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 algunasfamilias 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 siliciomuy 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) Encender y mantenerse encendidoB) Encender y apagarse Fig.1 C) No encender y después encenderD) No encender y mantener ese estadoE) Encender

3.- Para el siguiente enunciado determine cual el la alternativa correcta:

I) la tecnología CMOS la relacionamos de 5 hasta 18 VoltsII) los Cmos, se caracterizan por un alto consumo de tension.III) Un integrado 74 XX, pertenece a la familia TTL.

a) Solo I es correcta. b) Solo II es correcta. c) Solo III es correcta. d) Todas las anteriores. e) 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 CMOSB) Combinacional y SecuencialC) Continua o DiscretaD) Sumadores y restadoresE) Combinacional sumadora