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2011 TEORIA DE CIRCUITOS INTEGRADOS Y SU APLICACIÓN EN CHIPSET

CURSO: ELECTRONICA II PROFESOR: Baldeon Blanco Julio C. ALUMNO: Espinoza Montoya Carlos A. FACULTAD: Ing. Automotriz UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU

INDICE. 1. Introducción. 2. Objetivos. 3. Marco teórico. a. Breve reseña histórica de los circuitos integrados. b. Proceso de fabricación de los circuitos integrados. c. Clasificación de los circuitos integrados. d. Principales circuitos integrados y sus aplicaciones. e. Circuito integrado auxiliar o chipset. 4. Conclusiones. 5. Bibliografía.

1. INTRODUCCIÓN. Solo ha trascurrido medio siglo desde que se inició su desarrollo y los circuitos integrados se han vuelto casi omnipresentes. Computadoras, teléfonos móviles y otras aplicaciones digitales son ahora partes de las sociedades modernas. La informática, las comunicaciones, la manufactura y los sistemas de transporte, incluyendo Internet, todos dependen de la existencia de los circuitos integrados. De hecho, muchos estudiosos piensan que la revolución digital causada por los circuitos integrados es uno de los sucesos más significativos de la historia de la humanidad.

Circuitos integrados

2. OBJETIVOS.  Entender, mediante una breve reseña histórica, la necesidad de haber inventado los circuitos integrados.

 Debido a que en la actualidad los circuitos integrados son dispositivos indispensables en los circuitos electrónicos básicos así como también en los más avanzados, el presente artículo busca realizar un estudio somero de su fabricación, principios de funcionamiento y su utilidad (aplicaciones).

 Desarrollar con mayor profundidad la aplicación de los circuitos integrados en la modalidad de circuito integrado auxiliar o chipset.

3. MARCO TEORICO. a.

BREVE RESEÑA HISTORICA DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS. En abril de 1949, el ingeniero alemán Werner Jacobi (Siemens AG) completa la primera solicitud de patente para circuitos integrados con dispositivos amplificadores de semiconductores. Jacobi realizó una típica aplicación industrial para su patente, la cual no fue registrada. Más tarde, la integración de circuitos fue conceptualizada por el científico de radares Geoffrey W.A. Dummer (19092002), que estaba trabajando para la Royal Radar Establishment del Ministerio de Defensa Británico, a finales de la década de 1940 y principios de la década de 1950. El primer circuito integrado fue desarrollado en 1959 por el ingeniero Jack Kilby (1923-2005) pocos meses después de haber sido contratado por la firma Texas Instruments. Se trataba de un dispositivo de germanio que integraba seis transistores en una misma base semiconductora para formar un oscilador de rotación de fase. En el año 2000 Kilby fue galardonado con el Premio Nobel de Física por la enorme contribución de su invento al desarrollo de la tecnología. Los circuitos integrados se encuentran en todos los aparatos electrónicos modernos, como automóviles, televisores, reproductores de CD, reproductores de MP3, teléfonos móviles, computadoras, etc. El desarrollo de los circuitos integrados fue posible gracias a descubrimientos experimentales que demostraron que los semiconductores pueden realizar algunas de las funciones de las válvulas de vacío. La integración de grandes cantidades de diminutos transistores en pequeños chips fue un enorme avance sobre el ensamblaje manual de los tubos de vacío (válvulas) y en la fabricación de circuitos electrónicos utilizando componentes discretos. La capacidad de producción masiva de circuitos integrados, su confiabilidad y la facilidad de agregarles complejidad, llevó a su estandarización, reemplazando diseños que utilizaban transistores discretos, y que pronto dejaron obsoletas a las válvulas o tubos de vacío. Son tres las ventajas más importantes que tienen los circuitos integrados sobre los circuitos electrónicos construidos con componentes discretos: su menor costo; su mayor eficiencia energética y su reducido tamaño. El bajo costo es debido a que los CI son fabricados siendo impresos como una sola pieza por fotolitografía a partir de una oblea, generalmente de silicio, permitiendo la producción en cadena de grandes cantidades, con una muy baja tasa de defectos. La elevada eficiencia se debe a que, dada la miniaturización de todos sus componentes, el consumo de energía es considerablemente menor, a iguales condiciones de funcionamiento que un homólogo fabricado con componentes discretos. Finalmente, el más notable atributo, es su reducido tamaño en relación a los circuitos discretos; para ilustrar esto: un circuito integrado puede contener desde miles hasta varios millones de transistores en unos pocos centímetros cuadrados.

b. PROCESO DE FABRICACION DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS.

En los circuitos integrados monolíticos todos los componentes se encuentran en una sola pastilla de silicio. Para fabricar un circuito integrado monolítico se parte de una lámina de silicio denominada "oblea" la cual a su vez está dividida en un gran número de plaquetas cuadradas o chips, cada uno de los cuales va a constituir un CI. Por lo tanto, con una oblea se puede fabricar a la vez un montón de CI. Se suele partir de un semiconductor tipo P y por la técnica epitaxial se coloca encima una capa de silicio tipo N. Para este proceso se utiliza un horno epitaxial. Este tipo de crecimiento va a asegurar que la región tipo N que se acaba de añadir tiene estructura de un solo cristal, al igual que la región tipo P. Seguidamente, le se coloca una capa de óxido a la oblea, para ello se introduce en un horno de oxidación formándose una capa delgada de dióxido de silicio (SiO2) que recubre a la oblea y cuyas funciones más importantes van a ser la de proteger al circuito contra la contaminación. La siguiente etapa se denomina foto protección. Consiste en colocar una sustancia orgánica que sea sensible a la luz ultravioleta, denominada foto protector, sobre la capa de óxido. En esta capa se coloca una máscara que tiene unas ventanas opacas en la zona donde se va a realizar la siguiente difusión (por ejemplo, se quiere integrar un transistor NPN se tiene que tener bien definidas tres regiones: el colector, la base y el emisor. Estas tres zonas determinarán cómo será la máscara y dónde tendrá las ventanas opacas) . Se expone la oblea a rayos ultravioleta y el barniz fotosensible que había debajo de las ventanas opacas se va a eliminar y va a aparecer la capa de dióxido de silicio. Después se ataca a la oblea con ácido fluorhídrico y las zonas de SiO2 que han quedado al descubierto se van a destruir quedando ahora al descubierto la capa de material tipo N. El siguiente paso es realizar una difusión tipo P. Se introduce la oblea en un horno de difusión y se dopa con gran cantidad de impurezas tipo P. Así se convierte en tipo P la zona que queda al descubierto de la capa epitaxial tipo N. Se ha conseguido aislar una zona tipo N, que ha quedado rodeada por semiconductor tipo P y por dióxido de silicio. Si se estuviese haciendo un transistor esta zona aislada podría ser, por ejemplo, el colector. Se repite el proceso de oxidación y de foto protección y se colocan unas máscaras diferentes, por ejemplo, para formar la base. Se difunde nuevamente impurezas tipo P. Para formar el emisor se podrían repetir todos los pasos pero con la diferencia de que al final se añaden impurezas tipo N. Para conectar todas las regiones "n" y "p" se suele usar una película delgada de un material conductor por ejemplo el aluminio. Se coloca nuevamente una capa

de oxidación y un foto protector y la máscara que pone ahora tiene ventanas que van a permitir que se realicen las conexiones eléctricas, por ejemplo, entre la base y el colector. Después de realizar la metalización y una vez que las conexiones eléctricas se hayan hecho, se cortan los diferentes chips de la oblea. Después de separarlos, se realizan las conexiones necesarias de cada chip con los pines de la cápsula que va a contener el circuito integrado, estas conexiones se realizan soldando hilo de aluminio muy delgado. Para acabar, se introduce el chip dentro de la cápsula que lo va a proteger, y así termina el proceso de fabricación de un CI.

Proceso de fabricación de los circuitos integrados.

AISLAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DEL CI Dentro de un circuito integrado puede encontrarse una gran cantidad de componentes. Estos componentes pueden ser de diferentes tipos: resistencias, transistores, condensadores, etc., o del mismo tipo. Una de las necesidades que se presenta es separar los elementos, no físicamente ya que todos forman parte del mismo circuito integrado, sino que han de ser aislados eléctricamente para que cada uno pueda seguir comportándose según sus características, es decir, que, por ejemplo, los transistores sean exactamente iguales y cumplan las mismas propiedades que tiene un transistor discreto (que no forma parte de un circuito integrado). Hay varias formas de conseguir el aislamiento eléctrico entre los diferentes elementos que componen un circuito integrado: la más usada de todas ellas, debido a lo económica que resulta, es la denominada "aislamiento de unión". Supóngase que se quieren separar dos transistores, este método consiste en polarizar inversamente las regiones N y P y, al no circular corriente, se produce el deseado aislamiento eléctrico entre los dos transistores. Otra forma es usando dióxido de silicio, SiO2, recubriendo cada región de colector de cada uno de los transistores, el dióxido de silicio se comporta como un aislante. Por último, hay un tipo de aislamiento denominado "tipo viga" que es parecido al aislamiento de unión. La diferencia radica en que en el tipo viga, al realizar la metalización, se forma una capa muy gruesa encima de la oblea. Después se remueve el silicio que sobra en el substrato tipo P. Se forma una estructura con los circuitos conectados semirrígidamente y todos los elementos separados unos de otros. TECNOLOGÍA DE PELÍCULA DELGADA Y GRUESA En los circuitos integrados monolíticos se ha visto que se forman todos los componentes a la vez en un substrato semiconductor. En la tecnología de película delgada y en la de película gruesa no ocurre lo mismo. Las resistencias y condensadores de valores pequeños se fabrican en el substrato, pero las resistencias y los condensadores de valores grandes y algunos circuitos monolíticos son exteriores al chip y se conectan formando un circuito híbrido. Este tipo de circuitos tiene la peculiaridad de que no se forman sobre la superficie de un semiconductor sino que lo hacen sobre un material aislante que puede ser vidrio o un material cerámico. La técnica de fabricación de películas delgadas consiste en ir haciendo una deposición por medio de una evaporación al vacío o pulverización catódica. La superficie que contiene el substrato actúa como el ánodo, y el material que se va depositando por la deposición como cátodo. Los pasos para el procesamiento de un circuito integrado por tecnología de película delgada son muy similares a los que se han explicado de los circuitos monolíticos. En la tecnología de película gruesa se utiliza un circuito impreso sobre el cual se van a depositar las resistencias, condensadores, etc. Una de las ventajas de esta tecnología es que resulta más barata que la de película delgada.

c. CLASIFICACION DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS.

En orden más o menos cronológico (y decimos más o menos porque algunas familias aparecieron simultáneamente) tenemos las siguientes categorías: DL (Lógica de Diodos), DCTL (Lógica de Diodos Acoplados Directamente), RTL (Lógica de Resistencia- Transistores), RCTL (Lógica de ResistenciaCapacitancia- Transistor), DTL (Lógica Diodo-Transistor), ECL (Lógica de Emisores Acoplados), TTL (Lógica de Transistor- Transistor), PMOS (Lógica de Semiconductores Tipo P), NMOS (Lógica de Semiconductores Tipo N), CMOS (Lógica de Semiconductores Complementarios), BiCMOS (Lógica de Semiconductores Complementarios Bipolares) y I2L (Lógica Integrada de Inyección) De todas estas DL, RTL, DTL y ECL fueron derivaciones de circuitos utilizados en las primeras computadoras; las categorías PMOS y I2L fueron utilizadas por periodos cortos de tiempo por lo que las descartaremos de nuestro artículo por el momento. Las categorías que actualmente se utilizan ampliamente son ECL, TTL, CMOS, NMOS y BiCMOS de las cuales ECL se utiliza normalmente en aplicaciones de alta velocidad, NMOS utilizada principalmente para circuitos integrados a gran escala como los CPUs y Memorias; el resto son usadas en lógica de bloques.

d. PRINCIPALES CIRCUITOS INTEGRADOS Y SUS APLICACIONES. Hoy día, para cualquier tipo de circuito que necesitemos, es muy probable que podamos encontrar algún modelo de circuito integrado que realice la misma función o parte de ella. Así, ya hemos visto que podemos encontrar osciladores, multivibradores y reguladores de tensión, como el 723, que forman parte de la electrónica integrada.

oscilador lineal controlado por tensión construido con un ICL8038

Los diferentes modelos de los circuitos integrados son numerosísimos y, por ello, resulta algo complicado saber exactamente cuál de todos los que existen se acoplará mejor a nuestro diseño. Existen muchos catálogos de diferentes fabricantes, en los cuales suelen estar especificadas las aplicaciones de cada circuito integrado. Pero uno de los factores más importantes, que raramente viene reflejado en estos catálogos, es el tipo y cantidad de dispositivos externos que vamos a necesitar para realizar la función que deseemos con el circuito integrado. A pesar de todo ello, con un poco de experiencia en manejar estos catálogos seremos capaces de conseguir encontrar el circuito integrado que nos va a resultar más útil, bien para realizar la aplicación concreta que necesitemos o bien para facilitarla, realizando parte de las funciones que deseemos. Como ya sabemos, el número de tipos diferentes de circuitos integrados es inmenso y resulta muy difícil conocerlos todos. Vamos a intentar conocer un poco más a fondo algunos de ellos. Al haber tantos tipos de circuitos integrados las clasificaciones que se pueden hacer de ellos también son numerosas. Una de estas clasificaciones divide a los c.i. en tres tipos: analógicos o lineales, digitales y c.i. de gran consumo (radio, TV, etc.). Los circuitos integrados lineales son aquellos que admiten para la entrada un rango de señales dentro del cual se pueden tomar infinitos valores válidos, al igual que sucede en la salida. Los circuitos integrados digitales, como veremos más adelante, sólo admiten un conjunto finito de valores de entrada, siendo normalmente "dos" los elementos de dicho conjunto. Los circuitos lineales tienen que cumplir bastantes condiciones, a veces es necesario diseñar uno de estos circuitos sabiendo de antemano la función que va a desempeñar; aunque este tipo de fabricación resulta muy cara y, como ya vimos, al hacer muchos circuitos en serie el precio se abarata mucho. Por esta razón, normalmente se fabrican circuitos integrados muy versátiles de forma que un solo c.i. pueda ser empleado para realizar diferentes tipos de funciones.

El VCO Un circuito integrado muy extendido es el VCO. Se trata de un generador de funciones de precisión. VCO son las siglas, en inglés, de este circuito integrado, que significan: voltage controlled oscilator. Un circuito integrado ICL8038 es un generador de funciones con el cual podemos generar señales con una gran exactitud y pueden ser formas sinusoidales, cuadradas, triangulares, dientes de sierra e impulsos. Para todo ello sólo se necesita el circuito integrado nombrado anteriormente y muy pocos componentes externos. Una aplicación muy importante de los VCO es su utilización en sintetizadores. Los VCO son el núcleo de un sintetizador. La estabilidad de todo el instrumento va a depender de las

prestaciones del VCO. Entre las principales características de un VCO se encuentra la de poder seleccionar externamente la frecuencia en la que vamos a trabajar, pudiendo obtener un amplio margen de frecuencias útiles entre 0,001 Hz y 300 Hz. Esta selección se puede efectuar mediante resistencias y condensadores. También podemos modular la frecuencia y el barrido con una tensión externa. Los VCO tienen un amplio margen de temperaturas para las que se consigue una salida estable. Si los conectamos con un PLL todavía se puede reducir más la deriva en temperatura. Otra característica importante es que con un VCO podemos obtener simultáneamente en la salida señales tipo seno, triangular y coseno. Si la salida es sinusoidal se produce una distorsión baja y normalmente la tensión que se obtiene a la salida es elevada. Además de todas estas cualidades, su manejo es bastante fácil y podemos conseguir que funcione perfectamente con unos pocos componentes externos. El XR2206 El XR2206 es también un generador de funciones integrado. Con él podemos obtener a la salida una señal sinusoidal, cuadrada, triangular, del tipo diente de sierra o un tren de pulsos. Es bastante estable frente a las variaciones de temperatura y tiene una gran precisión. En estos circuitos, al igual que en los VCO, tenemos un amplio margen de frecuencias válidas, que va desde 0,01 Hz a más de 1 MHz y puede ajustarse externamente. Es posible, asimismo, modular la señal de salida en amplitud o frecuencia usando una tensión exterior. Este circuito integrado es bastante utilizado para comunicaciones e instrumentación, y, cuando necesitamos un tono sinusoidal modulado en FM o AM, también se utiliza. Podemos desplazar la frecuencia de oscilación usando una tensión de control exterior. Al hacer esto vamos a introducir un pequeño factor de distorsión pero que va a ser tan pequeño que nos merece la pena esta pequeña desventaja frente a los beneficios que produce. Estos circuitos integrados están formados por cuatro bloques: un VCO (oscilador controlado por tensión), un multiplicador analógico y configurador de onda, un amplificador de ganancia y

un conjunto de interruptores de corriente. Las principales características de estos c.i. son su baja distorsión de la señal y una excelente estabilidad. Como ya hemos visto, también tienen un amplio desplazamiento de frecuencia, baja sensibilidad frente a variaciones en la alimentación y un alto margen de tensión de alimentación. Suelen ser usados como generadores de ondas sinusoidales, cuadradas, triangulares, etc. Generadores de AM y FM, generadores de tono, convertidores de tensión a frecuencia, etcétera. COMPARADOR DE TENSIÓN Ya sabemos que con un amplificador operacional unido a unos dispositivos externos, resistencias en su mayoría, podíamos construir un comparador de tensiones. También tenemos una serie de circuitos integrados, los LM710, que son comparadores de tensión de alta velocidad. Se han diseñado para ser utilizados en sensores digitales de precisión y también para reemplazar a los amplificadores operacionales que realizaban la función de comparar tensiones cuando necesitemos una alta velocidad de respuesta. Esta familia dispone de una entrada diferencia y tiene unos niveles de saturación que los hacen compatibles con la gran mayoría de las familias lógicas. Es un circuito integrado bastante estable frente a los cambios de temperatura. Está formado por un chip de silicio dopado con oro, siendo este tipo de dopaje el que hace que estos circuitos sean mucho más rápidos que los amplificadores operacionales. Además, no se pueden comparar las grandes ventajas que tienen los circuitos integrados debido a sus mínimas dimensiones y capacidad del cableado con las de los circuitos discretos que realizan la misma función. Entre las aplicaciones de los LM710 cabe destacar las siguientes: se pueden usar como moduladores del ancho de pulsos, comparadores de tensiones, convertidores A/D de alta velocidad y sensores de funcionamiento en equipos automáticos de medida. También hay algunas aplicaciones para estos circuitos integrados dentro de los sistemas digitales. Debido a su bajo coste suelen ser bastante utilizados. El PLL El nombre de PLL viene de las siglas de su denominación en inglés, Phase Locked Loop. Al hablar de un PLL nos estamos refiriendo a un circuito realimentado. Cuando hablamos del lazo del PLL debemos pensar que éste se comporta como cualquier servo o sistema de retroalimentación de lazo cerrado. El lazo está formado por un filtro, un detector de fase y un VCO. Dentro de un PLL también vamos a encontrar dos divisores, que suelen ser muy necesarios. Por ejemplo, podemos usar el PLL en un sistema de comunicación de datos para obtener un reloj estable y libre de fluctuaciones a partir de una entrada muy fluctuante. Si tenemos una variación cuya amplitud es muy grande, va a ser necesario dividir el reloj de entrada para reducir la amplitud de dicha variación y que ésta sea menor que un intervalo de tiempo.

esquema de un PLL

Otro ejemplo podría ser utilizar el PLL como sintetizador de frecuencia. Pero los divisores pueden traer algunos problemas, ya que si le introducimos un factor de división grande en el lazo de retroalimentación se puede reducir bastante la ganancia del lazo, y esto va a provocar un retroceso en la respuesta para cualquier cambio que se produzca en la entrada. Por lo tanto, los grandes divisores se deben evitar dentro del lazo de realimentación. Muchos de estos circuitos no tienen un comportamiento lineal debido a que la salida del detector de fase no es proporcional al error de fase y la frecuencia del VCO de salida tampoco guarda una relación lineal con el voltaje de control. Pero, en la mayoría de los casos, los PLL se comportan como un circuito lineal y así los vamos a ver. Unos de los componentes más utilizados en los lazos de realimentación son los detectores de fase. Los detectores de fase, como su propio nombre indica, son capaces de determinar el desfase existente entre dos señales. Existe una gran variedad de ellos, de los que destacaremos los siguientes: detectores de fase muestreo y retención, detectores de fase de tipo discriminador, detectores de fase de tipo multiplicador y detectores de fase digitales. Dependiendo de la aplicación para la que vayamos a usar el PLL tendremos que ponerle un detector de fase u otro, ya que no hay uno que sea el mejor sino que depende del uso que le demos al circuito. Para elegir un detector u otro hay que tener en cuenta, principalmente, dos factores: el tipo de señal de entrada y el intervalo de error de fase de entrada en el cual la salida es lineal. Dependiendo del tipo de señal de entrada que le vamos a aplicar al PLL vamos a usar un tipo de detector de fase u otro ya que, por ejemplo, una entrada cosenoidal y una entrada digital requieren detectores de fase diferentes. Por otro parte, según sea el intervalo de error de fase de la entrada en el cual la salida es lineal también vamos a usar un detector de fase u otro. Cuanto más amplio sea dicho intervalo más útil va a ser el detector de fase para controlar el lazo y además el ruido va a afectar menos. Los detectores de fase de tipo multiplicador y los digitales son los que más se utilizan. Los primeros son útiles cuando la señal de entrada es de tipo cosenoidal y los segundos, como su nombre indica, son usados para señales de entrada de tipo digital.

Oscilador controlado por voltaje

Dentro del lazo de realimentación de un PLL aparte de un filtro y de un detector de fase se encuentra un VCO. Como ya sabemos, los VCO son osciladores controlados por voltaje. Hay varios tipos de VCO que se pueden usar en los PLL: osciladores de cristal, osciladores LC y multivibradores RC. Al igual que con los detectores de fase vamos a usar un VCO u otro dependiendo del tipo de aplicación que le vayamos a dar al PLL. Los dos factores que tenemos que analizar para elegir el tipo de VCO más adecuado son la estabilidad de fase y el intervalo de control. La frecuencia del VCO está sujeta a la señal de entrada, pero la relación de fase de salida del oscilador con la entrada va a depender de la frecuencia natural del oscilador. Por lo tanto, va a influir mucho el tipo de VCO que pongamos. La frecuencia natural de oscilación va a variar con la temperatura, el tiempo y el ruido de la entrada, produciéndose un cambio en la fase de salida que si es muy grande puede llegar a perderse la sujeción. Por lo tanto, para tener una buena estabilidad, la frecuencia del VCO debe ser lo menos variable posible frente a la temperatura, tiempo y ruido. Por otro lado, es conveniente que el VCO esté relacionado en un rango de frecuencias lo más grande posible, debido a que cuanto mayor sea el intervalo de control resulta más fácil para el lazo mantener dicho control.

PLL con un detector de fase y un detector de frecuencia

Estos dos factores no se pueden conseguir a la vez, es decir, tenemos que tener un compromiso para ver que precisamos más en cada aplicación debido a que si el intervalo de control es muy grande, la estabilidad de la fase frente al ruido y los cambios de temperatura va a ser bastante mala, y, al revés, si tenemos una estabilidad muy buena el intervalo de control será pequeño. Los osciladores de cristal son los más estables pero su intervalo de control resulta bastante pequeño. Son usados en los sintetizadores de frecuencia y en los sincronizadores de reloj.

Sin embargo los multivibradores RC tienen un intervalo de control mucho más grande pero su estabilidad frente a los posibles cambios no es tan buena. Son utilizados como demoduladores de FM y decodificadores de tono. Como ya hemos señalado, el ruido en la entrada de un PLL es un factor que, junto con la temperatura o el envejecimiento de los dispositivos, puede desestabilizar el circuito. Al hablar del ruido nos estamos refiriendo a señales no deseadas que se mezclan con la señal de entrada y pueden llegar a conseguir que no sepamos de qué tipo es la señal de entrada, o el tiempo de duración. Una característica muy importante en los PLL es el ancho de banda del ruido. Según la aplicación para la que vayamos a usar el PLL tenemos que decidir el ancho de banda de ruido.

Seguidor de modulación diseñado con un PLL

Normalmente tenemos dos tipos de PLL, unos de seguimiento de portadora y otros de seguimiento de modulación. Con los primeros podemos recobrar, por ejemplo, el reloj de la señal de entrada. Este reloj debe tener una modulación en frecuencia o en fase o una cantidad considerable de ruido y debido a esto debe tener una banda pasante lo más estrecha posible. Los otros tipos de PLL son los de seguimiento de modulación: trabajan como discriminadores, la salida del filtro debe reproducir el espectro de la banda base y la modulación en frecuencia o en fase. En este segundo caso, el ancho de banda del lazo debe ser más ancho que la mayor frecuencia moduladora. Un factor importante dentro del tratamiento del ruido es el umbral de ruido en los PLL. Hemos supuesto que, a pesar de tener ruido en la entrada, el lazo sigue "sujeto" y esto no es cierto del todo. Si ese ruido supera un cierto valor, denominado umbral de ruido, el lazo va a comenzar a perder ciclos y puede llegar a perder "la sujeción" pasando a no comportarse linealmente. El umbral de ruido de un PLL depende de la estructura de su lazo, más concretamente del detector de fase y del filtro. Otro factor que también tenemos que tener en cuenta para el buen funcionamiento del lazo en presencia de ruido de entrada es el espectro de frecuencia. Si nos mantenemos dentro de un rango de frecuencias adecuado, el lazo tolerará bastante bien el ruido, pero si nos salimos de ese rango tendremos muchos más problemas. Un ejemplo de circuito integrado tipo PLL es el LM565. El lazo de realimentación de este PLL está formado por un VCO, un amplificador operacional que tiene una resistencia conectada a la salida y un detector de fase, que es de tipo multiplicador, como en la mayoría de los circuitos integrados

monolíticos PLL. Al usar este tipo de detector de fase tenemos que asegurar que los notables cambios en la frecuencia de entrada no provoquen alteraciones muy grandes en la salida del detector. Este PLL puede tener varias aplicaciones, entre las que se encuentra su uso como seguidor de modulación.

Diagrama de bloques interno de un LM565

Los PLL son muy utilizados dentro de la electrónica tanto analógica como digital. Entre sus aplicaciones más comunes se encuentran los sintetizadores de frecuencia, demoduladores de frecuencia y fase, moduladores de amplitud coherente, decodificadores de tono, sincronizadores de bits, etc. Los PLL son usados como sintetizadores de frecuencia en los sistemas de comunicación que necesitan frecuencias de portadora en intervalos discretos para espacios fijos entre canales, como, por ejemplo, la banda de canal UHF. El PLL que vamos a utilizar en este tipo de aplicaciones lleva un contador programable en el lazo de realimentación. Otra de las aplicaciones de los PLL son los decodificadores de tono que usan el principio de que si el ancho de banda del lazo de un PLL es pequeño sólo se podrá tener una indicación de sujeción si la frecuencia de entrada es muy próxima al centro de la frecuencia natural del VCO. Por lo tanto, para detectar un tono la frecuencia central del VCO debe estar ajustada a dicho tono, por lo que vamos a necesitar un PLL para cada uno de los tonos que queramos detectar. Otro tipo de aplicación consiste en obtener una señal desmodulada partiendo de una modulada.

e. CIRCUITO INTEGRADO AUXILIAR O CHIPSET.

El Chipset es el que hace posible que la placa base funcione como eje del sistema, dando soporte a varios componentes e interconectándolos de forma que se comuniquen entre ellos haciendo uso de diversos buses. Es uno de los pocos elementos que tiene conexión directa con el procesador, gestiona la mayor parte de la información que entra y sale por el bus principal del procesador, del sistema de vídeo y muchas veces de la memoria RAM. En el caso de los computadores PC, es un esquema de arquitectura abierta que establece modularidad: el Chipset debe tener interfaces estándar para los demás dispositivos. Esto permite escoger entre varios dispositivos estándar, por ejemplo en el caso de los buses de expansión, algunas tarjetas madre pueden tener bus PCIExpress y soportar diversos tipos de tarjetas con de distintos anchos de bus (1x, 8x, 16x). En el caso de equipos portátiles o de marca, el chipset puede ser diseñado a la medida y aunque no soporte gran variedad de tecnologías, presentará alguna interfaz de dispositivo. La terminología de los integrados ha cambiado desde que se creó el concepto del chipset a principio de los años 90, pero todavía existe equivalencia haciendo algunas aclaraciones: El NorthBridge, puente norte, MCH (Memory Controller Hub), GMCH (Graphic MCH), se usa como puente de enlace entre el microprocesador y la memoria. Controla las funciones de acceso hacia y entre el microprocesador, la memoria RAM, el puerto gráfico AGP o el PCI-Express de gráficos, y las comunicaciones con el puente sur. Al principio tenía también el control de PCI, pero esa funcionalidad ha pasado al puente sur. El SouthBridge o puente sur, ICH (Input Controller Hub), controla los dispositivos asociados como son la controladora de discos IDE, puertos USB, FireWire, SATA, RAID, ranuras PCI, ranura AMR, ranura CNR, puertos infrarrojos, disquetera, LAN, PCI-Express 1x y una larga lista de todos los elementos que podamos imaginar integrados en la placa madre. Es el encargado de comunicar el procesador con el resto de los periféricos. En la actualidad los principales fabricantes de chipsets son AMD, ATI Technologies (comprada en 2006 por AMD), Intel, NVIDIA, Silicon Integrated Systems y VIA Technologies.

DIAGRAMA LOGICO DE FUNCIONAMIENTO DE UN CHIPSET.

4. CONCLUSIONES.  Luego de estudiar los diversos tipos de circuitos integrados concluimos que realizar un diseño electrónico requiere de tiempo y dedicación y sabemos que nuestros diseños serán obsoletos en algún momento; aquí la importancia radica en que tanto tiempo queremos que nuestro proyecto o producto se mantenga vigente por lo tanto eso dependerá en mayor porcentaje de la inventiva, pero también de la vigencia de los productos y su correcta elección.  En general, la fabricación de los CI es compleja ya que tienen una alta integración de componentes en un espacio muy reducido de forma que llegan a ser microscópicos. Sin embargo, permiten grandes simplificaciones con respecto los antiguos circuitos, además de un montaje más rápido.  Los circuitos integrados sin duda tienen potentes aplicaciones, sin embargo aun existen inconvenientes a corregir, como por ejemplo: o Disipación de potencia: Los circuitos eléctricos disipan potencia. Cuando el número de componentes integrados en un volumen dado crece, las exigencias en cuanto a disipación de esta potencia, también crecen, calentando el sustrato y degradando el comportamiento del dispositivo. Además, en muchos casos es un sistema de realimentación positiva, de modo que cuanto mayor sea la temperatura, más corriente conducen, fenómeno que se suele llamar "embalamiento térmico" y, que si no se evita, llega a destruir el dispositivo. Los amplificadores de audio y los reguladores de tensión son proclives a este fenómeno, por lo que suelen incorporar protecciones térmicas. o Capacidad y autoinducciones parásitas: Este efecto se refiere principalmente a las conexiones eléctricas entre el chip, la cápsula y el circuito donde va montada, limitando su frecuencia de funcionamiento. Con pastillas más pequeñas se reduce la capacidad y la autoinducción de ellas. En los circuitos digitales excitadores de buses, generadores de reloj, etc, es importante mantener la impedancia de las líneas y, todavía más, en los circuitos de radio y de microondas. o Densidad de integración: Durante el proceso de fabricación de los circuitos integrados se van acumulando los defectos, de modo que cierto número de componentes del circuito final no funcionan correctamente. Cuando el chip integra un número mayor de componentes, estos componentes defectuosos disminuyen la proporción de chips funcionales. Es por ello que en circuitos de memorias, por ejemplo, donde existen millones de transistores, se fabrican más de los necesarios, de manera que se puede variar la interconexión final para obtener la organización especificada.

5. BIBLIOGRAFIA.  Electrónica / Pablo Alcalde San Miguel / Ediciones Parafino / 2009.  Electrónica: Teoría de circuitos / Robert L. Boylestad /sexta edición  www.electronica2000.com/  www.unicrom.com/En caché - Similares  www.webelectronica.com.ar/nueva/index.php