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Curso de Electrónica Analógica – Lección 10 - Circuitos integrados (CUR1010S)

10.1 - INTEGRANDO COMPONENTES

Los componentes que encontramos en montajes electrónicos, como transistores, diodos, capacitor, reductores, inducidos, etc., se fabrican de acuerdo con diferentes procesos, cada uno con su cerramiento que a veces ocupa un espacio mucho mayor que el Propio componente.

Así, en el caso de un transistor, el componente en sí, es decir, el elemento activo consiste en una pequeña pastilla de silicio con dimensiones de sólo una fracción de milímetros o un poco más de milímetros, para los tipos de potencia, colocados dentro de cápsulas a menudo más grandes, con terminales aún más grandes, como podemos ver en la figura 1.

 

Figura 1 – El elemento activo es sólo un pequeño inserto en una cubierta o envoltorio grande
Figura 1 – El elemento activo es sólo un pequeño inserto en una cubierta o envoltorio grande

 

 

De manera similar, los diodos, los resistores e incluso los capacitores tienen casquillos que corresponden a un porcentaje razonable del elemento activo mismo. Si lo tomamos en cuenta, veremos que, en la elaboración de un determinado equipo, una buena parte del espacio ocupado no corresponde a los elementos activos en sí, sino a las cubiertas de los componentes que son grandes y pesados.

Otro punto negativo que considerar cuando examinamos los componentes por sí solo es que, además de tener una diversificación muy grande de los procesos, para obtener cada tipo de componente, existe el trabajo adicional de los términos de montaje y soldadura de todos Componentes, uno por uno, para obtener el circuito deseado, como se muestra en la figura 2.

 

Figura 2 – Un montaje completo de un circuito electrónico
Figura 2 – Un montaje completo de un circuito electrónico

 

 

La idea de "fabricar" los componentes en un solo proceso, e incluso antes de encapsularlas en un solo recinto, ya con los interconectares para obtener el aparato o circuito deseado, es muy antigua.

Ya en la época de las válvulas había una tentativa en esta dirección con la válvula integrada del "supuesto", que se demuestra en la figura 3.

 

Figura 3 – A válvula “integrada”
Figura 3 – A válvula “integrada”

 

 

Lo que se hizo fue ensamblar dentro de la cubierta de vidrio los resistores y capacitores en las posiciones que dieron como resultado un circuito de amplificador completo de modo a no requerir elementos externos adicionales.

La "válvula integrada" era en realidad un amplificador de dos etapas (dos tríodos) y podía ser utilizado en amplificadores de audio o receptores de radio. La idea básica era válida, pero había algunas dificultades en la obtención de un componente práctico: la válvula funcionaba muy caliente y, siendo resistores y capacitor montados adentro, no resistieron esta calefacción, deteriorándose rápidamente.

Con el advenimiento del transistor, que trabaja frío y tiene dimensiones mucho más pequeñas que la válvula, la posibilidad de obtener la integración de componentes se ha vuelto más fácil.

Así, en un primer paso, lo que se hizo fue fabricar varios trasplantes en un solo inserto de silicona. Estos transformadores podrían aislarse para uso independiente, con sólo la base (sustrato) en común, o, en algunos casos, ya interconectados de modo que se obtenga un "Darlington", o con otra forma de acoplamiento, como puede ver el lector en el Figura 4.

 

Figura 4 – Los primeros circuitos integrados
Figura 4 – Los primeros circuitos integrados

 

 

En esta figura también mostramos la encapsulación que luego pasó de los "3 terminales" a un número mayor de ellos. Estas encapsulaciones, que inicialmente eran redondas metálicas, pronto se convirtió en un tipo más práctico de cubierta y que hoy es el más común de todos por su versatilidad y facilidad de uso que es el Dual In Line (dos filas de terminales paralelos), o abreviado DIL.

Está cubierta o encapsulación también es abreviada por DIP y Dual In-Line Package, como podemos ver en la figura 352. Vea entonces que, en estos integrados, el componente de sí mismo, es decir, la pastilla que tiene los transistores todavía ocupa un espacio muy pequeño dentro del recinto, está conectado a los terminales por medio de hilos finos de oro. Como podemos ver en la figura 5.

 

Figura 5 – Las primeras cubiertas más comunes
Figura 5 – Las primeras cubiertas más comunes

 

 

Para estos primeros integrados, sin embargo, muchos componentes adicionales para obtener el dispositivo deseado todavía necesitan ser conectados externamente y ser del tipo común, tales como resistores, capacitores, inductores, etc., como el lector puede ver en la figura 6.

 

Figura 6 – Los componentes pasivos estaban todavía conectados externamente
Figura 6 – Los componentes pasivos estaban todavía conectados externamente

 

 

El siguiente paso fue la integración de otros componentes, es decir, el montaje en el inserto de silicio de otros elementos tales como diodos, reemplazos, etc.

Para un diodo no hay dificultades. Si podemos formar en una pastilla de silicio dos junturas dando origen a un transistor, en la misma pastilla podemos formar una sola juntura, y así tener un diodo, como se muestra en la figura 7.

 

Figura 7 – Integración de un diodo y un transistor
Figura 7 – Integración de un diodo y un transistor

 

 

Vea que es fácil aislar un componente de otro, fabricado en la misma pastilla. Es suficiente que se forme una juntura que, en el funcionamiento normal del componente, se polarice de forma reversa para que ninguna corriente pase a través de ella, y por lo tanto constituye un aislamiento entre los componentes.

El sustrato en sí o la base sobre la que se monta todo el circuito tiene en cuenta esto. Su polaridad es tal que forma con todos los componentes una juntura que, en la operación normal, se polariza inversamente. De esta manera "aísla" todos los componentes que están por encima.

Para obtener un resistor, el procedimiento es relativamente simple: si tenemos una región en el material semiconductor que tiene una cierta longitud y es estrecha, tendrá una resistencia proporcional a estas dimensiones, como podemos ver en la figura 8.

 

Figura 8 – Obtención de un resistor integrado
Figura 8 – Obtención de un resistor integrado

 

 

Es bastante formar regiones según la resistencia necesaria, para tener en la pastilla resistores integrados. Para los capacitores el procedimiento en la integración se puede ver en la figura 9.

 

 

Figura 9 – Integrando un capacitor
Figura 9 – Integrando un capacitor

 

 

Lo que hacemos es poner dos regiones de materiales semiconductores de diferentes naturalezas, separadas por una juntura polarizada en reversa. El tamaño de la juntura determinará la capacitancia presentada (como en un Varicap, que ya hemos estudiado).

Vea, sin embargo, que las pastillas que se fabrican son extremadamente pequeñas, del orden de unos pocos milímetros como máximo, lo que significa que, desafortunadamente, la integración de capacitores sólo es posible para valores muy bajos, del orden de pF.

Para los inductores también tenemos dificultades con relación a los grandes valores: simplemente hacer una espiral de material semiconductor, separada de la vecindad por una juntura para que esto funcione como una bobina, como el lector puede ver en la figura 10.

 

Figura 10 – Integración de un inductor
Figura 10 – Integración de un inductor

 

 

Los inductores de valores más grandes, que se requieren en ciertos circuitos, se conectan externamente. Por supuesto, todavía hay muchos elementos que no pueden ser integrados, por razones obvias como micrófonos, altavoces, transformadores, etc.

Una variación interesante del proceso de integración, que se utiliza principalmente con circuitos de alta potencia, es lo que llamamos el circuito híbrido.

Lo que se hace en este caso es integrar parte del circuito en un solo inserto de silicona, y luego conectar a este inserto los elementos que no pueden ser integrados, pero sin casquillos, como puede ver el lector en la figura 11.

 

Figura 11 – Circuitos híbridos
Figura 11 – Circuitos híbridos

 

 

10.2 - El Circuito integrado

La fabricación de un circuito integrado no es un proceso sencillo.

El primer paso es desarrollar el diseño, determinando las posiciones de las distintas regiones y junturas y sus interconexiones, como se muestra en la figura 12.

 

Figura 12 – Un chip de un IC dibujado con los componentes equivalentes enfatizado en amarillo
Figura 12 – Un chip de un IC dibujado con los componentes equivalentes enfatizado en amarillo

 

 

De un trozo cilíndrico de silicio ultra puro, con dimensiones de aproximadamente 1 metro de longitud y 8 a 10 cm de diámetro, se cortan rodajas más finas, con un espesor inferior a 1 mm que formarán las llamadas “Waffers” (bizcochos).

El diseño del patrón de circuito integrado será transferido a la rebanada, en etapas sucesivas que impliquen la aplicación de resinas sensibles a la radiación ultravioleta, máscaras y la entrada en hornos de difusión donde las sustancias dopantes se aplican y penetran En profundidad en el silicio formando regiones P o N de acuerdo con las necesidades, como el lector puede ver en la figura 13.

 

Figura 13 – Colocación de las wafers en un horno de difusión
Figura 13 – Colocación de las wafers en un horno de difusión

 

 

Este proceso se llama litografía.

Una sola "rebanada" de silicio es entonces registrada decenas o cientos de circuitos integrados, dependiendo de su complejidad y tamaño, como el lector puede ver en la figura 14.

 

Figura 14 – Circuitos integrados individuales grabados en una wafer
Figura 14 – Circuitos integrados individuales grabados en una wafer

 

 

Vea que, cada "grabación" corresponde a una región de sólo unos pocos milímetros cuadrados, lo que implica una considerable reducción en el diseño que corresponde al patrón original.

Grabado el integrado y listo, la pastilla se corta para dar como resultado los "chips" de los circuitos integrados, es decir, los pastillas individuales de los circuitos integrados, como el lector puede ver en la figura 15.

 

Figura 15 -   El wafer se corta soltando los chips de los circuitos integrados -   foto Allegro Micro
Figura 15 - El wafer se corta soltando los chips de los circuitos integrados - foto Allegro Micro

 

 

Las pastillas son luego llevadas al proceso de encapsulación. Después de montar en el propio sitio de la carcasa, reciben por medio de una soldadura de presión especial, los cables de conexión de oro que conectan a los terminales.

Completado el proceso de soldadura, los integrados se cierran definitivamente en sus envoltorios.

En la figura 16 tenemos tipos de paquetes propios para los integrados que los protege contra descargas estáticas, ya que algunos son muy sensibles a él.

 

Figura 16 – Envases antiestáticos para circuitos integrados
Figura 16 – Envases antiestáticos para circuitos integrados

 

 

10.3 – Tipos de Circuitos Integrados

Cada circuito integrado es una configuración completa con varios componentes, en algunos casos miles o incluso millones y que por lo tanto sólo puede ser utilizado para una determinada aplicación. No podemos tratar a un integrado como un resistor que se puede utilizar en un amplificador, un transmisor, y una fuente de alimentación.

Del mismo modo, a diferencia de los transistores, los integrados no admiten "equivalentes". Su compleja estructura hace que un integrado diseñado para cierto uso sólo sea útil en dicha aplicación. Pocos son los integrados que admiten más de una aplicación, lo que nos lleva a una clasificación de estos componentes en dos grupos: los de uso general y los dedicados.

Las de propósito general son relativamente sencillas, que contienen funciones que se pueden utilizar de diversas maneras. Por ejemplo, uno integrado que tiene un pequeño amplificador de audio, por supuesto sólo puede ser utilizado como un amplificador de audio, pero podemos instalarlo en sistemas multimedia, radios, pequeños giradiscos, grabadoras, interfonos, etc.

Otro ejemplo: una calculadora integrada que realiza las funciones básicas de esta máquina no puede ser utilizada de otra manera sino en una calculadora, y con características únicas que corresponden al diseño original.

Por supuesto, para el uso general integrado, es posible hacer sustituciones, con pequeños cambios en el circuito original, porque podemos tomar un amplificador integrado de un tipo e incluso colocar otro con características "equivalentes" siempre y cuando sea también alteró la disposición de sus conexiones. Ya en el caso de una calculadora, u otra función más compleja, la sustitución por "equivalentes" es imposible.

Hoy en día podemos contar con cientos de miles de tipos de circuitos integrados, lo que hace que sea muy difícil estudiar cada uno por separado.

De esta manera, si el lector tiene la intención de utilizar algún circuito integrado debe tener necesariamente la literatura sobre él. Esta información consiste básicamente en las funciones de cada uno de los pinos, sus características eléctricas, tales como ganancia, función, tipo de entrada y salida, la tensión de alimentación, en última instancia todo lo que se necesita para su uso práctico. Este tipo de información se puede obtener de varias maneras:

a) De los esquemas propios de los dispositivos en los que se utilicen, o que tengan por objeto reunir, por ejemplo, los esquemas que figuren en las publicaciones técnicas.

b) Manuales de los fabricantes. Muchos fabricantes tienen publicaciones específicas sobre su integración. Cada folleto o “datasheet” puede traer las características del circuito integrado, así como los circuitos del ejemplo, en los cuales puede ser utilizado, pues el lector verá usted en la figura 17.

 

 

Figura 17 – Página de un “datasheet” circuito integrado
Figura 17 – Página de un “datasheet” circuito integrado

 

 

a) Internet escribiendo el tipo o la función del fabricante en los buscadores o incluso en la página web del autor de este libro.

 

b) Manuales o databooks, muchos de los cuales pueden ser descargados en Internet en los sitios web del fabricante o incluso en la página web del autor de este libro.

 

Por ejemplo, sólo los manuales de amplificador integrados utilizados en las fuentes de alimentación, sólo se utilizan como memoria en las computadoras, etc. En la figura 18 se encuentra la portada de un Manual de Circuitos Integrados Digitales de Texas.

 

Figura 18 – Portada de un manual de circuitos lógicos de Texas Instruments
Figura 18 – Portada de un manual de circuitos lógicos de Texas Instruments

 

 

 

Por supuesto, para el experimentador que utiliza un tiempo integrado u otro, invertir en un manual muy complejo no vale la pena. Sin embargo, el profesional que constantemente necesita información sobre los más variados tipos de integrados, invirtiendo en un manual de este tipo o sabiendo cómo conseguirlo es importante.

 

Nota: hoy estos manuales se pueden consultar directamente por la internet.

 

Los distintos tipos de integrados también determinan las tripas, y de la misma manera que en el caso de los transformadores tenemos muchas apariciones.

Comenzamos con el más antiguo en las envolturas metálicas redondas, que se pueden todavía encontrar en aparatos más viejos. La numeración de los pinos de estos integrados se realiza observando el componente siguiente, como el lector verá en la figura 19, y contando en sentido horario (dirección de las manecillas del reloj). Estas cubiertas rara vez se encuentran en estos días.

 

Figura 19 – Pinos de un CI con cubierta metálica
Figura 19 – Pinos de un CI con cubierta metálica

 

 

La cubierta DIL

La cubierta DIL o DIP (Dual In-line Package), Como también se llama, es muy utilizada en muchos equipos más simples y montaje hecho a mano, pero también encontramos estos componentes en algunas funciones de apoyo en equipos complejos.

La cubierta más común es la DIL (Dual in Line) de 8 pinos, que se puede ver en la figura 20, junto con otros 14 y 24 pinos.

 

Figura 20 – Algunos tipos de cubiertas DIL
Figura 20 – Algunos tipos de cubiertas DIL

 

 

Por supuesto, se trata de un envoltorio de baja potencia, o sea, empleado en circuitos integrados que funcionan con señales de pequeña intensidad.

Podemos encontrar tipos de 8 a 40 pines, dependiendo de la complejidad del circuito integrado.

En la figura 21 para ver un caso especial de cubierta que tiene una “ventana” de cuarzo.

 

Figura 21 – Cubierta de ventana de cuarzo (memoria EPROM)
Figura 21 – Cubierta de ventana de cuarzo (memoria EPROM)

 

 

Este tipo de cubierta se utiliza en memorias del EPROM. Estas memorias pueden almacenar una gran cantidad de información en la pequeña pastilla de silicona que existe en el interior. Sin embargo, podemos "borrar" esta información simplemente enviando el chip en el que se graban en un baño de luz ultravioleta. Esto se hace a través de la pequeña ventana de cuarzo, que es un material que le permite pasar fácilmente este tipo de radiación.

Cuando tenemos una memoria de este tipo grabada, guardamos la "ventana" sellada con una pegatina, de modo que el pequeño chip dentro de ella no recibe ningún tipo de luz, principalmente ultravioleta.

 

Otras cubiertas

Los circuitos integrados que operan con señales de alta intensidad, o que deben controlar corrientes intensas, se montan en envoltorios que facilitan el uso de radiadores de calor. En la figura 22 tenemos algunos circuitos de alimentación integrados que se utilizan en fuentes de alimentación, amplificadores, etc.

 

Figura 22 – Circuitos integrados de potencia
Figura 22 – Circuitos integrados de potencia

 

 

El diseño de los terminales alineados hace que sea fácil de montar algunos de estos integrados en radiadores de calor. La necesidad cada vez mayor de ensamblajes compactos e incluso la producción de máquinas también llevan a la disponibilidad de cubiertas ultra miniaturizadas como los empleados en tecnología de montaje en superficie (SMD).

En la figura 23 tenemos algunas cubiertas de circuitos integrados de tecnologías más modernas, incluyendo montaje en superficie (SMD).

 

Figura 23 – Cubiertas CIS para montaje en superficie
Figura 23 – Cubiertas CIS para montaje en superficie

 

 

En la tecnología de montaje convencional los componentes tienen envoltorios que son mucho más grandes que los propios elementos activos en su interior, y que puede ser manejado fácilmente por un operador humano, que se muestra en la figura 24.

De hecho, si los transportadores tuvieran una cubierta con dimensiones del mismo orden que la pequeña pastilla de silicona que es la parte activa, nuestros dedos tendrían dificultades para manipularlo, así que ¿qué hay de hacer un montaje usándolo directamente?

 

Figura 24 – El chip es sólo una pequeña parte del componente
Figura 24 – El chip es sólo una pequeña parte del componente

 

 

Sin embargo, la necesidad de poner más y más componentes en una placa, causando que tenga dimensiones cada vez más pequeñas, hizo que el ensamblador humano fuera dejado hacia fuera en base de la asamblea hecha por las máquinas.

Por lo tanto, considerando que para la máquina no hay una dimensión mínima que pueda manejar, el problema de tener componentes muy pequeños que han dejado de existir.

 

10.6 – Tecnología SMD

La tecnología de montaje en superficie o SMT (Surface MountingTechnology) Que hace uso de los componentes para el montaje superficial, o SMD (Surface Mounting Devices ) Es el resultado de esta miniaturización que encontramos en los principales tipos de aparatos comerciales.

Pero si esta tecnología conduce a asambleas muy compactas, con componentes de ultra miniaturizados, ¿cómo deberían los humanos reparar tales dispositivos con sus manos o incluso querer hacer asambleas personales usando tales componentes debe proceder? Vea la figura 25.

 

Figura 25 – Un montaje con componentes SMD
Figura 25 – Un montaje con componentes SMD

 

 

La idea básica de la tecnología SMT es utilizar componentes que tienen sus cubiertas reducidas al máximo, e incluso en un formato estandarizado que permite su manejo por máquinas.

 

SMT e SMD
SMT o Surface Mounting Technology es el nombre de la tecnología que utiliza componentes muy pequeños. SMD ou Surface Mounting Device es el nombre del componente utilizado en los soportes de superficie.

 

Así, las máquinas pueden realizar las asambleas fácilmente, de una manera mucho más rápida, que es conveniente para las líneas de montaje.

Los componentes de SMD están disponibles de la misma manera que los componentes comunes: los resistores, los capacitores, los diodos, los inductores, los transistores, el etc.

De hecho, incluso los valores y tipos son iguales a los componentes comunes. Podemos encontrar resistores con todos los valores comunes en ohm, de los tipos de 1/8 W y más grandes, y los transistores pueden ser de tipos absolutamente comunes como BC548, 2N2222, etc.

Lo que cambia es sólo el formato.

Para los componentes de dos terminales, el formato más común es el que se ejemplifica en la figura 26.

 

Figura 26 – Componente SMD común
Figura 26 – Componente SMD común

 

 

Estos componentes son extremadamente pequeños y sus dimensiones se especifican mediante un patrón de 4 dígitos.

Los dos primeros dígitos indican la longitud de la carcasa, en centésimas de pulgada, mientras que las dos últimas indican su anchura también en centésimas de pulgada.

Así que la mayoría de los resistores tienen el formato 1206, que representa 12 centésimas de pulgada de largo por 06 centésimas de pulgada de ancho. Este formato significa aproximadamente 3 mm de largo por 1,5 mm de ancho.

Otros formatos comunes para los resistores y otros componentes de dos terminales son 0805, 0603, 0402 e incluso más pequeños, como 0201, que se encuentran principalmente en equipos orientales y, evidentemente, muy difícil de manejar (¡e incluso ver!).

Tenga en cuenta que la altura del componente no se especifica porque son tan pequeñas que esta dimensión no es importante cuando se realiza un proyecto.

 

Códigos Para Resistores SMD

Los dispositivos de montaje en superficie (SM o Surface Mounting) de la tecnología SMD (Surface Mounting Devices) tienen un código de 3 o 4 dígitos en su configuración más común, como se muestra en la figura 27.

 

Figura 27 -   Resistor de 330 k ohms
Figura 27 - Resistor de 330 k ohms

 

 

En este código, los dos primeros números representan los dos primeros dígitos de la resistencia, en el caso 33. El tercer dígito significa el factor de multiplicación o el número de ceros que se deben anexar. En el caso 0000. A continuación, nos quedamos con 330 000 ohms o 330 K ohms.

Para los resistores de menos de 10 ohms se puede utilizar la letra R ambos para indicar esto como en lugar del punto decimal.

Así que podemos tener 10R para 10 ohms o 4R7 para 4,7 ohms. En algunos casos, con resistores en el rango de 10 a 99 ohms podemos tener el uso de sólo dos dígitos, para evitar confusión: ejemplo 33 o 56 para indicar 33 ohms o 56 ohms. También hay casos en los que el K (quilo) y M (Mega) se utilizan en lugar de la coma.

Sin embargo, para tolerancias más estrechas hay varios otros tipos de códigos

 

Exemplos de Códigos de 3 Dígitos Exemplos de Códigos de Quatro Dígitos
220 é 22 ohms – e não 220 ohms 1000 é 100 ohms e não 1000 ohms
331 é 330 ohms 4992 é 49 900 ohms, ou 49k9
563 é 56 000 ohms, ou 56k 1623 é 162 000 ohms, ou 162k
105 é 1 000 000 ohms, ou 1M 0R56 ou R56 é
6R8 é 6,8 ohms  


Para una tolerancia del 1%, una codificación conocida como EIA-90 fue creada. Esta codificación consiste en un código de tres caracteres. Los dos primeros dígitos dan los tres dígitos significativos de la resistencia, según una tabla que se debe consultar y que se da a continuación.

 

Código valor
1 100
2 102
3 105
4 107
5 110
6 113
7 115
8 118
9 121
10 124
11 127
12 130
13 133
14 137
15 140
16 143
17 147
18 150
19 154
20 158
21 162
22 165
23 169
24 174
25 178
26 182
27 187
28 191
29 196
30 200
31 205
32 210
33 215
34 221
35 226
36 232
37 237
38 243
39 249
40 255
41 261
42 237
43 274
44 280
45 287
46 294
47 301
48 309
49 316
50 324
51 332
52 340
53 348
54 357
55 365
56 374
57 383
58 392
59 402
60 412
61 422
62 432
63 442
64 453
65 464
66 475
67 487
68 499
69 511
70 523
71 536
72 549
73 562
74 576
75 590
76 604
77 619
78 634
79 649
80 665
81 681
82 698
83 715
84 732
85 750
86 768
87 787
88 806
89 825
90 845
91 866
92 887
93 909
94 931
95 953
96 976

 

 

El tercer símbolo es una letra que indica el factor de multiplicación. Las letras para el factor de multiplicación están dadas por la siguiente tabla:

 

letra mult
F 100000
E 10000
D 1000
C 100
B 10
A 1
X ou S 0.1
Y ou R 0.01

 

 

 

Por ejemplo, un resistor teniendo 22A es un resistor de 165 ohms. Un resistor con el 58C de la marca es un resistor de 49 900 ohms (49,9 K) y 43E es un resistor de 2740000 (2,74 M). Este tipo de código sólo se aplica al 1% de tolerancia.

Para las tolerancias del 2% y del 5% hay una codificación similar con las mismas letras del multiplicador usadas en el código del 1%. La tabla siguiente muestra los códigos que deben usarse en los valores de lectura.

 

2%

Código valor
1 100
2 110
3 120
4 130
5 150
6 160
7 180
8 200
9 220
10 240
11 270
12 300
13 330
14 360
15 390
16 430
17 470
18 510
19 560
20 620
21 680
22 750
23 820
24 910

5%

código valor
25 100
26 110
27 120
28 130
29 150
30 160
31 180
32 200
33 220
34 240
35 270
36 300
37 330
38 360
39 390
40 430
41 470
42 510
43 560
44 620
45 680
46 750
47 820
48 910

Tenga en cuenta que el código de hasta 24 es de 2% de tolerancia y de 25 a 48 a 5% de tolerancia.

Tomando esta tabla, un resistor con la marca C31 es 18000 ohms 5% y D18 significa 510 000 ohms con 2%.

Los resistores SMD vienen en los siguientes formatos con las siguientes características:

 

 Estilo: 0402, 0603, 0805, 1206, 1210, 2010, 2512, 3616, 4022

 Disipación: 0402 (1/16W), 0603 (1/10W), 0805 (1/8W), 1206 (1/4W), 1210 (1/3W), 2010 (3/4W), 2512 (1W), 3616 (2W), 4022 (3W)

Tolerancia: el 0,1%, el 0,5%, el 1%, el 5%

Coeficiente de temperatura: 25PPM 50ppm 100ppm

 

Los capacitores se presentan en los mismos formatos y cubiertas, con la diferencia de que serán tan grandes como el valor.

Como el marcado de los valores se hace de la misma manera (472 significa 4700 pF o 4,7 nF), es muy difícil para el ensamblador saber cuál es, que es otro (vea el sitio los códigos de componentes SMD – sección almanaque del sitio del autor).

Damos a continuación, como ejemplo, los códigos para capacitor de cerámica SMD.

 

Capacitor SMD (para montaje en superficie) utilizan un código que normalmente está formado por dos letras en un dígito. La primera letra representa el fabricante mientras que la segunda letra representa la mantisa del valor de la capacitancia. El tercer símbolo, que es el dígito, representa el multiplicador o exponente en pf (Picofarads). Por ejemplo, KJ2 es un capacitor de un fabricante desconocido "K", que tiene 2,2 (J) x 100 = 220 pF.

 

La tabla siguiente proporciona la relación mantisas para los valores más comunes:

 

 

Letra Mantissa
A 1.0
B 1.1
C 1.2
D 1.3
E 1.5
F 1.6
G 1.8
H 2.0
J 2.2
K 2.4
L 2.7
M 3.0
N 3.3
P 3.6
Q 3.9
R 4.3
S 4.7
T 5.1
U 5.6
V 6.2
W 6.8
X 7.5
Y 8.2
Z 9.1
a 2.5
b 3.5
d 4.0
e 4.5
f 5.0
m 6.0
n 7.0
t 8.0
y 9.0

 

 

Los capacitores electrolíticos SMD, a pesar de sus dimensiones reducidas, han marcado tanto la capacitancia como la tensión de trabajo. Así, 22 6V consiste en un capacitor de 22 uF x 6 V., sin embargo, un código especial formado de una letra y 3 dígitos puede también ser utilizado. La letra indica la tensión de trabajo y los tres dígitos consisten en el valor, los dos primeros dígitos que son el valor y el tercero el multiplicador. El valor obtenido se da en pF. La faja indica el terminal positivo.

 

La siguiente tabla proporciona los valores de tensión de la letra:

 

 

Letra Tensão
e 2.5
G 4
J 6.3
A 10
C 16
D 20
E 25
V 35
H 50

 

 

Ejemplo: C225 significa un capacitor de 2,2 uF x 166 V desde:

225 = 22 x 105 pF = 2,2 x 106 pF = 2,2 uF

 

En el caso de aparatos que deban ser reparados, podemos identificar un resistor o un capacitor por la posición en el circuito o por el diagrama.

Pero en el caso de la compra para reparaciones, aconsejamos no mezclar capacitores y resistores en la misma ubicación, ya que sólo con el uso del multímetro seremos capaces de separar unos de otros...

Otro problema que le sucede a los capacitores es que en muchos casos no tienen el valor marcado. Así que en el momento de la compra necesitamos ponerlos en un lugar con el valor marcado para saber entonces lo que es.

Los transistores se suministran normalmente en cajas de tipo SOT23 con las dimensiones y el formato ilustrado en la figura 28.

 

Figura 28 – Transistor SMD en cubierta SOT23
Figura 28 – Transistor SMD en cubierta SOT23

 

 

La identificación de los terminales, como en el caso de los transformadores comunes, depende del tipo, entonces el manual del componente debe ser consultado.

En la figura 29 tenemos la identificación de terminales para algunos transformadores utilizados a menudo en aparatos comerciales, equivalentes a los mismos tipos comunes.

 

Figura 29 – Terminales para algunos transformadores comunes
Figura 29 – Terminales para algunos transformadores comunes

 

 

Para algunos tipos de transistores de potencia podemos tener cubiertas más grandes, como se muestra en la figura 30.

 

Figura 30 – Transistores de potencia SMD
Figura 30 – Transistores de potencia SMD

 

 

Sin embargo, no es recomendable utilizar tales componentes en los disipadores de calor. Así, cuando se necesita un componente capaz de manejar potencias elevadas, la opción SMD suele dejarse a favor de los componentes con cubiertas convencionales.

Para los circuitos integrados, tenemos los casquillos típicos ilustrados en la figura 31.

 

Figura 31 – Cubierta típica para circuito integrado
Figura 31 – Cubierta típica para circuito integrado

 

 

El número de terminales, dimensiones y formato varía de la misma manera que en los componentes convencionales. Esto significa que cuando se diseña una placa de circuitos impresos utilizando tales componentes, el diseñador siempre tiene que ser informado sobre sus dimensiones.

Los componentes SMD más sofisticados, como los microprocesadores y otras funciones complejas, pueden tener otros tipos de cubiertas tales como Quad Flat Pack (QFP), Plastic Leaded Chip Carrier (PLCC), Ball Grid Arrays (BGA) y otros, como se muestra en la figura 32.

 

Figura 32 - Otras cubiertas de SMD
Figura 32 - Otras cubiertas de SMD

 

 

También debemos llamar la atención sobre la dificultad en la identificación de estos componentes, ya que normalmente, como se proporcionan en cinta para el uso de la máquina, los fabricantes no se preocupan por la identificación del componente en sí, ver la figura 33.

 

Figura 33 – Rodillo de la tira de los componentes de SMD
Figura 33 – Rodillo de la tira de los componentes de SMD

 

 

Esto significa que, al obtener un componente de este tipo, usted debe tener mucho cuidado de almacenarlo junto con la identificación, porque si hay la separación de la información, ¡será imposible saber de qué se trata!

Varios tipos de cubiertas modernas, con centenares de pines, se utilizan en equipos que tienen funciones muy complejas, caso de ordenadores, microprocesadores, televisores, celulares, etc. Este tipo de circuito integrado sólo puede ser colocado en las placas y sacado con un equipo especial. Usualmente cuando uno de ellos arde en una placa, cambias todo la placa.

 

10.7 – Cómo utilizar el sistema integrado

Los lectores que deseen realizar asambleas electrónicas pueden contar con una buena cantidad de circuitos integrados que realicen funciones relativamente complejas, y que reemplacen las configuraciones que, de manera convencional, usarían decenas de transformadores, resistores, diodos y capacitor.

El bajo costo de estos integrados, con relación a lo que se gastaría en componentes discretos (separados), compensa perfectamente su uso, sin hablar de la posibilidad de obtener equipos más fiables y compactos.

Sin embargo, por supuesto, la desventaja de lo integrado es el hecho de que, si se quema algo dentro de la carcasa, ya que no se puede ver, ¡necesariamente debe cambiar el conjunto integrado! Uso integrado no toma mucho. Vamos a ver a continuación lo que el lector necesita para poder trabajar con este tipo de componente.

Un mismo tipo de integrado puede ser producido por varias fábricas que, sin embargo, dan diferentes denominaciones. No hay muchos casos en que esto ocurra, estando restringido a los componentes más útiles, usualmente circuitos de uso general y no llamados "dedicados".

Por lo tanto, podemos citar como ejemplo un muy útil integrado que es el amplificador operacional conocido como 741, y que se puede ver en la figura 34.

 

Figura 34 – El circuito integrado 741, amplificador operacional
Figura 34 – El circuito integrado 741, amplificador operacional

 

 

Dependiendo del fabricante, tenemos varias denominaciones para este mismo componente tales cómo:

 

LM741 (National)

MC1741 ( Motorola)

SN72741 (Texas Instruments)

CA741 (RCA)

TBA221 (Philips)

µA741 (Fairchild)

 

Las siglas también pueden aparecer al final del tipo, indicando mejoras o incluso la existencia de características que los tipos originales no presentan.

Ejemplo: CA741, CA741E y CA741CE.

 

10.8 – Cómo probar circuitos integrados

Teniendo en cuenta que un circuito integrado tiene un gran número de componentes ya interconectados, y que no tenemos acceso a estos componentes en forma aislada, la prueba de cualquier circuito integrado es problemática.

De hecho, a menos que podamos hacer una comparación con las mediciones de un buen componente, las medidas de resistencia entre contactos o pines de un integrado pueden revelar algo, pero no con mucha seguridad.

El procedimiento ideal para la prueba de un determinado integrado es tener un circuito externo específico en el que esté integrado debe funcionar.

Por supuesto, esto significa que para cada uno de los miles de tipos integrados que existen, debemos tener un circuito propio diferente para tomar su prueba. Existen pocas posibilidades de tener un solo circuito que sirva para probar una buena cantidad de integrados. Una opción es, por ejemplo, tener un circuito para la prueba de amplificadores operacionales, otro para reguladores de tensión, etc.

Los procedimientos, sin embargo, para el funcionamiento integrado en un circuito permiten saber si el problema está en este componente o en los componentes externos. Lo que se hace en la práctica es medir las tensiones en los pinos del integrado que deben compararse con las indicadas por el manual de instrucciones del fabricante.

 

10.9 - Circuitos integrados en la práctica

En las lecciones anteriores ya habíamos hablado de los circuitos integrados y cómo logramos poner millones de componentes en un ordenador utilizando esta técnica.

En esta lección estudiamos los circuitos integrados de una manera más profunda, aprendiendo cómo es posible fabricar componentes en un pequeño inserto de silicio, y conectarlos de manera que realicen funciones importantes.

En el equipo común el lector encontrará varios tipos de circuitos integrados.

 

a) Circuitos Simples - nos referimos a los circuitos integrados que tienen pocos componentes internos y por lo tanto realizan funciones sencillas.

Estos componentes se encuentran usualmente en cubiertas DIL o DIP (Dual In-Line Package o Dual In Line) y se caracterizan por tener pocos terminales, generalmente en dos colas paralelas.

Los componentes de este tipo son generalmente del tipo no -dedicado, es decir admiten equivalentes y realizan las funciones que se pueden encontrar en otros circuitos integrados, de varios fabricantes.

 

b) VLSI - este acrónimo viene de Very Large Scale of Integration o Escala Muy Grande de Integración y se refiere a circuitos muy complejos, que se reúnen dentro de muchas funciones.

A medida que evolucionaban los equipos electrónicos, las funciones que anteriormente ejercían varios circuitos simples que contenían pocos componentes, se ensamblaban en un único circuito integrado de mayor complejidad del tipo VLSI.

Estos circuitos integrados se caracterizan por tener muchos terminales, tan cerca unos de otros que es difícil intentar cualquier operación de soldadura con un hierro común. Estos componentes típicamente consisten en rectángulos negros con terminales alineados en sus cuatro lados.

 

c) Otros - además de los circuitos integrados analizados podemos tener otros con tripas diferentes, equivalentes a circuitos de mayor o menor complejidad. Podemos incluir en esta relación los circuitos que han Búferes, amplificadores, controles de fuentes de alimentación, motores de pasos, etc.

Lo importante es saber que la mayoría de las funciones ejercidas por un circuito electrónico moderno se montan dentro de circuitos integrados de mayor o menor complejidad.

 


 

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