Familias logicas

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Familias lógicas

La electrónica proporciona varios tipos de tecnologías y técnicas de diseño que pueden emplearse para construir circuitos lógicos digitales. El proceso comienza con una compuerta lógica simple, como una NOT o una NAND, que está construida con transistores usados como interruptores electrónicos. Una vez creada la compuerta básica, es posible utilizar las mismas ideas para crearotras compuertas lógicas. Las compuertas que se construyen con el mismo diseño básico de circuito se conocen como familias lógicas. Las compuertas que pertenecen a una familia lógica tienen parámetros similares, tales como el valor del voltaje de la fuente de alimentación, los niveles del voltaje de salida, los retrasos de propagación y otras características. La similitud permite la interconexiónsencilla para construir sistemas más grandes.
En esta sección se describirá de modo breve a las familias lógicas que más se usan para construir sistemas digitales.

4.6.1 CMOS

CMOS son las siglas en inglés de metal-óxido semiconductor complementario. Con este tipo de tecnología se construyen circuitos con una densidad de integración muy grande y forma la base del diseño moderno demicrocircuitos. Los transistores usados para crear circuitos de conmutación en CMOS se llaman MOSFET (MOS Feld-Effect Transistors; transistor MOS de efecto de campo). Los MOSFET pueden ser en extremo pequeños; es común encontrar dispositivos de este tipo menores que 0.3 |_im x 1 (lm.8 Como los transistores son tan diminutos, en un microcircuito de silicio de 1 o 2 cm de lado se pueden crear varios millonesde ellos; esto permite integrar, en una sola unidad de bajo costo, redes digitales complejas como las microcomputadoras.
Dada la importancia del diseño moderno de sistemas digitales, la tecnología CMOS será estudiada en el capítulo 6. Por el momento, se presenta sólo un resumen de algunas de sus características importantes.

Fuente de alimentación
Los circuitos integrados CMOS por lo generalusan una fuente de alimentación con un È voltaje VDD - 5 v. Sin embargo, algunos microcircuitos CMOS pueden funcionar sobre un intervalo de valores (de 5 a 15 v) y los diseños más avanzados utilizan voltajes de 3.3 v y menores. Una fuente de alimentación de valor pequeño ofrece ventajas, pues reduce el consumo de potencia y, por ende, el calentamiento; además, hace a los sistemas operados conbaterías más prácticos.

Niveles lógicos
Una ventaja de CMOS es que proporciona voltajes de salida lógicos que van desde 0 v hasta el valor VDD de la fuente de alimentación, los cuales son niveles de voltaje ideales para los estados lógicos 0 y 1.

Retraso de propagación
El retraso de propagación / para un circuito inversor simple (NOT) es del orden de 0.1 ns o, incluso, más pequeño si se midedentro del circuito integrado. Las redes lógicas más complejas tienen retrasos de propagación de varios nanosegundos.

2. Circuitos integrados TTL

TTL {Transistor-Transistor Logic; lógica transistor-transistor) es otra familia de compuertas muy popular. En los primeros días de la microcomputación se usaban casi exclusivamente microcircuitos TTL para proporcionar la "lógica de interconexión(pegado)" que permitía a los diferentes microcircuitos de una computadora comunicarse entre sí.
TTL se basa en un tipo de transistor diferente al de los circuitos CMOS. Estos dispositivos, que se llaman transistores bipolares,9 pueden emplearse para diseñar redes de conmutación muy rápidas. Sin embargo, los transistores bipolares son mucho más grandes que los MOSFET y más difíciles de conectarentre ellos; además los circuitos bipolares exhiben problemas grandes de calentamiento. Como consecuencia de estos problemas, esta clase de circuitos ya no es la primera opción para el diseño de circuitos integrados de alta densidad; no obstante, los circuitos lógicos bipolares y los CI TTL son muy importantes en cientos de aplicaciones, pues son confiables, su costo es bajo y son fáciles de usar....
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