7.1: Introducción a los Circuitos Integrados Digitales

Los circuitos digitales son circuitos que tratan con señales restringidas a los límites extremos de cero y alguna cantidad completa. Esto contrasta con los circuitos analógicos, en los que las señales son libres de variar continuamente entre los límites impuestos por el voltaje de la fuente de alimentación y las resistencias del circuito. Estos circuitos encuentran uso en operaciones lógicas “verdadero/falso” y computación digital.

Los circuitos de este capítulo hacen uso de componentes IC, o circuito integrado. Dichos componentes son en realidad redes de componentes interconectados fabricados en una sola oblea de material semiconductor. Los circuitos integrados que proporcionan una multitud de funciones prediseñadas están disponibles a muy bajo costo, beneficiando a estudiantes, aficionados y diseñadores de circuitos profesionales por igual. La mayoría de los circuitos integrados proporcionan la misma funcionalidad que los circuitos semiconductores “discretos” a niveles más altos de confiabilidad y a una fracción del costo.

Los circuitos de este capítulo utilizarán principalmente la tecnología CMOS, ya que esta forma de diseño de CI permite una amplia gama de voltaje de fuente de alimentación manteniendo niveles de consumo de energía generalmente bajos. Aunque los circuitos CMOS son susceptibles a daños por electricidad estática (los altos voltajes perforarán las barreras aislantes en los transistores MOSFET), los CI CMOS modernos son mucho más tolerantes a la descarga electrostática que los CI CMOS del pasado, lo que reduce el riesgo de falla del chip al manejar mal. El manejo adecuado de CMOS implica el uso de espuma antiestática para el almacenamiento y transporte de CI, y medidas para evitar que se acuñe carga estática en su cuerpo (uso de una correa para la muñeca a tierra o tocar frecuentemente un objeto conectado a tierra).

Los circuitos que utilizan la tecnología TTL requieren un voltaje de fuente de alimentación regulado de 5 voltios y no tolerarán ninguna desviación sustancial de este nivel de voltaje. Cualquier circuito TTL en este capítulo se etiquetará adecuadamente como tal, y se espera que se dé cuenta de sus requisitos únicos de suministro de energía.

Al construir circuitos digitales usando “chips” de circuitos integrados, se recomienda encarecidamente que use una placa de pruebas con conexiones de “riel” de fuente de alimentación a lo largo de la longitud. Estos son conjuntos de agujeros en la placa de pruebas que son eléctricamente comunes a lo largo de toda la longitud de la placa. Conecte uno al terminal positivo de una batería y el otro al terminal negativo, y la alimentación de CC estará disponible para cualquier área de la placa de pruebas a través de la conexión a través de cables puente cortos:

Con tantos de estos circuitos integrados que tienen “reinicio”, “habilitar” y “deshabilitar” terminales que necesitan mantenerse en un estado “alto” o “bajo”, sin mencionar los terminales V _DD (o V _CC) y tierra que requieren conexión a la fuente de alimentación, teniendo ambos terminales del fuente de alimentación fácilmente disponible para la conexión en cualquier punto a lo largo de la placa es muy útil.

La mayoría de las placas de prueba que he visto tienen estos orificios de “riel” de fuente de alimentación, pero algunas no. Hasta este punto, he estado ilustrando circuitos usando una placa de pruebas que carece de esta característica, solo para mostrar cómo no es absolutamente necesaria. Sin embargo, los circuitos digitales parecen requerir más conexiones a la fuente de alimentación que otros tipos de circuitos de placa de prueba, lo que hace que esta característica sea más que una simple conveniencia.