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Los Circuitos Integrados Digitales (ICs) son dispositivos electrónicos que contienen una o más funciones digitales integradas en un solo chip o circuito. Se basan en la lógica digital, que es un sistema de representación y procesamiento de información binaria mediante señales eléctricas de dos estados (1 y 0). Estos componentes se utilizan ampliamente en sistemas electrónicos para transmitir, almacenar y procesar información de forma digital, realizando funciones lógicas y de procesamiento de señales digitales.
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Los circuitos integrados (CI) son componentes electrónicos que agrupan y conectan múltiples dispositivos electrónicos en miniatura, principalmente transistores, dentro de un solo bloque de material semiconductor, generalmente silicio.
Estos circuitos suelen producirse en conjunto sobre una lámina delgada de material semiconductor, con diámetros de 200 o 300 mm, antes de ser cortados en pequeños chips individuales. El tamaño de estos chips varía desde el de una cabeza de alfiler hasta el de una estampilla postal. La mayoría de los circuitos integrados o microchips, como se les llama de manera informal, se encapsulan de forma individual en paquetes sellados, antes de ser montados en placas de circuitos impresos (PCB).
Están compuestos por componentes electrónicos individuales como diodos, resistencias y transistores. Estos componentes se conectan mediante cables y se utilizan para construir sistemas electrónicos complejos. Los circuitos digitales discretos son útiles para entender el funcionamiento básico de los sistemas electrónicos y son ampliamente utilizados en aplicaciones que requieren altas frecuencias, alta potencia o alta integridad de señal.
Las escalas de integración en los ICs incluyen tecnologías de tales como:
Compuerta Lógica Nand 7400
Los circuitos integrados digitales incluyen componentes tales como compuertas lógicas, flip-flops, contadores, multiplexores y demultiplexores, entre otros. Estos componentes se utilizan para realizar funciones lógicas y de procesamiento de señales digitales, y son esenciales para la construcción de sistemas electrónicos complejos como computadoras, sistemas de control, sistemas de comunicaciones, etc.
Las escalas de integración en los Circuitos Integrados Digitales (ICs) se refieren a la cantidad de componentes electrónicos integrados en un solo chip o dispositivo. La escala de integración se mide en número de componentes por unidad de área y se usa comúnmente para describir el progreso de los dispositivos electrónicos.
A medida que aumenta la escala de integración, se pueden integrar más componentes en un solo dispositivo, lo que a su vez permite disminuir el tamaño de los sistemas electrónicos y reducir los costos asociados con la construcción de sistemas complejos.
Tabla de las escalas de integración de compuertas lógicas
ASIC (Application Specific Integrated Circuit) se refiere a los circuitos integrados digitales que se han diseñado y fabricado para un propósito específico y no se encuentran comercialmente. Estos circuitos integrados están optimizados para realizar una tarea específica, y su diseño y fabricación se realiza con una combinación de hardware y software específicos.
Los ASICs son diferentes de los circuitos integrados genéricos, que están diseñados para ser utilizados en una variedad de aplicaciones y son más versátiles. Sin embargo, los ASICs ofrecen una mayor eficiencia en términos de tamaño, velocidad y consumo de energía, ya que se optimizan para realizar una tarea específica.
En el diseño de un ASIC, se tiene en cuenta el costo, la velocidad y el tamaño del circuito. En algunos casos, los ASICs pueden ser más costosos que los circuitos integrados genéricos, pero su alta eficiencia los hace adecuados para aplicaciones con factores críticos.
Los circuitos integrados de aplicación específica (ASIC) se desarrollan con un objetivo particular, ya sea para un dispositivo, sistema o algoritmo específico de procesamiento. Originalmente, el concepto se vinculaba principalmente con la "lógica de pegamento" (glue logic), abarcando componentes como controladores de bus, decodificadores, multiplexores y otros elementos que se encuentran en sistemas compuestos por partes muy integradas. Con el tiempo, los ASIC han avanzado hasta reemplazar múltiples funciones auxiliares que solían ser distribuidas entre diversos circuitos SSI/MSI.
Actualmente, los ASIC han incrementado su complejidad, integrando sistemas y subsistemas capaces de realizar funciones especializadas en el procesamiento de datos y señales. Por su relación costo-beneficio, eficiencia energética y capacidad de miniaturización, los ASIC se han convertido en una opción común para muchas aplicaciones.
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La lógica programable en circuitos integrados digitales es la capacidad de configurar un circuito integrado digital para realizar una tarea específica mediante la configuración de la lógica en su interior (hardware). Esto se logra mediante el uso de circuitos integrados programables.
Los circuitos integrados programables son una alternativa a los ASICs (Application Specific Integrated Circuits), que están diseñados y fabricados para un propósito específico y no pueden ser modificados una vez que están fabricados. Los circuitos integrados programables, se pueden programar y reconfigurar en el campo para adaptarse a una amplia variedad de aplicaciones.
Simple Programmable Logic Device, que es un tipo de circuito integrado digital que se utiliza en aplicaciones que requieren una lógica combinatoria y secuencial limitada.
Los SPLDs son menos flexibles que los CPLDs y las FPGAs, pero tienen un tamaño de dispositivo más pequeño y un tiempo de respuesta más rápido. Los SPLDs se utilizan ampliamente en aplicaciones de control de dispositivos y sistemas embebidos donde se requiere una lógica de programación limitada.
Complex Programmable Logic Device, es un tipo de circuito integrado digital que combina características de una FPGA y un circuito integrado de propósito específico (ASIC).
Los CPLDs son menos flexibles que las FPGAs pero tienen un tamaño de dispositivo más pequeño y menor tiempo de respuesta que una FPGA. Los CPLDs son adecuados para aplicaciones que requieren una lógica combinatoria y secuencial limitada y se utilizan ampliamente en sistemas embebidos, control de dispositivos y aplicaciones de interfaz de usuario.
Están diseñadas para aplicaciones que requieren una gran cantidad de flexibilidad en el diseño de la lógica y se utilizan ampliamente en aplicaciones de procesamiento de señales, computación paralela y sistemas embebidos.
La capacidad de un microprocesador se mide en términos de su velocidad de reloj, su tamaño de registro y su memoria cache. Los microprocesadores son una parte clave del hardware en un sistema electrónico y determinan la velocidad y la eficiencia de las operaciones que se realizan en el sistema.
Los microcontroladores se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo sistemas de automatización industrial, dispositivos electrónicos de consumo, sistemas de control de motores y sistemas de seguridad.
Las señales digitales son representaciones discretas de señales analógicas, como las que se encuentran en audio, video, imágenes y otros tipos de datos.
Los Circuitos Integrados Digitales se basan en la lógica digital y en el desarrollo de componentes electrónicos para formar sistemas complejos que permiten la manipulación y procesamiento de información digital. Contienen funciones digitales integradas para realizar funciones lógicas y de procesamiento de señales digitales. Son ampliamente utilizados en sistemas electrónicos debido a su tamaño reducido y costo, y desempeñan un papel fundamental en la tecnología moderna.
Circuitos integrados Digitales