Circuitos Integrados Digitales

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Circuitos integrados digitales.

Los circuitos integrados o CI's, se han convertido en el componente más importante de la
electrónica moderna y se forman o fabrican con la unión de varios componentes comunes
como transistores, diodos, resistencias y hasta condensadores, en un solo envoltorio y
configurados ya como un circuito completo (chip).
Al aumentar la densidad y reducir el tamaño al mismo tiempo, se presenta un avance

importantísimo en el diseño de circuitos electrónicos.
Usando la misma tecnología de los transistores, con ellos es posible agrupar cientos o miles
de componentes en un envoltorio, que es similar en tamaño a un condensador pequeño.
Los circuitos integrados digitales se clasifican por familias. Las más populares son:
 La familia TTL (Transistor-Transistor Logic o Lógica transistor-transistor). Se

identifican generalmente con un número o combinación de números y letras.
Generalmente su referencia empieza con el número 74 (véase la tabla adjunta).
Como, por ejemplo, 7400, 7402, etc.
 La familia CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Se identifican

generalmente con el número 4000 y posteriores, como 4001, 4002, etc. Esta familia
requiere un manejo especial ya que la electricidad estática del cuerpo humano
podría dañarlos al tocar sus terminales.
Cada circuito integrado tiene cierto número de pines o terminales. Es muy importante
saber dónde va conectado cada terminal, ya que si se conecta en forma errada se puede
dañar fácilmente.
Características de los Circuitos Integrados Digitales.

• Son una colección de resistores, diodos y transistores fabricados sobre una pieza de
material semiconductor (generalmente silicio)denominado sustrato.
• El circuito integrado se encuentra dentro de un encapsulado plástico o de cerámica con

terminales que permiten conectarlo con otro dispositivo.
• Pueden ser desde básicas puertas lógicas (Y, O, NO) hasta los más complicados
microprocesadores.
•Estos son diseñados fabricados para cumplir una función especifica dentro de un sistema.
En general, la fabricación de los circuitos integrados es compleja ya que tienen una alta
integración de componentes en un espacio muy reducido de forma que llegan a ser
microscópicos. Sin embargo, permiten grandes simplificaciones con respecto los antiguos
circuitos, además de un montaje más rápido.
Los sistemas digitales modernos utilizan Circuitos Integrados (CI) en su diseño, ya que
presentan un tamaño muy reducido, alta fiabilidad, bajo costo y bajo consumo de potencia.
Se debe saber reconocer los encapsulados de los CI y saber cómo se enumeran los pines,
esto generalmente por medio de las hojas de datos de cada CI.
Un circuito integrado monolítico es el que se construye enteramente sobre un pequeño

chip de silicio. Todos los componentes que pueden formar este CI, como transistores,
diodos, resistencias y condensadores, son partes que integran un único chip.
Los encapsulados de los CI se clasifican según la forma en que se montan sobre las
tarjetas de circuito impreso (PCB).
El encapsulado de inserción típico es de tipo DIP (Dual in-line package). Con este tipo de
encapsulado es necesario perforar los espacios de los pines en la tarjeta.
Por otro lado, existe la tecnología de montaje superficial (SMT), que es un método más
moderno y permite ahorrar más espacio. En este caso no es necesario realizar
perforaciones, ya que los pines de los encapsulados de montaje superficial se sueldan a las
pistas de una cara de la tarjeta, dejando la otra cara libre en caso de querer añadir circuitos
adicionales.
Existen cuatro tipos de encapsulado de SMT:
•SOIC (Small-Outline IC)
•PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier)
•LCCC (Leadless Ceramic Chip Carrier)
•FP (Flat Pack)
Para poder saber el número de cada pin, se tiene un formato estándar que utilizan todos
los encapsulados de CI DIP, SOIC y flat pack.
En la parte superior del encapsulado, se designa el pin 1 mediante un identificador, que

generalmente es un pequeño punto, una muesca o una esquina biselada.
Este indicador siempre muestra el pin 1 y el número aumenta en sentido inverso a las
manecillas del reloj.
En el caso de los encapsulados PLCC y LCCC se tienen terminales en sus cuatro costados.
El pin 1 se identifica por un punto u otra marca, situado en el centro de uno de los lados del
chip.
La numeración también se incrementa en sentido contrario a las manecillas del reloj, por
lo que el pin de mayor numeración siempre estará a la derecha del pin 1.
Caracteristicas del Transistor Bipolar.

Es un componente electrónico que sirve para circuitos analógicos y digitales, tienen la
función de aumentar la corriente de señales. Además, el transistor bipolar es un dispositivo
de tres terminales -emisor, colector y base, que, atendiendo a su fabricación, puede ser de
dos tipos: NPN y PNP.
.
 Un transistor bipolar de unión está formado por dos uniones PN en contraposición.
 Físicamente, está constituido por tres regiones semiconductoras - emisor, base y

colector- siendo la región de base muy delgada (< 1pm).
 Tiene dos formas principales de operación: como un interruptor o como una

resistencia variable.
 Basa su funcionamiento en el control de la corriente que circula entre el. emisor y el

colector del mismo, mediante la corriente de base.
Circuitos RTL.
La lógica resistor-transistor (RTL) son circuitos digitales que se construyen utilizando
resistencias y transistores de unión bipolar (BJT). Las resistencias son la red de entrada,
mientras que los transistores funcionan como dispositivos de conmutación. La desventaja
de la lógica de diodos (DL) se supera con el uso de RTL, ya que los transistores no solo
funcionan como interruptores sino que también amplifican las señales.
La familia RTL fue el primer circuito lógico de transistor desarrollado que luego se mejoró
para formar las otras clases como lógica de diodo-transistor (DTL) y transistor-transistor
lógica (TTL). La introducción de la familia RTL revolucionó la tecnología de circuitos al
construir el primer circuito integrado monolítico.
"La lógica de función se realiza por la entrada de resistencia de las redes y de invertir la
función es realizada por el emisor del transistor de configuración comunes."
dos entradas RTL y puerta NOR.

RTL y puerta NOR.
Circuitos DTL.
DTL (Diode Transistor Logic) se trata de una familia compuesta por diodos y transistores.
Los diodos se encargan de realizar la parte lógica y el transistor actúa como amplificador
inversor. Una desventaja de este circuito es la resistencia de la entrada al transistor. Su
presencia tiende a reducir la velocidad el circuito y limita la velocidad en la que el transistor
puede cambiar estados.
Cuando cualquiera de sus entradas esta en nivel bajo el transistor de salida pasa al corte y
la tensión de su colector pasa a nivel alto. Sólo cuando todas las entradas están a nivel alto,
conducirá el transistor y la tensión de su colector será baja. Esta puerta realiza la función
NAND en lógica positiva, y la NOR en lógica negativa.
Lógica de Inyección Integrada (IIL).

Es una familia de circuitos digitales construidos con transistores de juntura bipolar de
colector múltiple. Cuando se introdujo su velocidad era comparable a los TTL además de
que casi eran de tan baja potencia como los CMOS, Volviéndose ideal para su uso en
circuitos integrados VLSI. El corazón de un circuito IIL es el inversor de colector abierto y
emisor común. Típicamente, un inversor consiste en un transistor NPN con el emisor
conectado a tierra y la base alimentada por una corriente entrante. La entrada se suple por
la base ya sea por una corriente aplicada (nivel lógico bajo) o una condición de alta
impedancia (alto nivel lógico).
Lógica de transistor-transistor (TTL).

TTL (Lógica Transistor a Transistor) es una tecnologia de construcción de circuitos
electrónicos digitales. En los componentes fabricados con tecnologia TTL los elementos de
entrada y salida del dispositivo son transistores bipolares. Además, fue una ligera mejora de
la compuerta DTL, y a medida de que la tecnologia TTL progreso se agregaron mejoras
adicionales hasta tal punto que esta familia lógica se convirtió en el tipo más usado para el
diseño diseños de sistemas digitales.
Hasta ahora, las familias lógicas que se han descrito son el preludio de las puertas más
utilizadas actualmente en nuestros diseños lógicos, y, en particular, en las diversas tarjetas
de nuestro PC.
El circuito lógico de saturación más rápida es el de la puerta lógica transistor - transistor o

TTL. Esta familia está sustituyendo rápidamente a las DTL debido a que, como veremos más
adelante, tiene mejor inmunidad al ruido, menor retraso de propagación y permite más
funciones. Pero, ambas lógicas, son compatibles en un mismo sistema electrónico digital. Al
tratar de disminuir la capacidad parásita, existente en las DTL, se originaron una serie de
cambios en la configuración de los semiconductores que componen la familia TTL.
Lógica de Emisor Acoplado (ECL).

Son unos circuitos integrados digitales los cuales usan transistores bipolares, pero a
diferencia de los TTL en los ECL se evita la saturación de los transistores, esto da lugar a un
incremento en la velocidad total de conmutación. La familia ECL opera bajo el principio de la
conmutación de corriente, por el cual una corriente de polarización fija menor que la
corriente del colector de saturación es conmutada del colector de un transistor al otro. Este
tipo de configuraciones se les conoce también como la lógica de modo de corriente (CML;
current-mode logic).
El funcionamiento de los circuitos ECL se basa en el mismo del amplificador diferencial.

Los transistores no se saturan, la operación normal es en zona activa, lo que constituye una
de las razones que hace que estos circuitos sean los mas veloces de los circuitos integrados
digitales.
Semiconductor de óxido de metal (MOS).
MOS (Metal Oxide Semiconductors) son transistores de efecto de campo a los que
llamamos MOSFET, la gran mayoría de los circuitos integrados. digitales MOS se fabrican
solamente con este tipo de transistores. Los MOS consumen muy pequeñas cantidades de
potencia por lo que son ampliamente utilizados para el LSI y el VLSI, donde se guardan
grandes cantidades de compuertas en un solo encapsulado sin ocasionar
sobrecalentamiento. Una ventaja del dispositivo MOS es que puede ser usado no solamente
como un transistor sino como una resistencia
MOS complementado (CMOS).

CMOS Complimentary Metal Oxide Semiconductor (Semiconductor complementario de
óxido metálico) es una nueva tecnología, basada en el uso de los transistores
complementarios del MOS de realizar funciones de la lógica con casi ningún actual
requerido. Esto hace estas puertas muy útiles en aplicaciones con pilas. Asimismo, guarda
información fundamental de la configuración del sistema en un chip especial en la placa
madre, tambien almacena la configuración de los discos duros instalados.
Por último, analizando lo anteriormente expuesto tenemos que un circuito integrado es lo

que se conoce como chip muy delgado en el que se encuentran una gran cantidad de
dispositivos micros electrónicos interconectados entre si, principalmente diodos y
transistores, así como también resistencias of condensadores. Asimismo, estos circuitos, son
de gran relevancia y uso en el mundo de la electrónica, y son diseñados y fabricados para
cumplir una función determinada dentro de un sistema.
En este sentido, los circuitos digitales emplean componentes encapsulados, los cuales
pueden recibir puertas lógicas o circuitos lógicos más complejos. Dichos componentes están
ajustados, para que haya una compatibilidad entre fabricantes, de forma que las
características más importantes sean comunes. De manera general los componentes lógicos
se integran dentro de una de las dos familias siguientes:
 TTL: diseñada para una alta velocidad.
 CMOS: diseñada para un bajo consumo.
En la actualidad dentro de estas dos familias se han creado otras, que intentan conseguir
lo mejor de ambas, un bajo consumo y una alta velocidad. Igualmente, la familia lógica ECL
se encuentra muy cerca entre la TTL y la CMOS. Esta familia surgió como un intento de
lograr la rapidez de TTL y el bajo consumo de CMOS, pero en raras ocasiones se utiliza.

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Circuitos integrados digitales.

Al aumentar la densidad y reducir el tamaño al mismo tiempo, se presenta un avance

 La familia TTL (Transistor-Transistor Logic o Lógica transistor-transistor). Se

 La familia CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Se identifican

Características de los Circuitos Integrados Digitales.

• El circuito integrado se encuentra dentro de un encapsulado plástico o de cerámica con

Un circuito integrado monolítico es el que se construye enteramente sobre un pequeño

•SOIC (Small-Outline IC)

•PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier)

•LCCC (Leadless Ceramic Chip Carrier)

•FP (Flat Pack)

En la parte superior del encapsulado, se designa el pin 1 mediante un identificador, que

Caracteristicas del Transistor Bipolar.

 Físicamente, está constituido por tres regiones semiconductoras - emisor, base y

 Tiene dos formas principales de operación: como un interruptor o como una

 Basa su funcionamiento en el control de la corriente que circula entre el. emisor y el

dos entradas RTL y puerta NOR.

Lógica de Inyección Integrada (IIL).

Lógica de transistor-transistor (TTL).

El circuito lógico de saturación más rápida es el de la puerta lógica transistor - transistor o

Lógica de Emisor Acoplado (ECL).

El funcionamiento de los circuitos ECL se basa en el mismo del amplificador diferencial.

MOS complementado (CMOS).

Por último, analizando lo anteriormente expuesto tenemos que un circuito integrado es lo

 TTL: diseñada para una alta velocidad.

 CMOS: diseñada para un bajo consumo.

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