MEMORIAS SEMICONDUCTORAS Desde sus orgenes, la tecnologa electrnica ha sido la ciencia de los componentes o dispositivos. La aparicin de cada nuevo componente genera gran actividad, entre los diseadores, con el fin de acoplar el estado de la electrnica a las caractersticas que pueden ofrecer los nuevos elementos. La implementacin tecnolgica del concepto de memoria revoluciona, por completo, la estrategia de lgica cableada modo de diseo clsico de sistemas electrnicos. Es por tanto que con la memoria, como circuito integrado, aparecen los circuitos de lgica programable. Siguiendo esta tcnica, es posible disear aplicaciones complejas de manera independiente de la circuitera electrnica. El almacenamiento y retencin de informacin ha originado una revolucin sin precedentes en los campos de la informtica y la electrnica de consumo. Hoy en da se encuentran memorias semiconductoras en casi todos los sistemas electrnicos como por ejemplo: computadoras, radios de automviles, televisores de alta definicin, reproductores DVD, etc.

LGICA CABLEADA Se tiene una mquina con dos electroimanes y un motor DC y se desea construir un circuito para controlar el funcionamiento de la mquina que responda a los siguientes requisitos de diseo: antes de pulsar el interruptor de arranque (start), tanto el motor como los electroimanes deben estar desconectados (off). A partir de la accin de start se deben energizar, con intervalos de un minuto, el electroimn 1 (S1), el electroimn 2 (S2) y el motor DC (M). Cada uno de los tres dispositivos permanece en on durante 3 minutos. Cuando termina el tiempo del motor, se repite indefinidamente la secuencia. En la Figura 1 se muestra el diagrama de estados correspondiente al enunciado anterior. En la Figura 2 se presenta el diagrama de tiempos de la misma secuencia.

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Utilizando algunos de los mtodos clsicos de diseo es posible implementar un circuito secuencial sincrnico contador de estados. El reloj del contador se logra con un generador de onda cuadrada o astable, de perodo igual a un minuto. El circuito contador est compuesto por tres Flip-Flops J-K, disparables con el flanco activo de la seal. Los electroimanes y el motor se manejan por medio de contactores o rels que, a su vez, se controlan con transistores.

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En la Figura 3 se muestra el circuito secuencial completo. Este circuito es una tpica muestra de lgica cableada que permite derivar las siguientes conclusiones, aplicables a cualquier circuito construido con lgica cableada:

En circuitos de lgica cableada se necesita un diseo especifico para cada aplicacin.

Hay que realizar nuevamente todo el diseo s se desea efectuar cualquier tipo de cambio, no previsto inicialmente en la secuencia.

Los circuitos de lgica cableada pueden resultar complejos y con un nmero considerable de circuitos integrados.

Los circuitos de lgica cableada fueron muy usados hasta la aparicin de las memorias y microprocesadores de tamao y potencia reducidos.

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LGICA PROGRAMABLE Hay un enfoque completamente diferente para implementar el ejemplo de la mquina. Se puede sintetizar en la frase siguiente: cada minuto hay que ejecutar una tarea especfica que debe estar almacenada en algn tipo de memoria. Para construir un circuito con la estrategia anterior, se requiere una base de tiempo o pulso de reloj y una memoria. Cada minuto se debe consultar el contenido de la memoria para saber que hacer. Segn el diagrama de estados, se necesita almacenar cinco actividades para cumplir la secuencia del enunciado. En la Figura 4 se tiene la estructura de la memoria y su contenido.

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En la Figura 5 se tiene la implementacin de la memoria con el contenido de las actividades o instrucciones que deben ejecutarse en cada paso de la secuencia. En la matriz de diodos que servir de memoria, cada 1 lgico se logra con un diodo entre la lnea de seleccin y la lnea de datos. Esta memoria debe tener un nmero de lneas de seleccin igual al de la lista de actividades que se debe contener. Para el ejemplo se necesitan tres lneas de seleccin, ya que la secuencia est conformada por cinco actividades y tres lneas de salida: una para el motor y dos para los electroimanes.

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El paso siguiente es el diseo de un circuito que coloque un nivel alto (1 high) en una sola de las lneas de seleccin de manera secuencial cada minuto. Se usar un contador con decodificador y, como seal de reloj, una onda cuadrada generada por un astable. El circuito integrado 4022B, por ejemplo, es un contador octal con salidas decodificadas. Cada vez que el conteo avanza, solamente una de las salidas se coloca en nivel alto. Tiene una seal de reset que cuando se hace alta lleva la salida Q0 a un nivel alto. El microprograma contenido en la memoria de diodos necesita 5 selecciones o direcciones diferentes, de tal manera que al sexto pulso de reloj, la salida del contador se utilizar para hacer activa alta la seal de reset y, por tanto, hacer que el conteo se reinicie desde la primera lnea. Las salidas de la memoria se conectan a travs de un buffer al circuito de potencia que manejan los electroimanes y el motor. El circuito completo se muestra en la siguiente Figura.

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Se observar que en el secuenciador de lgica programable basta con hacer cambios en la disposicin de los diodos para alterar por completo la secuencia. Es decir, los cambios se hacen alterando el contenido de la memoria, sin necesidad de recurrir a cambios en la circuitera. Con esta lgica, la circuitera permanece esttica, pero el sistema completo puede ser modificado, trabajando sobre datos o secuencias guardados en memoria.

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ARQUITECTURA GENERAL DE UNA MEMORIA Los circuitos de lgica programable utilizan, de una u otra forma, un dispositivo para almacenar informacin. Los circuitos electrnicos digitales que permiten almacenar datos o cantidades binarias son muy importantes para este tipo de lgica. El Flip-Flop es la celda de memoria mnima en las memorias electrnicas. La informacin binaria que procesa una mquina de lgica programable, como lo es un computador digital, se compone de grupos de bits. Al nmero de bits que manipula en cada ciclo de trabajo se le llama genricamente, palabra. Al conjunto de 8 bits se le llama byte, al grupo de 16 bits se le llama, especficamente, palabra y al de 32 bits doble palabra. Los primeros computadores manejaban palabras de 4 bits o nibbles. Una memoria se compone de un conjunto de posiciones o direcciones que guardan palabras binarias de informacin. Si se trabaja con bytes, por ejemplo, cada posicin de memoria consta de 8 bits. El nmero de posiciones que tiene una memoria semiconductora se expresa en Kilobyte (K). Un Kilobyte equivale a 1024 posiciones de memoria (1K = 1024).

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Se puede representar la memoria digital como un casillero ordenado en el que cada casilla corresponde a una direccin en la que se guarda informacin, como se muestra en la Figura 7. Para acceder a una posicin de memoria se emplean decodificadores. Por ejemplo, una memoria de 256 posiciones de 8 bits est compuesta, internamente por un decodificador de direccin de 8 entradas y 2n = 28 = 256 salidas que se utilizan para sealar cada una de las posiciones, esto se muestra en la Figura 8.

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En trminos generales, el diagrama lgico de una memoria semiconductora es como se muestra en la Figura 9. Est compuesta por las siguientes lneas o seales:

Bus de direcciones. Por intermedio de este bus o grupos de bits se generan las direcciones que apuntan o sealan hacia cualquier posicin de memoria en particular.

Bus de datos. El contenido de la posicin localizada por el bus de direcciones aparece a travs de este bus. En un sistema de lgica programable o de microprocesadores es frecuente que varias memorias compartan el mismo bus de datos. Esta es la razn por la cual las salidas del bus de datos son de tecnologa tri-state.

SC (Chip Select: seleccin de integrado). Cuando esta seal es activa en bajo, el bus de datos se conecta al exterior. De lo contrario, permanece en el estado de alta impedancia (Hi-Z). Se usa esta seal para seleccionar entre diferentes memorias que comparten un mismo bus.

WE (Write Enable: habilitador de escritura). A travs de esta lnea se le indica a los circuitos internos de la memoria sobre la naturaleza de la operacin que se pretende efectuar. Si es activa en bajo, por ejemplo la operacin es de escritura y

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se puede almacenar o escribir datos en cualquier posicin de la memoria. Si WE es alta, entonces la operacin es de lectura, es decir se puede leer cualquier posicin de la misma

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