Circuitos integrados Os circuitos integrados surgiram por volta da década de 70 tendo como objetivo principal dar resposta à grande necessidade de miniaturização de circuitos.
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Paula Domingues Formadora nas áreas de Eletrónica, Telecomunicações, Automação e Comando IEFP – Évora pauladomingues47@gmail.com
A desvantagem dos componentes discretos é o seu tamanho que, muitas vezes, torna os circuitos demasiadamente grandes dada a sua função. t O QUE SÃO CIRCUITOS INTEGRADOS? Circuitos integrados são pequenos circuitos eletrónicos, constituídos por um conjunto de componentes como resistências, condensadores, transístores que são fabricados num processo comum, sendo colocados numa substância semicondutora de silício. Este tipo de componentes apresentam algumas limitações, nomeadamente: t Baixa potência de dissipação; t Impossibilidade de integração de bobines e indutâncias; t Resistências e condensadores a integrar, com valores muito limitados; t Tensões de funcionamento com valores limitados.
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No entanto, os circuitos integrados apresentam vantagens que justificam bastante a sua utilização cada vez mais frequente: t Redução do consumo de energia; t Redução do tamanho e peso do circuito; t Redução de custos; t Aumento da velocidade de trabalho; t Produção de circuitos mais simples; t Melhoria de caraterísticas técnicas do circuito; t Fácil manutenção; t Redução de stock; t Redução de erros de montagem; t Redução de capacidades parasitas; t Maior fiabilidade.
CLASSIFICAÇÃO DOS CIRCUITOS INTEGRADOS Os circuitos integrados podem ser classificados: 1. Quanto à escala de integração: A escala de integração indica-nos o número de componentes que constituem o CI. t SSI (Small Scale Integration) – Pequena escala de integração. São circuitos integrados com menos componentes. Podem conter até 30 dispositivos por circuito integrado. t MSI (Medium Scale Integration) – Média escala de integração. Podem conter até várias centenas de componentes, podendo ter entre 30 a 1000 dispositivos por cada circuito integrado.
LSI (Large Scale Integration) – Larga escala de integração. Contém milhares de componentes, podendo ter entre 1000 a 100 000 dispositivos em cada circuito integrado. Estes circuitos executam funções lógicas complexas como um relógio digital, as funções de uma calculadora, entre outros. VLSI (Very Large Scale Integration) – Muito larga escala de integração. São circuitos integrados que compreendem entre 100 000 a 10 milhões de componentes por cada circuito integrado. São exemplo destes circuitos integrados os microprocessadores. ULSI (Ultra Large Scale Integration) – Integração em escala ultra larga. São circuitos integrados que têm mais de 10 milhões de dispositivos por cada circuito integrado.
2. Quanto ao tipo de transístores utilizados: Bipolar (por exemplo: TTL) Famílias lógicas bipolares: t RTL – Resistor Transístor Logic – Lógica de Transistor e Resistência; t DTL – Díode Transístor Logic – Lógica de Transistor e Díodo; t TTL – Transistor Transístor Logic – LógicaTransístor-Transístor; t HTL – High Threshold Logic – Lógica de transístor com alto limiar; t ECL – Emitter Coupled Logic – Lógica de emissores ligados; t I²L – Integrated-Injection Logic – Lógica de injeção integrada. Mos-Fet (por exemplo: CMOS) t CMOS – Complementary MOS – MOS de pares complementares NMOS/PMOS; t NMOS – Utiliza só transístores MOS_FET canal N; t PMOS – Utiliza só transístores MOS-FET canal P. 3. Quanto à sua aplicação: t Lineares ou analógicos: São circuitos integrados que produzem sinais de saída contínuos em função dos sinais que lhes são aplicados nas suas entradas. Este tipo de circuitos integrados têm como função principal a amplificação. São exemplo de circuitos integrados lineares ou analógicos os Amplificadores Operacionais (Ampop).
t Figura 1. Circuitos integrados analógicos.
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Digitais: São circuitos integrados que só funcionam com um determinado número de valores ou estados lógicos (por exemplo: 0 V e 5 V).
"Atenção: sempre que possível certifique-se de que todos os componentes que fazem parte do circuito onde está inserido o circuito integrado, estão em perfeitas condições de funcionamento, bem como todas as soldaduras, pistas e ilhas do circuito."
Figura 8. Encapsulamento LCCC.
8.3. SOIC – Small-Outline Integrated Circuit – encapsulamento muito semelhante a um DIP de tamanho mais reduzido e com os terminais dobrados.
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BASES PARA OS CIRCUITOS INTEGRADOS Existem bases específicas (socket) para colocar os circuitos integrados num circuito. Estas bases devem ser sempre utilizadas pois, além de facilitar uma eventual substituição do componente, caso seja necessário, evita também que o componente aqueça demasiado durante o processo de soldadura.
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Figura 9. Socket.
FABRICANTES DE CIRCUITOS INTEGRADOS É importante conhecer alguns fabricantes de circuitos integrados, bem como os logotipos utilizados por estes, de forma a facilitar a pesquisa de datasheet. Por esse motivo, a Tabela seguinte indica-nos alguns fabricantes de circuitos integrados bem como os respetivos logotipos utilizados.
Hitachi
Toshiba
General Semiconductor
National Semiconductor
Motorola
TelCom Semiconductor
National Semiconductor
Panasonic (Matsushita)
Microchip Technology
AMD (Advanced Micro Devices)
ON Semiconductor
Mitsubishi Electric
Philips Semiconductor
Ericsson
Texas Instruments
Samsung Electronics
Figura 10. Fabricantes de Circuitos Integrados.
COMO PODEMOS TESTAR UM CIRCUITO INTEGRADO Quando queremos testar um circuito integrado devemos ter em conta que se trata de um circuito completo e não de um só componente. Assim, o que devemos tentar testar será todo o circuito que existe dentro do circuito integrado e não apenas um dos componentes que o constitui. Ora, como cada circuito integrado tem uma função diferente, não existe um único circuito que permita testar todos os circuitos integrados. Assim, existirá um circuito para testar o Ampop 741, existirá um outro circuito para testar o temporizador 555, existirá um outro circuito para testar as portas lógicas 7432, entre muitos outros. Podemos testar o circuito integrado com tensão e sem tensão.
TESTE DE UM CIRCUITO INTEGRADO SEM TENSÃO Para testar um circuito integrado sem tensão só precisamos de um multímetro. Com a ajuda do multímetro podemos: t Verificar se existe algum curto-circuito no circuito integrado: Prepare o multímetro para medir resistências, coloque uma das pontas de prova no terminal de massa e realize uma medição entre cada um dos terminais restantes e o terminal de massa do circuito integrado. Em nenhuma das medições deve obter uma resistência nula. Caso tal se verifique, significa que o circuito integrado tem dois terminais em curto-circuito. Uma outra forma de realizar o mesmo teste é preparar o multímetro para medir a continuidade e realizar a medição entre cada terminal e o terminal de massa. Neste caso é esperado não ter continuidade em nenhuma das medições. t Verificar a resistência entre terminais: Prepare o multímetro para medir resistências. Meça a resistência existente entre cada 2 terminais e compare com as medições realizadas num outro circuito integrado igual e que tenha a certeza que está num bom estado de funcionamento. Se encontrar alguma diferença nos valores medidos é possível que o circuito integrado esteja avariado.
TESTE DO CIRCUITO INTEGRADO COM TENSÃO Outra forma de testar o circuito integrado é com este em funcionamento. Neste caso meça a tensão existente entre os terminais de VCC e a massa. Compare o resultado da medição realizada com os valores indicados no datasheet. Atenção: sempre que possível certifique-se de que todos os componentes que fazem parte do circuito onde está inserido o circuito integrado, estão em perfeitas condições de funcionamento, bem como todas as soldaduras, pistas e ilhas do circuito.