Fundamentos de Circuitos Integrados: Tipología, Fabricación y Lógica Digital
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Circuitos Integrados: Definición y Estructura
Definición de Circuito Integrado (CI)
Un circuito integrado (CI) es una combinación de transistores, resistencias, condensadores, diodos, etc., que se alojan en un soporte común o chip extremadamente pequeño, generalmente de silicio.
Proceso de Fabricación y Encapsulados
Etapas de Fabricación
El proceso de fabricación de un CI implica el uso de materiales fotosensibles:
- Se aplica un material fotosensible denominado fotorresina, la cual reaccionará en presencia de la luz, polimerizándose.
- Sobre dicha fotorresina se coloca la máscara.
- Un revelador eliminará la fotorresina no polimerizada, descubriendo el dióxido de silicio.
Tipos de Encapsulados
Los circuitos integrados se clasifican según su método de montaje:
- De inserción (DIP, SIP, THC)
- De montaje superficial (SMD)
Clasificación de Circuitos Integrados
Los CI se clasifican según el tipo de señal que procesan:
Circuitos Analógicos
Los circuitos analógicos son aquellos que trabajan con señales continuas, de infinitos valores. Estos integrados operan con señales eléctricas.
Circuitos Digitales
Los circuitos digitales trabajan con señales discretas, que pueden tomar un número determinado de valores (generalmente binarios). Estos integrados operan con números o lógica binaria.
El circuito integrado analógico más importante es el amplificador operacional.
Componentes Clave en Electrónica
El Amplificador Operacional (Op-Amp)
La tensión máxima en la salida del operacional será siempre ligeramente inferior a la tensión de alimentación. A esta tensión máxima se la conoce como tensión de saturación.
Existen dos configuraciones básicas:
- En un amplificador inversor, la señal de salida está amplificada y su polaridad es contraria a la señal de entrada.
- En un amplificador no inversor, la señal de salida mantiene la misma polaridad que la entrada.
Nota: Un convertidor digital-analógico (CDA) permite transformar las señales digitales provenientes de una computadora en señales analógicas.
El Temporizador Integrado 555
El Integrado 555 es la base de muchos circuitos de temporización. Está compuesto por dos comparadores, un multivibrador biestable, un amplificador y dos transistores.
El 555 tiene dos modos de funcionamiento:
- Astable (Oscilador)
- Es un circuito que conmuta periódicamente entre sus dos estados inestables.
- Monoestable (Temporizador)
- Es un circuito que proporciona un valor de tensión bajo hasta que se dispara, generando un pulso de duración fija.
Fundamentos de la Lógica Digital
Puertas Lógicas y Álgebra de Boole
Una puerta lógica es un dispositivo electrónico constituido a base de transistores, diodos y resistencias, cuya salida depende de cómo sean sus entradas.
Cada puerta aplica una operación del Álgebra de Boole, la cual podremos simplificar mediante las tablas de la verdad.
Familias Lógicas
Los circuitos digitales se clasifican en función de los elementos electrónicos con los que se construyan, formándose lo que se conoce como familias lógicas.
Hay distintos tipos:
- RTL (Resistor-Transistor Logic)
- DTL (Diode-Transistor Logic)
- TTL (Transistor-Transistor Logic)
- ECL (Emitter-Coupled Logic)
- MOS (Metal-Oxide-Semiconductor)
- CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)