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Introducción

El presente trabajo esta hecho con la finalidad de comprender en líneas generales el funcionamiento de las familias lógicas.
Para esto desarrollaremos una breve explicación, en cuanto a la evolución histórica de las familias lógicas, así como también su esquema general-diagramas, características, cuadros comparativos que nos reflejen las diferentes desventajas y ventajas de cadatipo de familia, analizando el triestado y sus consideraciones, la potencia disipada, la velocidad, el "Fan In" y el "Fan Out" y finalmente su margen de ruido, específicamente de; las familias CMOS y TTL.











Primeras familias lógicas: C. I. con transistores bipolares
Las primeras puertas lógicas integradas eran mera copia directa de las puertas "o-negada" (Nor)con componentes discretos, mediante la conexión en paralelo de varios transistores bipolares NPN en emisor común; tales puertas dieron lugar a la primera familia lógica: RTL (lógica de transistores y resistencias).

Pronto se mejoraron las características de estas puertas integradas, en cuanto a velocidad y a consumo, combinando una puerta "y" de diodos con un transistor inversor en emisor común;así se configuró la puerta "y-negada" (Nand) base de la familia DTL (lógica de transistores y diodos) que fue la primera que llegó a alcanzar una difusión apreciable.

A partir de este esquema (puerta "y" + inversor), aprovechando en mayor profundidad las posibilidades que ofrece la integración sobre un substrato único, se planteó una segunda mejora en velocidad y en consumo, añadiendo una etapade salida amplificadora de intensidad (dos transistores en push-pull) y substituyendo los diodos por un transistor multi emisor.

La etapa de salida de dos transistores NPN (totem pole: «palo de tótem») aumenta la intensidad suministrable y disminuye la resistencia de salida; el transistor multi emisor mejora considerablemente la conmutación de la puerta (en una primera aproximación, sucomportamiento puede ser analizado en términos de diodos:

La clave del funcionamiento de la puerta TTLes el sentido en que circula la intensidad que la base del transistor multi emisor recibe desde la resistencia de 4K: - si dicha corriente va «hacia fuera», es decir, si alguna de las entradas está conectada a 0, el transistor T se encontrará en corte y el transistor T1, en colector común, transmiteun 1 a la salida;
- cuando todas las entradas se encuentran a 1 dicha intensidad circula «hacia dentro», hacia la base del transistor T, que se satura y lleva también a saturación al transistor T2, que pone la salida a 0. [Un 0 en una entrada supone una intensidad «hacia fuera», de forma que una entrada TTL «al aire» equivale a un 1, salvo efectos de ruido.]
La puertas TTL se alimentan a 5 V; sutensión de conmutación se sitúa en el entorno de 1,2 V, de manera que un 0 en la entrada ha de ser menor de 1 V (ViLmáx = 1 V) y, en cambio, una tensión superior a 1,5 V es entendida como un 1 (ViHmín = 1,5 V); la tensión de salida para el 0 es 0 V, pero la correspondiente al 1 es de solamente 4 V. Los tiempos de propagación de la serie TTL estándar son del orden de 10 ns. y el consumo promedio esde unos 2 mA (10 mW).
La familia TTL proporcionó la base del gran desarrollo que tuvieron los sistemas digitales durante la década de los 70; su amplia difusión y utilización favoreció la aparición de diversas series derivadas de la mejora de características concretas, una de las cuales, la serie LS ha sustituido por completo a la serie estándar inicial y es la que se ha seguido utilizando a lolargo de la década de los 80.
La serie 74LS (low power Schottky) mejora en gran medida a la serie estándar en cuanto a consumo (0,4 mA), manteniendo la velocidad de trabajo en valores análogos e incluso, algo superiores. La disminución del consumo se deriva del empleo de resistencias de mayor valor, lo cual acarrea un aumento de las constantes de tiempoasociadas; este efecto queda compensado...