Circuitos integrados, por que usar?

[DS1967]

Boa noite pessoal ! estou com uma  dúvida aqui , iniciei meus estudos em eletrônica e estou estudando circuitos integrados.

A apostila que estou estudando aponta duas principais vantagens de utilizar circuitos integrados, a parte do custo de fabricação menor eu entendi, mas o segundo motivo me deixou meio confuso...

O segundo motivo diz o seguinte: 

O desempenho dos circuitos integrados também é melhor, já que os seus componentes internos alternam rapidamente consumindo pouca energia. 

O que deu para entender é que  como esta tudo miniaturizado e bem juntinho   o caminho de comunicação (barramento) entre um componente e outro é muito mais curto  se for comparado com esses mesmos componentes em  escala normal ou maior , fazendo   se comunicarem mais rapidamente economizando  também mais energia. 

Estou errado ou é isso ai mesmo?

[Renato.88]

3 horas atrás, Diego Silveira 1967 disse:

Estou errado ou é isso ai mesmo?

Exatamente isso que você entendeu. 

 

A velocidade de comutação dos componentes é mais uma consequência do que um objetivo. 

 

Os principais motivos são realmente menor tamanho e redução de custos. 

[.if]

"A grande vantagem de se usar um circuito integrado é que ele traz, em um só circuito, o que
antes teria necessidade de vários componentes (especialmente transistores, diodos e resistores)
para obter o mesmo resultado."

Fonte:

capítulo 30

 

[aphawk]

@Diego Silveira 1967 ,

 

Vou te dar algumas ideias :

 

Um computador IBM PC XT de 1983 tinha uma placa-mãe enorme, com mais de 53 circuitos integrados, fora os de memória, com eles completos chegava a ter 640K de memória RAM ( piada né hoje qqr notebook tem 4 Gb ... ) o que acrescentava mais 36 Cis .... chegando a 91 Cis .

 

Alguns anos mais tarde, em 1987, eu participei de um projeto que montou um IBM PC XT com  1Mb de memória total, com apenas 28 Cis incluindo toda a memória.... OLHA O PROGRESSO DE 4 ANOS .....

 

Já naquela época, um simples Ci de memória RAM dinâmica, que tinha 256K por 4 bits , tinha mais de 256.000 transistores .... já pensou o tamanho que teria um computador montado com peças discretas ?

 

Um dos primeiros computadores do mundo foi utilizado no projeto da Bomba Atômica, tinha 4K de memória total, com milhares de válvulas, ocupava um prédio de 4 andares e o tempo médio de funcionamento entre falhas ( MTBF) era de apenas algumas horas .......

 

Veja onde chegamos HOJE com os modernos circuitos integrados ....

 

Paulo

[alexandre.mbm]

49 minutos atrás, aphawk disse:

...já pensou o tamanho que teria um computador montado com peças discretas?

 

E o custo...

 

Agora, esse negócio de wafer ainda é "bruxaria" para a maioria esmagadora dos seres humanos vivos, atualmente.

 

@.if, tô sabendo: pra você é só biscoito.

[A_Ferreira]

Fisicamente....componentes mais próximos, mais pequenos, a dissipação de energia é muito menor, logo a eficácia é enorme e o consumo de energia menor... Comparando com os componentes à escala normal, a diferença principal é mesmo a energia. Quanto maiores os componentes, maior resistência interna, maior dissipação de calor, menor rendimento, menor beneficio, maior custo.

[aphawk]

@A_Ferreira ,

 

Depende da finalidade do CI.... por exemplo em um microcontrolador a proximidade absurda dos transistores é a responsável pela velocidade de funcionamento de alguns Gigahertz, coisa impossível de qualquer outra maneira devido aos tempos de propagação ....

 

Paulo

[alexandre.mbm]

2 horas atrás, aphawk disse:

Depende da finalidade do CI...

 

@aphawk , com esse "depende" você está ponderando exatamente o quê? 

[aphawk]

@alexandre.mbm ,

 

Às vezes a principal vantagem não é o consumo de energia.

 

Muitas vezes precisamos utilizar CIs por causa da velocidade muito maior da comutação de seus componentes internos,  e o pequeno atraso causado pela "viagem" dos sinais dentro do CI, que é menor do que alguns centímetros...

 

Outras vezes o MTBF do CI é milhares de vezes superior ao de um circuito discreto devido ao melhor controle de produção dos semicondutores.

 

Paulo

 

[rmlazzari58]

Como curiosidade, um CI 555 dos grandes mede, sem seus terminais e olhando por cima, 4mm x 2,6mm

Tem uns menores, com as mesmas funções:

 

 

Só para fins didáticos, olhas as funções desse chip

Pensando nas funções que esse chip executa, ali dentro tem dois amplificadores, um flip-flop, três resistores e um transistor.

 

Agora, os componentes que realmente estão lá dentro... pelo que contei, aqui, são 24 transistores, um diodo e 15 resistores.

[alexandre.mbm]

3 horas atrás, aphawk disse:

Outras vezes o MTBF do CI é milhares de vezes superior ao de um circuito discreto devido ao melhor controle de produção dos semicondutores.

 

E presumo que n componentes discretos multiplicarão as probabilidades (de falha) no projeto.

 

Citação

MTBF ("Mean Time Between Failures") ou período médio entre falhas é um valor atribuído a um determinado dispositivo ou aparelho para descrever a sua confiabilidade.

 

Fonte: Wikipédia

[albert_emule]

Em 13/10/2021 às 18:42, aphawk disse:

@Diego Silveira 1967 ,

 

Vou te dar algumas ideias :

 

Um computador IBM PC XT de 1983 tinha uma placa-mãe enorme, com mais de 53 circuitos integrados, fora os de memória, com eles completos chegava a ter 640K de memória RAM ( piada né hoje qqr notebook tem 4 Gb ... ) o que acrescentava mais 36 Cis .... chegando a 91 Cis .

 

Alguns anos mais tarde, em 1987, eu participei de um projeto que montou um IBM PC XT com  1Mb de memória total, com apenas 28 Cis incluindo toda a memória.... OLHA O PROGRESSO DE 4 ANOS .....

 

Já naquela época, um simples Ci de memória RAM dinâmica, que tinha 256K por 4 bits , tinha mais de 256.000 transistores .... já pensou o tamanho que teria um computador montado com peças discretas ?

 

Um dos primeiros computadores do mundo foi utilizado no projeto da Bomba Atômica, tinha 4K de memória total, com milhares de válvulas, ocupava um prédio de 4 andares e o tempo médio de funcionamento entre falhas ( MTBF) era de apenas algumas horas .......

 

Veja onde chegamos HOJE com os modernos circuitos integrados ....

 

Paulo

 

 

Estes dias abri um processador de PC desktop.

 

Por fora o processador tem aquele tamanho. Mas dentro o chip tem a área de um botão de camisa

[.if]

13 horas atrás, albert_emule disse:

abri um processador de PC desktop

Devia ter sentido vontade fotografar pra nos mostrar

O botão é muito pequeno e dificilmente alguém conseguiria encaixar algo nele.

O tamanho maior é pra permitir conexões externas. Algo como as antigas memórias eprom

bem como proteger e facilitar a dissipação de calor

[albert_emule]

10 horas atrás, .if disse:

Devia ter sentido vontade fotografar pra nos mostrar

O botão é muito pequeno e dificilmente alguém conseguiria encaixar algo nele.

O tamanho maior é pra permitir conexões externas. Algo como as antigas memórias eprom

bem como proteger e facilitar a dissipação de calor

 

 

 

 

É um pentium 3.3Ghz

Atualmente tenho gostado da eletrônica dos tempos da válvula.

Sei que não serve mais pra nada. Mas é legal. 

 

Curioso é que mesmo em 1950, já existia válvula triodo que operava em até 3Ghz.

Tinha outras válvulas amplificadoras para essa frequência que chegavam atingir a escala dos Kw. 

 

Se mesmo hoje em dia, for procurar um transistor que opere em 3Ghz, será difícil de achar.

É preciso lembrar que o forno micro-ondas usam válvulas para gerar as microndas em 1Kw. Se usasse transistor, o forno custaria mais caro que um automóvel zero Km    

[alexandre.mbm]

20 horas atrás, albert_emule disse:

Se mesmo hoje em dia, for procurar um transistor que opere em 3Ghz, será difícil de achar.

 

É preciso lembrar que os fornos micro-ondas usam válvulas para gerar as microondas em 1 Kw. Se usassem transistor, o forno custaria mais caro que um automóvel zero Km.

 

@albert_emule

 

Voltei para mendigar um pouco: que tal você criar um tópico nos mostrando disso daí?!

 

A princípio, estou estranhando.

[albert_emule]

1 hora atrás, alexandre.mbm disse:

A princípio, estou estranhando.

 

O que o amigo estaria estanhando? 

O fato do forno micro-ondas usar válvulas? 

É uma válvula só que é  usada. É a de potência. São chamadas de magnetron. Mas é uma válvula:

Tem um filamento de 6 volts para causar Efeito termiônico. São até recoberto com tório  para melhorar o efeito.

Funcionam em alto vácuo. 

 

Ou está estanhando o fato de válvulas nos anos 50 já funcionarem com 3Ghz? 

As válvulas sempre conseguiram trabalhar com alta frequência. Desde sempre. Inclusive em alta potência. 

 

Parece que para as válvulas, trabalhar com alta frequência é mais tranquilo que transistor .

Pesquise essa válvula: jan-cg-2c40

Ela é para até 3Ghz. É um triodo. 

Errei

 

Ela vai até 3.7Ghz com potência de 200W 

https://www.radiomuseum.org/tubes/tube_2c40.html

[alexandre.mbm]

 

 

 

 

34 minutos atrás, albert_emule disse:

É uma válvula só que é usada [no microondas]. É a de potência. São chamadas de magnetron. Mas é uma válvula:

 

Tem um filamento de 6 volts para causar efeito termiônico. São até recobertos com tório para melhorar o efeito.

 

Funcionam em alto vácuo. 

 

Menos estranho, mas ainda não familiar. Contudo, obrigado.

[.if]

@alexandre.mbm

[alexandre.mbm]

@.if, muito bom, ter acesso a isso! Obrigado. Mas confesso que estou "falhando" hoje. "Não estou com cabeça" para montar algo do que vejo nas suas fotos. Logo, continuo na mesma. A única coisa que captei nessa história com o @albert_emule foi o tal efeito termiônico jogando no meio de campo. O professor Newton (vídeo) fez um paralelo das válvulas com os transistores que eu até entendi...

[A_Ferreira]

Estava agora debruçando-me sobre este assunto e associei o assunto a outra linguagem: O AHK. Aparentemente poderá não ser muito difícil usar um microswitch como "sensor" aliado a um pequeno "programa" em "AHK", o qual fornecerá um determinado numero de pulsos pretendido... 

[.if]

1 hora atrás, alexandre.mbm disse:

um paralelo das válvulas com os transistores que eu até entendi

o paralelo de minhas fotos (do tópico linkado que não se se clicou) é com ovelhas.

De fato não foi feito pra pessoas como você

Já que conectou o termo temo-iônico por isso conectei o link... catodo fica quente deixando os eletrons lôcos pra sair. Basta uma ausência deles (+V) no anodo pra puxá-los. Uma grade no meio com uma V baixa controla seu fluxo: eis a essência do triodo como amplificador

Uns maluco do passado fazia até circuito lógico

o que possibilitou o desenvolvimento do eniac que Paulão ajudou a programá-lo

Em 13/10/2021 às 18:42, aphawk disse:

Um dos primeiros computadores do mundo foi utilizado no projeto da Bomba Atômica, tinha 4K de memória total, com milhares de válvulas, ocupava um prédio de 4 andares e o tempo médio de funcionamento entre falhas ( MTBF) era de apenas algumas horas

[albert_emule]

4 horas atrás, .if disse:

o paralelo de minhas fotos (do tópico linkado que não se se clicou) é com ovelhas.

De fato não foi feito pra pessoas como você

Já que conectou o termo temo-iônico por isso conectei o link... catodo fica quente deixando os eletrons lôcos pra sair. Basta uma ausência deles (+V) no anodo pra puxá-los. Uma grade no meio com uma V baixa controla seu fluxo: eis a essência do triodo como amplificador

Uns maluco do passado fazia até circuito lógico

o que possibilitou o desenvolvimento do eniac que Paulão ajudou a programá-lo

 

 

 

Se não tivessem descoberto os semi condutores, hoje teríamos válvulas em tamanho nano.

 

A Nasa encomendou umas válvulas de 100 nano.

Não precisa de filamento. No tamanho nanométrico, o mundo muda um pouco o modo de funcionar.
Os elétrons saltam por conta própria ao ter um diferencial de tensão.
Funcionam com 10V. 

O retorno das válvulas. Desta vez repaginada e turbinada em 460 Giga hertz.
Aquele espaço que chamam de vácuo na verdade não chega a ser um vácuo. No transistor real usam hélio para preencher.
Existe uma distância que os elétrons conseguem percorrer sem colidir nos átomos de um gás. Para o gás hélio esta distância vai até 1 micrômetro. Isso significa que se o espaço entre os eletrodos forem de 100 nm num espaço preenchido com hélio, haveria cerca de 10% de probabilidade dos elétrons colidirem no átomos do gás. Os elétrons não podem colidir com gases numa válvula, pois se isso ocorrer, a válvula deixa de funcionar como dispositivo amplificador e passa a funcionar como um SCR do tempo da válvula: Passa a funcionar como Thyratron. Isso acontece pois o gás se ioniza e fica impossível de controlar o fluxo de elétrons.

https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=nanotransistor-vacuo-retorno-valvulas&id=010110120524#.YW5CK5Fv80M

 

https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=transistor-a-vacuo&id=010110120720#.YW5C5JFv80M

[alexandre.mbm]

@.if , @albert_emule , eu tenho entendido as últimas mensagens de vocês. Agora, o magnetron ser uma válvula, isso daí tá meio seco. Não liguem! Eu devo estar cansado ou preguiçoso. Depois eu entenderei.

[albert_emule]

2 horas atrás, alexandre.mbm disse:

@.if , @albert_emule , eu tenho entendido as últimas mensagens de vocês. Agora, o magnetron ser uma válvula, isso daí tá meio seco. Não liguem! Eu devo estar cansado ou preguiçoso. Depois eu entenderei.

 

 

Válvula chamamos aqui no brasil.

 

Nos Estados Unidos eles chamam de vacuum tube, o que de fato é. 

 

É a tecnologia do vácuo. 

[aphawk]

21 horas atrás, .if disse:

o que possibilitou o desenvolvimento do eniac que Paulão ajudou a programá-lo

 

KKKKKK poxa não sei se me sinto ofendido ou elogiado kkkkkk 

 

Mas eu programei usando cartão perfurado !  E depois gravando e recuperando de fita cassete ......  até chegar num disquete de poderosos 48K por lado demorou uns 4 anos ..... o que já passou pelos meus olhos dá um belo livro viu .... ví como funcionava a SEI ( Secretaria Especial de Informática ) com a Microtec e a Itaúcom ( ...... ) , ví ( aliás presenciei em Brasília ) como funcionava a Petrobras a mando da SEI, ví como funcionava o processo de re-escrita de BIOS usando a tal de caixa preta, ví como montar um MSDOS 2.0 e até incluimos opções nos comandos existentes, ví como o chipset MADE IN USA da Faraday americana virava chipset "made in Brazil"  mediante lixagem da camada superior de resina e posterior acréscimo de resina com inscrição do "fabricante brasileiro" e alteração de datasheet com a descrição de funcionamento de 4 pinos no chipset que na verdade eram ignoradas na placa-mãe feita no Brasil para ficar idêntica à da Faraday americana ....  ví como a "fabricante brasileira"  desse chipset alegava em documento que esse chipset foi desenvolvido a pedido de uma empresa ( empresa essa que surgiu dos trabalhos de formatura de várias equipes da minha faculdade de Engenharia,  onde quem se tornou fundador e dono da empresa era nosso professor e orientador ) e que ela detinha a "patente"  e exclusividade para vender..... enfim, a idade é um acúmulo de experiências muito interessantes né ? Ainda mais aqui no Brasil, onde pelo que vemos nos noticiários parece que nada mudou desde os tempos de Cabral ...

 

Paulo