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Historia del Circuito Integrado 555. ¿Quién fue su creador?

Este humilde circuito integrado, utilizado por todos los que hemos pasado por la electrónica y los circuitos. Un pedazo de plástico tan simple y sencillo. Que muchas veces hemos olvidado entre nuestras cajas de componentes, mochilas o quizás hasta tirados en los laboratorios. Pero nunca, nunca, subestimado el poder que tiene para hacer parpadear un LED en periodos de tiempo y la posibilidad de crear música y efectos de sonido. Conoce la historia del circuito integrado 555 aquí.

 

Historia del Circuito Integrado 555.

Comenzaba la década de 1960, cuando el ingeniero suizo Hans Camenzind llegó a los Estados Unidos, terminó su maestría en la Northeastern University. Durante ese tiempo, emergieron diversas comunidades a los alrededores de Boston, lo que hizo que se convirtiera en un importante centro de atracción tecnológico. Hans, como cualquier ingeniero, quería ser parte de la acción. Pero con todas esas responsabilices que a veces uno se echa encima como una esposa e hijos que mantener, no hubo más que conseguir un trabajo en PR Mallory Corporation. Una empresa ubicada en Massachusetts que se dedicaba principalmente a las baterías.

Mallory no era esa empresa tecnológica de vanguardia, aún así Hans aguantó ahí durante seis años, con la esperanza de que la empresa creciera y se dedicara en enfrentar otro tipo de retos más emocionantes que sólo baterías. Pero lamentablemente no fue así, y Hans comenzó a buscar más opciones de empleo, enviando su currículum a más compañías del giro tecnológico. En 1968, firmó contrato con Signetics, una empresa relativamente joven de Silicon Valley, fundada por ex ingenieros de la empresa Fairchild, a los que no les gustó que esa compañía se enfocara sólo en componentes discretos mientras ellos creían que los circuitos integrados serían la tendencia del futuro. Finalmente, ahí había algo en lo que el ingeniero Hans se sentía más productivo con proyectos retadores y emocionantes.

Lamentablemente, no duró mucho la emoción. Signetics había luchado desde sus comienzos, tratando de crear un modelo de negocios alrededor de los circuitos integrados personalizados, construidos según las especificaciones del cliente. La compañía finalmente tuvo éxito en el mercado de la defensa, pero cuando Hans se incorporó a ella, la competencia de otros fabricantes más grandes, irónicamente incluyendo a Fairchild, había puesto a Signetics en una situación financiera crítica. Eso, junto con la desaceleración de la economía estadounidense a medida que avanzaba la década de 1970, dio lugar a una ronda tras otra de despidos en Signetics. En dos años, Hans vio desaparecer a la mitad de sus colegas ahí en Signetics.

No había mucho qué pensar, fue así como Hans dio un salto de fe. Renunció a Signetics, pero no antes de convencer a la administración de la empresa para que lo contratara como consultor. La compañía necesitaba desesperadamente un golpe de suerte, por lo que le dieron un contrato de un año para buscar e innovar en algo nuevo. Hans estaba trabajando con un salario mucho menor que el anterior, pero estaba haciendo lo que amaba y, lo que es más importante, contaba con un empleo cuando otros la estaban pasando muy mal. En el verano de 1970, trabajando en un espacio rentado en Sunnyvale enclavado entre dos restaurantes chinos, Hans se puso a trabajar.

 

El ingeniero Hans. Foto vía IEEE.

 

 

El golpe de suerte.

Cuando comenzó a trabajar por su propia cuenta como consultor, Hans ya tenía en mente la idea de un chip temporizador. Su inspiración venía de la educación técnica que tuvo en Suiza, que incluyó una temporada como técnico de radio. Él conocía todo sobre el diseño de la radio, y durante su tiempo en Mallory había pensado si sería posible construir una radio con un sólo chip. Sabía que los diseños tradicionales que usaban bobinas grandes no funcionarían con el silicio, por lo que se puso a buscar otras alternativas.

Una noche, mientras recorría la biblioteca del MIT, Hans descubrió documentos que describían los lazos de seguimiento de fasebucles de enganche de fase, o PLL (del inglés phase-locked loop).  Se dio cuenta de que serían perfectos para los circuitos sintonizados necesarios para construir un Circuito Integrado receptor de radio. Cuando regresó a Signetics, convenció a su nueva administración de que un chip PLL podría ser el golpe de suerte ganador que tanto estaban buscando. Estuvieron de acuerdo, y Hans comenzó a diseñar el chip 565 PLL, un producto exitoso, que llegó al mercado justo antes de que Hans se fuera.

De las partes principales del PLL que Hans diseñó fue un oscilador cuya frecuencia podía ser controlada por componentes externos. A Hans le sorprendió que esto pudiera modificarse fácilmente en un circuito temporizador, uno que podía usarse en modo de ejecución libre o de un solo disparo, dependiendo de cómo se conectaran los componentes externos. Pensó que un temporizador de este tipo sería un componente útil por sí solo, y lo propuso a Signetics como su proyecto de contrato. Al principio se resistieron, temiendo que un cronómetro canibalizara las ventas de otros chips que Signetics ya tenía, pero finalmente aprobaron la idea.

Hans pasó los primeros seis meses de su contrato montando su circuito y optimizando el diseño. Funcionó, pero tenía un problema importante: el chip requeriría nueve pines, lo que obligaría a empaquetarlo en un DIP de 14 pines en lugar de un empaque mucho más barato y compacto de 8 pines. Aún insatisfecho pero presionado por el tiempo, presentó su diseño para la revisión y se puso a trabajar en la litografía del chip.

La persistencia de Hans hizo que no abandonara el problema que había encontrado, y dos semanas después de las tediosas sesiones pasadas sobre una mesa de luz cortando manualmente los elementos del circuito de la película de litografía con un cuchillo, se dio cuenta del error que había cometido. Era posible eliminar la necesidad del noveno pin quitando el circuito del convertidor de voltaje a corriente y cargando o descargando el condensador externo directamente. Ese cambio significó la pérdida de dos semanas de trabajo de diseño, pero las ventajas del circuito mejorado eran demasiado buenas para dejarlas pasar por alto.

 

 

Esquemático del Circuito Integrado 555 Original. Imagen vía Design Analog Chips.

 

El diseño del chip, un proceso completamente manual en 1971, tomó casi el resto del año de contrato de Hans. Sin embargo, el ingeniero Hans venció al reloj. A pesar de que algunos empleados de Signetics que se salieron y se fueron a otra empresa lanzando su propio chip temporizador, y que era muy similar al circuito que Hans había presentado en la revisión del diseño original. Signetics ganó la batalla cuando lanzó su chip, denominado “555”. Vale la pena mencionar que se le dio la denominación de “555” solo porque a Art Fury, el responsable de mercadotecnia, le gustaba la forma en que sonaba.

 

El éxito rotundo.

El nuevo chip tenía un total de 23 transistores, 16 resistencias y 2 diodos, estaba empaquetado en un DIP de 8 pines o en una lata de metal TO-5 con ocho patas. Cuando salió a la venta en 1972, se vendió por solo $ 0.75 USD y fue un éxito rotundo. Los ingenieros desarrolladores se enamoraron del chip por su simplicidad y flexibilidad. El 555 podía hacer casi cualquier cosa, y Hans estaba sorprendido por las aplicaciones que los diseñadores lograban hacer. Lo había visto como un temporizador que podía usarse como un oscilador, pero no podía prever los innumerables usos que se le podían dar.

 

Imagen del interior de un 555. Vía inside the world’s most popular IC.

 

El 555 ha sido utilizado en cientos de productos, desde electrodomésticos hasta juguetes, consolas de juegos y PCs, e incluso ha llegado al espacio exterior dentro de los satélites. Más de mil millones de chips se produjeron entre 1972 y 2003, y el diseño se ha mantenido igual en todo ese tiempo. El 555 se unió al 556 con dos temporizadores independientes en un solo empaque, y más tarde al 558 como un temporizador cuádruple. También se lanzó una versión CMOS, y el chip todavía está en producción hasta el día de hoy.

El 555 no ha permanecido en el mercado por un un diseño ostentoso, está muy lejos de ser perfecto. Lo que lo convirtió en todo un clásico ha sido su flexibilidad con la que a propósito se diseñó. La creatividad, es el elemento clave para el montón de proyectos que se pueden desarrollar. El 555 ha dado eso por más de medio siglo, y no parece que vaya a la baja, sino todo lo contrario. Pero lo que lo hace más atractivo son sus inicios, siendo el resultado de un acto de fe con la intención de proveer los alimentos en la mesa de una familia americana.

 

 

Un 555 Gigante. Creado por Evil Mad Scientist Lab. Imagen vía righto.

 

 

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Vía Hackaday.

 

 

 

 

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