introduccion a la tencnologia de los computadores
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INTRODUCCION A LA
TENCNOLOGIA DE LOS
COMPUTADORES APUNTES
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
FEBRERO 25
Materia partículas moléculas
• átomos ( protones – electrones )
• Aislantes
• Semiconductores: dejan pasar corriente
eléctrica a través de ellos, aplicando d.d.p
pequeña.
• Conductores
ATOMO
Es la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad
o sus propiedades y que no es posible dividir mediante procesos químicos.
El núcleo del átomo se encuentra formado por nucleones, los cuales
pueden ser de dos clases:
• Protones: Partícula de carga eléctrica positiva igual a una carga
elemental, y 1,67262 × 10–27 kg y una masa 1837 veces mayor que la
del electrón.
• Neutrones: Partículas carentes de carga eléctrica y una masa un poco
mayor que la del protón (1,67493 × 10–27 kg).
La cantidad total de nucleones que contiene un átomo se conoce como número
másico, representado por la letra A y escrito en la parte superior izquierda del
símbolo químico. Existen también átomos que tienen el mismo número
atómico, pero diferente número másico, los cuales se conocen como isótopos.
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MOLECULAS
Las moléculas son una de las diferentes formas en las que se pueden agrupar
los átomos de uno o varios elementos químicos, y se caracterizan por estar
formadas por un número determinado de átomos, siempre el mismo,
distribuidos de una forma así mismo determinada. Si en una molécula cambian
el número de átomos, su naturaleza, o se altera la distribución de los mismos,
nos encontraremos con una molécula distinta correspondiente a un compuesto
distinto.
Na (sodio) Cl (cloro)
11 #atómico 17 # atómico
1 electrón en la última capa 7 electrones en la última capa
NaCl → Na+Cl-
Se forman dos iones de carga contraria: un catión (de carga positiva) y un
anión (de carga negativa). La diferencia entre las cargas de los iones provoca
entonces una fuerza de interacción electromagnética entre los átomos que los
mantiene unidos. El enlace iónico es la unión en la que los elementos
involucrados aceptarán o perderán electrones.
ENLACE IÓNICO
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Es la unión que resulta de la presencia de fuerzas de atracción electrostática
entre los iones de distinto signo, es decir uno fuertemente electropositivo (baja
energía de ionización) y otro fuertemente electronegativo (alta afinidad
electrónica). Así pues se da cuando en el enlace uno de los átomos capta
electrones del otro.
Dado que los elementos implicados tiene elevadas diferencias de
electronegatividad, este enlace suele darse entre un compuesto metálico y uno
no metálico. Se produce una transferencia electrónica total de un átomo a otro
formándose iones de diferente signo. El metal dona uno o más electrones
formando iones con carga positiva o cationes con una configuración electrónica
estable. Estos electrones luego ingresan en el no metal, originando un ion
cargado negativamente o anión, que también tiene configuración electrónica
estable.
Son estables pues ambos, según la regla del octeto adquieren 8 electrones en
su capa mas exterior. La atracción electrostática entre los iones de carga
opuesta causa que se unan y formen un compuesto.
Los compuestos iónicos forman redes cristalinas constituidas por iones de
carga opuesta unidos por fuerzas electrostáticas. Este tipo de atracción
determina las propiedades observadas.
ENLACE COVALENTE
Se produce por compartición de electrones entre dos átomos. Este tipo de
enlace se produce cuando existe electronegatividad polar pero la diferencia de
electronegatividades entre los átomos no es suficientemente grande como para
que se efectúe transferencia de electrones. De esta forma, los dos átomos
comparten uno o más pares electrónicos en un nuevo tipo de orbital,
denominado orbital molecular. Los enlaces covalentes se suelen producir entre
elementos gaseosos no metales.
A diferencia de lo que pasa en un enlace iónico, en donde se produce la
transferencia de electrones de un átomo a otro, en el enlace químico covalente,
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los electrones de enlace son compartidos por ambos átomos. En el enlace
covalente, los dos átomos no metálicos comparten uno o más electrones, es
decir se unen a través de sus electrones en el último orbital, el cual depende
del número atómico del átomo en cuestión. Entre los dos átomos puede
compartirse uno, dos o tres electrones, lo cual dará lugar a la formación de un
enlace simple, doble o triple.
SEMICONDUCTORES: Sustancia que se comporta como conductor o
aislante dependiendo de la temperatura del ambiente en que se encuentre.
TIPO N: Se obtienen llevando a cabo un proceso de dopamiento
añadiendo un cierto tipo de átomos para poder aumentar el número de
portadores de carga libres (electrones)
TIPO P: Se obtienen llevando a cabo un proceso de dopado añadiendo
átomos positivos o huecos al semiconductor para poder aumentar el
número de portadores de cargas libres.
DIODO
Un diodo es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente
eléctrica en una única dirección con características similares a un interruptor.
De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos
regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un
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circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con
una resistencia eléctrica muy pequeña.
Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que
son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como
paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continua
Vγ Si- 0.7 V
Ge – 0.2 V
BARRERA DE POTENCIAL Vγ ).V ).
R
VBatería
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La ecuacion se puede simplificar definiendo VT = kT/q
Si se opera a temperatura ambiente y se aplican solo voltajes con polarización
directa, el primer término del paréntesis predomina y la corriente está dada por:
EJERCICIO:
Calcular cuánto hay que incrementar la tensión directa en un diodo de silicio
para que la corriente que pase polarizada directamente sea 100 veces superior
que antes de aumentarla?
Relación corriente – voltaje del diodo.
100 mA
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Con pequeñas variaciones de tensión se consiguen enormes variaciones de
corriente.
V2 V1
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MARZO 4
Recta de carga.
Esta recta tiene una pendiente negativa. El punto de corte de la recta de carga
con la exponencial es la solución, el punto Q, también llamado "punto de
trabajo" o "punto de funcionamiento". Este punto Q se controla variando VS y
RS. Al punto de corte con el eje X se le llama "Corte" y al punto de corte con el
eje Y se le llama "Saturación".
CURVA CARACTERÍSTICA DEL DIODO
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• Tensión umbral, de codo o de partida (Vγ ).
La tensión umbral (también llamada barrera de potencial) de polarización
directa coincide en valor con la tensión de la zona de carga espacial del diodo
no polarizado. Al polarizar directamente el diodo, la barrera de potencial inicial
se va reduciendo, incrementando la corriente ligeramente, alrededor del 1% de
la nominal. Sin embargo, cuando la tensión externa supera la tensión umbral, la
barrera de potencial desaparece, de forma que para pequeños incrementos de
tensión se producen grandes variaciones de la intensidad de corriente.
La tensión mínima para obtener una corriente perceptible en un diodo de
silicio es de 0.7 v y para uno de germanio es de 0.2 v
Corriente máxima (Imax ).
Es la intensidad de corriente máxima que puede conducir el diodo sin fundirse
por el efecto Joule. Dado que es función de la cantidad de calor que puede
disipar el diodo, depende sobre todo del diseño del mismo.
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Corriente inversa de saturación (Is ).
Es la pequeña corriente que se establece al polarizar inversamente el diodo por
la formación de pares electrón-hueco debido a la temperatura.
• Tensión de ruptura (Vr ).
Es la tensión inversa máxima que el diodo puede soportar antes de darse el
efecto avalancha.
Teóricamente, al polarizar inversamente el diodo, este conducirá la corriente
inversa de saturación; en la realidad, a partir de un determinado valor de la
tensión, en el diodo normal o de unión abrupta la ruptura se debe al efecto
avalancha.
• Efecto avalancha (diodos poco dopados).
En polarización inversa se generan pares electrón-hueco que provocan la
corriente inversa de saturación; si la tensión inversa es elevada los electrones
se aceleran incrementando su energía cinética de forma que al chocar con
electrones de valencia pueden provocar su salto a la banda de conducción.
Estos electrones liberados, a su vez, se aceleran por efecto de la tensión,
chocando con más electrones de valencia y liberándolos a su vez. El resultado
es una avalancha de electrones que provoca una corriente grande.
• Efecto Zener (diodos muy dopados).
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Cuanto más dopado está el material, menor es la anchura de la zona de carga.
Puesto que el campo eléctrico E puede expresarse como cociente de la tensión
V entre la distancia d; cuando el diodo esté muy dopado, y por tanto d sea
pequeño, el campo eléctrico será grande, del orden de 3·105 V/cm. En estas
condiciones, el propio campo puede ser capaz de arrancar electrones de
valencia incrementándose la corriente. Este efecto se produce para tensiones
de 4 V o menores.
POLARIZACION
Diodo polarizado Directamente.
La batería disminuye la barrera de
potencial de la zona de carga espacial, permitiendo el paso de la corriente de
electrones a través de la unión; es decir, el diodo polarizado directamente
conduce la electricidad.
Para que un diodo esté polarizado directamente, se debe conectar el polo
positivo de la batería al ánodo del diodo y el polo negativo al cátodo. En estas
condiciones:
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• El polo negativo de la batería repele los electrones libres del cristal n,
con lo que estos electrones se dirigen hacia la unión p-n.
• El polo positivo de la batería atrae a los electrones de valencia del cristal
p, esto es equivalente a decir que empuja a los huecos hacia la unión
p-n.
• Cuando la diferencia de potencial entre los bornes de la batería es
mayor que la diferencia de potencial en la zona de carga espacial, los
electrones libres del cristal n, adquieren la energía suficiente para saltar
a los huecos del cristal p, los cuales previamente se han desplazado
hacia la unión p-n.
• Una vez que un electrón libre de la zona n salta a la zona p atravesando
la zona de carga espacial, cae en uno de los múltiples huecos de la zona
p convirtiéndose en electrón de valencia. Una vez ocurrido esto el
electrón es atraído por el polo positivo de la batería y se desplaza de
átomo en átomo hasta llegar al final del cristal p, desde el cual se
introduce en el hilo conductor y llega hasta la batería.
De este modo, con la batería cediendo electrones libres a la zona n y
atrayendo electrones de valencia de la zona p, aparece a través del
diodo una corriente eléctrica constante hasta el final.
Diodo polarizado Directamente.
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En este caso, el polo negativo de la batería se conecta a la zona p y el polo
positivo a la zona n, lo que hace aumentar la zona de carga espacial, y la
tensión en dicha zona hasta que se alcanza el valor de la tensión de la batería.
• El polo positivo de la batería atrae a los electrones libres de la zona n,
los cuales salen del cristal n y se introducen en el conductor dentro del
cual se desplazan hasta llegar a la batería.
• El polo negativo de la batería cede electrones libres a los átomos
trivalentes de la zona p. Cuando los electrones libres cedidos por la
batería entran en la zona p, caen dentro de los huecos con lo que los
átomos trivalentes adquieren estabilidad convirtiéndose así en iones
negativos.
• Este proceso se repite una y otra vez hasta que la zona de carga
espacial adquiere el mismo potencial eléctrico que la batería.
En esta situación, el diodo no debería conducir la corriente; sin embargo,
debido al efecto de la temperatura se formarán pares electrón-hueco a ambos
lados de la unión produciendo una pequeña corriente denominada corriente
inversa de saturación, la cual es superficial.
EJERCICIO:
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MARZO 9
RECTIFICACION
Es el proceso de convertir una señal alterna en otra que se restringe en una
solo dirección. La rectificación se clasifica ya sea como de media onda o de
onda completa. La rectificación se clasifica ya sea de media onda o de onda
completa.
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RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA
El rectificador de media onda es un circuito empleado para eliminar la parte
negativa o positiva de una señal de corriente alterna de entrada (Vi)
convirtiéndola en corriente directa de salida (Vs). Es el circuito más sencillo que
puede construirse con un diodo.
Como un diodo ideal puede mantener el flujo de corriente en una sola
dirección, se puede utilizar para cambiar una señal de ca en una de cd. Cuando
la tensión de entrada des positiva, el diodo se polariza en directo y se puede
reemplazar por un cortocircuito. Si la tensión de entrada es negativa, el diodo
se polariza en inverso y se puede reemplazar por un circuito abierto.
Cuando el diodo se polariza en directo, la tensión de salida a través del resistor
de carga se puede encontrar a partir de la relación de un divisor de tensión. En
condición de polarización inversa, la corriente es cero, de manera que la
tensión de salida también es cero.
El rectificador de media onda no es muy eficiente. Durante la mitad de cada
ciclo, la entrada se bloquea completamente desde la salida. Si se pudiera
transferir energía de entrada a la salida durante este medio ciclo, se podría
incrementar la potencia de salida para una entrada determinada.
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RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA
Transfiere energía de la entrada a la salida durante todo el ciclo y proporciona
mayor corriente promedio por cada ciclo en relación con la que se obtiene
utilizando un rectificador media onda. Se utiliza un transformador con el fin de
obtener polaridades positivas y negativas.
PUENTE DE GRAEZ
Cuando la fuente de tensión es positiva, los diodos 1 y 4 conducen y los diodos
2 y 3 son circuitos abiertos. Cuando la fuente de tensión se vuelve negativa, se
invierte la situación y los diodos 2 y 3 conducen. Es necesario añadir un
transformador para aislar entre si las dos tierras.
TRANSFORMADOR CON TOMA MEDIA
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CONDENSADORES
Se carga cuando han transcurrido 5 ctes de tiempo. Es un dispositivo que
almacena energía eléctrica, es un componente pasivo. Está formado por un par
de superficies conductoras en situación de influencia total, generalmente en
forma de tablas, esferas o láminas, separados por un material dieléctrico o por
el vacío, que, sometidos a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una
determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra.
La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de
potencial entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la
llamada capacidad o capacitancia.
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CIRCUITO DOBLADOR
EJERCICIO: Hacer un cuadriplicador de tensión
Posee 4 rectificadores de picos en cascada (uno tras otro). El primer
condensador se carca a 1Vp. Los demás se cargan a 2Vp (Vmax). La salida del
cuadriplicador aparece en la conexión en serie de C2y C4. Se requiere una
resistencia de carga elevada (cte de tiempo grande) para obtener una salida
aproximadamente de 4Vp.
Los multiplicadores de tensión se usan casi siempre para producir tensiones
elevadas, del orden de cientos a miles de voltios.
MARZO
11
OTROS TIPOS DE DIODOS
DIODO LED
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Transforma la corriente eléctrica en luz. Se puede utilizar como fuente de
luz para aplicaciones de comunicaciones por fibra óptica.
Un electrón puede caer de la banda de conducción a un hueco y liberar
energía en la forma de un fotón de luz. La intensidad de la luz es
proporcional a la velocidad de recombinación de electrones y proporcional a
la corriente del diodo.
ɛ
En corriente continua, todos los diodos emiten cierta cantidad de radiación
cuando los pares electrón-hueco se recombinan; es decir, cuando los
electrones caen desde la banda de conducción (de mayor energía) a la banda
de valencia (de menor energía), emitiendo fotones en el proceso. Por ende, su
color, dependerá de la altura de la banda prohibida (diferencias de energía
entre las bandas de conducción y valencia), es decir, de los materiales
empleados. Los diodos convencionales, de silicio o germanio, emiten radiación
infrarroja muy alejada del espectro visible. Sin embargo, con materiales
especiales pueden conseguirse longitudes de onda visibles. Los LED e IRED,
además tienen geometrías especiales para evitar que la radiación emitida sea
reabsorbida por el material circundante del propio diodo, lo que sucede en los
convencionales.
Los diodos LED se utilizan ampliamente en aplicaciones visuales, como
indicadoras de cierta situación específica de funcionamiento.
CONDUCCION
VALENCIA
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- Se utilizan para desplegar contadores.
- Para indicar la polaridad de una fuente de alimentación de corriente continua.
- Para indicar la actividad de una fuente de alimentación de corriente alterna.
- En dispositivos de alarma, etc.
Las desventajas del diodo LED son que su potencia de iluminación es tan
baja, que su luz es invisible bajo una fuente de luz brillante y que su ángulo de
visibilidad está entre los 30° y 60°.
FOTODIODO
Realiza la función inversa al LED. Transforman la fuente de energía luminica en
corriente eléctrica. Se aplica polarización inversa al fotodiodo y la corriente de
saturación inversa se controla por la intensidad de luz que ilumina el diodo. La
luz genera pares electrón-hueco, que inducen corriente. El resultado es una
“fotocorriente” en el circuito externo, que es proporcional a la intensidad de luz
efectiva en el dispositivo. Se comporta como generador de corriente constante
mientras la tensión no exceda la tensión de avalancha. Los tiempos de
respuesta son inferiores a 1µs.
La corriente del fotodiodo se puede estimar mediante la sgte ecuación.
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DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE. VARICIDAD
Los diodos de unión pn normales exhiben capacitancia cuando se operan en
modo de polarización inversa. El diodo varicap se fabrica para operar de este
modo. La capacitancia es una función inversa de la tensión. Actuando asi el
diodo como capacitor variable, donde el valor de la capacitancia es una función
de la tensión de entrada.
DIODO PIN
Es un diodo que tiene una región poco contaminada y casi intrinsica entre las
regiones p y n. tiene baja capacitancia, encuentra aplicación en frecuencias
altas. Cuando es polarizado directamente la inyección de portadores
minoritarios aumenta la conductividad de la región intrínseca. Cuando es
polarizado inversamente, la región i se vacía totalmente de portadores y la
intensidad del campo a través de la región es constante. El calculo de la
tensión máxima se determina por la intensidad del campo critico para la
avalancha y el espesor de la región i.
DIODO SCHOTTY
Este diodo se forma al enlazar un metal como el aluminio o platino, a silicio
de tipo n. Cuando se opera en modo directo se induce corriente por el
movimiento de electrones del silicio de tipo n a lo largo de la unión y a
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través del metal. Como los electrones se mueven casi sin resistencia a
través de los metales, el tiempo de recombinación es pequeño. Esto es mas
rápido que un diodo ordinario de unión pn. Es te diodo es de gran valor en
aplicaciones de conmutación de alta velocidad. La capacitancia asociada
con el diodo es pequeña.
El material metálico con el contacto 1 y la región n poco contaminada
forman una unión rectificadora, mientras que la región n muy contaminada y
el contacto 2 forman un contacto óhmico. Los electrones en dirección
directa del silicio de tipo n cruzan la unión hacia el metal, donde existen
muchos electrones disponibles.
DIODO TUNEL
Es un diodo semiconductor que tiene una unión pn, en la cual se produce el
efecto túnel que da origen a una conductancia diferencial negativa en un
cierto intervalo de la característica corriente-tensión.
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La presencia del tramo de resistencia negativa permite su utilización como
componente activo (amplificador/oscilador).
Una característica importante del diodo túnel es su resistencia negativa en
un determinado intervalo de voltajes de polarización directa. Cuando la
resistencia es negativa, la corriente disminuye al aumentar el voltaje. En
consecuencia, el diodo túnel puede funcionar como amplificador, como
oscilador o como biestable.
DIODO ZENER
Es un dispositivo donde la contaminación se realiza de tal forma que la tensión
característica de ruptura Vz, es muy pronunciada.
Cuando un portador generado en forma térmica atraviesa al barrera de la unión
y adquiere energía del potencial aplicado, el portador choca con iones en el
cristal e imparte suficiente energía para romper un enlace covalente. Además
del portador original se genera un nuevo para electrón-hueco que puede tomar
suficiente energía del campo aplicado para chocar con iones en otro cristal y
crear nuevos pares electrón-hueco. Esta acción continua y así se rompen los
enlaces covalentes, este proceso se conoce como ruptura por avalancha.
La máxima corriente inversa Izmax, que puede soportar el diodo depende del
diseño. La corriente de perdida Izmin por debajo del vértice de la curva
característica generalmente supone que es 0.1 Izmax. La utilización de Izmin
asegura que la curva de avalancha permanezca paralela al eje id entre Izmax e
Izmin. La cantidad de potencia que el diodo puede soportar es Pz= Izmax Vz
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El diodo zener se puede utilizar como regulador de tensión. El circuito se
diseña de tal forma que el diodo opere en la región de ruptura, aproximándose
así a una fuente ideal de tensión. La tensión de salida permanece
relativamente constante aun cuando la tensión de la fuente de entrada varíe
sobre un intervalo más o menos amplio.
La resistencia Ri debe ser tal que el diodo permanezca en el modo de tensión
constante sobre el intervalo completo de variables.
La ecuación de nodo
para el circuito da:
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Para asegurarse que el diodo permanezca en la región de tensión constante se
examinan los dos extremos de las condiciones de entrada- salida.
1. La corriente a través del diodo es mínima cuando la corriente
de carga il es máxima y la fuente de tensión es mínima.
2. La corriente a través del diodo es máxima cuando la corriente
de carga il es mínima y la fuente de tensión es máxima.
Al insertar estas características a la ecuación se tiene:
• Condición 1:
• Condición 2:
Igualando las ecuaciones obtenemos:
La máxima corriente de zener se obtiene:
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MARZO 16
Ejercicio 1:
Calcular los valores entre los cuales puede variar la intensidad de carga
para que la tensión de salida se mantenga estable en el siguiente circuito.
Dibujar la recta de carga en los valores extremos de .
Is
il
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Para =
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Ejercicio 2:
Obtener una tensión estabilizada de 6v para alimentar un cd portátil con un
pequeño amplificador, del que sabemos que el max consumo es de 50mA y el
min de 5mA. Disponemos de un transformador cuyo secundario entrega 10v
(eficaz). Utiliza un rectificador condensador de la suficiente capacidad para que
el rizado sea un 10% como máximo.
Calcular el valor del condensador, los parámetros del diodo y la resistencia en
serie que nos interesa.
DATOS:
Solución:
Rs
C Dz Rs
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MARZO 18
TRANSISTOR BJT (TRANSISTOR DE UNIÓN BIPOLAR)
Es un dispositivo de tres terminales, consiste en dos materiales p separados
por n material n (transistor pnp) o en dos materiales p separados por un
material n (transistor pnp).
Las tres capas o secciones diferentes se identifican como emisor, base y
colector. El emisor es una capa de tamaño medio diseñada para emitir
electrones. La base es una capa delgada diseñada para pasar electrones. El
colector es una capa diseñada para colectar electrones.
• OPERACIÓN DEL TRANSISTOR
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En una configuración normal, la unión emisor-base se polariza en directa y la
unión base-colector en inversa. Debido a la agitación térmica los portadores de
carga del emisor pueden atravesar la barrera de potencial emisor-base y llegar
a la base. A su vez, prácticamente todos los portadores que llegaron son
impulsados por el campo eléctrico que existe entre la base y el colector.
Un transistor NPN puede ser considerado como dos diodos con la región del
ánodo compartida. En una operación típica, la unión base-emisor está
polarizada en directa y la unión base-colector está polarizada en inversa. En un
transistor NPN, cuando una tensión positiva es aplicada en la unión base-
emisor, el equilibrio entre los portadores generados térmicamente y el campo
eléctrico repelente de la región agotada se desbalancea, permitiendo a los
electrones excitados térmicamente inyectarse en la región de la base. Estos
electrones "vagan" a través de la base, desde la región de alta concentración
cercana al emisor hasta la región de baja concentración cercana al colector.
Estos electrones en la base son llamados portadores minoritarios debido a que
la base está dopada con material P, los cuales generan "hoyos" como
portadores mayoritarios en la base.
La región de la base en un transistor debe ser constructivamente delgada, para
que los portadores puedan difundirse a través de esta en mucho menos tiempo
que la vida útil del portador minoritario del semiconductor, para minimizar el
porcentaje de portadores que se recombinan antes de alcanzar la unión base-
colector. El espesor de la base debe ser menor al ancho de difusión de los
electrones.
• CORRIENTE POR EFECTO DEL DIODO
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(
• DIODO POLARIZADO DIRECTAMENTE
es la corriente inversa de saturación, es de un valor muy pequeño casi 0.
• GANANCIA DE CORRIENTE
En cc
En ca
Condición que se cumple en la zona activa.
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• CURVAS CARACTERISTICAS
La corriente del emisor está en función de la tensión entre la base y el emisor
cuando se mantiene constante, esta curva es similar a la del diodo ya que
constituye una característica de la corriente en unión simple. Se dibuja una
línea de carga utilizando las dos intersecciones con los ejes. Cuando ,
= . La otra intersección se encuentra haciendo . El punto
donde la línea de carga cruza la curva de contra se llama punto . la
pendiente de la línea de carga es . La resistencia equivalente vista
por las terminales de base y de emisor es simplemente
Familia de curvas características Circuito de transistor simple
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• REGIÓN ACTIVA
Cuando un transistor no está ni en su región de saturación ni en la región de
corte entonces está en una región intermedia, la región activa. En esta región la
corriente de colector (Ic) depende principalmente de la corriente de base (Ib),
de β y de las resistencias que se encuentren conectadas en el colector y
emisor. Esta región es la más importante si lo que se desea es utilizar el
transistor como un amplificador de señal.
• REGIÓN INVERSA
Al invertir las condiciones de polaridad del funcionamiento en modo activo, el
transistor bipolar entra en funcionamiento en modo inverso. En este modo, las
regiones del colector y emisor intercambian roles. Debido a que la mayoría de
los BJT son diseñados para maximizar la ganancia de corriente en modo
activo, el parámetro beta en modo inverso es drásticamente menor al presente
en modo activo.
• REGIÓN DE CORTE
Un transistor está en corte cuando: corrientedecolector =
corrientedeemisor = 0.En este caso el voltaje entre el colector y el emisor
del transistor es el voltaje de alimentación del circuito. (como no hay
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corriente circulando, no hay caída de voltaje. Este caso normalmente se
presenta cuando la corriente de base = 0.
• REGIÓN DE SATURACIÓN
Un transistor está saturado cuando: corrientedecolector = corrientedeemisor
= corrientemaxima. En este caso la magnitud de la corriente depende del
voltaje de alimentación del circuito y de las resistencias conectadas en el
colector o el emisor o en ambos. Este caso normalmente se presenta cuando la
corriente de base es lo suficientemente grande como para inducir una corriente
de colector β veces más grande.
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MARZO 23
EJERCICIO 1:
Calcular el punto de funcionamiento ( IBQ del siguiente circuito.
ICQ
VCEQ
CIRCUITO EQUIVALENTE THEVENIN
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Aplicando ley de Ohm
Aplicando leyes de kirchoff
•
•
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EJERCICIO 2:
Calcular el punto de funcionamiento ( IBQ del siguiente circuito.
ICQ
VCEQ
Con
150kΩ
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Circuito Equivalente
1.
2.
No funciona en la zona activa.
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MARZO 25
FUENTES DE CORRIENTE
Una corriente de referencia es la entrada para un transistor que se conecta
como un diodo. El voltaje en este transistor activa el segundo transistor, donde
RE = 0. En este circuito Q2 esta en modo lineal, ya que el voltaje de colector
(salida) es mas alto que el voltaje de la base. Los transistores Q1 y Q2 son
dispositivos idénticos sobre el mismo chip.
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Las corrientes del emisor son iguales puesto que los transistores son iguales, y
tanto los emisores como las bases están en paralelo. Si se suman las
corrientes de Q2 se obtiene que:
Por lo que
Sumando las corrientes en el colector de Q1 se obtiene
Si β es grande, la ganancia de corriente es aproximadamente la unidad y el
espejo de corriente reproduce la corriente de entrada.
• FUENTE DE CORRIENTE WILDAR
En muchos amplificadores integrados se requieren fuentes de corriente con
niveles de polarización muy bajos (del orden de 5µA) y alta impedancia de
salida. Generar estos valores con fuentes de corriente basadas en espejos de
corriente exige que la resistencia de polarización sea del orden de 600kΩ;
estas resistencias son muy costosas de integrar porque ocupan demasiada
área. Estos valores de corriente se pueden generar con un coste mas bajo en
la fuente de corriente Widlar, cuya estructura se muestra en la figura 5.6.a. Esta
fuente utiliza una resistencia de emisor de pequeño valor de forma que los
transistores están trabajando con diferentes valores de VBE.
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En este circuito, si se suma las tensiones en la base de los transistores, y
asumiendo que ß >>1, se obtiene
Sustituyendo las tensiones VBE y suponiendo transistores idénticos
, resulta:
Al simplificar y agrupar la anterior ecuación y teniendo en cuenta que
se obtiene la ecuación característica de la fuente Widlar.
Siendo
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• FUENTE DE CORRIENTE DARLINGTON
El transistor T2 en potencia grande
pequeña
El transistor T1 en señal pequeña
muy grande
EJERCICIO:
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Calcular el valor de la resistencia R para que T2 se encuentre en saturación.
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ABRIL 6
TRANSITOR DE EFECTO DE CAMPO (FET)
El transistor de efecto campo es una familia de transistores que se basan en el
campo eléctrico para controlar la conductividad de un "canal" en un material
semiconductor. Los FET pueden plantearse como resistencias controladas por
diferencia de potencial.
La mayoria de los FET están hechos usando las técnicas de procesado de
semiconductores habituales, empleando la oblea monocristalina
semiconductora como la región activa o canal. La región activa de los TFT
(thin-film transistor, o transistores de película fina) es una película que se
deposita sobre un sustrato (usualmente vidrio, puesto que la principal
aplicación de los TFT es como pantallas de cristal líquido o LCD).
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Tienen tres terminales, denominadas puerta (gate), drenador (drain) y fuente
(source). La puerta es el terminal equivalente a la base del BJT. El transistor de
efecto de campo se comporta como un interruptor controlado por tensión,
donde el voltaje aplicado a la puerta permite hacer que fluya o no corriente
entre drenador y fuente.
P-canal
N-canall
Así como los transistores bipolares se dividen en NPN y PNP, los de efecto de
campo o FET son también de dos tipos: canal n y canal p, dependiendo de si la
aplicación de una tensión positiva en la puerta pone al transistor en estado de
conducción o no conducción, respectivamente.
Los FET son dispositivos sensitivos al voltaje que tienen alta impedancia
de entrada (del orden de 107 a 1012 Ω) .
Los FET son más estables respecto a la temperatura de los BJT.
Reaccionan como resistores variables controlados por voltaje para
valores pequeños de drenaje a fuente.
La elevada impedancia permite que estos almacenen carga por tiempo
suficientemente largo para usarlos como elementos de almacenamiento.
• FET DE SEMICONDUCTOR DE OXIDO METALICO ( MOSFET)
Este FET se construye con la terminal de compuerta aislada del canal con el
dieléctrico dióxido de silicio (SiO2), y ya sea en modo de empobrecimiento o de
enriquecimiento. Del mismo modo que los BJT pueden ser de canal n (NMOS)
o de canal p (PMOS).
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MOSFET DE EMPOBRECIMIENTO.
EL MOSFET de empobrecimiento se construye con un canal físico construido
entre el drenaje y la fuente. Como resultado de ello existe una entre drenaje
y fuente cuando se aplica una tensión . En el de canal n se establece en
en un sustrato p, que es silicio contaminado tipo p. las regiones contaminadas
de tipo n de la fuente y el drenaje forman conexiones de baja resistencia entre
los extremos del canal n y los contactos de aluminio de la fuente (S) y el
drenaje (D).
El MOSFET de empobrecimiento puede operar tanto como para valores
positivos como negativos de . Como la compuerta esta aislada del canal, la
corriente de compuerta es sumamente pequeña (10-12 A) y puede ser de
cualquier polaridad.
MOSFET DE ENRIQUECIMIENTO.
Este difiere del MOSFET de empobrecimiento en que no tienen la capa
delgada de material n sino que requiere una tensión positiva entre la compuerta
y la fuente para establecer un canal. Este canal se forma por la acción de una
tensión positiva compuerta a fuente, , que atrae electrones de la región del
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
sustrato ubicada entre el drenaje y la compuerta contaminados de tipo n. una
vGS positiva provoca que los electrones se acumulen en la superficie inferior
de la capa de oxido. Cuando la tensión alcanza el valor de umbral, VT , han sido
atraídos a esta región los electrones suficientes para que se comporte como
canal n conductor. No habrá corriente apreciable hasta que exece VT
El MOSFET de enriquecimiento es útil en aplicaciones de CI debido a su
tamaño pequeño y su construcción simple.
ABRIL 8
POLARIZACION DEL TRANSISTOR FET
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
//R2
VG
VGS
ID
Q
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
EJERCICIO 1:
En el circuito de la figura, calcular las intensidades C-B y E y así como la
tensión C-E de ambos transistores.
Esto indica que el transistor 2 está en saturación. Se parte de
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ABRIL 13
FAMILIAS LOGICAS ELECTRONICAS
Hay seis importantes familias de lógica bipolar. Conocidas como TTL, ECL,
RTL, HTL y HNIL.
La lógica resistor-transistor RTL, fue la primera familia de circuitos integrados.
Emplea solo transistores y resistores y brinda operación de compuertas lógicas
poniendo colectores de transistor en paralelo.
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
La lógica diodo-transistor DTL, brinda mejoras en la inmunidad al ruido y
capacidad de manejo de salida en comparación con la RTL. La operación de
esta compuerta se efectúa mediante compuertas OR de diodo en la entrada a
cada circuito lógico.
EVOLUCION
DRL BIPOLAR (BIT)
RTL (Resistencias y transistores)
DTL (Diodos)
HTL (Transistores acoplados directamente) L p TTL
S TTL
LS TTL
ECL ECL1 10K
ECL2
ECL3 100K
I2L
UTL
MOS
P-MOS (Transistores de canal p)
N-MOS (Transistores de canal n)
C-MOS (Transistores tipo p y tipo n)
H-MOS, B-CMOS, V-MOS.
TR
AB
AJA
N E
N Z
ON
A D
E C
OR
TE
/S
AT
UR
AC
ION
TR
AB
AJA
N E
N Z
ON
A D
E
AC
TIV
A
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CARACTERÍSTICAS
Transferencia.
Puntos de funcionamiento
Amplitud lógica
Puntos de ganancia unidad
Anchura de transición
Punto umbral
FAMILIA TTL
VoL Vi
Vil
ViH min ViL max
VoH G
Vo
PUNTO DE GANANCIA
PUNTO UMBRAL
ANCHURA DE TRANSICION
AM
PLI
TU
D L
OG
ICA
INVERSOR
ViL max
ViH min
ViH min
VCC
2.4
2.0
0.4
0.2
5v
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ENTRADA Y
SALIDA
Unidad de carga: mínima parte entera de la intensidad que se utiliza para una
compuerta.
CARACTERÍSTICAS DE ENTRADA Y SALIDA DEL 7400 TTL
VoL max
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• Su tensión de alimentación característica se halla comprendida entre los
4,75v y los 525v.
• Los niveles lógicos vienen definidos por el rango de tensión
comprendida entre 0,2V y 0,8V para el estado L (bajo) y los 2,4V y Vcc
para el estado H (alto).
• La velocidad de transmisión entre los estados lógicos es su mejor base,
si bien esta característica le hace aumentar su consumo siendo su
mayor enemigo. Motivo por el cual han aparecido diferentes versiones
de TTL como FAST, LS, S, etc y últimamente los CMOS: HC, HCT y
HCTLS. En algunos casos puede alcanzar poco más de los 250 MHz.
• Las señales de salida TTL se degradan rápidamente si no se transmiten
a través de circuitos adicionales de transmisión.
Si no fueran iguales la cargabilidad estaría dada por el más pequeño.
INMUNIDAD
AL RUIDO
RUIDO EN
C.C MARGEN DE RUIDO NMo
NMi
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SENSIBILIDAD AL RUIDO NSo
NSi
RUIDO EN
C.A
GENERACIO
N DE RUIDO.
EJERCICIO 1:
En el circuito de la figura calcular para que los transistores se saturen
con el valor de entrada de la familia TTL.
ViHmin=2V
2mA
VI=2V
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EJERCICIO 2:
En el circuito, calcular la resistencia R, para que no se deterioren los diodos
zener y dibujar la onda de salida.
SOLUCION:
Semicírculo + (POSITIVO) (D1 Y DZ1)
- +
+ -
Vo
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Semicírculo - (NEGATIVO) (D2Y DZ2)
ABRIL 15
CONTINUACION FAMILIA LOGICA TTL.
VELOCIDAD Tiempo de subida
Tiempo de bajada
Tiempo de propagación
Frecuencia de reloj
Tiempo de conmutación de corte a saturación.
Tiempo de retardo por causa del condensador C.
Tiempo de subida. Desplazamiento punto de trabajo hacia
saturación, depende de βf y sobresaturación.
Tiempo de conmutación de saturación a corte.
Tiempo de almacenamiento, estimación de portadores en el
semiconductor.
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Tiempo de caída, tiempo transcurrido desde zona activa hasta
corte, depende de las características del transistor.
CONSUMO P consumida a nivel H
P consumida a nivel L
P consumida en transicion.
FACTOR DE MERITO
Velocidad *
MARGENES DE TIEMPO
COMERCIALES 00 –750C
MILITARES -550 –1250C.Ç
FLEXIBILIDAD LOGICA Compatibilidad con otras familias
Cableado lógico.
Salidas complementarias.
Salidas especiales
Versatilidad.
t
90%
10% 10% Vi
90%
tr tf
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CABLEADO LOGICO
Sal A Sal B vD1 vD2
L L L L
L H L H
H L L H
H H H H
Salida A
Salida B
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Equivale a una compuerta AND
Vo
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ABRIL 20
FAMILIA LOGICA DCTL.
DIODOS
ViH >0.7
ViL <0.7
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TRANSISTOR
IRC
3V
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V2 V1 T1 T2 W
L L OF OF H
L H OF ON L
H L ON OF L
H H ON ON L
Vo
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Compuerta NOR
EJERCICIO 1:
Vo
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Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
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Esta familia tiene cargabilidad muy baja.
La amplitud lógica es muy pequeña, poca inmunidad al ruido.
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EJERCICIO 2:
IC3
IB3
IB2
V1 V2
VCC=5V
P
Impide que conduzca T4 cuando
conduce T2. Garantiza la perfecta
conmutación.
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IoL
Vo
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TABLA DE VERDAD
V1 V2 T1 T2 T3 T4 D1 Vo
L L AD OF OF ON ON H
L H AD OF OF ON ON H
H L AD OF OF ON ON H
H H AI ON ON OF OF L
COMPUERTA AND
Activo directo: AD
Activo inverso: AI
POTENCIA MEDIA.
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ABRIL 22
CONTINUACION EJERCICIO CLASE ANTERIOR
vI
1.4v
vIH
voH
voL
0.2v
3.6v
vIL
0.7v
1.
T1 ACT-INV
T2 COND
T3 CORTE
2.
T1 ACT-INV
T2 SAT
T3 CONDUCCION
3.
T1 ACT-INV
T2 SAT
T3 SAT
1
2
3
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CARGABILIDAD:
Numero de puertas que se pueden conectar.
FAN-OUTH
FAN-OUTL
FACTOR DE MERITO
MARGEN DE RUIDO
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OTROS TIPOS DE TTL
La TTL de alta potencia (H-TTL) se desarrollo para excitar circuitos y otras
aplicaciones que requieren una carga máxima alta y alta velocidad. Esta familia
consume mas potencia que otros subgrupos. No es muy usada y solo esta
disponible en unas cuantas funciones logicas.
La TTL de baja potencia(LP-TTL) fue desarrollada para aplicaciones que
requieren bajo consumo de energia y en las cuales se pueden tolerar
reducciones en la velocidad de operación. Utiliza transistores en saturación y
alcanza bajos consumos mediante el uso de valores de resistencias mas altas
que las usadas en la TTL.
La TTL Schotty (S-TTL) se desarrolló para aplicaciones de alta velocidad.
Alcanza mayor velocidad de operación con menor disipación de potencia
recurriendo a un tipo de transistor que no se satura, llamado transistor schotty,
el cual contiene un diodo adicional para operación en directo conectado entre la
base y el colector.
La TTL schotty de baja potencia (LS-TTL) es un subgrupo que proporciona la
velocidad de la familia TTL original pero con una considerable reducción en el
consumo de energía. Se puede describir como una TTL de baja potencia que
utiliza transistores schotty en vez de transistores en saturación.
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
La TTL schotty avanzada (AS-TTL) proporciona un poco de velocidad un poco
más alta y menor consumo de energía. La TTL schotty avanzada de baja
potencia (ALS-TTL) proporciona una combinación de velocidad y consumo de
potencia. Utiliza transistores schotty pero incorpora mejoras en el material y
menores dimensiones para los elementos de los circuitos con capacitancias
reducidas.
TTL –S (TTL DE ALTA VELOCIDAD)
TTL-LS
Pm=7mW
tp=7ns
Vo
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
OPEN COLECTOR
TRIES
TADO
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ABRIL 27
FAMILIA ECL
La familia ECL (Lógica Acoplada en Emisor) son una serie de circuitos
integrados digitales los cuales usan transistores bipolares, pero a diferencia de
los TTL en los ECL se evita la saturación de los transistores, esto da lugar a un
incremento en la velocidad total de conmutación. La familia ECL opera bajo el
principio de la conmutación de corriente, por el cual una corriente de
polarización fija menor que la corriente del colector de saturación es conmutada
del colector de un transistor al otro.
El circuito básico para los ECL es principalmente la configuración de
amplificador diferencial. El funcionamiento de este amplificador es muy simple,
se tiene una corriente fija IE que es producida por la fuente VEE, depende del
nivel de voltaje en la base de los transistores de entrada para definir que
transistor debe conducir, esto significa que la corriente cambiará entre el
colector de Q1 y Q2 y el de Q3.
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CARACTERÍSTICAS DE LA ECL
La familia TTL utiliza transistores que operan en el modo saturado. Como
resultado, su velocidad de conmutación está limitada por el retardo en el tiempo
de almacenamiento asociado con un transistor que se conduce a saturación.
En cambio con el desarrollo de la ECL se ha logrado mejorar las velocidades
de conmutación. La familia ECL no se usa tan comúnmente como las familias
TTL y MOS, excepto en aplicaciones de muy alta frecuencia donde su
velocidad es superior. Sus márgenes de ruido son relativamente bajos y tiene
un elevado consumo de potencia, estas son desventajas en comparación con
las otras familias lógicas
En la familia ECL los transistores nunca se saturan, esto hace que la velocidad
de conmutación sea muy alta, el tiempo común de retardo es de 2ns. Los
márgenes de ruido en el peor de los casos son de 250 mV. Esto hace a los
ECL un poco inseguros para utilizarse en medios industriales de mucho trabajo.
También tenemos que tomar en cuenta la disipación de potencia de una
compuerta ECL que es de 40 mW, muy alta en comparación a las otras
familias. Otra desventaja es su voltaje de alimentación negativo y niveles
lógicos, que no son compatibles con las demás familias y esto dificulta el uso
de las ECL en conjunción con los circuitos TTL y MOS.
El flujo de corriente total en el circuito ECL permanece constante, no importa su
estado lógico esto ayuda a mantener un consumo de corrientes invariables en
el suministro de potencia del circuito.
vB1
vD1
IE2
vBM2
IE
VD2
vD1
IC2
IE1
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
ABRIL 29
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
EJERCICIO:
1. FUNCION LOGICA
VA VB T1A T1B T2 T3 T4 VoNOR VoOR
L L L L H - - H L
L H L H L - - L H
H L H L L - - L H
H H H H L - - L H
2.
vB
vA
NOR
OR
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3.
4.
5.
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
6.
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
MAYO 4
ECL 100K
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
PUERTAS MOS
Estas familias, son aquellas que basan su funcionamiento en los transistores
de efecto de campo o MOSFET. Estos transistores se pueden clasificar en 2
tipos, según el canal utilizado:
1. NMOS:
Se basa únicamente en el empleo de transistores NMOS para obtener una
función lógica. Su funcionamiento de la puerta lógica es el siguiente: cuando la
entrada se encuentra en un nivel bajo, el transistor NMOS estará en su zona
de corte, por lo tanto, la intensidad que circulará por el circuito será nula y en la
salida estará la tensión de polarización (un nivel alto); y cuando la entrada se
encuentra en un nivel alto, entonces el transistor estará conduciendo y se
comportará como interruptor, y en la salida será un nivel bajo. La fuente se
encuentra conectada a tierra. Este transistor puede conducir corriente en
cualquiera de sus dos direcciones (Vsal/Vent o viceversa) cuando la tensión en
la compuerta (VG) supere la tensión de umbral para encenderlo, es decir,
aplicando un 1 lógico.
2. PMOS:
El transistor MOS se puede identificar como un interruptor controlado por la
tensión de la puerta, que es la que determinará cuándo conduce y cuando no.
La tensión en la compuerta (VG) debe ser negativa para encender el transistor,
en este caso la señal aplicada corresponde a un 0 lógico.
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
COMPUERTA NOR
TABLA DE VERDAD (COMPUERTA NOR)
VA VB N1 N2 Vo
L L OFF OFF H
L H OFF ON L
H L ON OFF L
H H ON ON L
Vo
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COMPUERTA NAND
TABLA DE VERDAD (COMPUERTA NAND)
VA VB N1 N2 Vo
L L OFF OFF H
L H OFF ON H
H L ON OFF H
H H ON ON L
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
MAYO 6
3. PUERTAS C-MOS
Esta compuerta agrupa algunas características de las compuertas de
transmisión NMOS y PMOS. Esta compuerta contiene un transistor NMOS, un
PMOS y un Inversor.
El inversor es empleado para tener una sola señal de control para encender o
apagar los transistores. Cuando VC se encuentra en bajo (0 lógico) el transistor
NMOS se apaga al igual que el transistor PMOS, análogamente, si la tensión
VC cambia alto (1 lógico), los transistores se encenderán.
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
EJERCICIO1:
VA VB P1 N1 P2 N2 VOUT
L L ON OFF ON OFF H
L H ON OFF OFF ON H
H L OFF ON ON OFF H
H H OFF ON OFF ON L
VDD
1
2
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
EJERCICIO 2:
TABLA DE VERDAD.
V1 V2 V3 V4 P1 N1 P2 N2 P3 N3 P4 N4 Vo
L L L L ON OFF ON OFF ON OFF ON OFF H
L L L H ON OFF ON OFF ON OFF OFF ON H
L L H L ON OFF ON OFF OFF ON ON OFF H
- - - - - - - - - - - - -
H H H L OFF ON OFF ON OFF ON ON OFF H
H H H H OFF ON OFF ON OFF ON OFF ON L
VOUT
VDD
VSS
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EJERCICIO 3:
INTERRUPTOR 4066
E Y Z
L X ALTA Z
H L L
H H H
E Y Z
L X ALTA Z
H L L
H H H
Y
E
Y
Z
E
Z Y
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
MAYO 11
AMPLIFICADOR OPERACIONAL IDEAL
El amplificador operacional es un dispositivo lineal de propósito general el cual
tiene la capacidad de manejo de señal desde 0 Hz hasta una frecuencia
definida por el fabricante, tiene además limites de señal que van desde el orden
de los nV, hasta unas docenas de voltio. Los amplificadores operacionales se
caracterizan por su entrada diferencial y una ganancia muy alta.
El amplificador operacional es un amplificador de alta ganancia directamente
acoplado, que en general se alimenta con fuentes positivas y negativas, lo cual
permite que tenga excursiones tanto por arriba como por debajo de tierra (o el
punto de referencia que se considere).
Cambiando los tipos y disposición de los elementos de realimentación, podían
implementarse diferentes operaciones analógicas; en gran medida, las
características globales del circuito estaban determinadas solo por estos.
El amplificador operacional ideal es un dispositivo de acoplo directo, con
entrada diferencial y un único Terminal de salida. El amplificador solo responde
a la diferencia de tensión entre los 2 terminales de entrada, no a su potencia
común. Una señal positiva en la entrada inversora (-), produce una señal
negativa a la salida, mientras que la misma señal en la entrada no inversora (+)
produce una señal positiva en la salida. Con una tensión de entrada diferencial,
Vd, donde a es la ganancia del amplificador. Ambos terminales de entrada del
amplificador se utilizaran siempre independientemente de la aplicación.
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
La señal d salida es de un solo Terminal y está referida a masa, por
consiguiente, se utilizan tensiones de alimentación bipolares (+)
Parámetros:
V0 = a Vd
a = infinito
Ri = Infinito
R0 = 0
BW (Ancho de banda) = infinito
V0 = 0 si Vd = 0
Teniendo en cuenta las funciones de la entrada y la salida, se definen las
propiedades del amplificador ideal.
1.- La ganancia de tención es infinita: a = ∞
2.- La Resistencia de entrada es infinita: Ri = ∞
3.- La resistencia de salida es 0: Ro = 0
4.- El ancho de banda es infinito: BW = ∞
5.- La tensión offset de entrada es 0: V0 = 0 Si Vd = 0
A partir de estas características del AO, podemos deducir otras 2 importantes
propiedades adicionales. Puesto que, la ganancia de tensión es infinita,
cualquier señal de salida que se desarrolle será el resultado de una señal de
entrada infinitesimalmente pequeña. La tensión de entrada diferencial es nula.
También, si la resistencia de entrada es infinita. No existe flujo de corriente en
ninguno de los termínales de entrada.
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
MONTAJES BASICOS
AMPLIFICADOR INVERSOR
ECUACIONES:
El amplificador inversor se puede emplear como :
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
Circuito multiplicador
Circuito divisor
AMPLIFICADOR NO INVERSOR
AMPLIFICADOR NO INVERSOR CON DIVISOR EN LA ENTRADA
R=R1//R2
vi
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ECUACIONES:
SUMADOR INVERSOR
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
SUMADOR NO INVERSOR
I3
I2
I1
I4
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CIRCUITO SUMADOR RESTADOR
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INTEGRADOR
ECUACIONES:
Vi
iC
iC
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DIFERENCIADOR
ECUACIONES:
iC
iR
Vi
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AMPLIFICADOR LOGARITMICO
AMPLIFICADOR EXPONENCIAL O ANTILOGARITMICO
Vi I1
ID
Vi ID
IR
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
ECUACIONES:
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
MAYO 13
CONVERTIDORES DE MAGNITUDES
CONVERTIDOR VOLTAJE/VOLTAJE
MAG ENTRADA
MAG SALIDA
V1
V2
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EJERCICIO 1:
Convertir un rango de tensión de 1v a 5v en otro de 10v a 20v.
ENTRADA SALIDA
1 --------------------- 10
5 ------------------------ 20
V2
V1
10
10
4
4
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
CONVERTIDOR CORRIENTE-VOLTAJE (SIMPLE)
CONVERTIDOR VOLTAJE/CORRIENTE
R/2
V1
VL
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
CONVERTIDOR R/TENSION
De las ecuaciones anteriores:
VL
V0
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
Escriba aquí la ecuación.
CONVERTIDOR R/V CON TRANSISTOR (FUENTE I cte)
IL
VCC
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
CONVERTIDOR V/I (SIMPLE)
EJEMPLO
Disponemos de un de de fondo de escala, y queremos
construir con él un voltímetro electrónico con escala de 1, 3, 5 con un margen
de medida de 1 a 50v utilizando resistencias y amplificadores operacionales.
IL
IR1
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
CIRCUITO DE IMPEDANCIA NEGATIVA
ECUACIONES
vi
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
COMPARADORES
MODIFICACION DE LA
TENSION Vref
+vcc
-vcc
Vi
-vcc
+vcc
vref
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
RECTIFICADOR DE PRESICION
MAYO 18
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
REPASO RECTIFICADORES DE PRECISION
Los rectificadores operan sobre una señal de entrada de manera tal que
dependen del signo de la tensión de entrada instantánea. Se pueden diseñar
para recortar la parte negativa (o positiva) de la señal para proporcionar una
salida que es el valor absoluto matemático de la entrada.
RECTIFICADOR MEDIA ONDA
Como el diodo puede operar en cualquiera de dos estados el rectificador se
analiza como dos circuitos separados.
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RECTIFICADOR DOBLE ONDA
RECTIFICADOR ONDA COMPLETA TIPO II
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
DISIPADOR SCHMITT
Utiliza retroalimentación positiva para acelerar el ciclo de conmutación. Esto
aumenta la ganancia y, por tanto, agudiza la transición entre los dos niveles de
salida. La retroalimentación positiva mantiene el comparador en uno de los dos
estados de saturación a menos que se aplique una entrada lo suficiente grande
para sobrepasar la retroalimentación.
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
DISIPADOR SCHMITT TIPO II
RECTIFICADOR TIPO III
Introducción a la Tecnología de los Computadores. Apuntes
RECTIFICADOR TIPO III