CIRCUITOS INTEGRADOS.
OBJETIVO.
El principal propósito que tiene este informe es hacer una recopilación de información clara y muy bien fundamentada acerca de nuestro tema principal, "circuitos integrados", para que de esa forma sea mas sencillo y viable hacia el lector comprender toda la información recabada en este informe.
TEMARIO
- Introducción
- Definición de Circuito integrado
- Tipos de circuitos integrados
- Clasificación de los circuitos integrados
- Limitaciones de los circuitos integrados
- Ejemplos de Circuitos integrados con función y data sheff
- Resumen
- Cuestionario
- Bibliografía
- Link de diario
INTRODUCCIÓN.
Como podemos darnos cuenta, en la actualidad la tecnología ocupa un papel muy importante no solo en nuestras vidas sino también en nuestro entorno, por eso es indispensable conocer algunas de las nuevas tecnologías que se renuevan cada como son los circuitos integrados, que nosotros aveces no podemos ver directamente en nuestros dispositivos, sin embargo estos se encuentran desde nuestras computadoras hasta el móvil, por eso es importante conocer datos básicos sobre este tema.
Desde saber que es un circuito integrado o microchip hasta conocer todos los tipos de circuitos y todas las funciones que trae consigo.
CIRCUITO INTEGRADO
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 fotolitografía 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.
Circuito: Conjunto de conductores que recorre una corriente eléctrica, y en el cual hay generalmente intercalados aparatos productores o consumidores de esta corriente.
Integrado: por su parte, procede del verbo integrar (completar un todo con las partes faltantes, hacer que algo pase a formar parte de un todo, constituir un todo).En la electrónica, un circuito integrado es una combinación de elementos de un circuito que están miniaturizados y que forman parte de un mismo chip o soporte. La noción, por lo tanto, también se utiliza como sinónimo de chip o microchip.El circuito integrado está elaborado con un material semiconductor, sobre el cual se fabrican los circuitos electrónicos a través de la fotolitografía. Estos circuitos, que ocupan unos pocos milímetros, se encuentran protegidos por un encapsulado con conductores metálicos que permiten establecer la conexión entre dicha pastilla de material semiconductor y el circuito impreso.
Circuito integrado: Conjunto de transistores y circuitos eléctricos construidos sobre un mismo cristal. Los circuitos integrados actuales no miden más de un centímetro de largo y pueden contener millones de transistores. Estos circuitos electrónicos se encuentran dentro de un encapsulado de plástico o cerámica, el cual posee, en el cual posee, en su exterior conductores metálicos llamados pines, que se hallan conectados a la pastilla interna.
Existen varios tipos de circuitos integrados. Entre los más avanzados y populares pueden mencionarse los microprocesadores, que se utilizan para controlar desde computadoras hasta teléfonos móviles y electrodomésticos.
TIPOS DE CIRCUITOS INTEGRADOS.
Existen varios tipos de circuitos integrados. Entre los más avanzados y populares pueden mencionarse los microprocesadores, que se utilizan para controlar desde computadoras hasta teléfonos móviles y electrodomésticos.
Entre los tipos de circuitos integrados podemos destacar los siguientes:
- Circuitos monolíticos: Están fabricados en un solomonocristal, habitualmente de silicio, pero también existen engermanio, arseniuro de galio, silicio-germanio, etc.
Circuitos híbridos de capa fina: Son muy similares a los circuitos monolíticos, pero, además, contienen componentes difíciles de fabricar con tecnología monolítica. Muchosconversores A/D yconversores D/A se fabricaron en tecnología híbrida hasta que los progresos en latecnología permitieron fabricar resistores precisos.
Circuitos híbridos de capa gruesa: Se apartan bastante de los circuitos monolíticos. De hecho suelen contener circuitos monolíticos sin cápsula,transistores, diodos, etc. Sobréun sustrato dieléctrico, interconectados con pistas conductoras. Los resistores se depositan por serigrafía y se ajustan haciéndoles cortes conláser. Todo ello se encapsula, en cápsulas plásticas o metálicas, dependiendo de la disipación de energía calórica requerida. En muchos casos, la cápsula no está "moldeada", sino que simplemente se cubre el circuito con una resina epoxi para protegerlo. En el mercado se encuentran circuitos híbridos para aplicaciones en módulos de radio frecuencia (RF), fuentes de alimentación, circuitos deencendido para automóvil, etc.
CLASIFICACIÓN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS.
Según el número de componentes que posean, podemos clasificarlos según su nivel de integración; entre ellos encontramos:
· SSI (Small Scale Integration) Integración a pequeña escala: es la escala de integración más pequeña de todas y comprende todos aquellos integrados que contienen hasta diez componentes.
· MSI (Médium Scale Integration) Integración a media escala: a esta escala pertenecen todos los integrados que contienen entre 10 y 100 componentes. Son muy comunes en los sumadores y multiplexores, y eran muy utilizados en las primeras computadoras.
· LSI (Large Scale Integration) Integración a gran escala: comprende todos los integrados que contienen de 100 a 1000 componentes. La aparición de esta escala de integración dio lugar a la construcción de microprocesadores, ya que pueden realizar operaciones básicas de una calculadora o almacenar una cierta cantidad de bits.
· VLSI (Very Large Scale Integration) Integración a muy gran escala: estos integrados poseen de 1000 a 10000 componentes. Con su aparición, dan inicio a una gran era de compresión de los dispositivos, haciendo cada vez más común el uso de equipos portátiles. Lo que conocemos como microelectrónica debe su nombre al volumen muy pequeño de sus componentes, incluso de dimensiones microscópicas, que son utilizados para la producción de dispositivos altamente funcionales a pesar de su reducido tamaño. Según sus funciones, podemos clasificarlos en dos grandes tipos:
Circuitos integrados analógicos: pueden contener un número determinado de transistores sin conexión alguna entre ellos, o circuitos complejos y funcionales, como amplificadores, osciladores e, incluso, receptores de audio.
A continuación describiremos distintas clases de Circuitos Integrados analógicos:
Amplificador Clase A (lineal)
En este amplificador, la señal de entrada es reproducida, aumentada en amplitud, exactamente con la misma forma de onda a la salida. Para ello, el punto de reposo (Q) se sitúa en el centro de la curva de corriente del colector (Ic), de forma que tanto la señal de entrada como la señal amplificada de salida trabajan solamente en la zona lineal de la misma. Ic es siempre saliente.
Los amplificadores Clase A se emplean siempre que la forma de onda de salida haya de ser la misma, con una distorsión mínima, que la de la señal de entrada.
Los amplificadores operacionales y los amplificadores “de pequeña señal”, como por ejemplo amplificadores de radio frecuencia, amplificadores de frecuencia intermedia, preamplificadores, etc., son básicamente amplificadores en Clase A.
Circuitos integrados digitales: pueden ser compuertas lógicas básicas, AND, OR, NOT, o aún más complejos, microprocesadores o microcontroladores.
Tipos de encapsulados
Todos los chips están encapsulados de distintas formas y tamaños, dependiendo de la función que van a cumplir. Además, cada tipo de encapsulado posee una distribución y asignación de pines, que podemos consultar en las hojas de datos respectivas. En la actualidad, existe una gran variedad de encapsulados, entre los cuales podemos encontrar algunos como:
Encapsulados DIP (Dual In line Package):
Estos son el tipo de encapsulado más antiguo; están recubiertos por una carcasa de plástico rectangular con una fila de pines a cada lado. El número máximo de pines de estos encapsulados suele ser de 48. Estos encapsulados pueden ser soldados en los orificios realizados en las placas, o también pueden ser insertados en zócalos dispuestos. Los DIP son utilizados para circuitos integrados de pequeña y mediana escala de integración.
·
Encapsulados SOIC (Small Outline Integrate Circuit): estos encapsulados son los equivalentes de los DIP, pero de montaje superficial ya que sus pines están dispuestos en forma de alas de gaviota, por lo que se los denomina gullwing packages. Fueron los primeros en introducir una distancia muy pequeña entre sus pines y, de esta manera, obtener un mayor número, generalmente, más de 64.
·
Encapsulados QFP (Quad Flat Package): los terminales de este tipo de encapsulados son del mismo tipo que los SOIC, pero se caracterizan por tener pines en los cuatro lados del componente. Estos también son de un montaje superficial, al igual que los antes nombrados.
·
Encapsulados SOJ (Small Outlined J-Lead): estos encapsulados tienen pines solo a dos lados del dispositivo. La letra J del nombre se debe a que los terminales tienen la forma de dicha letra. Son muy utilizados en tecnologías SMD y, también, a la hora de montar los chips DRAM que se fabricaban con encapsulados DIP.LIMITACIONES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS.
Existen ciertos límites físicos y económicos al desarrollo de los circuitos integrados. Básicamente, son barreras que se van alejando al mejorar la tecnología, pero no desaparecen. Las principales son:
Disipación de potencia
Los circuitos eléctricos disipan potencia. Cuando el número de componentes integrados en un volumen dado crece, las exigencias en cuanto a disipación de esta potencia, también crecen, calentando el sustrato y degradando el comportamiento del dispositivo. Además, en muchos casos es un sistema derealimentación positiva, de modo que cuanto mayor sea la temperatura, más corriente conducen, fenómeno que se suele llamar "embalamiento térmico" y, que si no se evita, llega a destruir el dispositivo. Los amplificadores de audio y los reguladores de tensión son proclives a este fenómeno, por lo que suelen incorporar protecciones térmicas.Los circuitos de potencia, evidentemente, son los que más energía deben disipar. Para ello su cápsula contiene partes metálicas, en contacto con la parte inferior del chip, que sirven de conducto térmico para transferir el calor del chip al disipador o al ambiente. La reducción de resistividad térmica de este conducto, así como de las nuevas cápsulas de compuestos de silicona, permiten mayores disipaciones con cápsulas más pequeñas.Los circuitos digitales resuelven el problema reduciendo la tensión de alimentación y utilizando tecnologías de bajo consumo, como CMOS. Aun así en los circuitos con más densidad de integración y elevadas velocidades, la disipación es uno de los mayores problemas, llegándose a utilizar experimentalmente ciertos tipos de criostatos. Precisamente la alta resistividad térmica del arseniuro de galio es su talón de Aquiles para realizar circuitos digitales con él.
Capacidades y autoinducciones parásitas.
Este efecto se refiere principalmente a las conexiones eléctricas entre el chip, la cápsula y el circuito donde va montada, limitando su frecuencia de funcionamiento. Con pastillas más pequeñas se reduce la capacidad y la autoinducción de ellas. En los circuitos digitales excitadores de buses, generadores de reloj, etc, es importante mantener la impedancia de las líneas y, todavía más, en los circuitos de radio y de microondas.Límites en los componentesLos componentes disponibles para integrar tienen ciertas limitaciones, que difieren de sus contrapartidas discretas.
- Resistores. Son indeseables por necesitar una gran cantidad de superficie. Por ello sólo se usan valores reducidos y en tecnologías MOS se eliminan casi totalmente.
- Condensadores. Sólo son posibles valores muy reducidos y a costa de mucha superficie. Como ejemplo, en el amplificador operacional μA741, el condensador de estabilización viene a ocupar un cuarto del chip.
- Inductores. Se usan comúnmente en circuitos de radiofrecuencia, siendo híbridos muchas veces. En general no se integran.
Densidad de integración
Durante el proceso de fabricación de los circuitos integrados se van acumulando los defectos, de modo que cierto número de componentes del circuito final no funcionan correctamente. Cuando el chip integra un número mayor de componentes, estos componentes defectuosos disminuyen la proporción de chips funcionales. Es por ello que en circuitos de memorias, por ejemplo, donde existen millones de transistores, se fabrican más de los necesarios, de manera que se puede variar la interconexión final para obtener la organización especificada.
EJEMPLOS DE CIRCUITOS INTEGRADOS CON FUNCION Y DATASHEET.
Las funciones de los circuitos integrados son muy variadas; ya que son utilizados en la mayoría de los aparatos electrónicos que existen y estas pueden variar mucho de acuerdo con la finalidad con la que fueron creados dichos circuitos.
Un data sheet es un documento que resume el funcionamiento y otras características de un componente (por ejemplo, un componente) o subsistema (por ejemplo, una fuente de alimentación) con el suficiente detalle para ser utilizado por un ingeniero de diseño y diseñar el componente en un sistema.
Comienza típicamente con una página introductoria que describe el resto del documento, seguido por los listados de componentes específicos, con la información adicional sobre la conectividad de los dispositivos. En caso de que haya código relevante a incluir se une cerca del extremo del documento o se separa generalmente en otro archivo.
Regulador de tensión (7805, 7806, 7809...) . Se utiliza cuando es necesario obtener una tensión continua a partir de la tensión alterna de la red eléctrica
Temporizador (555). Permite controlar el tiempo que un dispositivo está encendido. Por ejemplo, el apagado automático de la luz de la escalera
Circuito de alarma
Este circuito proporciona todas las funciones necesarias para alarmas antirrobo, de temperatura, de humedad y para otros tipos de sistemas de seguridad. Se incluyen entradas positivas como negativas junto a una señal de supresión de ruido como se muestra en la figura 4. Una de las características de este CI es su capacidad para detectar la descarga de la batería. La corriente de salida puede ajustarse para la excitación de bocinas altavoces o cualquier otro tipo de indicador sonoro o visual. Dispone de entradas separadas para los interruptores de conexión y desconexión de alarma. Estos interruptores generalmente trabajan alimentados a baterías, los requerimientos de consumo de este tipo de circuito integrado deberán ser mínimos posibles.
Amplificador de potencia de audio
Estos dispositivos son amplificadores de potencia de baja frecuencia (generalmente desde 40Hz a 20.000Hz). internamente están diseñados como amplificadores de potencia en clase B y ofrecen una ganancia de potencia razonable (entre 5 y 10 W típicamente), así como bajos niveles de distorsión. Para manejar las potencias digitales, la mayoría de los integrados poseen varios terminales planos y grandes que se conectan a masa y actúan como radiadores térmicos. Estos integrados ofrecen además funciones adicionales, como por ejemplo shut-down térmico, protección contra sobre tensiones y compensaciones en frecuencia. La salida esta diseñada para trabajar sobre bajas impedancias (un altavoz de 4 ohmios es típico).
Parámetros fundamentales
a) Potencia de salida. Es la potencia de salida especificada del dispositivo. La potencia se da para una carga y frecuencia especificada. La potencia de salida disminuye al hacerlo la tensión fuente.
b) Distorsión armónica total. La distorsión armónica total es la distorsión causada por el funcionamiento lineal del amplificador. Este parámetro se expresa como un porcentaje de la salida total, siendo el 0,3 % el valor normal.
c) Consideraciones térmicas. Desde el momento que estos dispositivos están diseñados para la entrega de una potencia significativa a la carga, los efectos del calor producido por el integrado son un criterio primario para la construcción y funcionamiento de los circuitos integrados situados en la alrededores del amplificador de potencia. Los puntos de atención prioritaria incluyen los detalles físicos del montaje y los datos de potencia térmica. Los terminales anchos del integrado se emplean para la conducción del calor fuera del integrado y serán muy eficaces si se utilizan con propiedad. El fabricante entrega generalmente información mostrando la disipación de potencia frente a la temperatura indican como debe reducirse la disipación de potencia al aumentar la temperatura ambiente. La disipación de potencia especificada para un integrado lo es para temperatura ambiente (25 grados Celsius).
Temporizador de control para electrodomésticos
Aunque los temporizadores de control difieren en su flexibilidad de aplicación, el temporizador típico, puede emplearse con líneas tanto de 50 como de 60 Hz trabajando tanto sobre una base horaria de doce como de veinticuatro horas. Si se emplea una línea de alimentación, es necesario disponer de una entrada de reloj externo. Los terminales de control externo se emplean para inicializar los minutos y horas y poner en marcha o detener el temporizador. Existe además un control de <<inicialización>>, que provocara el retorno del temporizador a su hora original; un control de <<repetición>>, que permitirá al temporizador la repetición de la operación tantas veces como este control se active, y un control de <<cancelación>>, que cancelara la alarma.
Los parámetros fundamentales son:
a) Niveles de control. Son los niveles para los estados lógicos 0 y 1 necesarios en cualquiera de las entradas y salidas de control. Valores típicos son + 0,3 V para el nivel lógico 0 y -6 V para el nivel lógico 1. esto se basa en una tensión de alimentación de -12V.
b) Nivel de salida para el visualizador. Son los niveles de tensión necesarios para conectar o desconectar el visualizador de segmentos. Depende del tipo de visualizador empleado, estando los valores típicos en el margen de 0 a +5V para LED y entre -2 y 0 V para visualizadores flouresentes.
c) Potencia máxima disipada. Dependiendo de la familia lógica, los calores típicos están en torno a 100 mW.
Los Circuitos Integrados actualmente son utilizados en casi todas las ramas como son la medicina, la industria, el comercio, etc. A diferencia de cuando surgieron; ya que eran utilizados principalmente en la astronáutica y en el ejercito.
Funciones principales de los Circuitos Integrados.
Las funciones principales de los circuitos integrados son mejorar las funciones de los aparatos tanto electrónicos como electrodomésticos; así como reducir el tamaño, complejidad y por lo tanto el costo también disminuye.
RESUMEN.
Al realizar lectura a este informe podemos notar que no es extenso, sin embargo es preciso y comprensible lo cual nos permite conocer los verdaderos conceptos de los "circuitos integrados".
Tales conceptos como definir que es un circuito integrado, y conocer los tipos, algunas de sus clasificaciones y varios ejemplos.
Bien un circuito integrado es una pastilla pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía, como la mayoria de los dispositivos electricos tiene un clasificacion y diferentes tipos.
Entre todas las clasificaciones de "circuitos integrados" que nosotros podemos encontrar las que tienen mayor importancia son la de circuitos integrados digitales y circuitos integrados analogicos.
Lo que diferencia estas clasificaciones es la complejidad que cada una de estas requiere, y la forma de empleo los diferentes circuitos.
Como ya mencionamos antes, aparte de su clasificacion existen muchos tipos de "circuitos integrados" como:
Bien un circuito integrado es una pastilla pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía, como la mayoria de los dispositivos electricos tiene un clasificacion y diferentes tipos.
Entre todas las clasificaciones de "circuitos integrados" que nosotros podemos encontrar las que tienen mayor importancia son la de circuitos integrados digitales y circuitos integrados analogicos.
Lo que diferencia estas clasificaciones es la complejidad que cada una de estas requiere, y la forma de empleo los diferentes circuitos.
Como ya mencionamos antes, aparte de su clasificacion existen muchos tipos de "circuitos integrados" como:
- Circuitos monoliticos.
- Circuitos híbridos de capa fina.
- Circuitos híbridos de capa gruesa
Como podemos notar el unico cambio que se presenta entre estos tipos de "Circuitos" es su estructura o material del que se fabrican.
Como podemos imaginar estos dispositivos electronicos no siempre funcionan en cualquier momento, estos llevan consigo algunas limitaciones que dependen de factores externos como son la temperatura, o el mismo alcanze de los componentes por cuestiones de fabrica etc.
Como podemos imaginar estos dispositivos electronicos no siempre funcionan en cualquier momento, estos llevan consigo algunas limitaciones que dependen de factores externos como son la temperatura, o el mismo alcanze de los componentes por cuestiones de fabrica etc.
CUESTIONARIO.
Contesta de forma correcta las siguientes preguntas.
1.- ¿Que es un circuito integrado?
R= Es una pastilla pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía.
2.- ¿Para qué se utilizan los circuitos integrados digitales?
R=Los circuitos integrados digitales se utilizan principalmente para construir sistemas informáticos, también se producen en los teléfonos celulares, equipos de música y televisores.
3.- ¿Cuales son las principales aplicaciones de un circuito integrado análogos?
R=Los circuitos integrados analógicos comúnmente constituyen una parte de las fuentes de alimentación, los instrumentos y las comunicaciones. En estas aplicaciones, los circuitos integrados analógicos amplifican, filtran y modifican señales eléctricas
4.- ¿Para que posee el encapsulado de un circuito integrado conductores metalicos?
R=Para hacer conexión entre la pastilla y un circuito impreso.
5.- ¿Qué es un circuito integrado?
R=En la electrónica, un circuito integrado es una combinación de elementos de un circuito que están miniaturizados y que forman parte de un mismo chip o soporte. La noción, por lo tanto, también se utiliza como sinónimo de chip o microchip.
6.- ¿De qué material está hecho el circuito integrado?
R=El circuito integrado está elaborado con un material semiconductor, sobre el cual se fabrican los circuitos electrónicos a través de la fotolitografía. Estos circuitos, que ocupan unos pocos milímetros, se encuentran protegidos por un encapsulado con conductores metálicos que permiten establecer la conexión entre dicha pastilla de material semiconductor y el circuito impreso.
7.- ¿Cuantos componentes contiene la integración más pequeña de los circuitos integrados?
R=SSI es la escala de integración más pequeña de todas y comprende todos aquellos integrados que contienen hasta diez componentes.
8.-¿De qué materiales están echo principalmente los circuitos integrados?
R=Están fabricados en un solo monocristal, habitualmente de silicio, pero también existen en germanio, arseniuro de galio, silicio-germanio, etc.
9.- ¿Cuantos componentes tiene la escala de integración más grande de los circuitos integrados?
R=VLSI (Very Large Scale Integration) Integración a muy gran escala: estos integrados poseen de 1000 a 10000 componentes
10.- ¿Cuales son las funciones principales de un circuito integrado?
Las funciones principales de los circuitos integrados son mejorar las funciones de los aparatos tanto electrónicos como electrodomésticos; así como reducir el tamaño, complejidad y por lo tanto el costo también disminuye.
11.- ¿Cuál es una de las limitaciones de los circuitos integrados?
R=Los circuitos eléctricos disipan potencia. Cuando el número de componentes integrados en un volumen dado crece, las exigencias en cuanto a disipación de esta potencia, también crecen, calentando el sustrato y degradando el comportamiento del dispositivo. Además, en muchos casos es un sistema de realimentación positiva, de modo que cuanto mayor sea la temperatura, más corriente conduce, fenómeno que se suele llamar "embalamiento térmico" y, que si no se evita, llega a destruir el dispositivo.
12.- ¿Qué es un data sheet?
R=Un data sheet es un documento que resume el funcionamiento y otras características de un componente (por ejemplo, un componente
Selecciona la opción que tu creas correcta.
13.- ¿Que podemos controlar con un microprocesador?
a)Un celular. b)El agua. c)Una canción.
14.- ¿Cual de estos es un tipo de circuito integrado?
a)Circuito medieval. b)Circuito monolitico. c)Circuito risueño.
BIBLIOGRÁFIA
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