresa por el pin positivo, pero como conocemos
que la ganancia del amplificador operacional es muy grande, el voltaje en el pin positivo es
igual al voltaje en el pin negativo y positivo, conociendo el voltaje en el pin negativo
GONZALO PINTO UNACH

206. CIRCUITO INTEGRADO
podemos calcular la relación que existe entre el voltaje de salida con el voltaje de entrada
haciendo uso de un pequeño divisor de tensión.
•
• Zin = ∞, lo cual nos supone una ventaja frente al amplificador inversor.
SUMADOR INVERSOR
• La salida está invertida
• Para resistencias independientes R1, R2,... Rn
o
• La expresión se simplifica bastante si se usan resistencias del mismo valor
• Impedancias de entrada: Zn = Rn
RESTADOR INVERSOR
GONZALO PINTO UNACH

207. CIRCUITO INTEGRADO
• Para resistencias independientes R1,R2,R3,R4:
• Igual que antes esta expresión puede simplificarse con resistencias iguales
• La impedancia diferencial entre dos entradas es Zin = R1 + R2
• Cabe destacar que este tipo de configuración tiene una resistencia de entrada baja en
comparación con otro tipo de restadores como por ejemplo el amplificador de
instrumentación.
INTEGRADOR IDEAL
• Integra e invierte la señal (Vin y Vout son funciones dependientes del tiempo)
Vinicial es la tensión de salida en el origen de tiempos
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208. CIRCUITO INTEGRADO
Nota: El integrador no se usa en la práctica de forma discreta ya que cualquier señal
pequeña de DC en la entrada puede ser acumulada en el condensador hasta saturarlo por
completo; sin mencionar la característica de offset del mismo operacional, que también es
acumulada. Este circuito se usa de forma combinada en sistemas retroalimentados que son
modelos basados en variables de estado (valores que definen el estado actual del sistema)
donde el integrador conserva una variable de estado en el voltaje de su condensador.
DERIVADOR IDEAL
• Deriva e invierte la señal respecto al tiempo
• Este circuito también se usa como filtro
NOTA: Es un circuito que no se utiliza en la práctica porque no es estable. Esto se debe a
que al amplificar más las señales de alta frecuencia se termina amplificando mucho el
ruido.
Conversor de corriente a voltaje
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209. CIRCUITO INTEGRADO
El conversor de corriente a voltaje, se conoce también como Amplificador de
transimpedancia, llegada a este una corriente (Iin), la transforma en un voltaje proporcional
a esta, con una impedancia de entrada muy baja, ya que esta diseñado para trabajar con una
fuente de corriente.
Con el resistor R como factor de proporcionalidad, la relación resultante entre la corriente
de entrada y el voltaje de salida es:
Su aplicación es en sensores, los cuales no pueden ser activados, con la poca corriente que
sale de algún sensor, por lo que se acopla un A.O. que usa es poca corriente entregada, para
dar salida a un voltaje (Vout)
FUNCIÓN EXPONENCIAL Y LOGARÍTMICA
El logaritmo y su función inversa, la función exponencial, son ejemplos también de
configuraciones no lineales, las cuales aprovechan el funcionamiento exponencial del
diodo, logrando una señal de salida proporcional al logaritmo o a la función exponencial a
la señal de entrada.
La señal de entrada, desarrollará una corriente proporcional al logaritmo de su valor en
el diodo en aproximación. Ello, en conjunto con la resistencia de salida R, la dependencia
de la tensión de salida (Vout) como producto de la tensión de entrada(Vin) es:
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210. CIRCUITO INTEGRADO
Los factores n y m, son factores de corrección, que se determinan por la temperatura y de
los parámetros de la ecuación del diodo.
Para lograr la potenciación, simplemente se necesita cambiar la posición del diodo y de la
resistencia, para dar lugar a una nueva ecuación, esta ecuación también acompañada por los
factores de corrección n y m, muestra la siguiente dependencia de la tensión de salida con
relación a la de entrada:
En la práctica, la realización de estas funciones en un circuito son más complicadas de
construir, y en vez de usarse un diodo se usan transistores bipolares, para minimizar
cualquier efecto no deseado, como es, sobre todo, la temperatura donde se trabaja. No
obstante queda claro que el principio de funcionamiento de la configuración queda
inalterado.
En la realización de estos circuitos también podrían hacerse conexiones múltiples, por
ejemplo, en el amplificador antilogarítmico las multiplicaciones son adiciones , mientras
que en el logarítmico, las adiciones son multiplicaciones. A partir de ello, por ejemplo, se
podrían realizar la combinación de dos amplificadores logarítmicos, seguidos de un
sumador, y a la salida, un antilogarítmico, con lo cual se habría logrado un multiplicador
analógico, en el cual la salida es el producto de las dos tensiones de entrada.
COVERTIDOR DIGITAL-ANALOGICO (R-2R)
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211. CIRCUITO INTEGRADO
• Cualquiera de las entradas ve una Rin = 3 * R
• Si R2 = 2 * R entonces
• Si R2 = 6 * R entonces
OTROS
• Osciladores, como el puente de Wien
• Convertidores carga-tensión
• Filtros activos
• Girador permite construir convertidores de inmitancias (simular
un inductor empleando un condensador, por ejemplo).
APLICACIONES
• Calculadoras analógicas
• Filtros
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212. CIRCUITO INTEGRADO
• Preamplificadores y buffers de audio y video
• Reguladores
• Conversores
• Evitar el efecto de carga
• Adaptadores de niveles (por ejemplo CMOS y TTL)
ESTRUCTURA INTERNA DEL 741
Aunque es usual presentar al A.O. como una caja negra con características ideales es
importante entender la forma en que funciona, de esta forma se podrá entender mejor las
limitaciones que presenta.
Los diseños varían entre cada fabricante y cada producto, pero todos los A.O. tienen
básicamente la misma estructura interna, que consiste en tres etapas:
1. Amplificador diferencial: es la etapa de entrada que proporciona una baja
amplificación del ruido y gran impedancia de entrada. Suelen tener una salida
diferencial.
2. Amplificador de tensión: proporciona una ganancia de tensión.
3. Amplificador de salida: proporciona la capacidad de suministrar la corriente
necesaria, tiene una baja impedancia de salida y, usualmente, protección frente
a cortocircuitos.
ETAPA DE ENTRADA
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213. CIRCUITO INTEGRADO
SISTEMA DE CORRIENTE CONSTANTE
Las condiciones de reposo de la etapa de entrada se fijan mediante una red de alimentación
negativa de alta ganancia cuyos bloques principales son los dos espejos de corriente del
lado izquierdo de la figura, delineados con rojo. El propósito principal de la realimentación
negativa (suministrar una corriente estable a la etapa diferencial de entrada) se realiza como
sigue.
La corriente a través de la resistencia de 39 kΩ actúa como una referencia de corriente para
las demás corrientes de polarización usadas en el integrado.
La tensión sobre esta resistencia es igual a la tensión entre los bornes de alimentación (
) menos dos caídas de diodo de transistor (Q11 y Q12), por lo tanto la
corriente es .
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214. CIRCUITO INTEGRADO
El espejo de corriente Widlar formado por Q10, Q11, y la resistencia de 5Kohm genera una
pequeña fracción de Iref en el colector de Q10. Esta pequeña corriente constante entregada
por el colector de Q10 suministra las corrientes de base de Q3 y Q4, así como la corriente
de colector de Q9. El espejo Q8/Q9 fuerza a la corriente de colector de Q9 a ser igual a la
suma de las corrientes de colector de Q3 y Q4. Por lo tanto las corrientes de base de Q3 y
Q4 combinadas (que son del mismo orden que las corrientes de entrada del integrado) serán
una pequeña fracción de la ya pequeña corriente por Q10.
Entonces, si la etapa de entrada aumenta su corriente por alguna razón, el espejo de
corriente Q8/Q9 tomará corriente de las bases de Q3 y Q4, reduciendo la corriente de la
etapa de entrada, y viceversa. El lazo de realimentación además aísla el resto del circuito de
señales de modo común al forzar la tensión de base de Q3/Q4 a seguir 2Vbe por debajo de la
mayor de las dos tensiones de entrada.
AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
El bloque delineado con azul es un amplificador diferencial. Q1 y Q2 son seguidores de
emisor de entrada y junto con el par en base común Q3 y Q4 forman la etapa diferencial de
entrada. Además, Q3 y Q4 actúan como desplazadores de nivel y proporcionan ganancia de
tensión para controlar el amplificador clase A. También ayudan a mejorar la máxima
tensión Vbe inversa de los transistores de entrada (la tensión de ruptura de las junturas base-
emisor de los transistores NPN Q1 y Q2 es de 7 V aproximadamente, mientras que los
transistores PNP Q3 y Q4 tienen rupturas del orden de 50 V).
El amplificador diferencial formado por los cuatro transistores Q1-Q4 controlan un espejo
de corriente como carga activa formada por los tres transistores Q5-Q7 (Q6 es la verdadera
carga activa). Q7 aumenta la precisión del espejo al disminuir la fracción de corriente de
señal tomada de Q3 para controlar las bases de Q5 y Q6. Esta configuración ofrece una
conversión de diferencial a asimétrica de la siguiente forma:
La señal de corriente por Q3 es la entrada del espejo de corriente mientras que su salida (el
colector de Q6) se conecta al colector de Q4. Aquí las señales de corriente de Q3 y Q4 se
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215. CIRCUITO INTEGRADO
suman. Para señales de entrada diferenciales, las señales de corriente de Q3 y Q4 son
iguales y opuestas. Por tanto, la suma es el doble de las señales de corriente individuales.
Así se completa la conversión de diferencial a modo asimétrico.
La tensión en vacío en este punto está dada por el producto de la suma de las señales de
corriente y el paralelo de las resistencias de colector de Q4 y Q6. Como los colectores de
Q4 y Q6 presentan resistencias dinámicas altas a la señal de corriente, la ganancia de
tensión a circuito abierto de esta etapa es muy alta.
Nótese que la corriente de base de las entradas no es cero y la impedancia de entrada
efectiva (diferencial) de un 741 es del orden de 2 MΩ. Las patas "offset null" pueden usarse
para conectar resistencias externas en paralelo con las dos resistencias internas de 1 kΩ
(generalmente los extremos de un potenciómetro) para balancear el espejo Q5/Q6 y así
controlar indirectamente la salida del operacional cuando se aplica una señal igual a cero a
las entradas.
ETAPA DE GANANCIA CLASE A
El bloque delineado con magenta es la etapa de ganancia clase A. El espejo superior
derecho Q12/Q13 carga esta etapa con una corriente constante, desde el colector de Q13,
que es prácticamente independiente de la tensión de salida. La etapa consiste en dos
transistores NPN en configuración Darlington y utiliza la salida del espejo de corriente
como carga activa de alta impedancia para obtener una elevada ganancia de tensión.
El condensador de 30 pF ofrece una realimentación negativa selectiva en frecuencia a la
etapa clase A como una forma de compensación en frecuencia para estabilizar el
amplificador en configuraciones con relimentación. Esta técnica se llama compensación
Miller y funciona de manera similar a un circuito integrador con amplificador operacional.
También se la conoce como "compensación por polo dominante" porque introduce un polo
dominante (uno que enmascara los efectos de otros polos) en la respuesta en frecuencia a
lazo abierto.
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216. CIRCUITO INTEGRADO
Este polo puede ser tan bajo como 10 Hz en un amplificador 741 e introduce una
atenuación de -3 dB a esa frecuencia. Esta compensación interna se usa para garantizar la
estabilidad incondicional del amplificador en configuraciones con realimantación negativa,
en aquellos casos en que el lazo de realimentación no es reactivo y la ganancia de lazo
cerrado es igual o mayor a uno. De esta manera se simplifica el uso del amplificador
operacional ya que no se requiere compensación externa para garantizar la estabilidad
cuando la ganancia sea unitaria; los amplificadores sin red de compensación interna pueden
necesitar compensación externa o ganancias de lazo significativamente mayores que uno.
CIRCUITO DE POLARIZACIÓN DE SALIDA
El bloque delineado con verde (basado en Q16) es un desplazador de nivel de tensión (o
multiplicador de Vbe); un tipo de fuente de tensión. En el circuito se puede ver que Q16
suministra una caída de tensión constante entre colector y emisor independientemente de la
corriente que lo atraviesa.
Si la corriente de base del transistor es despreciable, y la tensión entre base y emisor (y a
través de la resistencia de 7.5 kΩ) es 0.625 V (un valor típico para un BJT en la región
activa), entonces la corriente que atraviesa la resistencia de 4.5 kΩ será la misma que
atraviesa 7.5 kΩ, y generará una tensión de 0.375 V. Esto mantiene la caída de tensión en el
transistor, y las dos resistencias en 0.625 + 0.375 = 1 V. Esto sirve para polarizar los dos
transistores de salida ligeramente en condicción reduciendo la distorsión "crossover". En
algunos amplificadores con componentes discretos esta función se logra con (generalmente
dos en serie) diodos de silicio.
ETAPA DE SALIDA
La etapa de salida (delineada con cian) es un amplificador seguidor de emisor push-
pull Clase AB (Q14, Q20) cuya polarización está fijada por el multiplicador de Vbe Q16 y
sus dos resistencias de base. Esta etapa está controlada por los colectores de Q13 y Q19.
Las variaciones en la polarización por temperatura, o entre componentes del mismo tipo
son comunes, por lo tanto la distorsión "crossover" y la corriente de reposo puede sufrir
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217. CIRCUITO INTEGRADO
variaciones. El rango de salida del amplificador es aproximadamente un voltio menos que
la tensión de alimentación, debido en parte a la tensión Vbe de los transistores de salida Q14
y Q20.
La resistencia de 25 Ω en la etapa de salida sensa la corriente para limitar la corriente que
entrega el seguidor de emisor Q14 a unos 25 mA aproximadamente para el 741. La
limitación de corriente negativa se obtiene sensando la tensión en la resistencia de emisor
de Q19 y utilizando esta tensión para reducir tirar hacia abajo la base de Q15. Versiones
posteriores del circuito de este amplificador pueden presentar un método de limitación de
corriente ligeramente diferente. La impedancia de salida no es cero, como se esperaría en
un amplificador operacional ideal, sin embargo se aproxima a cero con realimentación
negativa a frecuencias bajas.
Nota: aunque el 741 se ha utilizado históricamente en audio y otros equipos sensibles, hoy
en día es raro debido a las características de ruido mejoradas de los operacionales más
modernos. Además de generar un "siseo" perceptible, el 741 y otros operacionales viejos
pueden presentar relaciones de rechazo al modo común muy pobres por lo que
generalmente introducirán zumbido a través de los cables de entrada y otras interferencias
de modo común, como chasquidos por conmutación, en equipos sensibles.
El "741" usualmente se utiliza para referirse a un operacional integrado genérico (como el
uA741, LM301, 558, LM342, TBA221 - o un reemplazo más moderno como el TL071). La
descripción de la etapa de salida del 741 es cualitativamente similar a la de muchos otros
diseños (que pueden tener etapas de entrada muy diferentes), excpetuando que:
• Algunos dispositivos (uA748, LM301 y LM308) no tienen compensación interna
(necesitan un condensador externo entre la salida y algún punto intermedio en el
amplificador operacional, si se utilizan en aplicaciones de baja ganancia de lazo
cerrado).
• Algunos dispositivos modernos tienen excursión completa de salida entre las
tensiones de alimentación (menos unos pocos milivoltios).
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218. CIRCUITO INTEGRADO
PARÁMETROS
• Ganancia en lazo abierto. Indica la ganancia de tensión en ausencia
de realimentación. Se puede expresar en unidades naturales (V/V, V/mV) o
logarítmicas (dB). Son valores habituales 100.000 a 1.000.000 V/V.
• Tensión en modo común. Es el valor medio de tensión aplicado a ambas entradas
del operacional.
• Tensión de Offset. Es la diferencia de tensión, aplicada a través de resistencias
iguales, entre las entradas de un operacional que hace que su salida tome el valor
cero.
• Corriente de Offset. Es la diferencia de corriente entre las dos entradas del
operacional que hace que su salida tome el valor cero.
• Margen de entrada diferencial. Es la mayor diferencia de tensión entre las entradas
del operacional que mantienen el dispositivo dentro de las especificaciones.
• Corrientes de polarización (Bias) de entrada. Corriente media que circula por las
entradas del operacional en ausencia de señal
• Slew rate. Es la relación entre la variación de la tensión de salida máxima respecto
de la variación del tiempo. El amplificador será mejor cuanto mayor sea el Slew
Rate. Se mide en V/μs, kV/μs o similares. El slew rate está limitado por la
compensación en frecuencia de la mayoría de los amplificadores operacionales.
Existen amplificadores no compensados (con mayor slew rate) usados
principalmente en comparadores, y en circuitos osciladores, debido de hecho a su
alto riesgo de oscilación.
• Relación de Rechazo en Modo Común (RRMC, o CMRR en sus siglas en inglés).
Relación entre la ganancia en modo diferencial y la ganancia en modo común.
LIMITACIONES SATURACIÓN
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219. CIRCUITO INTEGRADO
Un A.O. típico no puede suministrar más de la tensión a la que se alimenta, normalmente el
nivel de saturación es del orden del 90% del valor con que se alimenta. Cuando se da este
valor se dice que satura, pues ya no está amplificando. La saturación puede ser aprovechada
por ejemplo en circuitos comparadores.
TENSIÓN DE OFFSET
Es la diferencia de tensión que se obtiene entre los dos pines de entrada cuando la tensión
de salida es nula, este voltaje es cero en un amplificador ideal lo cual no se obtiene en un
amplificador real. Esta tensión puede ajustarse a cero por medio del uso de las entradas de
offset (solo en algunos modelos de operacionales) en caso de querer precisión. El offset
puede variar dependiendo de la temperatura (T) del operacional como sigue:
Donde T0 es una temperatura de referencia.
Un parámetro importante, a la hora de calcular las contribuciones a la tensión de offset en
la entrada de un operacional es el CMRR (Rechazo al modo común).
Ahora también puede variar dependiendo de la alimentación del operacional, a esto se le
llama PSRR (power supply rejection ratio, relación de rechazo a la fuente de alimentación).
La PSRR es la variación del voltaje de offset respecto a la variación de los voltajes de
alimentación, expresada en dB. Se calcula como sigue:
CORRIENTES
Aquí hay dos tipos de corrientes que considerar y que los fabricantes suelen proporcionar:
• IOFFSET = | I + − I − |
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220. CIRCUITO INTEGRADO
•
Idealmente ambas deberían ser cero.
CARACTERÍSTICA TENSIÓN-FRECUENCIA
Al A.O. típico también se le conoce como amplificador realimentado en tensión (VFA). En
él hay una importante limitación respecto a la frecuencia: El producto de la ganancia en
tensión por el ancho de banda es constante.
Como la ganancia en lazo abierto es del orden de 100.000 un amplificador con esta
configuración sólo tendría un ancho de banda de unos pocos Hercios(Hz). Al realimentar
negativamente se baja la ganancia a valores del orden de 10 a cambio de tener un ancho de
banda aceptable. Existen modelos de diferentes A.O. para trabajar en frecuencias
superiores, en estos amplificadores prima mantener las características a frecuencias más
altas que el resto, sacrificando a cambio un menor valor de ganancia u otro aspecto técnico.
CAPACIDADES
El A.O. presenta capacidades (capacitancias) parásitas, las cuales producen una
disminución de la ganancia conforme se aumenta la frecuencia.
DERIVA TÉRMICA
Debido a que una unión semiconductora varía su comportamiento con la temperatura, los
A.O. también cambian sus características, en este caso hay que diferenciar el tipo
de transistor en el que está basado, así las corrientes anteriores variarán de forma diferente
con la temperatura si son bipolares o JFET.
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221. CIRCUITO INTEGRADO
(La historia, la clasificación, características son tomadas de esta página)
http://www.notycs.com/2007/11/circuitos-integradoshistoriadefinicion.html
(La información de las puertas lógicas fue tomada de estas páginas)
• http://comunidad.ciudad.com.ar/internacional/aruba/megat/nuevo3b.htm
• http://personal.telefonica.terra.es/web/autoxugamovil/Encendido/Encendido2.htm
• http://ohm.ingsala.unal.edu.co/gmun/electronica/unetronica/6.htm
• http://www.geocities.com/delicadob/tema0/tema0.htm#TOP
• http://www.depeca.alcala.es/wwwnueva/docencia/12ciclo/informat/tc/Documentos/t
raspas-baja-tens.PDF.
• http://www.romalo.250x.com/contenido/famlog/fomlog1.htm
• http://eupt.unizar.es/asignaturas/ittse/sistemas_electronicos_digitales/Cuatrimestre1/
02tema/02teoria.pdf.
• http://usuarios.iponet.es/agusbo/uned/propios/apuntes/flog1.PDF.
• http://eca.redeya.com/cursos/edigital/tutord2.htm
(Las imágenes de las puertas lógicas son tomadas de esta página)
http://www.revistaciencias.com/publicaciones/EpyuZZppEyNDEYriOx.php
(Los 50 años del circuito integrado fue tomado de la página)
http://ec.globedia.com/anos-circuito-integrado
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222. CIRCUITO INTEGRADO
(El diseño y la aplicación del circuito integrado se tomo de la página)
http://html.rincondelvago.com/historia-de-los-circuitos-integrados.html
(Los amplificadores operacionales obtenidos de la página)
«http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Amplificador_operacional&oldid=51738251»
(Que los integrados se auto enfrían de la página)
http://ingeniatic.net/index.php/novedades/electronica/item/1247-chips-que-se-auto-enfr
%C3%ADan
(Circuito Integrado 1959 Inventor: Jack Kilby / Texas Instruments)
http://ingeniatic.net/index.php/tecnologias/item/403-circuito-integrado
(Circuito integrado de aplicación específica)
http://es.wikipedia.org/wiki/ASIC
(Por Shenzhen Topweis Technology Co., Ltd. BA3812L)
http://spanish.alibaba.com/products/integrated-circuit-parts.html
(INTRODUCCIÓN Geoffrey Dummer en los años 1950.)
http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_integrado
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223. CIRCUITO INTEGRADO
JUEVES 14 DE OCTUBRE DE 2010-COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES
PLANTEL SUR*ARMENTA COSIO BRAYAN ROGELIO*~CIRCUITOS
INTEGRADOS~Publicado por Brayan Armenta en 20:58 Enviar por correo
electrónico Escribe un blog Compartir con Twitter Compartir con Facebook
(Circuito integrado símbolo genérico compilado de esta dirección electrónica)
http://www.monografías.com/trbajos10/infoba/.shtml#circuito
(Diseño de circuitos integrados de aplicación específica compilado de esta dirección
electrónica)
http:2.bp.blogspot.com/_mnu9O09fDtE/TLfSx-jdlwI/circuito-integrado-de-aplicación-
especifica-asic-193843.jpg
(MEMORIASPROGRAMABLES - Enviado por arroyocesar93)
http://www.monografias.com/trabajos18/memorias-programables/memorias-
programables.shtml
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2000477/lecciones/100301.htm
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2000477/lecciones/100501.htm
http://www.monografias.com/trabajos12/mosscur/mosscur.shtml
http://www.zona-warez.com/tutoriales-ingenieria_electrica.html
http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/manuales/micro8051.pdf
http://cactus.fi.uba.ar/crypto/tps/tarje.pdf
GONZALO PINTO UNACH

224. CIRCUITO INTEGRADO
http://electronred.iespana.es/electronred/Circuitosintegra.htm
(Amplificador operacional Fuente)
http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=51738251
(Creado el primer circuito integrado de grafeno compilado de esta dirección electrónica)
http://www.xatakaciencia.com/nanotecnologia/creado-el-primer-circuito-integrado-de-
grafeno enviado por Sergio Parra 18 de junio de 2011 | 21:49
(Primeros Equipos Con Ics)
http://estaciondetransito.com.ar/estaciondetransito/?cat=15&paged=2
( Desarrolla El Primer Circuito Integrado Realizado Con Molibdenita)
http://www.faltariamas.com/wp-content/uploads/2011/12/Molybdenite_quebec2.jpg
http://www.faltariamas.com/wp-content/uploads/2011/12/Molibdenite-transistor-800x600.
(ElPrimer Circuito Integrado DeLa Historia)
http://www.buenastareas.com/ensayos/Desarrollo-Guia-De-Aprendiza-Je-1/1780787.html
http://www.abadiadigital.com/articulo/el-primer-circuito-integrado-de-la-historia/
(En Primer Lugar Molibdenita Microchip)
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225. CIRCUITO INTEGRADO
http://actu.epfl.ch/news/first-molybdenite-microchip/
(Tercera Generación: Circuito Integrado (1965-1970)
http://primeracomputadora.blogspot.com/2010/06/hacia-las-computadoras-actuales.html
(Circuitos Programables)
http://spanish.alibaba.com/product-gs/programmable-integrated-circuit-497629429.html
(Descripción de los Circuitos Integrados)
http://grupos.emagister.com/documento/un_poco_de_historia_de_los_circuitos_integrados/
1007-115958
(Sobre los multivivradores y los integrados de número 555)
1. Una de las grandes aplicaciones del 555, debido a que puede manejar 200 mA de
salida, es la de generar tonos audibles, tal como una sirena.
2. Sistemas Digitales, Ronald Tocci, págs: 220-221.
3. Curso Práctico de Electrónica Digital, editorial CEKIT, págs: 202-205.
4. http://www.national.com - datasheet del 555
5. http://www.onsemi.com -datasheets de los otros integrados.
http://www.monografias.com/trabajos14/temporizador/temporizador.shtml
GONZALO PINTO UNACH