CLASE CINCO

CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES

Los circuitos integrados (chips) son dispositivos semiconductores electrónicos que contiene diferentes elementos electrónicos como: Resistores, diodos, transistores entre otros.

El crédito al diseño del primer circuito integrado se debe al ingeniero Yack Kilby (1958) por haber logrado integrar seis transistores en un mismo circuito integrado, con el propósito de hacer un oscilador de rotación de fase.

Los circuitos integrados facilitaron la miniaturización de los aparatos electrónicos debido a su incremento en el desarrollo e invención de nuevas tecnologías como:

Según la naturaleza de la señal los circuitos integrados se clasifican en dos grupos:

Circuitos integrados digitales

Los circuitos integrados digitales se clasifican de acuerdo a:

• Familia Lógica.
• Complejidad (Integración).

Familia Lógica.

• TTL (Lógica transistor transistor).

               Es la más utilizada.

• ECL (Lógica de emisor acoplado).

                Se utiliza en sistemas de alta velocidad.

• MOS (Semiconductor Metal Oxido).

                Maneja gran densidad de componentes.

• CMOS (Semiconductor Metal Oxido Complementario).

                Se utiliza en sistemas que requieren bajo consumo de potencia.

Complejidad (Integración).

• SSI (Small Scale Integration) nivel pequeño: desde 10 a 100 transistores.
• MSI (Medium Scale Integration) nivel medio: De 101 a 1000 transistores.
• LSI (Large Scale Integration) nivel grande: De 1001 a 10000 transistores.
• VLSI (Very Large Scale Integration) nivel muy grande: De 10001 a 100000 transistores.
• ULSI (Ultra Large Scale Integration) nivel ultra grande: De 100001 a 1000000 transistores.
• GLSI (Giga Large Scale Integration) nivel giga grande: Mucho más de un millón de transistores.

La fabricación de los circuitos integrados es compleja por tener una alta integración de componentes en un espacio muy reducido, de manera que llegan a ser microscópicos. Permiten grandes simplificaciones con relación a los antiguos circuitos, y el montaje se realiza de forma más rápida.

Los circuitos integrados digitales son dispositivos de dos estados, un estado está cercano a 0 v o tierra (bajo = 0) y el otro está cercano al voltaje de alimentación del circuito integrado (alto = 1). Además son capaces de procesar dígitos binarios.

Lógica TTL (Lógica Transistor Transistor): Utiliza transistores para su funcionamiento y una alimentación de tensión de 5 voltios DC.

Series:

74LSXX

74SXX

74HCXX

Según su número de serie se diferencian como compuertas.

Por ejemplo: 

Es aquel que está formado por compuertas lógicas elementales (AND, OR, NAND, NOR, entre otros), que tiene un determinado número de entradas y salidas, dependiendo los valores que toman las salidas exclusivamente de los que toman las entradas en ese instante.

Ejemplo de este tipo de circuitos son: los codificadores, decodificadores, multiplexores, demultiplexores, entre otros.

         Circuito secuencial.

Los circuitos combinacionales tienen muchas limitantes debido a que no son capaces de reconocer el orden en que se van presentando las combinaciones de entradas con respecto al tiempo, es decir, no pueden reconocer una secuencia de combinaciones, ya que no poseen una manera de almacenar información pasada, es decir no poseen memoria.

Un circuito cuya salida depende no solo de la combinación de entrada, sino también de la historia de las entradas anteriores se denomina Circuito Secuencial.

Ejemplo de este tipo de circuitos son: Flip Flops, contadores, etc.

CODIFICADOR

Un codificador (es un circuito combinacional, cuyo funcionamiento es el siguiente:

Se obtiene en la salida el código binario correspondiente a la entrada que se activa (Colocada en uno).
Posee 2n entradas y n salidas.

Existen dos tipos de codificadores: codificadores sin prioridad y codificadores con prioridad.

Los codificadores con prioridad generan el código binario de la entrada activa más alta (Valor decimal)

Un ejemplo de aplicación se da en el teclado del computador que posee un circuito codificador.

EJERCICIO DE APRENDIZAJE.

Representar un codificador que cumpla con las siguientes características:
n=3
Entrada A5=1 y el resto en 0

Solución.

Dado que n=3; esto indica el número de salidas.

Con el dato del número de salidas se procede a determinar el número de entradas utilizando 2n
Reemplazando n se tiene

2n

2  ala 3 = 8
El codificador posee 8 entradas.

Como se da el valor de las entradas y se referencian con A; las entradas se numeran desde A0 hasta A7

Como no se da la referencia de las salidas se representan utilizando cualquier variable. Para este caso se utilizará la Y. Las salidas se numeran desde Y0 hasta Y2

Dado que:

Entrada A5=1 y el resto en 0

Esto indica que en la salida se obtiene el código binario correspondiente a la entrada que se activa (Colocada en uno).

Con ello se obtiene en la salida el código binario del número 5 (101)

Y0 = 1

Y1 = 0

Y2 = 1

Así el codificador requerido es:

Decodificador

Un decodificador es un circuito combinacional, cuyo funcionamiento es el siguiente:

Dado el código binario en la entrada, se activa (Coloca en uno) la salida correspondiente a dicho código.

Posee n entradas y 2n salidas.

Un ejemplo de aplicación se da con el manejo de los diferentes periféricos del computador.


 EJERCICIOS DE APRENDIZAJE

a) Elaborar la tabla de estados para un decodificador de dos entradas.

b) Implementar el decodificador con compuertas lógicas propuesto en el numeral anterior.

Solución.

a) Dado que n=2; esto indica el número de entradas.

Con el dato del número de entradas se procede a determinar el número de salidas utilizando 2n
Reemplazando n se tiene

2 a la n
2 a la 2 = 4

El decodificador posee 4 salidas.

Como no se da la referencia de las entradas ni salidas se representan utilizando cualquier variable.

Para este caso se utilizará la A para representar las entradas y la D para representar las salidas.