clase circuitos integrados digitales (1)

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  • Ing. Wilmer Naranjo 1

    CIRCUITO INTEGRADOSDIGITALES

  • Ing. Wilmer Naranjo 2

    CARACTERISTICAS BSICAS DE LOSCIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES

    Son una coleccin de resistores, diodos ytransistores fabricados sobre una pieza dematerial semiconductor (generalmente silicio)denominado sustrato y que comnmente recibeel nombre de circuito integrado (CI).

    El CI se encuentra dentro de un encapsuladoplstico o de cermica con terminales quepermiten conectarlo con otro dispositivo.

  • Ing. Wilmer Naranjo 3

    ENCAPSULADOS DE LOS CI

    stos difieren en la cantidad de circuitera quecontiene el sustrato de silicio.

    El nmero de conexiones externas que sehacen con el sustrato.

    Las condiciones del medio ambiente.

    El mtodo empleado para montar elencapsulado sobre el sustrato del circuito.

  • Ing. Wilmer Naranjo 4

    TIPOS DE ENCAPSULADO

    Los tipos de encapsulado mscomunes son:

    Encapsulado de doble lnea (DIP,siglas de dual-in-line-package)

    Encapsulado plano de cermica. Encapsulado para montaje de

    superficie.

  • Ing. Wilmer Naranjo 5

    Encapsulado de doble lnea (DIP) Formado por dos hileras de terminales. Las terminales estn numeradas en sentido opuesto

    al avance de las manecillas del reloj cuando se venpor arriba, en relacin con una muesca o punto quese encuentra en uno de los extremos delencapsulado y que sirve como identificacin.

    Se emplean encapsulados con 16, 20, 24, 28, 40 y64 terminales.

    Algunos DIP tienen muescas en ambos extremos. En stos casos la ubicacin de la terminal nmero 1

    est sealada por un pequeo punto.

  • Ing. Wilmer Naranjo 6

    DIBUJO DE UN DIP

    ENCAPSULADO DIP

  • Ing. Wilmer Naranjo 7

    ENCAPSULADO PLANO DE CERMICA Esta hecho de una base no conductora. Inmune a los efectos de la humedad. Aplicaciones de tipo militar. Condiciones ambientales extremas.

    ENCAPSULADO PARA MONTAJE DESUPERFICIE

    Sus terminales estn dobladas en un ngulo recto. Ms pequeos que los DIP. Las terminales son ms pequeas y menos

    rgidas.

  • Ing. Wilmer Naranjo 8

    CLASIFICACIN DE ACUERDO CON LACOMPLEJIDAD

    Se estima por el nmero de compuertas lgicasequivalentes sobre el sustrato.

    En la actualidad existen 6 niveles estndar decomplejidad.

  • Ing. Wilmer Naranjo 9

    CLASIFICACIN DE ACUERDO CON LACOMPLEJIDAD

    Mayor a 10000000

    100000 a 1000000

    10000 a 100000

    1000 a 10000

    100 a 1000

    10 a 100

    # DETRANSISTORES

    10000 a 100000Integracin en ultra escala(ULSI)

    Mayor a 1000000Integracin en giga granescala (GLSI)

    1000 a 10000Integracin en muy altaescala (VLSI)

    100 a 1000Integracin en gran escala(LSI)

    10 a 100Integracin en medianaescala (MSI)

    1 a 10Integracin en pequeaescala (SSI)

    N DECOMPUERTAS

    COMPLEJIDAD

  • Ing. Wilmer Naranjo 10

    Clasificacin de acuerdo con el tipoprincipal de componentes electrnicosutilizados en su circuitera.

    Se clasifica en:

    Circuitos Integrados Bipolares Circuitos Integrados Unipolares

  • Ing. Wilmer Naranjo 11

    Circuitos Integrados Bipolares Son aquellos que estn fabricados con transistores bipolares

    de unin (NPN y PNP) como su principal componente decircuito. Ej:

    La familia lgica TTL y ECL

    Circuitos Integrados Unipolares Son los que emplean transistores unipolares de efecto de

    campo (MOSFET de canal N P) como elemento principal. Ej:

    la familia lgica PMOS, NMOS y CMOS.

  • Ing. Wilmer Naranjo 12

    PARMETROS DE VOLTAJE VIH(min),Voltaje de entrada de nivel alto: Nivel de voltaje que se

    requiere para un 1 lgico en una entrada. Cualquier voltajedebajo de ste nivel no ser aceptado como ALTO por el circuitolgico.

    VIL(max),Voltaje de entrada de nivel bajo: Nivel de voltaje que serequiere para un 0 lgico en una entrada. Cualquier voltaje sobreste nivel no ser aceptado como BAJO por el circuito lgico.

    VOH(min),Voltaje de salida de nivel alto: Nivel de voltaje en lasalida de un circuito lgico en el estado 1 lgico. Por lo generalse especifica el valor mnimo de VOH.

    VOL(max),Voltaje de salida de nivel bajo: Nivel de voltaje en lasalida de un circuito lgico en el estado 0 lgico. Por lo generalse especifica el valor mximo de VOL.

  • Ing. Wilmer Naranjo 13

    PARMETROS DE VOLTAJE

  • Ing. Wilmer Naranjo 14

    PARMETROS DE CORRIENTE IIH, Corriente de entrada de nivel alto: Corriente que fluye en una

    entrada cuando se aplica un voltaje de nivel alto especfico adicha entrada.

    IIL, Corriente de entrada de nivel bajo: Corriente que fluye en unaentrada cuando se aplica un voltaje de nivel bajo especfico adicha entrada.

    IOH, Corriente de salida de nivel alto: Corriente que fluye desdeuna salida en el estado 1 lgico en condiciones de cargaespecficas.

    IOL, Corriente de salida de nivel bajo: Corriente que fluye a partirde una salida en el estado 0 lgico en condiciones de cargaespecficas.

  • Ing. Wilmer Naranjo 15

    Inmunidad al ruido

    La inmunidad al ruido de un circuito lgico se refiere a lacapacidad de circuito para tolerar voltajes ruidosos ensus entradas.

    A una medida cuantitativa de inmunidad, al ruido se ledenomina margen de ruido.

  • Ing. Wilmer Naranjo 16

    MARGEN DE RUIDO

    1lgico 1

    lgico

    0lgico0

    lgico

    IntervaloNo

    permitido

    IntervaloIndeterminado

    VIH(min)

    VIL(max)

    VOH (min)

    VOL (max)

    Volta

    je

    Intervalos devoltaje de salida

    Requerimientos devoltaje de entrada

  • Ing. Wilmer Naranjo 17

    Margen de Ruido de Estado Alto VNH

    VNH = VOH (min) VIH (min)

    Margen de Ruido de Estado Bajo VNL

    VNL = VIL (mx) VOL(max)

  • Ing. Wilmer Naranjo 18

    Ejemplo:

    VNH = VOH (min) VIH (min)= 2.4V 2.0V= 0.4V

    VNL = VIL (mx) VOL(max)= 0.8V 0.4V= 0.4V

  • Ing. Wilmer Naranjo 19

    REQUERIMIENTOS DE POTENCIA Todos los CI requieren de cierta cantidad de

    potencia elctrica para poder funcionar. Estapotencia es suministrada por uno o ms fuentesvoltajes de conectados a las terminales depolarizacin del CI.

    La cantidad de potencia que necesita un circuitointegrado se especifica por lo general en trminosde la corriente Icc, que consume de la fuente dealimentacin Vcc, y la potencia real es el productode Icc x Vcc.

    En trminos generales ICCH e ICCL sern valoresdiferentes.

  • Ing. Wilmer Naranjo 20

    La corriente promedio es:

    ICC (prom) = (ICCH + ICCL)/2

    sta corriente se puede emplear para calcular elconsumo promedio de potencia:

    PD (prom) = ICC(prom) x VCC

  • Ing. Wilmer Naranjo 21

    RETARDOS EN LA PROPAGACIN

    Una seal lgica siempre experimenta unretardo al recorrer un circuito.

    Los dos tiempos de retardo de propagacin sedefinen como: TPLH y TPHL.

    TPLH: Tiempo de retardo al pasar del estadolgico 0 al 1 lgico (de BAJO a ALTO)

    TPHL: Tiempo de retardo al pasar del estadolgico 1 al 0 lgico (de ALTO a BAJO)

  • Ing. Wilmer Naranjo 22

    FACTOR DE CARGA DE SALIDA(Fan - out)

    Se define como el nmero mximo de entradas lgicasestndar que una salida puede manejar confiablemente.

    Para esto es necesario conocer la capacidad de corriente dela salida, esto es, IOL(max) e IOH(max) junto con losrequerimientos de corriente de cada entrada, esto es, IIL eIIH.

    Entonces tenemos:Factor de carga de salida (BAJO) = IOL(max) / IIL(max)Factor de carga de salida (ALTO) = IOH(max) / IIH(max)

  • Ing. Wilmer Naranjo 23

    Ejemplo Fan OUT:Fan Out = 20mA / 2mA

    m = 10

    Fan In = 10mA / 1,5mAn = 6

  • Ing. Wilmer Naranjo 24

    Circuitos Integrados RTL RTL son las iniciales de las palabras inglesas Resistor,

    Transistor, Logic. Es decir es una familia cuyas puertas seconstruyen con resistencias y transistores (bipolares). Elesquema bsico de una puerta NOR es el siguiente:

    Suponiendo que las dos entradas ennivel alto (H-H), sea de 3v. Tanto Q1como Q2 estn saturados. Por qu?,pues porque tienen sus uniones BEbien polarizadas (la base ms positivaque el emisor) y se les suministrasuficiente intensidad de base:

  • Ing. Wilmer Naranjo 25

    Circuitos Integrados RTL

    A B C

    Vcc

    Compuerta NOR de 3 entradas

  • Ing. Wilmer Naranjo 26

    Circuitos Integrados DTL Las siglas DTL vienen de las iniciales de las palabras inglesas

    Diode Transistor Logic. Es decir estamos tratando con unafamilia compuesta bsicamente por diodos y transistores (sinolvidar a las resistencias). Los diodos se encargan de realizarla parte lgica y el transistor acta como amplificador inversor.

    El esquema bsico de una puerta AND con diodos:

  • Ing. Wilmer Naranjo 27

    LA FAMILIA LGICA TTL La familia lgica transistor-transistor (TTL)

    El circuito lgico TTL bsico es la compuertaNAND.

    CARACTERSTICAS DE LA SERIE TTL ESTNDAR

    En 1964 Texas Instruments Corporation introdujo laprimera lnea de CI estndar TTL.

    En la actualidad muchos fabricantes producen CI TTL.

    Todos ellos utilizan el mismo sistema de numeracin.

  • Ing. Wilmer Naranjo 28

    SERIE 74 Los CI de la serie 74 estndar ofrecen una combinacin de

    velocidades y disipacin de potencia adecuada a muchasaplicaciones.

    Serie 74L, TTL de bajo consumo de potencia Tiene valores mayores de resistencia. Reduce los requerimientos de potencia, de retardos ms largos en

    la propagacin.

    Serie 74H, TTL de alta velocidad La serie 74H es una serie TTL de gran velocidad. Tiene valores menores de resistencia. Remplaza el transistor se

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