¿QUÉ ES UN CIRCUITO INTEGRADO?
Circuito
electrónico en miniatura construido sobre un soporte de silicio y que viene
generalmente en un encapsulado negro con patillas de metal.
DEFINICIÓN
Un circuito
integrado (CI) es una pastilla o chip muy delgado en el que se encuentran miles
o millones de dispositivos electrónicos interconectados, principalmente diodos
y transistores, aunque también componentes pasivos como resistencias o
condensadores. Su área puede ser de 1 cm2 o incluso inferior.
APLICACIONES
Algunos de
los circuitos integrados más avanzados son los microprocesadores que controlan
múltiples artefactos: desde ordenadores hasta electrodomésticos, pasando por
los teléfonos móviles. Otra familia importante de circuitos integrados la
constituyen las memorias digitales.
INVENTOR
El primer CI
fue desarrollado en 1958 por el ingeniero Jack Kilby. Se trataba de un
dispositivo de germanio que integraba seis transistores en una misma base
semiconductora para formar un oscilador. En el año 2000
Kilby fue galardonado con el Premio Nobel de Física por la contribución de su
invento al desarrollo de la tecnología de la información.
VENTAJAS
Presentan
muchas ventajas asociadas a la reducción de sus dimensiones (menor peso y
longitud de conexiones, mayor velocidad de respuesta, menor número de
componentes auxiliares, bajo precio y consumo de energía…)
INCONVENIENTES
En caso de
deterioro se ha de sustituir completamente el circuito integrado, ya que por la
complejidad y tamaño de los componentes se hace inviable su reparación.
FABRICACIÓN
Fabricar un
circuito integrado es un proceso complejo, ya que tiene una alta integración de
componentes en un espacio muy reducido. Cada fabricante tiene sus propias
técnicas que guardan como secreto de empresa, aunque las técnicas son
parecidas. La fabricación se realiza en las llamadas salas limpias.
CLASIFICACIÓN
Los circuitos
se clasifican en dos grandes grupos:
- · 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 hasta los más complicados microprocesadores.
Atendiendo al
nivel de integración -número de componentes- los circuitos integrados se pueden
clasificar en:
- · SSI (Small Scale Integration) pequeño nivel: de 10 a 100 transistores
- · MSI (Medium Scale Integration) medio: 101 a 1.000 transistores
- · LSI (Large Scale Integration) grande: 1.001 a 10.000 transistores
- · VLSI (Very Large Scale Integration) muy grande: 10.001 a 100.000 transistores
- · ULSI (Ultra Large Scale Integration) ultra grande: 100.001 a 1.000.000 transistores
- · GLSI (Giga Large Scale Integration) giga grande: más de un millón de transistores
Tipos
Existen al
menos tres tipos de circuitos integrados:
- Circuitos monolíticos:
- Circuitos híbridos de capa fina:
- Circuitos híbridos de capa gruesa:
Los más
comunes
- Amplificadores de audio
- Memorias
- Memorias RAM
- Micro-controladores
- Microprocesadores
Circuito
Integrado 555
Introducido
por primera vez en 1972, el circuito integrado temporizador 555 tiene una
vigencia analógica inusual en un mundo en el que los componentes se han vuelto
mayoritariamente digitales y sigue siendo uno de los circuitos integrados de
mayor venta. La clave de su permanencia y su popularidad radica en la
flexibilidad de su diseño: los diseñadores electrónicos pueden configurar este
"equipo de construcción" temporizador de muchas maneras diferentes.
El 555 también es barato y tiene una gran cantidad de aplicaciones de las
cuales elegir.
Descripción
El 555 viene
en paquete de ocho pines de doble línea. En el interior del chip hay un
conjunto de circuitos que sirven como bloques de construcción para un
interruptor electrónico de alta velocidad. En total, el CI tiene 28
transistores. No funciona como un temporizador por sí mismo, sino que depende
de un puñado de condensadores y resistencias externas para ello; la forma en la
que estén conectados estos componentes externos determinará lo que el 555 hará.
Bloques de
función
El 555
contiene un puñado de bloques de construcción electrónicos que tú configuras
para obtener resultados diferentes. Tiene un flip-flop, que tiene dos estados
eléctricos estables, encendido y apagado y cuando envías un impulso eléctrico
en el flip-flop, cambia los estados. Dos comparadores también producen señales
eléctricas de salida "On" (Encendido) y "Off" (Apagado). Si
un voltaje de entrada cruza un umbral, el circuito se enciende o apaga
dependiendo de que el voltaje aumente o disminuya. Por último, el 555 tiene una
etapa de salida electrónica capaz de realizar la conducción de dispositivos
externos o circuitos con hasta 200 miliamperios de corriente.
Componentes y
conexiones
Un
condensador y un par de resistencias determinan el tiempo de duración de los
pulsos que produce el 555.
- El condensador se conecta entre el pin 6 y la conexión eléctrica a tierra en el pin 1.
- Un par de resistencias entre los pines 8 y 6 definen el tiempo "On" de encendido; de las dos resistencias, la que está entre el 6 y 7 establece el tiempo "Off" de apagado.
- La duración total del pulso del 555 es la suma de los tiempos de encendido "On" y apagado "Off", el cual puede variar entre microsegundos y horas.
- El chip recibe energía en los pines 8 y 4.
- Puede recibir un pulso de disparo para reiniciar su ciclo en el pin 2 y emite su pulso de temporización en el pin 3.
- Una tensión de control externa aplicada al pin 5 acorta el ciclo de temporizado del 555.
Aplicaciones
Las
aplicaciones más comunes del 555 es como elemento temporizador. Aunque
combinándolo con otros elementos se usa como generador de señales, modulador,
contador o entre otros usos:
- Temporizador de precisión.
- Generador de pulsos.
- Temporazidor secuencial.
- Pulsos con modulación.
Descripción
de las patillas del temporizador 555
- GND (normalmente la 1): es el polo negativo de la alimentación, generalmente tierra.
- Disparo (normalmente la 2): Este proceso de disparo ocurre cuando esta patilla tiene menos de 1/3 del voltaje de alimentación. Este pulso debe ser de corta duración, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo la salida se quedará en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez.
- Salida (normalmente la 3): Aquí veremos el resultado de la operación del temporizador, ya sea que esté conectado como monoestable, estable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje será el voltaje de alimentación (Vcc) menos 1.7 V. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla de reinicio (normalmente la 4).
- Reinicio (normalmente la 4): Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone la patilla de salida a nivel bajo. Si por algún motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a alimentación para evitar que el temporizador se reinicie.
- Control de voltaje (normalmente la 5): Cuando el temporizador se utiliza en el modo de controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en la práctica como Vcc -1.7 V) hasta casi 0 V (aprox. 2 V menos). Así es posible modificar los tiempos.
- Umbral (normalmente la 6): Es una entrada a un comparador interno que se utiliza para poner la salida a nivel bajo.
- Descarga (normalmente la 7): Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento.
- Voltaje de alimentación (VCC) (normalmente la 8): es la patilla donde se conecta el voltaje de alimentación que va de 4.5 V hasta 16 V.
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