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Familias Lógicas

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Familias Lógicas

�Una familia lógica es una colección de CIs que tienen características eléctricas similares entre sus entradas, salidas y circuiteríainterna, pero que realizan diferentes funciones lógicas.

� Los chips de una misma familia lógica se pueden interconectar directamente

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Algunas Familias

� Hay muchas familias lógicas de circuitos integrados digitales que han sido introducidos comercialmente, las más populares son:– TTL: Lógicas de transistores (Transistor-transistor logic)

– ECL: Lógica de acoplamiento de emisor (emitter-coupled logic)

–MOS: Semiconductor de óxido de metal (Metal-oxide semiconductor)

– CMOS: Semiconductor de oxido de metal complementario (Complementary metal-oxide semiconductor)

– I2L: Lógica de inyección integrada (Integrated-injection logic)

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Tabla de Familias Lógicas

BiCMOS Combina transistores bipolares con transistores MOSFET

PMOS

NMOS

CMOS HCT

CMOS HC

CMOS estándar

CMOSFamilia de circuitos lógicos integrados con transistores MOSFET

ECL

TTL shoottky avanzada

TTL shoottky de baja potencia

TTL shoottky

TTL de baja potencia

TTL estándar

TTLFamilia de circuitos lógicos integrados con transistores bipolares

SerieTecnología

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Tabla de Familias Lógicas

� La familia TTL tiene una lista extensa de funciones digitales y es comúnmente la familia lógica más popular.

� La ECL se usa en sistemas que requieren operaciones de alta velocidad.

� Los MOS e I2L se usan en circuitos que requieren alta densidad de componentes y

� La CMOS se usa para sistemas que requieren bajo consumo de energía.

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Terminología

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Terminología

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Factor de carga de salida (Fan-out): número máximo de entradas lógicas estándar que una salida puede manejar confiablemente.

Terminología

Retardos en la propagación

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Requerimientos de potencia.

Terminología

Potencia = ICC × VCC

ICC(prom) = ICCH + ICCL

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PD(prom) = ICC(prom) × VCC

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Producto velocidad potencia.

Terminología

Retardo de propagación × Potencia que disipa

Ejemplo: 10 nseg × 5mW = 50 pj

Inmunidad al ruido: capacidad del circuito para tolerar voltajes ruidosos en sus entradas. A una medida cuantitativa de inmunidad al ruido se le denomina margen de ruido.

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Inmunidad al ruido

Terminología

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TerminologíaLógica de suministro de corriente y de consumo de

corriente.

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Encapsulado de los CI

Terminología

DIP

Encapsulado plano de cerámica

Montaje de superficie

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La familia lógica TTL

Configuración tipo Tótem

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Salida tipo Tótem Pole

Conserva baja la disipación de potencia.

Menores tiempos de conmutación.

La familia lógica TTL

Transitorios de corriente que pueden causar daños a los CI.

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Operación del circuito Estado Bajo

La familia lógica TTL

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Acción de consumo de corriente

La familia lógica TTL

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Operación del circuito Estado Alto

La familia lógica TTL

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Acción de suministro de corriente

La familia lógica TTL

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Serie 54/74

Serie TTL estándar

Rangos de voltaje de alimentación

Serie 74: 4.75 a 5.25 V

Serie 54: 4.5 a 5.5 V

Rangos de temperatura

Serie 74: 0º a 70ºC

Serie 54: -55º a 125ºC

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Serie TTL estándarNiveles de voltaje

2.0VIH

0.8VIL

3.42.4VOH

0.40.1VOL

Máximo

TípicoMínimo

Voltajes nominales máximos

Serie 74: < 5.5 V

> - 0.5 V

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Serie TTL estándarDisipación de potencia Serie 74 – compuerta NAND

10 mW

Potencia = ICC × VCC

ICCH = 4 mA; ICCL = 12 mA; ICCprom = 8mA

Potencia = 8mA × 5 V = 40 mW (potencia para 4 compuertas)

Potencia = 10 mW (potencia para 1 compuerta)

Retardos de propagación Serie 74 – compuerta NAND:

tPLH = 11 nseg.

tPHL = 7 nseg.

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Serie TTL estándarFactor de carga de salida

1 salida TTL estándar puede conectarse por lo general a 10 entradas TTL.

10Factor de carga típico

9 nsegRetardo de propagación

PD = 10 mWDisipación de potencia promedio

VNL = VNH = 400 mVMárgenes de ruido (en el peor de los

casos)

Características de la serie 74 estándar

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Serie 74L, TTL de bajo consumo de potencia

Otras series TTL

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Serie 74L, TTL de bajo consumo de potencia

Otras series TTL

Bajo consumo de potencia.

Todos los valores de resistencia se incrementan para reducir los requerimientos de potencia, pero a expensas de retardos más largos en la propagación.

Ejemplo: compuerta NANDpotencia promedio: 1mW. retardo promedio: 33 nseg.

Es ideal para aplicaciones en que la disipación de la potencia es más crítica que la velocidad.

Se ha vuelta obsoleta como consecuencia del desarrollo de las series 74LS, 74ALS y CMOS.

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Serie 74H, TTL de alta velocidad

Otras series TTL

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Serie 74H, TTL de alta velocidad

Otras series TTL

Alta velocidad.

Se emplean menores valores de resistencia para aumentar la velocidad, pero a expensas de una mayor disipación de potencia.

Ejemplo: compuerta NANDpotencia promedio: 23 mW. retardo promedio: 6 nseg.

Se ha vuelta obsoleta como consecuencia de la serie TTL Schottky.

Se reemplaza Q3 por un par Darlington para lograr una velocidad de conmutación mucho mayor.

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Serie 74S, TTL Schottky

Otras series TTL

A diferencia de las series 74, 74H y 74L, la serie 74S no permite que el transistor entre demasiado en saturación.

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Serie 74S, TTL Schottky

Otras series TTL

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Serie 74S, TTL Schottky

Otras series TTL

Alta velocidad.

Se emplean menores valores de resistencia para aumentar la velocidad, pero a expensas de una mayor disipación de potencia.

Ejemplo: compuerta NANDpotencia promedio: 20 mW. retardo promedio: 3 nseg.

Se reemplaza Q3 por un par Darlington para lograr una velocidad de conmutación mucho mayor.

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Serie 74LS, TTL Schottky de bajo consumo de potencia

Otras series TTL

Utiliza valores más grandes de resistencia para reducir los requerimientos de consumo de potencia pero a expensas de un aumento en los tiempos de propagación.

Ejemplo: compuerta NANDpotencia promedio: 2 mW. retardo promedio: 9.5 nseg.

Ha sustituido gradualmente a la serie 74 en aquellas aplicaciones donde se requiere de una operación relativamente a alta velocidad con un mínimo de consumo de potencia.

Está siendo sustituida poco a poco por la serie 74ALS.

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Otras series TTL

Serie 74LS, TTL Schottky de bajo consumo de potencia

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Serie 74AS, TTL Schottky avanzada

Otras series TTL

Mejora considerable en velocidad sobre las series 74S con un consumo de potencia mucho menor.

13.6 pJ60 pJProducto velocidad-potencia

8 mW20 mWDisipación de potencia

1.7 nseg3 nsegRetardo de propagación

74AS74S

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Serie 74ALS, TTL Schottky avanzada de bajo consumo de potencia

Otras series TTL

Mejora considerable en velocidad sobre las series 74LS con un consumo de potencia mucho menor.

4.8 pJ19 pJProducto velocidad-potencia

1.2 mW2 mWDisipación de potencia

4 nseg9.5 nsegRetardo de propagació

n

74ALS74LS