familias logicas de circuitos integrados
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Este informe presenta las familias logicas de CI's sus aplicaciones y algunos diagramas y nombres de los circuitos mas comunes en tecnologia cmos.TRANSCRIPT
UTH
UTHUniversidad Técnologica de Honduras
La Ceiba
Inside
Ingenieríaen computación
Informe Sistemas Digitales
Tema:Familias Logicas
Catedratico:
Lic. Jesus Lozano
Responsable:
Jorge Luis Calderon Fuentes
La Ceiba, Atlántida, Honduras C.A. 8 de Julio del 2012
Objetivos
Introducción
Concepto Familias Lógicas
Clasificación de las familias lógicas
Anexos
Bibliografías
Contenido
Objetivos
1) Conocer las familias logicas que existn
2) Ver que funcion desempeña cada una de ellas
3) Clasificar las familias logicas por tipos
IntroduccionEn el presente informe estudiaremos las diferentes familias lógicas que existen para
desarrollar circuitos lógicos.
En las tecnicas digitales es muy importante este tema, de el podriamos decir que es el
estudio de las compuertas logicas y el algebra booleana pero ya con un nivel mas
profundo en donde ya podemos ver las aplicaciones de cada una de las compuertas su
ecuacion como cambian sus valores de 0 a 1 y viceversa.
cabe mencionar que en el estudio de los circuitos logicos es de suma importancia manejar
la informacion de las compuertas logicas y de cada una de las familias logicas es por ello
que voy a darles una pequeña introduccion a las familias logicas.
Bien una familia logica es el conjunto de circuitos integrados que puede conectarse entre si.
Existen varias familias de circuitos integrados lógicos que se distinguen por el
tipo de dispositivo semiconductor y por la manera como estos dispositivos son
interconectados para la conformación de la compuertas. El circuito básico en cada familia
es una compuerta NAND ó una NOR.
Una familia lógica es el conjunto de circuitos integrados (CI’s) los cuales pueden ser
interconectados entre si sin ningún tipo de Interfase o aditamento, es decir, una salida de un CI
puede conectarse directamente a la entrada de otro CI de una misma familia. Se dice entonces
que son compatibles.
Las tecnologías TTL (lógica transistor- transistor) y CMOS (metal oxido-semiconductor
complementario) son los mas utilizadas en la fabricación de CI’s SSI (baja escala de
integración) y MSI (media escala de integración).
Concepto
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)
Clasificacion
Tecnología Serie
Familia de circuitos lógicos
integrados con transistores
bipolares
TTL
TTL estándar
TTL de baja potencia
TTL shoottky
TTL shoottky de baja potencia
TTL shoottky avanzada
ECL
Familia de circuitos lógicos
integrados con transistores
MOSFET
CMOS
CMOS estándar
CMOS HC
CMOS HCT
NMOS
PMOS
BiCMOS Combina transistores bipolares con transistores MOSFET
Tabla de Familias
Familia TTL
Debido al balance entre velocidad y potencia, la familia TTL existe
en cinco series distintas, la serie más popular es la LS por el
balance entre rapidez y consumo.
La familia lógica transistor-transistor es la más usada. Todos los fabricantes de cierta
importancia tienen una línea de productos TTL y, en general, los Cl TTL son producidos
por casi todas las compañías. La familia TTL consta a su vez de las siguientes subfamflias:
TTL estándar
TTL de baja potencia o bajo consumo
TTL de alta velocidad
TTL Schottky
TTL Schottky de baja potencia
Serie Tipo de transistor Retardo de
propagación (ns)
Disipación de
potencia (mW)
Producto velocidad-
potencia, pJ
54LS/74LS Schottky, baja
potencia
9.5 2 19
54L/74L Común, baja
potencia
33 1 33
54S/74S Schottky, potencia
normal
3 19 57
54/74 Común, potencia
normal
10 10 100
54H/74H Común, alta
potencia
6 22 132
Compuerta Nand en tecnologia TTL (N)
Emitter Coupled Logic (Lógica de emisores acoplados). Pertenece a la familia de
circuitos MSI implementada con tecnología bipolar; es la más rápida disponible
dentro de los circuitos de tipo MSI.
El circuito ECL se basa en el uso de un interruptor de dirección de corriente, que
se puede construir con un par diferencial, que se polariza con un voltaje Vr y de
corriente I cte ambos. la naturaleza diferencial del circuito lo hace menos
suceptible a captar ruido.
Existen 2 formas conocidas, la ECL 100k y la ECL 10K, la 100k es más rápida
pero consume mayor corriente.
Familia ECL
Estas familias, son aquellas que basan su funcionamiento en los transistores de
efecto de campo o MOSFET. Estos transistores se pueden clasificar en 2tipos,
según el canal utilizado:
NMOS: se basa únicamente en el empleo de transistores NMOS para obtener una
función lógica. Su funcionamiento de la puerta lógica es el siguiente: cuando la entrada
se encuentra en el caso de un nivel bajo, el transistor NMOS estará en su zona de
corte, por lo tanto, la intensidad que circulará por el circuito será nula y la salida
estará la tensión de polarización (un nivel alto); y cuando la entrada se encuentra en
el caso de que esta en un nivel alto, entonces el transistor estará conduciendo y
se comportará como interruptor, y en la salida será un nivel bajo.
PMOS:
El transistor MOS se puede identificar como un interruptor controlado por la tensión
de la puerta, V_G, que es la que determinará cuándo conduce y cuando no.
Familia MOS
CMOS (del inglés Complementary Metal Oxide Semiconductor, “Semiconductor
Complementario de Óxido Metálico”) es una de las familias lógicas empleadas en la
fabricación de circuitos integrados (chips). Su principal característica consiste en la utilización
conjunta de transistores de tipo pMOS y tipo nMOS configurados de tal forma que, en estado
de reposo, el consumo de energía es únicamente el debido a las corrientes parásitas.
En la actualidad, la inmensa mayoría de los circuitos integrados que se fabrican son de
tecnología CMOS. Esto incluye microprocesadores, memorias, DSPs y muchos otros tipos de
chips digitales.
La familia lógica tiene una serie de ventajas que la hacen superior a otras en
la fabricación de circuitos integrados digitales:
El bajo consumo de potencia, gracias a la alta impedancia de entrada de los transistores
de tipo MOSFET y a que, en estado de reposo, un circuito CMOS sólo experimentará
corrientes parásitas.
Gracias a su carácter regenerativo, los circuitos CMOS son robustos frente a ruido o
degradación de señal debido a la impedancia del metal de interconexión.
Los circuitos CMOS son sencillos de diseñar.
La tecnología de fabricación está muy desarrollada, y es posible conseguir densidades
de integración muy altas a un precio mucho menor que otras tecnologías
Familia CMOS
Familia I2l
La lógica de inyección integrada (Integrated injection logic, IIL, I2L o I2L) es una familia
de circuitos digitales contruidos con transistores de juntura bipolar de colector múltiple
(BJT). Cuando se introdujo su velocidad era comparable a los TTL además de que casi
eran de tan baja potencia como los CMOS, Volviéndose ideal para su uso en circuitos
integrados VLSI. Aunque los niveles lógicos son muy cercanos entre si (Alto: 0.7 V, Bajo:
0.2 V), I2L tenia una alta inmunidad al ruido debido a que operaba por corriente en vez
de voltaje.
Operación
El corazón de un circuito I2L es el inversor de colector abierto y emisor común.
Típicamente, un inversor consiste en un transistor NPN con el emisor conectado a tierra y
la base alimentada por una corriente entrante. La entrada se suple por la base ya sea
por una corriente aplicada (nivel lógico bajo) o una condición de alta impedancia (alto
nivel lógico). La salida de un inversor es el colector. Además, el colector puede ser un
puente que podría ir a tierra (nivel lógico bajo) o una condición de alta impedancia (nivel
lógico alto)
Para entender como opera el inversor, es necesario entender el flujo de corriente, Si la
corriente que alimenta es desviada a tierra (nivel lógico bajo), el transistor se apaga y el
colector se queda abierto (nivel lógico alto). Si la corriente aplicada no esta desviada a
tierra debido a que la entrada está en alta impedancia (nivel lógico alto), la corriente
aplicada fluye a traves del transistor al emisor, conmutando al transistor, y permitiendo
entrar a la corriente por la salida del inversor (nivel lógico bajo), esto hace que la salida
del inversor unicamente deje entrar la corriente o ponerse en alta impedancia pero no
será una fuente de corriente. Esto vuelve seguro conectar la salidas de invesores
múltiples juntos para formar una compuerta AND. Cuando las salidas de dos inversores
están alambradas, el resultado es un compuerta NOR de dos entradas debido a que la
configuración (NOT A) AND (NOT B) es aquivalente a NOT (A OR B).
AnexosLa serie 4000 de circuitos integrados CMOS es muy popular y consta, entre otros, de los
siguientes modelos.
4000 Dos puertas NOR de 3 entradas y un inversor.
4001 4 puertas NOR de 2 entradas.
4002 2 puertas NOR de 4 entradas.
4011 4 puertas NAND de 2 entradas.
4012 2 puertas NAND de 4 entradas.
4013 2 biestables tipo D.
4015 2 registros de desplazamiento de 4 bits.
4017 Divisor-contador de décadas con 10 salidas.
4020 Contador binario de 14 etapas.
4023 3 puertas NAND de 3 entradas.
4025 3 puertas NOR de 3 entradas.
4027 2 bíestables J-K.
4028 Decodificador BCD/decimal.
4035 Registro de desplazamiento con entrada serie/paralelo y salida paralelo.
4042 4 registros D.
4043 4 RS con puertas NOR.
4044 4 RS con puertas NAND.
4049 6 buffer inversores.
4051 Multiplexor/demultiplexor analógico de 8 canales.
4052 2 multiplexores/demultiplexores de 4 canales.
4068 Una puerta NAND de 8 entradas.
4069 6 inversores.
4070 4 puertas EOR de 2 entradas.
4071 4 puertas OR de 2 entradas.
4072 2 puertas OR de 4 entradas.
4081 4 puertas AND de 2 entradas.
Tabla comparativa de valores más relevantesde los parámetros de la familia CMOS,alimentada a 5 V, y los de la TTL.
Niveles de tensión para diferentes familias lógicas
http://www.kpsec.freeuk.com/components/74series.htm
http://www.ti.com
http://electronicauan.wordpress.com/2008/02/29/l
as-familias-logicas-2/
Bibliografias