Download Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip

Módulo:Sistemas Electrónicos Digitales
Profesor: Carlos Herrera C.
Unidad 2: Circuitos Integrados
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 Fotografías 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.
I .Circuitos Integrados TTL
Las familias lógicas se definen de acuerdo al circuito básico con el que se
construyen las compuertas. Una de las familias más populares es la TTL
(Transistor Transisitor Logic).
Esta familia ofrece comercialmente toda una gama de compuertas en
circuitos SSI (SSI: Small Scale of Integration, de baja escala de
integración) y circuitos MSI (MSI: Medium Scale of Integration, escala
media de integración).
Es una familia que opera con una alimentación de 5 volts de CD y tiene el
mejor compromiso entre velocidad y consumo de energía.
Las características de la tecnología utilizada, en la familia TTL a manera
resumida son las siguientes:
a) Su tensión de alimentación característica (Vcc) está comprendida entre
los 4.75V y los 5.25V, que como se ve un rango muy estrecho. Debido a
esto, los niveles lógicos vienen definidos por el rango de tensión
comprendida entre 0.2V y 0.8V para el estado L y entre 2.4V y Vcc para el
estado H.
b) La velocidad de transmisión entre los estados lógicos es su mejor
característica, ciertamente este aumento en su velocidad de respuesta le
hace aumentar su consumo eléctrico, siendo esto su mayor enemigo,
motivo por el cual han aparecido diferentes versiones de TTL como FAST,
SL, S, etc. y últimamente las familias HC, HCT y HCTLS. En algunas
familias pueden alcanzarse velocidades de reloj de poco más de 250Mhz.
Otras familias TTL son las siguientes:
i)Estándar, ii) De baja potencia o bajo consumo, iii) De alta velocidad, iv)
Schottky y v) Schottky de baja potencia.
Los Circuitos Integrados están constituidos en su interior por compuertas
lógicas y de ellas varia la configuración de las compuertas ya que el PIN 7
es GND mientras que el 14 es Vcc. El voltaje de entrada (Vcc) debe oscilar
entre 4.75Vcc y 5.25Vcc mientras que un cero lógico debe oscilar entre
0Vcc y .8Vcc y finalmente el 1 lógico oscila 2.5Vcc a 5Ccc.
Configuración interna de las compuertas lógicas
1) Circuito Integrado 7408
Compuerta AND
2)
Circuito Integrado 7432
Compuerta OR
3)
Circuito Integrado 7486
Compuerta OR EXC.
4)
Circuito Integrado 7404
Compuerta NOT
5)
Circuito Integrado 7400
Compuerta NAND
5)
Circuito Integrado 7402
Compuerta NOR
II .Circuitos Integrados CMOS
Estos Circuitos se caracterizan por su extremadamente bajo consumo de
potencia, ya que se fabrican a partir de transistores MOSFET los cuales por
su alta impedancia de entrada su consumo de potencia es mínimo.
Estos Circuitos Integrados se pueden clasificar en tres subfamilias:
Familia
Rango de tensión
Consumo potencia
Velocidad
estándar (4000)
3 – 15 V
10 mW
20 a 300 ns
serie 74C00
3 – 15 V
10 mW
20 a 300 ns
serie 74HC00
3 – 15 V
10 mW
8 a 12 ns
Compuertas CMOS
Para entender el funcionamiento de los circuitos integrados CMOS, es
necesario estudiar primero el funcionamiento de los transistores de efecto
de campo MOS. Aunque estos dispositivos difieren considerablemente de
los transistores bipolares de juntura (BJT), tanto en su construcción como
en su funcionamiento, operando en conmutación el comportamiento de
ambos es similar. Considerando el caso ideal, los dos funcionan como
interruptores abiertos o cerrados, dependiendo del valor de sus entradas.
Estructura y funcionamiento del transistor MOS
El transistor MOS es un dispositivo de tres terminales en el cual el flujo de
corriente entre dos de ellos, drenaje y fuente (drain y source), es controlado
fundamentalmente por el voltaje aplicado en el tercer Terminal, llamado
compuerta (gate).
La estructura física de un transistor MOS puede ser de silicio tipo P o de
tipo N. El drenaje y la fuente (D y S) son zonas muy dopadas con
impurezas de tipo contrario a la del substrato. La compuerta (G) está
formada por una capa de poli silicio
muy dopada (de tipo N). Entre esta capa y el substrato existe una capa de
oxido de silicio, material de excelentes propiedades aislantes. Si el
substrato es de tipo P, o de tipo N, hablaremos
Respectivamente de transistores MOS de canal N, o de canal P,
respectivamente.
Cuestionario
1.- Cual cree usted que es la importancia de los Circuitos Integrados
En en el mundo moderno, y como han contribuido en la tecnología
Moderna.
2.- Al probar la siguiente compuerta lógica en el Circuito Integrado de la
figura 1, según los estados que tiene en la entrada, el diodo LED debe:
A)
B)
C)
D)
E)
Encender y mantenerse encendido
Encender y apagarse
Fig.1
No encender y después encender
No encender y mantener ese estado
Encender
3.- Para el siguiente enunciado determine cual el la alternativa correcta:
I)
II)
III)
la tecnología CMOS la relacionamos de 5 hasta 18 Volts
los Cmos, se caracterizan por un alto consumo de tension.
Un integrado 74 XX, pertenece a la familia TTL.
a)
b)
c)
d)
e)
Solo I es correcta.
Solo II es correcta.
Solo III es correcta.
Todas las anteriores.
Solo I y II es correcta.
4.- Determine la diferencia entre los circuitos Integrados Análogos
Y los Digitales, además indique 3 ejemplos de cada uno de ellos.
5.- En un circuito integrado digital dual - in line el pin nº 1 esta siempre
frente al:
a) Tercer pin
b) Pin central
c) Último pin
d) Primer pin
e) Penúltimo pin
6 .- Determine las características de los siguientes Integrados.
a) CI. 7486
b) CI. 7432
c) CI.7400
d) CI. 7408
e) CI.7402
7 .- La lógica de la electrónica digital se divide en:
A) TTL y CMOS
B) Combinacional y Secuencial
C) Continua o Discreta
D) Sumadores y restadores
E) Combinacional sumadora