La importancia de los circuitos integrados

El desarrollo durante los últimos años ha impulsado a los CI (Circuitos Integrados) tanto en su tecnología de fabricación como en la investigación de nuevas aplicaciones. A través de los años, se ha conseguido introducir en un CI todos los elementos que componen el alma de un computador, o sea, un microprocesador, con lo que se ha puesto en manos del ser humano una potente herramienta.

¿Qué es un circuito integrado?

Es un dispositivo electrónico constituido por un conjunto de semiconductores como transistores, diodos, resistencias y condensadores fabricados en un mismo proceso, sobre un substrato común llamado chip.

Tipos de circuitos integrados

• Circuitos Integrados Digitales: Este tipo de circuitos utilizan matemática binaria en la que 1 significa estado alto o encendido, y 0 significa estado bajo o apagado. Estos contienen múltiples flip-flops, multiplexores y compuertas lógicas. En este grupo se encuentran los circuitos integrados programables, circuitos lógicos o de memoria, microcontroladores y microprocesadores.

• Circuitos Integrados Analógicos: Estos funcionan mediante señales continuas y tienen la capacidad de filtrarlas, amplificarlas, modularlas o demodularlas. Una de sus características es que cuentan con un número muy inferior de transistores en comparación con los digitales. En este grupo podemos encontrar amplificadores operacionales y osciladores.

• Circuitos Integrados de Señal Mixta: Son aquellos que combinan circuitos integrados analógicos y digitales. En este grupo se encuentran principalmente convertidores analógico-digital, digital-analógico y circuitos integrados de reloj/temporización.

Familias de los circuitos integrados

Transistor–transistor logic (TTL)

Es la familia lógica más popular. Se caracteriza por tener tres etapas:

1. Etapa de entrada por emisor: Se utiliza un transistor multiemisor en lugar de una matriz de diodos.

2. Separador de fase: Un transistor conectado en emisor común que produce en su colector y emisor señales en contrafase

3. Driver: Está formada por varios transistores, separados en dos grupos.

Los niveles lógicos de esta familia están comprendidos entre 0V y 0.8V para el estado bajo y los 2.2V y Vcc (5V) para el estado alto.

Emitter-coupled logic (ECL)

Estos circuitos integrados digitales utilizan transistores bipolares, a diferencia de los TTL en los ECL se evita la saturación de los transistores, lo cual da lugar a un incremento en la velocidad total de conmutación.

Dentro de sus ventajas podemos encontrar que estos CI pueden alcanzar tiempos de demora de hasta 1 ns y que no existen picos de corriente en los transistores.

En cuanto a las desventajas, tenemos que cuentan con pequeños valores de los márgenes de ruidos y que no son compatibles con los circuitos TTL.

Complementary metal-oxidesemiconductor (CMOS)

La principal característica de esta familia consiste en el uso de transistores de tipo pMOS y tipo nMOS configurados de forma que, en estado de reposo, el consumo de energía es únicamente el debido a las corrientes parásitas.

Dentro de las ventajas está el bajo consumo de potencia estática, debido a la alta impedancia de entrada de los MOSFET y a que, en estado de reposo, un circuito CMOS sólo experimentará corrientes parásitas, además, este tipo de circuitos son robustos frente a ruido o degradación de señal debido a la impedancia del metal de interconexión.

Una de sus principales desventajas, es la velocidad de los circuitos CMOS, ya que esta es comparativamente menor que la de otras familias lógicas.

Bipolar-Complementary-Metal-OxideSemiconductor (BiCMOS)

Es una tecnología de fabricación de circuitos que combina las ventajas de las tecnologías bipolar y CMOS. Se usa en analógica para la fabricación de amplificadores y en digital para algunos componentes discretos.

Entre sus ventajas, podemos encontrar que en configuración en cascada se pueden obtener amplificadores con un gran ancho de banda y circuitos lógicos con alta velocidad de conmutación.

Por otro lado, una de sus mayores desventajas es que no puede ofrecer los bajos niveles de consumo que ofrece la tecnología CMOS, además de que son altamente vulnerables a la estática del cuerpo humano.

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Referencias

• Fundamentos y fabricación de los C.I.
• Familias Lógicas
• Tests de C.I.