Familias lógicas de alta integración

Familias lógicas de alta integración
Línea de evolución de las puertas con transistores bipolares



Familia lógica RTL
RTL son las iniciales de las palabras inglesas Resistor, Transistor, Logic. Estas compuertas se construyen a base de transistores y resistencias. Fue la primera familia lógica en aparecer antes de la tecnología de integración. Pertenece a la categoría de familias lógicasbipolares.
El esquema básico de una puerta NOR es el siguiente:

Fig. 1 Compuerta NOR RTL

Características de esta familia
Puerta básica: NOR, las primeras puertas lógicas integradas eran mera copia directa de estas compuertas, con componentes discretos, mediante la conexión en paralelo de varios transistores bipolares.
Frecuencia de utilización típica: 8MHz
Baja inmunidad al ruido.Potencia típica disipada 12 mW
Alto número de funciones realizables
Intervalo de temperatura de funcionamiento -55ºC a 125ºC / 0ºC a 75ºC
Tensión de alimentación 3v
Baja cargabilidad de salida (fan-out).
La aparición de los circuitos DTL, con su mayor velocidad e inmunidad al ruido significó el fin de los circuitos RTL

Familia lógica DTL
Las siglas DTL vienen de las iniciales de laspalabras inglesas Diode Transistor Logic. Lo que quiere decir que los CI de esta familia están compuestos básicamente por diodos, resistencias y transistores. Los diodos se encargan de realizar la parte lógica y el transistor actúa como amplificador inversor.
En las DTL se observa que la impedancia de salida a nivel alto es tres veces mayor que en RTL.
El esquema básico de una puerta NAND DTL es elsiguiente:

Fig. 2 Compuerta NAND DTL

Características de esta familia
Puerta básica: NAND, fue la primera que llegó a alcanzar una difusión apreciable.
Frecuencia de utilización típica Entre 12MHz y 30MHz
Buena inmunidad al ruido
Potencia típica disipada 8mW a 12mW
Alto número de funciones realizables
Intervalo de temperatura de funcionamiento -55ºC a 125ºC / 0ºC a 75ºC
Tensión dealimentación de 5v
Cargabilidad de salida (fan-out) Limitada a 8 por el fabricante
La velocidad de conmutación viene fijada por: la velocidad de los dispositivos que la componen y las constantes de tiempo de los circuitos.

Se planteó una segunda mejora en velocidad y en consumo, añadiendo una tapa de salida amplificadora de intensidad (dos transistores en push-pull) y substituyendo los diodospor un transistor multiemisor, con lo que nació la siguiente familia de circuitos.
Familia lógica TTL
Por sus siglas en inglés significa “Lógica de transistores con transistores”. La etapa de salida de dos transistores NPN aumenta la intensidad suministrable y disminuye la resistencia de salida; el transistor multiemisor mejora considerablemente la conmutación de la puerta.
El esquema básicode una compuerta NAND TTL es el siguiente:

Fig. 3 Compuerta NAND TTL

Esta familia se divide en sub-familias, o bien, en circuitos híbridos TTL :
Siglas
En Inglés
Características
L
LOW POWER
Disipación de potencia muy baja
LS
LOW POWER SCHOTTKY
Disipación y tiempo de propagación pequeño
S
SCHOTTKY
Disipación de potencia normal y pequeño tiempo de propagación
AS
ADVANCEDSCHOTTKY
Disipación normal y tiempo de propagación extremadamente pequeño
Ninguna
Ninguna indicación
Características normales

Los tipos ALS y AS están construidos con un proceso que comparado con las tecnologías anteriores, permite una reducción sustancial de las capacidades parásitas y de los tiempos de conmutación de los transistores por ser más superficiales y de menor tamaño
Característicasgenerales de esta familia
Puerta básica: NAND TTL
Tensión de alimentación de 5 v
Tiempo de propagación de 10 ns
Consumo promedio de 2 mA (10 mW)
Mejora en relación velocidad/potencia
Dopado a base de oro para acelerar la eliminación del exceso de carga de la base del transistor.
Familia lógica CMOS
Lógica con transistores MOS complementarios (ya no pertenece a la familia de transistores...