Circuitos Integrados (IC)

Circuitos integrados en encapsulado DIP, para protoboard: compuertas lógicas de las familias 74LS, 74HC y CD4000, amplificadores operacionales, multiplexores, decodificadores, contadores, flip flops, registros y el 555. Antes del número de parte, decide dos cosas: a qué voltaje va a trabajar el circuito y qué función necesitas.

• 74LS: TTL, alimentación fija de 5V.
• 74HC: CMOS, de 2V a 6V, la que combina con Arduino y con 3.3V.
• CD4000: CMOS de 3V a 18V, para circuitos a 9V o 12V.
• Para partir: la Compuerta Lógica NAND 2 Entradas 74LS00N y el LM358 Amplificador Operacional.

Cómo elegir un circuito integrado: familia, voltaje y encapsulado

El número de parte dice más de lo que parece. Las dos letras del medio en un 74xx indican la familia, y la familia fija el voltaje de alimentación y con qué otros chips se puede conectar sin adaptar niveles.

74LS (TTL). Alimentación de 5V, ni más ni menos. Es la familia clásica de los laboratorios de electrónica digital y la que piden las guías de laboratorio de universidad. Acá están la Compuerta Lógica NAND 2 Entradas 74LS00N, la Compuerta Lógica AND 2 Entradas SN74LS08N, la Compuerta Lógica OR 2 Entradas SN74LS32N y el resto de la serie LS.

74HC (CMOS de alta velocidad). Funciona de 2V a 6V, consume mucho menos en reposo y sus entradas casi no cargan la salida anterior. Si el circuito se alimenta a 3.3V o va conectado a un Arduino, es la familia que corresponde: por ejemplo el IC NAND SN74HC00N CMOS 14 Pines o el Circuito Integrado SN74HC138N.

CD4000 (CMOS). Acepta de 3V a 18V, así que sirve para circuitos que se alimentan con una batería de 9V o una fuente de 12V sin regulador de 5V al medio. Es más lenta que las 74, y eso no importa en un temporizador ni en un contador de botones. Están la Compuerta Lógica NAND CD4011BE, la Compuerta Lógica OR CD4071BE Quad, la Compuerta Lógica NOR Cuádruple CD4001BE y contadores como el Circuito integrado 4017 Contador.

Dos precauciones que evitan fallas difíciles de encontrar. Primera: una entrada CMOS que queda al aire no vale cero, vale cualquier cosa; las compuertas que no uses van amarradas a masa o a alimentación. Segunda: una salida 74LS no llega al nivel alto que una entrada 74HC espera a 5V, así que al mezclar familias la señal debe ir de HC hacia LS, no al revés, o con una resistencia de pull up en el camino.

Del encapsulado: casi todo lo de esta categoría es DIP, con patas a 2.54mm, que entra directo en protoboard y en zócalo. La excepción es el Circuito Integrado LM3525M-L SOIC-8, de montaje superficial, que necesita adaptador para usarse en protoboard.

Compuertas lógicas: cuál comprar según la función

Cada chip trae varias compuertas iguales. La tabla dice cuántas y de cuántas entradas, que es lo que decide si te alcanza con un integrado o necesitas dos.

Función	Qué trae el chip	TTL 5V	CMOS
NAND	4 compuertas de 2 entradas	Compuerta Lógica NAND 2 Entradas 74LS00N	IC NAND SN74HC00N CMOS 14 Pines y Compuerta Lógica NAND CD4011BE
AND	4 compuertas de 2 entradas	Compuerta Lógica AND 2 Entradas SN74LS08N
OR	4 compuertas de 2 entradas	Compuerta Lógica OR 2 Entradas SN74LS32N	Compuerta Lógica OR CD4071BE Quad
NOR	4 compuertas de 2 entradas	Compuerta Lógica NOR 2 Entradas SN74HC02N / SN74LS02N, en su variante LS	La misma en su variante HC y Compuerta Lógica NOR Cuádruple CD4001BE
XOR	4 compuertas de 2 entradas	Compuerta XOR SN74LS86N
NOT	6 inversores	Compuerta Lógica NOT 6 entradas SN74LS04N	Buffer Inversor Hex CMOS CD4049UBE
NAND de 3 entradas	3 compuertas		Compuerta Lógica NAND 3 Entradas SN74HC10N
NAND de 4 entradas	2 compuertas	Compuerta Lógica NAND SN74LS20N DIP-14

Si solo vas a comprar un tipo, que sea NAND: con compuertas NAND se construye cualquier otra función, y por eso el 74LS00 suele ser el primer integrado de una guía de laboratorio digital. Una compuerta AND es una NAND seguida de un inversor; una OR se arma con tres NAND. Cuando la lógica crece, comprar el chip específico ahorra cableado.

Para señales con ruido o un botón que rebota, el inversor común no basta: el Circuito Integrado 74LS14 Inversor Schmitt-Trigger tiene histéresis en la entrada y entrega un flanco limpio aunque la señal suba lento. Y si necesitas manejar algo con más corriente o a otro voltaje que la lógica, el SN74LS05N Inversor TTL de 6 Canales es de colector abierto: la salida solo tira a masa y el nivel alto lo pone tu resistencia de pull up. En CMOS, el Circuito Integrado SN74HC07N trae seis buffers de drenador abierto, sin invertir.

Amplificadores operacionales y comparadores

La elección se reduce a tres preguntas: cuántos amplificadores necesitas en el mismo chip, si el circuito tiene una sola fuente o fuente simétrica, y si la señal es audio.

Fuente simple, uso general. El LM358 Amplificador Operacional trae dos amplificadores y trabaja con una sola alimentación, o sea con los mismos 5V del microcontrolador, y su salida puede llegar hasta cerca de masa. Es el que va en acondicionadores de sensores, seguidores y filtros simples. El Amplificador Operacional LM324 / LM324N es el mismo concepto con cuatro amplificadores en un DIP de 14 patas.

Audio y señales de baja distorsión. El Amplificador operacional TL072 DIP8 tiene entradas JFET, más ruido bajo y más ancho de banda que el LM358; es el de los preamplificadores, mezcladores y pedales. El Amplificador Operacional Cuádruple TL074CN JFET es la versión de cuatro. Estos rinden con fuente simétrica.

El clásico de laboratorio. El LM741CN es un solo amplificador en DIP de 8 patas, el de los textos de electrónica analógica. Pide fuente simétrica y no es rail to rail, así que sirve para aprender y para replicar el circuito del libro, no para alimentarlo con los 5V de un Arduino. En la misma línea de propósito general están el Amplificador Operacional LM301AN Propósito General y el Amplificador Operacional Cuádruple LM3900N Norton, que es un amplificador de corriente y se calcula distinto.

Comparador, que no es lo mismo. Si lo que necesitas es que la salida cambie de estado cuando una señal cruza un umbral, corresponde el Circuito Integrado LM393P: dos comparadores con salida de colector abierto, que conectas a 5V con una resistencia y entregan un nivel lógico limpio. Un amplificador operacional en lazo abierto hace lo mismo peor, más lento y con la salida en niveles que no siempre entiende un pin digital.

Amplificar un parlante. Ahí no va un operacional sino un amplificador de potencia: el LM386 amplificador mono 8dip para un parlante chico a batería, el Amplificador Audio Potencia LM380N 2.5W cuando necesitas algo más y el IC TDA2003 para alimentar desde 12V, como en un auto.

Multiplexores, decodificadores y codificadores

Un multiplexor elige una entre varias entradas con unos pocos pines de selección; un decodificador hace lo contrario, activa una salida entre varias a partir de un código binario. Los dos sirven para lo mismo en la práctica: leer o manejar más señales de las que el microcontrolador tiene pines.

Multiplexores. El Multiplexor Cuádruple 2 a 1 SN74LS157N conmuta cuatro señales entre dos fuentes con un solo pin de selección. El Multiplexor Dual 4 a 1 SN74LS153N DIP-16 elige entre cuatro entradas, dos veces. Y el Circuito Integrado Multiplexor 8->1 74LS151 lleva ocho entradas a una sola salida con tres bits de selección: es el que usas para leer ocho botones o sensores digitales ocupando cuatro pines.

Decodificadores y demultiplexores. El Decodificador 3 a 8 Líneas SN74LS138N y su versión CMOS, el Circuito Integrado SN74HC138N, activan una de ocho salidas con tres bits, lo típico para seleccionar chips o filas de un teclado matricial. El Decodificador Demultiplexor Dual SN74LS139 hace 2 a 4, dos veces. Si vas a montarlo junto a un Arduino a 5V, cualquiera de los dos 138 sirve; a 3.3V, el HC.

Codificador. El SN74LS148N Codificador hace el camino inverso con prioridad: recibe ocho entradas y entrega en tres bits cuál de ellas está activa, resolviendo el empate a favor de la de mayor número.

Para display de 7 segmentos. El decodificador BCD a 7 segmentos toma cuatro bits y enciende los segmentos del dígito. La polaridad del display decide el chip: Decodificador BCD SN74LS47N Anodo para display de ánodo común y Decodificador BCD SN74LS48N Catodo para cátodo común. Comprar el equivocado es el error más común de esta familia, así que revisa la ficha del display antes.

Contadores, flip flops y registros de desplazamiento

Son los integrados que guardan estado: cuentan pulsos, retienen un bit o convierten datos en serie a paralelo.

Contadores. El Circuito integrado 4017 Contador es un contador de década con diez salidas que se activan una tras otra a cada pulso: el chip de las luces secuenciales y de los semáforos de maqueta, y por ser CD4000 se alimenta directo con una batería de 9V o una fuente de 12V. El Contador Década CD4026BE Display 7 Segmentos cuenta de 0 a 9 y entrega directo los siete segmentos, sin decodificador aparte. En TTL, el Contador SN74LS93N es un contador binario de 4 bits asíncrono y el Circuito Integrado SN74LS290N es su versión de década, el Contador Binario Síncrono SN74LS161 4-Bit cuenta en sincronía con el reloj y se carga en paralelo, y el Contador BCD Síncrono SN74LS190N Up/Down cuenta hacia arriba y hacia abajo. Para contar mucho, el Contador Binario 12 Etapas CD4040BE cuenta hasta 4095, 12 bits, con un solo chip.

Flip flops. El Circuito Integrado Flip Flop D 74LS74 trae dos flip flops tipo D con set y reset, la base de cualquier registro. El Circuito Integrado Flip Flop SN74LS76N y el Circuito Integrado Flip Flop SN74LS73N son JK dobles, los que piden las guías de contadores y divisores de frecuencia.

Registros y buses. El Registro de Desplazamiento SN74HC595N DIP-16 recibe 8 bits en serie por tres pines y los saca en paralelo: es la forma estándar de sumar salidas a un Arduino, y se encadenan varios sin gastar más pines. El Latch Transparente Octal SN74LS373N 3-Estados retiene un byte, y el Transceptor Bus Octal SN74LS245N 3-Estados deja pasar 8 bits en cualquiera de los dos sentidos, para compartir un bus. Y el Circuito Integrado SN74LS283N suma dos números de 4 bits con acarreo, el bloque de la ALU de la guía.

Temporizador, drivers de potencia y kits surtidos

El 555. El N555 timers NE555 temporizador IC sigue siendo la forma más simple de generar un pulso o una onda cuadrada sin programar nada: dos resistencias y un condensador fijan la frecuencia. Se alimenta de 4.5V a 16V y su salida entrega corriente suficiente para un LED o un relé chico. Con el Circuito integrado 4017 Contador al lado tienes un secuenciador completo sin microcontrolador.

Drivers. Una compuerta o un pin de Arduino no mueve un relé, un motor ni una tira de LEDs. El ULN2003AN DIP16 trae siete transistores Darlington con diodo de protección, para relés, solenoides y motores paso a paso unipolares; el ULN2803APG es la versión de ocho canales. Para un motor DC en los dos sentidos o un paso a paso bipolar, el Controlador para motor DC y paso a paso L203d L293 Dip-16 IC es un doble puente H. Y el Driver de Mosfet/IGBT IR2110 DIP-14 es el driver de lado alto y lado bajo para fuentes conmutadas e inversores, ya de otra liga.

Analógicos de función específica. El Driver de Barra LED LM3914N-1 DIP-18 convierte un voltaje en una barra de diez LEDs, el Decodificador Tono PLL LM567CN detecta si llega una frecuencia determinada y el Convertidor Frecuencia Voltaje LM2907N-8 DIP-8 saca un voltaje proporcional a las revoluciones de un sensor.

Kits. Los dos kits de la categoría son de integrados analógicos, no de compuertas. El Kit IC de 75 Piezas trae 75 integrados repartidos en 13 modelos: LM358, LM324, LM386, NE555, ULN2003, ULN2803, LM339, NE5532, JRC4558, OP07, TDA2030, TDA2822 y MC34063. El Kit de circuitos integrados IC de 150 piezas XL sube a 16 tipos, entre ellos el LM393, el optoacoplador PC817 y el ICL7660, y viene con sus zócalos. Ninguno de los dos incluye chips de las series 74 ni CD4000: las compuertas, contadores y registros se compran sueltos.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre un 74LS00 y un 74HC00?

La misma función, cuatro compuertas NAND de dos entradas, en familias distintas. El 74LS00 es TTL y necesita 5V fijos; el 74HC00 es CMOS, funciona de 2V a 6V y consume mucho menos en reposo. Para un laboratorio de electrónica digital a 5V sirve cualquiera. Para un circuito a 3.3V o alimentado a batería, el SN74HC00N.

¿Qué compuerta lógica compro para partir?

La NAND de dos entradas, que es la Compuerta Lógica NAND 2 Entradas 74LS00N o el IC NAND SN74HC00N CMOS 14 Pines. Con compuertas NAND se arma cualquier otra función lógica, y es el chip que suele pedir la guía de laboratorio. Después, según lo que la lógica necesite, se suman la AND SN74LS08N, la OR SN74LS32N y el inversor SN74LS04N.

¿LM358 o LM741 como amplificador operacional?

Depende de la alimentación. El LM358 trabaja con una sola fuente, incluidos los 5V de un Arduino, y trae dos amplificadores. El LM741CN es un solo amplificador que pide fuente simétrica, positiva y negativa. Para acondicionar un sensor o hacer un filtro en un proyecto con microcontrolador, el LM358. Para replicar el circuito del libro de analógica con fuente doble, el LM741CN. Para audio de baja distorsión, ninguno de los dos: el TL072.

¿Qué integrado uso para leer más entradas o tener más salidas en un Arduino?

Para entradas digitales, el Circuito Integrado Multiplexor 8->1 74LS151 lee ocho señales usando cuatro pines. Para salidas, el Registro de Desplazamiento SN74HC595N DIP-16 entrega ocho salidas con tres pines y se encadena con más 595 sin ocupar pines nuevos. Para seleccionar entre varios chips o filas de un teclado, el Decodificador 3 a 8 Líneas SN74LS138N.

¿Qué integrado necesito para un display de 7 segmentos?

Uno de dos, según el display. Si es de ánodo común, el Decodificador BCD SN74LS47N Anodo; si es de cátodo común, el Decodificador BCD SN74LS48N Catodo. Si además quieres que cuente solo con cada pulso, el Contador Década CD4026BE Display 7 Segmentos hace las dos cosas en un solo chip.

¿Estos circuitos integrados se montan en protoboard?

Sí. Casi toda la categoría es encapsulado DIP con patas a 2.54mm, que entra directo en protoboard y en zócalos para placa. La excepción visible es el Circuito Integrado LM3525M-L SOIC-8, de montaje superficial, que necesita un adaptador. Al montar un CMOS, amarra a masa o a alimentación las entradas de las compuertas que no uses; una entrada CMOS al aire toma cualquier valor.