CIRCUITO INTEGRADO:

Circuito, con origen en el latín circuitus, es un concepto con varios usos y significados. El término permite referirse al trayecto en curva cerrada, el recorrido que termina en el punto de partida o el terreno ubicado dentro de un perímetro.

Integrado, por su parte, procede del verbo integrar (completar un todo con las partes faltantes, hacer que algo pase a formar parte de un todo, constituir un todo).

En la electrónica, un circuito integrado es una combinación de elementos de un circuito que están miniaturizados y que forman parte de un mismo chip o soporte. La noción, por lo tanto, también se utiliza como sinónimo de chip o microchip.

El circuito integrado está elaborado con un material semiconductor, sobre el cual se fabrican los circuitos electrónicos a través de la fotolitografía. Estos circuitos, que ocupan unos pocos milímetros, se encuentran protegidos por un encapsulado con conductores metálicos que permiten establecer la conexión entre dicha pastilla de material semiconductor y el circuito impreso.

Existen varios tipos de circuitos integrados. Entre los más avanzados y populares pueden mencionarse los microprocesadores, que se utilizan para controlar desde computadoras hasta teléfonos móviles y electrodomésticos.

Los circuitos integrados pueden clasificarse de diversas formas. Es posible hablar de los circuitos monolíticos  (fabricados en un único monocristal, por lo general silicio), los circuitos híbridos de capa fina (con componentes que exceden a la tecnología monolítica) y los circuitos híbridos de capa gruesa (sin cápsulas, con resistencias depositadas por serigrafía y cortes con láser).

Otra clasificación se realiza según el número de componentes y el nivel de integración. Los circuitos integrados, en este caso, se conocen por su sigla en inglés: SSI (Small Scale Integration), MSI (Medium Scale Integration), etc.

Al día de hoy, encontramos esta tecnología en los microprocesadores de dispositivos tan dispares como ordenadores y teléfonos móviles, y también en memorias digitales, las cuales utilizan un chip en lugar de partes mecánicas.

Clases de Circuitos Integrados analógicos:

Amplificador Clase A (lineal)

En este amplificador, la señal de entrada es reproducida, aumentada en amplitud, exactamente con la misma forma de onda a la salida. Para ello, el punto de reposo (Q) se sitúa en el centro de la curva de corriente del colector (Ic), de forma que tanto la señal de entrada como la señal amplificada de salida trabajan solamente en la zona lineal de la misma. Ic es siempre saliente (fig.1) Los amplificadores Clase A se emplean siempre que la forma de onda de salida haya de ser la misma, con una distorsión mínima, que la de la señal de entrada. Los amplificadores operacionales y los amplificadores “de pequeña señal”, como por ejemplo amplificadores de radio frecuencia, amplificadores de frecuencia intermedia, preamplificadores, etc., son básicamente amplificadores en Clase A.

Amplificador Clase AB

  En este tipo de amplificador el punto de trabajo (Q) se sitúa por debajo del punto central de la zona lineal de la curva Ic. Como resultado se ello se tiene que una mitad de la salida será una reproducción lineal de una mitad de la entrada, pero la segunda mitad de la salida estará parcialmente suprimida. Existen dos versiones Clase AB1 y Clase AB2. En Clase AB2 el punto Q esta muy cerca del punto de corte; en Clase AB1 este se sitúa aproximadamente un 20% o 30% por encima del punto de corte. Ambas versiones de usan en circuitos push-pull minimizándose la distorsión de cruce mediante, compensación mutua. Los amplificadores Clase AB1 y AB2 son ampliamente utilizados en la excitación de altavoces y motores de servomecanismos, aplicaciones en las que se requiere una amplificación sinusoidal lineal con potencias moderadas.

Amplificador Clase B

En este tipo de amplificador, el punto de trabajo (Q) se sitúa exactamente en el punto de corte de la curva del circuito integrado, teniendo esto como resultado la amplificación de solo medio ciclo de la señal sinusoidal de entrada. Los amplificadores Clase B son sistemáticamente empleados en configuraciones complementarias push-pull. En esta configuración, uno de los amplificadores trabaja sobre los semiciclos positivos de la señal de entrada, mientras que el otro lo hace sobre el semiciclo negativo de la señal sinusoidal de entrada. Ampliamente utilizado como amplificadores de audio, amplificadores para servomecanismos y aplicaciones similares en las que es esencial una alta linealidad en la seña sinusoidal de salida, los amplificadores en Clase B gozan de una excelente eficiencia y un buen comportamiento en lo relativo a la presencia de armónicos de segundo y tercer orden. Aparece cierta distorsión en el punto de cruce debido a la ligera alinealidad de la curva Ic en este punto. El componente representativo de estos amplificadores es ek Fairchild TBA 810S.

Amplificador Clase C.

En los amplificadores Clase C, el punto de trabajo (Q) se sitúa al doble del punto de corte de la curva Ic . Solo una mitad de un semiciclo de señal sinusoidal es amplificada a la salida. Los amplificadores Clase C son utilizados usualmente en osciladores de radio frecuencia y, en algunos casos en transmisores de radio frecuencia. En estas aplicaciones el efecto del circuito resonante proporciona la otra mitad del ciclo. Alta eficiencia es la característica esencial para los amplificadores Clase C en circuitos de radio frecuencia adecuadamente diseñados y ajustados.

  Los parámetros fundamentales son:L

a)     Ganancia. En la mayoría de las aplicaciones, una ganancia en tensión de 20 es adecuada.

b)     Frecuencia. Para aplicaciones como osciladores o amplificadores la salida de transmisores RF, el límite de frecuencia del dispositivo deberá estar situado al menos un 10% por encima de la frecuencia de resonancia esperada.

c)     Potencia de salida. La potencia de salida puede variar en función con la frecuencia de trabajo, pero es un criterio básico de diseño.

 

d)     Disipación de potencia. Los amplificadores en Clase C trabajan normalmente cerca de sus límites especificados para la disipación de potencia, por lo que resulta critico el acoplo mecánico de sus características técnicas.

Amplificador de corriente (seguidor lineal).

Los amplificadores de corriente son básicamente amplificadores Clase A que tienen usualmente una ganancia en tensión de 1 y funcionan efectivamente como en transformadores de impedancias*. Su característica principal es su capacidad de manejar importantes corrientes de salida. Algunas veces se denominan seguidores lineales por similitud con los circuitos seguidores de emisor con transistores. Los amplificadores de corriente son frecuentemente utilizados, conjuntamente con amplificadores operacionales, dentro del lazo de realimentación para proporcionar una corriente de salida adicional.

Amplificador diferencial.

Los amplificadores diferenciales tienen dos terminales de entrada, aislados ambos respecto de masa a través de la misma impedancia como se muestra en la figura 2. Básicamente similar a los amplificadores de tensión Clase A, el amplificador diferencial amplifica solamente la diferencia de tensión entre sus dos terminales de entrada. Las señales que aparecen en ambos terminales no son amplificadas, permitiendo el amplificador diferencial extraer pequeñas señales en presencia de fuertes interferencias electromagnéticas. Esta capacidad de rechazar señales comunes a ambos terminales de entrada se especifica en la relación de rechazo al modo común. El componente representativo es el Sprague ULN-2047.

Amplificador de aislamiento.

Consistente en varias etapas de amplificación, el amplificador de entrada está, bien eléctricamente bien ópticamente aislado de la salida (fig.3). El amplificador de entrada es usualmente de tipo diferencial, modulándose en radio frecuencia su salida, que se lleva a través de un transformador de RF hasta la segunda etapa, en la que se demodula y filtra. La fuente de alimentación para la sección del amplificador de entrada también debe estar aislada de forma que no exista conexión en bajas frecuencias o en continua entre las secciones de entada y salida del amplificador . El funcionamiento de los amplificadores por aislamiento óptico es similar, sustituyéndose en transformador de RF por un opto-acoplador. Los amplificadores de aislamiento están generalmente encapsulados en una unidad y se emplean en aquellas aplicaciones que requieren muy bajos niveles de conducta en continúa o a través de alimentación. Los amplificadores de aislamiento siempre requieren fuentes de alimentación aisladas así como cables convenientemente aislados entre la fuente alimentación y el amplificador. En algunos casos se emplean baterías para evadir el problema de aislamiento de la fuente de alimentación. El componente representativo es el Analog Devices AD293.