Circuito integrado

Los Circuitos Integrados (CI) se perfilan como el circuito que comprende componentes que pueden ser inseparables y estar interconectados eléctricamente de tal manera que el Circuito Integrado no puede ser separado para las funciones de comercio y desarrollo. Se pueden utilizar numerosas ciencias aplicadas para construir un circuito de este tipo. Inmediatamente, lo que llamamos Circuitos Integrados Monolíticos (CI) se conocía inicialmente como Circuitos Integrados Monolíticos. Se cree que Kilby creó el principal circuito integrado en 1958 y ganó el Premio Nobel de Física en el año 2000 por su gran trabajo. El principal comprador de este invento fue el Ejército del Aire de EEUU.

Echemos un vistazo a los circuitos integrados y a su funcionamiento.

¿Qué es un circuito integrado?

Un circuito integrado (CI), comúnmente denominado chip o microchip integrado, es una oblea de semiconductor (silicio) en la que se fabrican cientos o miles y miles de {elementos eléctricos} y digitales similares: resistencias, condensadores, transistores y diodos. Un CI puede funcionar como amplificador, oscilador, temporizador, contador, puerta lógica, memoria de ordenador, microcontrolador o microprocesador.

Un circuito integrado es el factor básico de todos los aparatos digitales de moda. Como su título indica, es un sistema integrado de una serie de elementos miniaturizados e interconectados que pueden estar incrustados en un sustrato delgado de materiales semiconductores (a menudo cristal de silicio).

Fue un pensamiento extremadamente inteligente e hizo accesibles todo tipo de artilugios "microelectrónicos", desde relojes digitales y calculadoras de bolsillo hasta pistolas y cohetes lunares con televisión por satélite integrada para la navegación por ordenador.

Un solo Circuito Integrado puede incluir cientos o miles y miles de:

• Transistores
• Resistencias
• Condensadores
• Diodos

Un ejemplo típico de un Circuito Integrado contemporáneo es el procesador de un PC, que suele albergar miles y miles o miles de millones de transistores, condensadores, puertas lógicas, etc., relacionados colectivamente con un elegante circuito digital. Aunque el procesador es un CI, no todos los CI son procesadores.

Regulación de Moore

Los circuitos integrados revolucionaron la electrónica y la informática durante los años 60 y 70.

En primer lugar, los ingenieros colocaron docenas de elementos en un chip en lo que se denominó integración a pequeña escala (SSI). Se adoptó rápidamente la integración a media escala (MSI), con toneladas de elementos en el mismo espacio de medición. Como era de esperar, en 1970, la Integración a Escala Masiva (LSI) introdujo cientos de elementos, la Integración a Escala Muy Masiva (VLSI) nos dio decenas de cientos, y la Integración a Escala Extremadamente Masiva (ULSI) miles y miles, y todo ello en chips no más grandes que los anteriores.

En 1965, Gordon Moore, de Intel, un serio productor de chips, observó que la variedad de elementos de un chip se duplicaba aproximadamente cada 2 años.

O Regulación de Mooreporque creció para identificarse, se ha mantenido desde entonces. Entrevistado por The New York Instances 50 años después, en 2015, Moore reveló su asombro por el hecho de que la legislación se haya mantenido: "La única predicción era de 10 años, lo que me pareció una exageración. Pasaba de unos 60 componentes en un circuito integrado a 60.000, una extrapolación de mil veces en 10 años. Me pareció una locura. La verdad es que algo parecido ha ocurrido durante más de 50 años es absolutamente magnífico"

Gráfico: Regulación de Moore: La variedad de transistores que contienen los microchips se ha duplicado aproximadamente cada 2 años durante los 5 años anteriores, es decir, ha crecido exponencialmente. Para quienes evalúen la variedad de transistores (eje Y) al año de lanzamiento (eje X) de algunos microchips frecuentes en el tiempo anterior (estrellas amarillas), obtendrás una curva exponencial; cuando traces el logaritmo, obtendrás esta línea recta. Observa que el eje vertical (y) de este gráfico es logarítmico y (debido al programa de gráficos de OpenOffice que he utilizado) el eje horizontal (x) es sólo vagamente lineal.

Pasado histórico y evolución de los circuitos embebidos

La invención del transistor en 1947 lanzó la musa de la época de moda de los sistemas informáticos.

En los primeros tiempos, cada transistor llegaba en un paquete de plástico separado y cada circuito estaba formado por transistores discretos, condensadores y resistencias. Debido a la gigantesca medida de estos elementos, los primeros circuitos integrados sólo podían albergar un número de ellos en la placa de circuito.

Con el tiempo, el acontecimiento de la electrónica de estado sólido hizo más sencillo reducir el tamaño de los elementos.

A finales de la década de 1950, los inventores Jack Kilby, de Texas Devices, Inc. y Robert Noyce, de Fairchild Semiconductor Company, descubrieron una opción para poner finos caminos metálicos en los aparatos y hacerlos funcionar como cables. Su respuesta al problema del cableado entre los pequeños aparatos eléctricos fue el inicio del evento de moda de los CI.

Diseño y desarrollo

Durante el último medio siglo, los circuitos integrados han progresado enormemente con velocidades más rápidas, mayor capacitancia y tamaños más pequeños.

En comparación con los primeros tiempos, en este momento los circuitos integrados son extremadamente avanzados, capaces de albergar miles de millones de transistores y diferentes elementos en una sola pieza pequeña de tejido. El moderno circuito integrado es una sola pieza, con elementos personales específicos incrustados instantáneamente en el cristal de silicio, en lugar de simplemente montados en él.

Un CI se basa en una serie de intervalos de abstracción. La oblea semiconductora que compone el CI es frágil y alberga bastantes conexiones intrincadas entre sus muchas capas. La mezcla de estas obleas se denomina matriz.

Con miles y miles o miles de millones de elementos en un solo chip, no es posible colocar y unir cada elemento individualmente. Los conjuntos son demasiado pequeños para soldarlos y unirlos. En su lugar, los diseñadores utilizan un lenguaje de programación concreto para crear pequeños componentes de circuito y los mezclan para mejorar progresivamente las dimensiones y la densidad de los elementos del chip para satisfacer las necesidades del software.

Los circuitos integrados se "empaquetan" para mostrar el frágil y diminuto troquel en un chip negro que ahora constituye la premisa de toneladas de aparatos, junto con:

• sistemas informáticos
• teléfonos móviles y smartphones
• coches y aviones
• amplificadores
• comercio comunitario
• diferentes aparatos digitales: lavadoras, tostadoras, microondas, televisores, etc.

Tipos de circuitos integrados

Todos los aparatos digitales que utilizamos en nuestro día a día, como los teléfonos móviles, los ordenadores portátiles, los frigoríficos, los sistemas informáticos, los televisores y todos los demás aparatos eléctricos y digitales, están fabricados con algunos circuitos fáciles o avanzados.

Los circuitos integrados se clasifican en circuitos integrados analógicos, circuitos integrados digitales y circuitos integrados combinados.

Circuitos digitales integrados

Este tipo de CI tiene dos rangos perfilados: 1 y 0, lo que implica que trabajan en aritmética binaria el lugar donde 1 significa encendido y 0 significa apagado. Estos circuitos integrados se consiguen con diligencia, ya que incluyen una serie de flip flops, multiplexores, puertas lógicas digitales y diferentes elementos digitales, todo ello incluido en un solo chip. Algunos ejemplos de circuitos digitales integrados son los microcontroladores y los microprocesadores.

La determinación anterior revela los pasos en cuestión dentro del diseño de un típico circuito digital integrado. Estos circuitos digitales embebidos suelen utilizarse en sistemas informáticos, microprocesadores, procesadores de señales digitales, redes informáticas y contadores de frecuencia. Hay varios tipos de circuitos digitales embebidos, que se parecen:

• Circuitos integrados programables
• Circuitos lógicos integrados
• Fichas de recuerdo
• Circuitos integrados de gestión de la energía
• Interfaz de Circuitos Integrados.

Circuitos integrados analógicos

Los Circuitos Integrados Analógicos funcionan mediante un impulso constante y son capaces de realizar tareas similares al filtrado, la amplificación, la demodulación y la modulación, etc. Los sensores OP-AMP son básicamente circuitos integrados analógicos.

Se subdividen en Circuitos Integrados Lineales y Circuitos Integrados de Radiofrecuencia. De hecho, la conexión entre la tensión y el presente será no lineal en algunas circunstancias durante una variación prolongada de la señal analógica continua.

El CI analógico que se suele utilizar es un amplificador operacional, igual que el amplificador diferencial, pero tiene una adquisición de tensión realmente excesiva. Consta de una variedad mucho menor de transistores en comparación con los circuitos integrados digitales, y los instrumentos de simulación de PC se utilizan para desarrollar circuitos integrados analógicos de aplicación específica (ASIC analógicos).

Circuitos integrados de señal mixta

Los circuitos integrados que pueden obtenerse combinando circuitos integrados analógicos y digitales en un solo chip se denominan Circuitos Integrados de Signo Combinado. Estos circuitos integrados funcionan como convertidores analógicos a digitales, convertidores analógicos a digitales y circuitos integrados de reloj/temporizador.

Diferentes tipos de circuitos integrados

Circuitos lógicos

Estos circuitos integrados se diseñan mediante puertas lógicas que funcionan con entrada y salida binarias (0 ó 1). Se utilizan principalmente para tomar decisiones. De acuerdo con el escritorio lógico o de la realidad de las puertas lógicas, todas las puertas lógicas relacionadas dentro del CI dan una salida basada principalmente en el circuito relacionado que contiene el CI, por lo que esta salida se utiliza para realizar un trabajo seleccionado. Algunos circuitos integrados lógicos se han demostrado anteriormente.

Comparadores

Los circuitos comparadores integrados se utilizan como comparadores para igualar las entradas, tras lo cual proporcionan una salida basada principalmente en la comparabilidad de los circuitos integrados.

Circuitos integrados de conmutación

Los circuitos integrados de conmutación se diseñan con transistores y se utilizan para realizar operaciones de conmutación. La determinación anterior es un ejemplo que muestra un CI de conmutación SPDT.

Amplificadores de audio

Los amplificadores de audio son una de las muchas formas de circuitos integrados utilizados para la amplificación de audio. Se utilizan habitualmente en sistemas de audio, circuitos de televisión, etc. El circuito anterior revela el CI del amplificador de audio de baja tensión.

Amplificadores operacionales

Los amplificadores operacionales son circuitos integrados de uso generalizado, al igual que los amplificadores de audio, que pueden utilizarse para la amplificación de audio. Estos amplificadores operacionales se utilizan para funciones de amplificación y estos CI también funcionan para circuitos amplificadores de transistores. La configuración de las patillas de los CI de los amplificadores operacionales 741 se demuestra en la determinación anterior.

Circuitos integrados con temporizador

Los temporizadores son circuitos integrados de objetivo particular que se utilizan para depender y observar el tiempo en funciones significativas. El diagrama de bloques del circuito interno del CI temporizador LM555 se demuestra dentro del circuito anterior.

Los circuitos integrados se clasifican además según el curso de fabricación y la experiencia de embalaje. Existen varias formas de circuitos integrados, entre las que se encuentran un temporizador, un contador, un registro, un amplificador, un oscilador, una puerta lógica, un sumador, un microprocesador, etc.

Los circuitos integrados estándar se reducen en su uso razonable como resultado de la invención de la nanoelectrónica y la miniaturización de los circuitos integrados que continúa esta experiencia nanoelectrónica. Sin embargo, los circuitos integrados típicos no han sido modificados por la nanoelectrónica, pero la utilización de los circuitos integrados típicos está disminuyendo parcialmente.

¿Para qué sirve un circuito integrado?

El circuito empotrado utiliza un material semiconductor (chips de lectura) como una placa de pan y a veces se elige el silicio para el trabajo. Posteriormente, a este chip se le añaden elementos eléctricos similares a diodos, transistores y resistencias, etc., de tipo minimizado. {Los elementos eléctricos} están pegados de tal manera que realizarán una serie de tareas y cálculos. El silicio se conoce como la oblea en este encuentro.

¿Cómo funciona un circuito integrado?

El siguiente vídeo explica brevemente cómo funciona un Circuito Integrado:

Microprocesadores y circuitos integrados

El microprocesador es probablemente el tipo más sofisticado de Circuito Integrado, capaz de realizar miles de millones de operaciones por segundo. En un aparato informático, un microprocesador aloja la Unidad Central de Procesamiento (CPU) que hace funcionar un PC o la Unidad de Procesamiento Gráfico (GPU), que se centra en la representación de fotos y vídeos. Un microprocesador alberga miles de millones de transistores interconectados, cada uno de los cuales ejecuta una lógica seleccionada que funciona principalmente en función de las direcciones del reloj.

Cuando las modificaciones del reloj se encuentran, los transistores ejecutan las capacidades lógicas (por ejemplo, los cálculos) para las que están programados. La frecuencia del reloj determina la velocidad de esas capacidades.

El CI ha mejorado infinitamente nuestras vidas. Un ordenador portátil actual es cientos de veces más eficaz y unas 100 veces más pequeño que el primer ordenador desarrollado en la década de 1940. El ENIAC era tan grande como tres o cuatro autobuses de dos pisos y funcionaba con 18.000 tubos de vacío.

Decir que hemos avanzado mucho es un eufemismo tan grande como el ENIAC. El CI fue la clave de ese progreso.

Objetivos del circuito integrado

Las funciones de un Circuito Integrado son las siguientes:

• Radar
• Relojes de pulsera
• Televisores
• Productores de zumo
• Portátil/portátil
• Procesadores de vídeo
• Amplificadores de audio
• Artilugios para recordar
• Gadgets lógicos
• Codificadores y decodificadores de radiofrecuencia

En este artículo, ya hemos mencionado brevemente en relación con el circuito integrado, junto con lo que es un circuito integrado, cómo funcionan los circuitos integrados, etc. Se han utilizado dos formas de estrategias para construir circuitos integrados con la ayuda del dopaje de semiconductores dentro de una fábrica de chips. Mencionamos los distintos tipos de circuitos integrados similares, los circuitos integrados digitales, los circuitos integrados analógicos y, finalmente, las alertas combinadas con ejemplos. Además, también se mencionó el uso de los circuitos integrados y las funciones de los mismos.

Además, para cualquier consulta sobre esta idea o para poner en práctica las tareas eléctricas y digitales, da tus valiosas ideas comentando en la parte de los comentarios de abajo. He aquí una pregunta para ti, ¿cuál es el funcionamiento fundamental de un CI?

*Para mejorar técnicamente este texto, envía tus preguntas, conceptos e ideas en la parte de comentarios que aparece a continuación.