Los circuitos digitales se construyen utilizando diferentes puertas lógicas, por lo que cuando utilizamos diferentes circuitos integrados, tenemos que fabricar diferentes puertas lógicas utilizando diferentes tecnologías.
Para fabricar circuitos integrados se utilizan dispositivos semiconductores bipolares y unipolares. A partir de estos dispositivos, se fabrican circuitos integrados digitales que luego se comercializan. Cuando utilizamos un dispositivo bipolar, como un transistor, en la tecnología de fabricación de circuitos integrados, se denomina tecnología bipolar. En la tecnología unipolar, utilizamos dispositivos unipolares, como los MOSFET.
Un grupo de circuitos integrados compatibles con el mismo nivel lógico y las mismas tensiones de alimentación para realizar diversas funciones lógicas que se han fabricado utilizando una configuración especificada, se denomina familia lógica.
Circuitos Integrados
La rama de la electrónica que se ocupa de la investigación, el desarrollo y la utilización de dispositivos electrónicos cualitativamente nuevos se conoce como microcircuitos integrados. Se trata de un chip basado en semiconductores que consta de un conjunto de circuitos digitales.
Los microcircuitos integrados, generalmente conocidos como circuitos integrados, son circuitos electrónicos de bajo coste que constan de componentes activos y pasivos que se unen en un chip monocristalino de silicio. Estos componentes interconectados que forman un CI se denominan elementos de circuito integrado. En los CI digitales, la información se representa mediante dígitos binarios, por ejemplo, en los microprocesadores, etc.
¿Qué es un circuito integrado digital?
Un circuito integrado digital es un dispositivo electrónico que reúne varios componentes electrónicos digitales en un pequeño chip semiconductor. Normalmente, cada circuito integrado (CI) está diseñado para realizar una función concreta. La funcionalidad definida podría ser aplicar la lógica AND en tres (3) entradas, o actuar como decodificador «encendiendo» una de varias salidas en función de la lógica de las entradas. Incluso podría ser tan amplio como un microprocesador.
Los circuitos integrados pueden clasificarse en digitales o analógicos. Normalmente, los circuitos integrados analógicos trabajan con señales continuas (una señal continua es una cantidad variable cuyo dominio, que suele ser el tiempo, es un continuo), entre las que se incluyen las señales de audio, la temperatura y la presión. En cambio, los circuitos integrados digitales controlan señales discretas (una señal discreta es una serie temporal que constituye una secuencia de cantidades), lo que implica valores binarios.
Clasificación de los circuitos integrados digitales
La clasificación se basa en la complejidad del circuito:
Circuitos integrados bipolares
Los elementos principales de un circuito integrado bipolar son los diodos y los transistores. En esta clasificación, se dividen a su vez en dos tipos basados en el modo de funcionamiento del BJT (transistor de unión bipolar).
- Modo saturado: En la lógica saturada, los transistores son conducidos al modo de saturación, los circuitos integrados bipolares saturados son: Lógica de transistor-resistor (RTL), Lógica de transistor de diodo (DTL), Lógica de transistor de acoplamiento directo (DCTL), Lógica de umbral alto (HTL), Lógica de transistor-transistor (TTL), Lógica de inyección integrada (I2L).
- Modo no saturado: Los circuitos integrados bipolares no saturados son: Schottky TTL, Lógica acoplada al emisor (ECL)
Circuitos integrados unipolares
Los dispositivos MOS son dispositivos unipolares y solo se utilizan MOSFET en estos circuitos lógicos MOS. Las familias lógicas MOS son PMOS, NMOS y CMOS.
La naturaleza de los circuitos integrados digitales
Los circuitos integrados digitales manejan señales discretas de valores binarios que fluctúan entre (0) y (1). Los circuitos integrados digitales también se denominan circuitos de conmutación debido a que sus tensiones de entrada y salida se limitan a dos niveles: alto y bajo, es decir, binarios. A diferencia de una señal de tiempo continuo, una señal discreta tiene un tamaño de paso predeterminado y la señal «pasa» de un valor a otro. Por ejemplo, los números enteros entre cero y diez actúan como una señal discreta en la que los valores sólo pueden ser números enteros. Por el contrario, una señal continua con valores de cero a diez podría ser cualquier valor de cero a diez, incluidos todos los decimales intermedios, como 1.2, 1.03 o 1.0000000004. Sin embargo, una señal discreta puede obtenerse muestreando una señal de tiempo continuo.
Los circuitos integrados digitales utilizan flip flops, multiplexores y puertas lógicas digitales. Estos circuitos pueden ser económicos y más fáciles de diseñar, pero eso depende de la complejidad y la función prevista. Los circuitos integrados digitales aparecen en los circuitos integrados lineales y en los circuitos integrados de radiofrecuencia.
Los CI digitales suelen estar formados por una agrupación de diodos, microprocesadores y transistores. Cada uno de ellos desempeña funciones únicas, como el almacenamiento de voltaje, el control del flujo de corriente y la provisión de memoria a todo el sistema. En un circuito digital moderno hay más de mil millones de transistores. Esto sugiere la necesidad de circuitos integrados que reúnan un número pequeño o grande de estos transistores para lograr la eficiencia en una funcionalidad específica. Estos circuitos son beneficiosos para los usuarios, ya que ofrecen un alto nivel de fiabilidad a bajo coste.
Uso y aplicación
Los circuitos integrados digitales se utilizan a menudo en la representación electrónica del álgebra de Boole y destacan por ser la base de todas las computadoras digitales. Los circuitos integrados digitales también se utilizan para procesar información digital sin conectarse como una computadora. Algunos ejemplos excelentes de dispositivos electrónicos que utilizan circuitos integrados digitales incluyen temporizadores, puertas lógicas, calculadoras, contadores y microprocesadores.
Los distintos tipos de circuitos integrados digitales tienen una amplia gama de aplicaciones:
- Circuitos integrados programables: se utilizan para construir un circuito digital reconfigurable.
- Chips de memoria: Son pequeñas obleas de material semiconductor que se utilizan para almacenar datos o programas para su futura recuperación. Algunos ejemplos son RAM, ROM, CMOS y Flash.
- Circuitos integrados lógicos: Se trata de una o más señales digitales de entrada representadas por (1) o (0) y que se utilizan para producir una señal digital de salida.
- Circuitos integrados de gestión de energía: Son circuitos integrados utilizados para la gestión de la energía.
- Circuitos integrados de interfaz: Presentan las funciones de un circuito de interfaz electrónico completo en un chip distinto para aumentar la fiabilidad y, al mismo tiempo, reducir el esfuerzo de diseño, tamaño y coste.