Los dispositivos electrónicos digitales

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INTRODUCCIÓN

Los dispositivos electrónicos digitales desempeñan un papel fundamental en nuestra vida diaria, abarcando una amplia gama de productos, desde teléfonos móviles hasta sistemas de control industrial. El proceso de fabricación de estos dispositivos es complejo e implica diversas tecnologías y etapas, desde la creación de chips semiconductores hasta la integración de componentes en placas de circuito impreso. En los últimos tiempos, hemos sido testigos de notables avances en las técnicas de fabricación de dispositivos electrónicos digitales. Estos progresos han sido determinantes en el desarrollo de la electrónica moderna, posibilitando la creación de dispositivos cada vez más diminutos, veloces y eficientes. La reducción de tamaño de los componentes ha sido un factor primordial en este ámbito. Ingenieros y científicos han logrado disminuir las dimensiones de los elementos electrónicos, permitiendo así la producción de dispositivos más compactos y portátiles. Esta tendencia ha contribuido a la popularidad de los dispositivos móviles, como los teléfonos inteligentes y las tabletas, los cuales se han convertido en herramientas indispensables en nuestra vida cotidiana.

Aparte de la miniaturización, otro logro relevante ha sido la integración de múltiples funciones en un solo chip, conocido como sistemas en un solo chip (SoC, por sus siglas en inglés). Esto ha resultado en un aumento significativo en la eficiencia y funcionalidad de los dispositivos electrónicos digitales. Ahora podemos disfrutar de capacidades que antes requerían varios componentes separados, lo cual simplifica el diseño y reduce el consumo de energía. Estos avances en la fabricación de dispositivos electrónicos digitales no solo han transformado la manera en que nos comunicamos y nos entretenemos, sino que también han tenido un profundo impacto en la industria. Los sistemas de control de procesos industriales se han vuelto más sofisticados y eficientes gracias a la incorporación de tecnologías digitales avanzadas. Esto ha mejorado la productividad y la calidad en diversos sectores, como la fabricación, la energía y la automatización.

DESARROLLO DE ACTIVIDADES

Una empresa del sector farmacéutico requiere controlar el depósito de refrigeración de sus productos terminamos a fin de garantizar la cadena frio previo al traslado y distribución de los fármacos que elabora.

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Figura 1. Esquema de puertas con sensores

Fuente: https://makfrio.com/wp-content/uploads/2022/09/Cuartos-frios-1.webp

Se tienen dos sensores de entrada, cuando de forma excluyente uno de los dos sensores se activa entonces se debe encender una alarma o buzzer que emite un sonido a determinada frecuencia.

A continuación, se detallan las actividades asignadas:

1. Compara las compuertas EXOR de la familia TTL y CMOS para seleccionar la tecnología que más convenga a la empresa. Considera comparar: estructura de la compuerta, potencia disipada, margen de ruido, tiempo de propagación. La elección de la subfamilia queda a su criterio, se sugiere elegir solo 1 de cada familia lógica.

Solución:

Comparación entre las compuertas EXOR de la familia TTL y CMOS:

Compuerta EXOR TTL (74xx):

• Estructura: La compuerta EXOR TTL utiliza transistores bipolares para su implementación. Es conocida por su alta velocidad de conmutación y su capacidad para manejar cargas de corriente relativamente altas.
• Potencia disipada: La potencia disipada en las compuertas TTL es mayor en comparación con las compuertas CMOS. La disipación de energía está relacionada con la corriente de entrada y la tensión de alimentación.
• Margen de ruido: El margen de ruido en las compuertas TTL es menor que en las compuertas CMOS. Esto significa que las compuertas TTL son más susceptibles a las fluctuaciones de voltaje y pueden tener una mayor sensibilidad al ruido eléctrico.
• Tiempo de propagación: Las compuertas TTL tienen un tiempo de propagación menor en comparación con las compuertas CMOS. Esto se refiere al tiempo necesario para que la salida de la compuerta cambie después de que las entradas hayan cambiado.

Compuerta EXOR CMOS (40xx):

• Estructura: La compuerta EXOR CMOS utiliza transistores de óxido de metal-semiconductor complementarios (CMOS) para su implementación. Estos transistores tienen una alta impedancia de entrada y una baja disipación de energía.
• Potencia disipada: Las compuertas CMOS tienen una baja potencia disipada en comparación con las compuertas TTL. Esto se debe a la alta impedancia de entrada de los transistores CMOS, lo que resulta en una baja corriente de entrada y una menor disipación de energía.
• Margen de ruido: El margen de ruido en las compuertas CMOS es mayor en comparación con las compuertas TTL. Esto significa que las compuertas CMOS son menos susceptibles a las fluctuaciones de voltaje y tienen una mayor inmunidad al ruido eléctrico.
• Tiempo de propagación: Las compuertas CMOS tienen un tiempo de propagación mayor en comparación con las compuertas TTL. Sin embargo, con las tecnologías CMOS más modernas, este tiempo de propagación se ha reducido significativamente y puede ser comparable al de las compuertas TTL.

En general, para el caso de controlar el depósito de refrigeración de los productos farmacéuticos, la tecnología CMOS parece más adecuada debido a su baja potencia disipada y mayor margen de ruido. Además, las compuertas CMOS modernas pueden tener tiempos de propagación aceptables para esta aplicación. La elección específica de una subfamilia lógica dentro de las tecnologías TTL o CMOS dependerá de las especificaciones y requisitos exactos de la empresa.

2. Elabora un listado de al menos cinco parámetros con sus respectivos valores que se señalan en las hojas técnicas de las compuertas seleccionadas y compara características y funcionamiento de dichos parámetros.

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