¿Sigue mereciendo la pena aprender, por ejemplo, a sintonizar un temporizador 555 con resistencias y condensadores, cuando se puede escribir un programa de temporizador para un microcontrolador en un lenguaje de programación legible por humanos?
O, dicho de otro modo, ¿hay problemas para los que los CI son buenos y los microcontroladores no?
En su mayoría, los microcontroladores han sustituido a los circuitos integrados discretos. Me parece que aunque pueda diseñar un circuito con un 555, es probable que ese mismo circuito tenga que ser modificado en unas semanas para hacer otra cosa, y un micro conserva esa flexibilidad.
Pero hay algunas excepciones.
La lógica discreta sigue siendo más rápida que la mayoría de los microcontroladores. El retardo de propagación y los tiempos de conmutación de la lógica discreta están en el rango de 1-10 ns. Para igualar eso con un microcontrolador, tienes que ser capaz de implementar cualquier lógica que necesites en 1 instrucción, y tener un reloj en el rango de 100 MHz a 1 GHz. Puedes hacerlo, pero quizá no en una protoboard en tu garaje.
Un buen ejemplo es el decodificador de cuadratura HCTL2020. Toma dos series de pulsos y te dice en qué sentido está girando tu motor. Está implementado como un chip no programable en aras de la velocidad.
Otro aspecto interesante en el que fallan tanto la lógica digital como los microcontroladores es el filtrado de señales. Si tienes una señal analógica que quieres filtrar digitalmente, tienes que muestrearla a cierta velocidad. No importa lo rápido que la muestrees, el ruido en la señal que aparece en frecuencias superiores a la mitad de tu frecuencia de muestreo se aliasará hacia frecuencias más bajas, donde puede interferir con tu señal. Puedes resolver este problema con un filtro de paso bajo, hecho de un tapón y una resistencia, antes de que se produzca el muestreo. Después del muestreo, estás jodido. (Por supuesto, es frecuente que el ruido no se superponga a tu señal en frecuencia, y entonces un filtro digital funcionará de maravilla).
Curiosamente, acabo de tener una de nuestras fábricas chinas tratando de añadir un micro a un proyecto en el que era totalmente exagerado, y les dije que usaran un 555 en su lugar. Un 555 cuesta unos 6 céntimos, frente a un microcontrolador barato de 60 céntimos. Cuando se fabrican productos en grandes cantidades, esa diferencia de coste es importante, y definitivamente querrás saber cómo utilizar el CI más barato. Así que sí, son mejores al costar menos :)
Un área en la que la lógica discreta sigue superando a los micros es la estabilidad de las piezas a largo plazo.
¿Este micro estará disponible dentro de 10 años? 20? ¿El IDE y la cadena de herramientas seguirán siendo compatibles con él en ese tiempo?
Se puede garantizar que la lógica discreta seguirá siendo lógica discreta en el futuro. Los micros, no tanto. Si se diseña un producto que se espera que tenga una larga vida de producción, la lógica genérica y, en la medida de lo posible, las piezas genéricas reducirán la necesidad de rediseñar el dispositivo cuando cambie la disponibilidad de las piezas.
Además, no estás SOLO si el fabricante de tu chip está atrasado. Mucha gente hace lógica genérica compatible, mientras que básicamente no hay micro genérico.
A menudo resulta más barato utilizar circuitos discretos para realizar una tarea sencilla. Por ejemplo, un LED intermitente. El PIC más barato, un PIC10F200, cuesta alrededor de US $0.35 in 5ku, and that's before programming costs and taking into account the small size (and associated problems with manufacture.) An NE555 timer, on the other hand, can be picked up for about US $ 0,10 de TI en 5ku, y una solución completa pesaría probablemente unos 0,20 dólares.
Otra cosa que hay que tener en cuenta es que los microcontroladores son dispositivos intrínsecamente digitales. Claro, la mayoría tienen ADCs y algunos incluso tienen DACs, pero todavía trabajan en unidades discretas de tiempo y trabajan en bits y bytes individuales. Un circuito analógico puede ajustarse con precisión para hacer lo que el diseñador necesita porque, en teoría, lo analógico tiene una resolución infinita**. Un circuito digital está limitado por su componente más lento.
Por último, está la cuestión de la oferta. Volviendo a mi primer ejemplo, el NE555. Lleva más de 20 años en el mercado y probablemente seguirá existiendo otros 50 después de esto. Es una pieza tan gelatinosa que probablemente se fabricará para siempre (o al menos hasta que los electrones convencionales queden obsoletos en la electrónica.) Mientras que un PIC10F podría convertirse en NRND en cualquier momento. Con un único proveedor como Microchip, existe un riesgo importante de que esto arruine un producto.
**Vale, esto no es del todo cierto. En realidad, estamos limitados a la resolución de los electrones. 1 amperio = 6,24×10 18 electrones/segundo. Así que la resolución de corriente más fina que se puede obtener es el attoamperio, o 10^ -18 amperios, que son unos 6 electrones por segundo. Pero para la mayoría de los fines prácticos, esto está bien. :)
No hay que olvidar la lógica programable: los CPLD y los FPGA. Sustituyendo la lógica discreta por una CPLD no se ve afectado por la descatalogación de piezas y puede obtener mucho más rendimiento, un tamaño reducido y un coste menor. Si tienes una FPGA en el sistema, puedes implementar un núcleo blando en él, que puede actualizarse fácilmente si los requisitos cambian, y todo el conjunto puede hacerse fácilmente "a prueba de futuro".
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