AMPLIFICADORES OPERACIONALES

El concepto original del AO (amplificador operacional) procede del campo de los computadores analógicos, en los que comenzaron a usarse técnicas operacionales en una época tan temprana como en los años 40. El nombre de amplificador operacional deriva del concepto de un amplificador dc (amplificador acoplado en continua) con una entrada diferencial y ganancia extremadamente alta, cuyas características de operación estaban determinadas por los elementos de realimentación utilizados. Cambiando los tipos y disposición de los elementos de realimentación, podían implementarse diferentes operaciones analógicas; en gran medida, las características globales del circuito estaban determinadas sólo por estos elementos de realimentación. De esta forma, el mismo amplificador era capaz de realizar diversas operaciones, y el desarrollo gradual de los amplificadores operacionales dio lugar al nacimiento de una nueva era en los conceptos de diseño de circuitos.

Los primeros amplificadores operacionales usaban el componente básico de su tiempo: la válvula de vacío. El uso generalizado de los AOs no comenzó realmente hasta los años 60, cuando empezaron a aplicarse las técnicas de estado sólido al diseño de circuitos amplificadores operacionales, fabricándose módulos que realizaban la circuitería interna del amplificador operacional mediante diseño discreto de estado sólido. Entonces, a mediados de los 60, se introdujeron los primeros amplificadores operacionales de circuito integrado. En unos pocos años los amplificadores operacionales integrados se convirtieron en una herramienta estándar de diseño, abarcando aplicaciones mucho más allá del ámbito original de los computadores analógicos.

FLIP-FLOP

Uno de los elementos básicos de memoria son los llamado Flip Flops. El estado
de un flip flop cambia por un cambio momentáneo en sus entradas. Este cambio
se denomina disparo (trigger). En los latch básicos definidos al comienzo (SR
con compuertas NAND o NOR) se necesitaba un disparo de entrada definido por
un cambio de nivel. Este nivel debe regresar a su nivel inicial antes de aplicar
otro disparo. Los FF con reloj eran disparados por pulsos. La realimentación
entre la circuiteria combinacional y el elemento de memoria puede producir
inestabilidad, haciendo que el FF cambie varias veces durante la duración de un
pulso de reloj por lo que el intervalo de tiempo desde la aplicación del pulso
hasta que ocurre la transición de la salida es un factor critico que requiere un
análisis que va mas allá de los requerimientos de este curso.
Una manera de resolver este problema es hacer que los FF sean sensitivos a la
transición del pulso mas que a la duración. Hay dos maneras de hacerlo y que
dan origen a dos tipos de flip flops: los flip flops maestro esclavo y los flip flops
disparados por flanco.
Flip Flop tipo S R
La operación del FF S R disparado por
flanco es similar a la operación
analizada anteriormente, con la
diferencia de que el cambio de estado
se efectúa en el flanco de bajada del
pulso de reloj. El estado S=R=1 sigue
siendo un estado prohibido.
La tabla característica resume el
comportamiento del FF tipo S R
disparado por flanco negativo.

Flip Flop tipo J K
La operación de un FF tipo J K es muy
similar a la de un FF S C. La única
diferencia es que no tiene un estado
invalido.
Para la condición J=K=1 el FF
complementa el estado presente.
La tabla característica resume el
comportamiento del FF tipo J K
disparado por flanco negativo.

Flip Flop tipo D
La operación de un FF tipo D es
mucho mas simple. Solo posee una
entrada además de la del reloj. Se le
denomina "data" y es muy útil cuando
queremos almacenar un dato de un bit
(0 o 1). Si hay un 1 en la entrada D
cuando se aplica el pulso de reloj la
salida Q toma el valor de 1 (SET) y lo
almacena. Si hay un 0 en la entrada D,
cuando se aplica el pulso de reloj la
salida toma el valor de 0 (RESET) y lo
almacena. El cambio en la salida del
FF se efectúa en el flanco de bajada
del reloj.
La tabla característica resume el
comportamiento del FF tipo D
disparado por flanco negativo.

Flip Flop tipo T
Solo posee una entrada además de la
del reloj. Se le denomina "toggle".
Si hay un 0 en la entrada T, cuando se
aplica el pulso de reloj la salida
mantiene el valor del estado presente.
Si hay un 1 se complementa
La tabla característica resume el
comportamiento del FF tipo T
disparado por flanco negativo.

EL TRANSISTOR

Los transistores se basan en las propiedades de conducción eléctrica de materiales semiconductores, como el silicio o el germanio. Particularmente el transporte eléctrico en estos dispositivos se da a través de junturas, conformadas por el contacto de materiales semiconductores donde los portadores de carga son de distintos tipos: huecos (tipo P) o electrones (tipo N). Las propiedades de conducción eléctrica de las junturas se ven modificadas dependiendo del signo y de la magnitud del voltaje aplicado, donde, en definitiva, se reproduce el efecto amplificador que se obtenía con las válvulas: operando sobre una juntura mediante un pequeño voltaje se logra modificar las propiedades de conducción de otra juntura próxima que maneja un voltaje más importante.