Circuitos Integrados: Clasificación, Funciones y Aplicaciones

Clasificación de los Circuitos Integrados

Según su Estructura (Escalas de Integración)

La clasificación de los circuitos integrados según su estructura se basa en la cantidad de compuertas utilizadas. Las escalas de integración son los bloques constructivos básicos de los circuitos digitales. Estas escalas son:

• SSI (Small Scale Integration): Integración a pequeña escala. Contiene menos de 13 compuertas. Ejemplos: primeros circuitos integrados.
• MSI (Medium Scale Integration): Integración a mediana escala. Contiene de 13 a 100 compuertas. Ejemplos: codificadores, registros, contadores, multiplexores.
• LSI (Large-Scale Integration): Integración a gran escala. Contiene de 100 a 1000 compuertas. Ejemplos: memorias, unidades aritméticas y lógicas (ALU), microprocesadores de 8 y 16 bits.
• VLSI (Very Large Scale Integration): Integración a muy gran escala. Contiene más de 1000 compuertas. Ejemplos: microprocesadores.
• ULSI (Ultra Large Scale Integration): Integración a ultra gran escala. Compuesto de entre 100.000 a 1.000.000 de transistores.
• GLSI (Giga Large Scale Integration): Integración a escala gigante. Compuesto de más de un millón de transistores.

Ventajas y Desventajas de los Circuitos Integrados

Ventajas

• Incorporación de varias funciones en un solo chip, reduciendo la cantidad de componentes.
• Soluciones más rápidas a problemas en comparación con circuitos discretos.

Desventajas

• Susceptibilidad a daños por altas temperaturas si no se disipa el calor correctamente.
• Reemplazo del circuito completo si falla una función.
• Posibilidad de daño durante la soldadura manual por aplicación excesiva de calor.
• Sensibilidad a la electricidad estática.

Clasificación de los Circuitos Integrados según su Función

Un circuito integrado (CI), también conocido como chip, es una oblea semiconductora con numerosas resistencias, transistores y otros componentes. Se clasifican en:

Circuitos Integrados Analógicos

Los circuitos integrados lineales tienen una salida variable continua. Se utilizan como amplificadores de audio frecuencia y radiofrecuencia. Se fabrican con diversas tecnologías de semiconductores (bipolar, etc.).

Ejemplo: Amplificador operacional en teléfonos celulares para amplificar la señal de audio.

Circuitos Integrados Digitales

Los circuitos integrados digitales operan con pocos niveles o estados definidos. Se utilizan en ordenadores, módems, redes y contadores. Sus bloques fundamentales son las puertas lógicas, que trabajan con señales binarias (0 y 1).

Ejemplo: Microprocesadores, microcontroladores y circuitos lógicos.

Los sistemas de lógica positiva consideran el nivel próximo a tierra como 0 y el nivel próximo a la tensión de alimentación como 1.

Circuitos Integrados Construidos con Tecnología CMOS

La tecnología CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) es ampliamente utilizada en la fabricación de circuitos integrados digitales.

Funciones de los Circuitos Integrados

Los circuitos integrados tienen una gran variedad de usos:

• Amplificadores en Clase A: Amplificadores de bajo nivel en circuitos de audio y video.
• Amplificadores de Corriente: Excitadores de cables coaxiales, servomotores, etc.
• Amplificadores Lineales: Amplificadores en instrumentación industrial y médica.
• Amplificadores de Aislamiento: Amplificadores de entrada en electrocardiogramas e instrumentación industrial.
• Circuitos de Alarma: Sistemas de seguridad.
• Amplificadores de Potencia de Audio: Auto-radios, equipos de audio.
• Sistemas de Radio AM/FM: Receptores de radio.
• Temporizadores de Control: Electrodomésticos.
• Circuitos de Reloj: Relojes.
• Generadores de Sonidos Múltiples: Producción de sonidos.
• Microcomputadores de 8 bits: Hornos, sistemas de control.
• Microprocesadores de 32 bits: Ordenadores de altas prestaciones.
• Microprocesadores de 16 bits: Juegos de TV, sistemas de control.
• Conversores Analógico-Digitales: Instrumentación, telemetría.

Ramas que Abarcan el Uso de los Circuitos Integrados

Los circuitos integrados se utilizan en la medicina, la industria, las telecomunicaciones y muchas otras áreas.

Funciones Principales de los Circuitos Integrados

Mejorar las funciones de los aparatos electrónicos, reducir el tamaño y el costo de los dispositivos.

Conclusiones

Los circuitos integrados son pequeños circuitos electrónicos que han evolucionado significativamente, reduciendo su tamaño y aumentando sus funciones. La fotolitografía permite la creación de miles de transistores en un solo chip. Su fabricación es más barata y eficiente que la de circuitos discretos, permitiendo el desarrollo de numerosos productos tecnológicos.