Informe de Electrnica Automotriz

Circuitos Integrados

Integrantes: Alexis Astorga Muoz lvaro Osorio Molina

Introduccin

El desarrollo de los circuitos integrados fue posible gracias a descubrimientos experimentales que demostraron que los semiconductores pueden realizar algunas de las funciones de las vlvulas de vaco.La integracin de grandes cantidades de diminutos transistores en pequeos chips fue un enorme avance sobre el ensamblaje manual de los tubos de vaco y fabricacin de circuitos utilizando componentes discretos.La capacidad de produccin masiva de circuitos integrados, su confiabilidad y la facilidad de agregarles complejidad, impuso la estandarizacin de los circuitos integrados en lugar de diseos utilizando transistores discretos que pronto dejaron obsoletas a las vlvulas o tubos de vaco.Existen dos ventajas importantes que tienen los circuitos integrados sobre los circuitos convencionales construidos con componentes discretos: su bajo costo y su alto rendimiento. El bajo costo es debido a que los CI son fabricados siendo impresos como una sola pieza por fotolitografa a partir de una oblea de silicio, permitiendo la produccin en cadena de grandes cantidades con una tasa de defectos muy baja. El alto rendimiento se debe a que, debido a la miniaturizacin de todos sus componentes, el consumo de energa es considerablemente menor, a iguales condiciones de funcionamiento.

Qu es un circuito integrado?Como todos sabemos los Circuitos Integrados son unos pequeos circuitos electrnicos fabricados con una funcin especfica como pueden ser: Operaciones Aritmticas, funciones lgicas, amplificacin, codificacin, decodificacin, controladores, etc. Estos Circuitos Integrados por lo general se combinan para formar sistemas mucho ms complejos que pueden ser desde una calculadora, un reloj digital, un videojuego, hasta una computadora, etc.Se fabrican mediante la difusin de impurezas en silicio monocristalino, que sirve como material semiconductor, o mediante la soldadura del silicio con un haz de flujo de electrones. La caracterstica ms notable de un Circuito Integrado es su tamao; ya que puede contener 275, 000 transistores, adems de una multitud de otros componentes como son transistores, diodos, resistencias, condensadores y alambres de conexin, y medir desde menos de un centmetro a poco ms de tres centmetros.Otra de las caractersticas de los circuitos integrados es que rara vez se pueden reparar; es decir si un solo componente de un circuito integrado llegara a fallar, se tendra que cambiar la estructura completa; esto se debe al tamao diminuto y los miles de componentes que poseen.Historia de los Circuitos Integrados.La introduccin de los tubos de vaco a comienzos del siglo XX propici el rpido crecimiento de la electrnica moderna. Con estos dispositivos se hizo posible la manipulacin de seales, algo que no poda realizarse en los antiguos circuitos telegrficos y telefnicos, ni con los primeros transmisores que utilizaban chispas de alta tensin para generar ondas de radio. Por ejemplo, con los tubos de vaco pudieron amplificarse las seales de radio y de sonido dbiles, y adems podan superponerse seales de sonido a las ondas de radio. El desarrollo de una amplia variedad de tubos, diseados para funciones especializadas, posibilit el rpido avance de la tecnologa de comunicacin radial antes de la II Guerra Mundial, y el desarrollo de las primeras computadoras, durante la guerra y poco despus de ella.

Hoy da, el transistor, inventado en 1948, ha reemplazado casi completamente al tubo de vaco en la mayora de sus aplicaciones. Al incorporar un conjunto de materiales semiconductores y contactos elctricos, el transistor permite las mismas funciones que el tubo de vaco, pero con un costo, peso y potencia ms bajos, y una mayor fiabilidad. Los progresos subsiguientes en la tecnologa de semiconductores, atribuible en parte a la intensidad de las investigaciones asociadas con la iniciativa de exploracin del espacio, llev al desarrollo, en la dcada de 1970, del circuito integrado. Estos dispositivos pueden contener centenares de miles de transistores en un pequeo trozo de material, permitiendo la construccin de circuitos electrnicos complejos, como los de los microordenadores o microcomputadoras, equipos de sonido y vdeo, y satlites de comunicaciones.El primer circuito Integrado fue creado por Jack Kilby en la empresa Texas Instruments en el ao de 1959; poco ms de una dcada despus de la invencin del transistor en los laboratorios Bell en 1947.A partir de 1966 los Circuitos Integrados comenzaron a fabricarse por millones y en la actualidad se considera una pieza esencial en los aparatos electrnicos.2.- Qu es un circuito analgico y digital? Explicando definiciones y diferencias.Circuitos Analgicos:Analgico deriva de anlogo, es decir algo diferente pero de comportamiento similar. Por medio de la Electrnica se pueden manejar magnitudes elctricas, que son similares a otras magnitudes fsicas que no lo son, y procesarlas mucho ms fcilmente de lo que sera posible con la forma primitiva. Para hacerlo se tiene que disponer de Transductores, que sirvan de transformadores entre la magnitud a procesar y la electricidad, al inicio del proceso que es entrada y al final del mismo que es salida. O sea que en un circuito analgico, siempre hay una seal elctrica que se corresponde a la magnitud fsica que se maneja para obtener finalmente la original. Circuitos Digitales:Digital viene de dedo, de contar con los dedos, que es la forma de contar ms simple. Los circuitos digitales emplean otro sistema diferente al analgico. Primero se miden las magnitudes, es decir se transforman en un nmero, y se opera matemticamente con ellos, para finalmente hacer el proceso inverso a la medida. Los circuitos digitales utilizan el sistema de cmputo de base 2, ya que en la electricidad solo hay dos estados, con corriente o sin corriente.Los circuitos digitales son ms precisos que los analgicos, gracias a que se puede operar con nmeros grandes, que pueden representar cambios pequeos de la magnitud que representan, es decir, operar con muchos decimales, y estn en auge frente a los analgicos.

Diferencias:Los circuitos anlogos poseen ruidos intrnsecos o perturbaciones causadas por diversas razones. Estas perturbaciones son siempre significativas porque cada una de ellas se traduce en un cambio real en la seal y hasta en prdida de informacin. Los circuitos digitales no tienen los mismos problemas de ruido. Su diseo puede eliminarlo. Los circuitos digitales recrean la seal en puntos especficos del circuito, haciendo desaparecer as los problemas de ruido. La coherencia en los datos identifica a los circuitos digitales como ms estables.La precisin es una referencia a las fluctuaciones aleatorias de la corriente elctrica en los conductores elctricos. Los circuitos analgicos estn compuestos por componentes que poseen limitaciones fsicas. Estas limitaciones pueden causar fluctuaciones aleatorias que generan problemas similares al ruido, como por ejemplo prdida de informacin. En los circuitos digitales puede lograrse ms precisin aumentando el nmero de dgitos que representan la seal. Los sistemas operativos digitales funcionan sin afectar la precisin.Si comparamos los circuitos anlogos con los digitales de igual capacidad de salida, veremos que es un sistema fsicamente ms grande. Los circuitos digitales son mucho ms pequeos y utilizan circuitos integrados, o chips, para realizar la misma tarea de manera ms rpida y sencilla que la mayora de los circuitos analgicos. Ms pequeo significa ms fcil de fabricar. Ms pequeo tambin significa que es ms fcil y simple instalarlo dentro de un sistema ms grande. Los circuitos analgicos son en general de fabricacin manual, su produccin es ms costosa, y ocupan ms espacio una vez instalados.En conclusin, todo aspecto ms nuevo de las cosas se inventa para mejorar el aspecto antiguo, por tanto los circuitos integrados digitales se inventaron para dar un mejor y ms cmodo funcionamiento que los circuitos anlogos, por tanto son mejores.

3.-Aplicaciones del circuito integrado en la actualidad En la actualidad, los pasos para fabricar un circuito integrado han cambiado, ya que han surgido nuevas industrias que han asumido la responsabilidad de introducir los ltimos avances tecnolgicos en el equipo de procesamiento. El resultado es que el fabricante puede concentrarse en el diseo, el control de calidad, en el mejoramiento de las caractersticas de funcionamiento y confiabilidad y en una todava mayor miniaturizacin haciendo de esta forma a los circuitos integrados cada vez ms confiables y con una menor complejidad fsica y por lo tanto un menor costo y unas de sus aplicaciones de entre muchas son:Circuitos de aplicacin especfica: Son circuitos diseados para una funcin concreta - Tarjetas de sonido.- Tarjetas de video.- Amplificadores.- Temporizadores. - Reguladores.

Amplificador de corriente. Los amplificadores de corriente son bsicamente amplificadores Clase A que tienen usualmente una ganancia en tensin de 1 y funcionan efectivamente como en transformadores de impedancias. Su caracterstica principal es su capacidad de manejar importantes corrientes de salida. Algunas veces se denominan seguidores lineales por similitud con los circuitos seguidores de emisor con transistores. Los amplificadores de corriente son frecuentemente utilizados, conjuntamente con amplificadores operacionales, dentro del lazo de realimentacin para proporcionar una corriente de salida adicional.

Amplificador diferencial.Los amplificadores diferenciales tienen dos terminales de entrada, aislados ambos respecto de masa a travs de la misma impedancia. Bsicamente similar a los amplificadores de tensin Clase A, el amplificador diferencial amplifica solamente la diferencia de tensin entre sus dos terminales de entrada. Las seales que aparecen en ambos terminales no son amplificadas, permitiendo el amplificador diferencial extraer pequeas seales en presencia de fuertes interferencias electromagnticas. Esta capacidad de rechazar seales comunes a ambos terminales de entrada se especifica en la relacin de rechazo al modo comn.

Amplificador de aislamiento.Consistente en varias etapas de amplificacin, el amplificador de entrada est, bien elctricamente bien pticamente aislado de la salida. El amplificador de entrada es usualmente de tipo diferencial, modulndose en radio frecuencia su salida, que se lleva a travs de un transformador de RF hasta la segunda etapa, en la que se demodula y filtra. La fuente de alimentacin para la seccin del amplificador de entrada tambin debe estar aislada de forma que no exista conexin en bajas frecuencias o en continua entre las secciones de entada y salida del amplificador. El funcionamiento de los amplificadores por aislamiento ptico es similar, sustituyndose en transformador de RF por un opto-acoplador. Los amplificadores de aislamiento estn generalmente encapsulados en una unidad y se emplean en aquellas aplicaciones que requieren muy bajos niveles de conducta en contina o a travs de alimentacin. Los amplificadores de aislamiento siempre requieren fuentes de alimentacin aisladas as como cables convenientemente aislados entre la fuente alimentacin y el amplificador. En algunos casos se emplean bateras para evadir el problema de aislamiento de la fuente de alimentacin.

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 seal de supresin de ruido. Una de las caractersticas de este CI es su capacidad para detectar la descarga de la batera. La corriente de salida puede ajustarse para la excitacin de bocinas altavoces o cualquier otro tipo de indicador sonoro o visual. Dispone de entradas separadas para los interruptores de conexin y desconexin de alarma. Estos interruptores generalmente trabajan alimentados a bateras, los requerimientos de consumo de este tipo de circuito integrado debern ser mnimos posibles.

Temporizador de control para electrodomsticos.Aunque los temporizadores de control difieren en su flexibilidad de aplicacin, el temporizador tpico, como el circuito integrado mostrado en la figura siguiente, puede emplearse con lneas tanto de 50 como de 60 Hz trabajando tanto sobre una base horaria de doce como de veinticuatro horas. Si se emplea una lnea de alimentacin, 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 adems un control de inicializacin, que provocara el retorno del temporizador a su hora original; un control de repeticin, que permitir al temporizador la repeticin de la operacin tantas veces como este control se active, y un control de cancelacin, que cancelara la alarma.

Conclusin

Un circuito integrado es un circuito formado por elementos tales como diodos, transistores, resistencias y condensadores, los cuales estn interconectados y ubicados en una pastilla de silicio. Es de unas dimensiones muy reducidas y sus elementos no se pueden separar. Es decir, el sistema electrnico est formado por circuitos completos y cada uno de ellos contiene centenas de elementos, todos ellos situados en el cristal de silicio.Desde su creacin solo ha trascurrido poco ms de medio siglo desde que se inici su desarrollo y los circuitos integrados se han vuelto casi omnipresentes. Computadoras, telfonos mviles y otras aplicaciones digitales son ahora partes inextricables de las sociedades modernas. La informtica, las comunicaciones, la manufactura y los sistemas de transporte, incluyendo Internet, todos dependen de la existencia de los circuitos integrados, aunque tienen limitaciones son muy efectivos.