Familias Lógicas

Familias Lógicas


 Las tecnologías de fabricación de los circuitos integrados digitales determinan diferentes propiedades de operación como niveles de tensión, márgenes de ruido, potencia disipada, cargabilidad de entrada y salida, etc. Las familias lógicas son conjuntos de compuertas basadas en una tecnología de transistores determinada. 
Las distintas compuertas lógicas exhiben diferentescomportamientos eléctricos ante los valores de entrada, condiciones ambientales existentes, y condiciones de salida. La fabricación de circuitos digitales está dirigida a disminuir el espacio de los circuitos, la velocidad de respuesta, envejecimiento de los componentes, tolerancias y la disminución de potencia consumida entre otros.
Familias logicas TTL y CMOS
La compuerta TTL fue una mejoraintroducida a la compuerta DTL. Los parámetros más importantes de las compuertas TTL son el retardo de propagación (ns), la disipación de potencia (mW), y el producto velocidad -potencia (pJ). El producto velocidad-potencia indica un retardo en la propagación con una disipación de potencia determinada. 

Niveles lógicos TTL
En el estudio de los circuitos lógicos, existen cuatro especificacioneslógicos diferentes: VIL, VIH, VOL y VOH.
En los circuitos TTL, VIL es la tensión de entrada válida para el rango 0 a 0.8 Vque representa un nivel lógico 0 (BAJO). El rango de tensión VIH representa la tensiones válidas de un 1 lógico entre 2 y 5 V. El rango de valores 0.8 a 2 Vdeterminan un funcionamiento no predecible, por la tanto estos valores no son permitidos. El rango de tensiones desalida VOL, VOH se muestra en la figura 


FAN OUT
Es el máximo número de puertas que podemos excitar sin salirnos de los márgenes garantizados por el fabricante. Nos asegura que en la entrada de las puertas excitadas:
VOH es mayor que VOH mín
VOL es menor que VOL mín
Para el caso en que el FAN OUT sea diferente a nivel bajo y a nivel alto, escogeremos el FAN OUT más bajo para nuestros diseños.Si además nos encontramos con que el fabricante no nos proporciona el FAN OUT podemos calcularlo como:
FAN OUT = IOL máx / IIL máx
Donde IOL e IIL son las corrientes de salida y entrada mínimas de puerta.
TABLA COMPARATIVA DE FAMILIAS

PARAMETRO
TTL estándar
TTL 74L
TTL Schottky de baja potencia (LS)
Fairchild 4000B CMOS (con Vcc=5V)
Fairchild 4000B CMOS (con Vcc=10V)
Tiempo depropagación de puerta
10 ns
33 ns
5 ns
40 ns
20 ns
Frecuencia máxima de funcionamiento
35 MHz
3 MHz
45 MHz
8 MHz
16 MHz
Potencia disipada por puerta
10 mW
1 mW
2 mW
10 nW
10 nW
Margen de ruido admisible
1 V
1 V
0'8 V
2 V
4 V
Fan out
10
10
20
50 (*)
50 (*)

(*) O lo que permita el tiempo de propagación admisible
Dentro de la familia TTLencontramos las siguiente sub-familias:
L: Low power = disipación de potencia muy baja
LS: Low power Schottky = disipación y tiempo de propagación pequeño.
S: Schottky = disipación normal y tiempo de propagación pequeño.
AS: Advanced Schottky = disipación normal y tiempo de propagación extremadamente pequeño.



CARGABILIDAD DE SALIDA
Para calcularla, basta con conocer la corrientemáxima que proporciona la salida de una puerta en un nivel ALTO o BAJO y el consumo de cada entrada de la puerta en el mismo nivel. Existe un Fan-out para un nivel ALTO y otro para el nivel BAJO, aunque puede darse el caso, como se ha dado en el margen de ruido, de que ambos tengan el mismo valor. Teniendo en cuenta las características descritas en el apartado 2.2.8.1.





Por tanto, elfan-out o número máximo de entradas TTL que se pueden conectara la salida de una puerta TTL, cuando esta se encuentra en los dos niveles (ALTO, BAJO) de salida es de10 unidades de carga.
FAN IN
Fan-in es un término que define el número máximo de entradas digitales que una sola puerta lógica puede aceptar. Más puertas transistor-transistor lógico (TTL) tienen una o dos entradas, aunque algunos...