Familias Logicas
Páginas: 9 (2159 palabras)
Publicado: 25 de septiembre de 2012
ELECTRONICA DIGITAL
LABORATORIO 1
OPERADORES LÓGICOS CON TECNOLOGÍAS TTL Y CMOS
FAMILIAS LOGICAS
INTRODUCCIÓN
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 entoncesque son compatibles. (1)
En Electrónica Digital, las señales sólo pueden tomar dos valores diferentes. Por lo tanto, los elementos principales de estas familias lógicas deben tener como mínimo dos regiones de operación bien diferenciadas. Esta situación lleva a la utilización de dispositivos semiconductores, aunque en los principios se utilizaron válvulas y conmutadores eléctricos (quepresentaban un comportamiento similar).
Una posible clasificación de estas familias, según los dispositivos semiconductores en los que se basan, es:
Familias bipolares.- emplean transistores bipolares y diodos, es decir, dispositivos de unión. Las familias bipolares más representativas son las familias RTL, DTL, TTL, ECL, HTL, IIL.
Familias MOS.- emplean transistores MOSFET, es decir, transistores deefecto campo. Las familias MOS más representativas son las familias PMOS, NMOS y CMOS. (2)
La familia TTL ha desplazado a la DTL básicamente porque es más rápida e incorpora todas sus ventajas, como también presenta una baja impedancia tanto en el estado 0 como en el estado 1. Esta familia es la que actualmente es más usada e incluye subfamilias. Una de las ventajas de los TTL es que la velocidady el consumo de potencia pueden ser variados en un rango amplio simplemente cambiando el valor de las resistencias internas. Incrementando el valor de éstas se disminuye el consumo de potencia; pero también se reduce la velocidad de trabajo y viceversa.
La familia CMOS está basada en el uso de transistores MOSFET’s (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) como elemento deconmutación. Existen dos tipos de MOSFET’s los de canal n y los de canal p.
Cuando en un MOSFET de canal n el voltaje VGS es positivo y excede de cierto nivel mínimo denominado umbral o Treshold (V-) se induce un canal conductor entre D y S, el cual permite el flujo de corriente de D a S. la operación del MOSFET de canal p es similar, excepto que VDS y VGS son negativos. En este último caso, cuando VGS tomaun valor negativo menos que el “threshold”, se forma un canal entre D y S, el cual permite que fluya corriente de S a D.
Niveles lógicos.
Para que un CI TTL opere adecuadamente, el fabricante especifica los voltajes máximos y mínimos permisibles y garantizados en las entradas y salidas de sus compuertas. Una entrada baja varía de 0 a 0.8V y una alta que varía de 2 a 5V. La región que estacomprendida entre 0.8 y 2V se le denomina región prohibida o de incertidumbre y cualquier entrada en este rango daría resultados impredecibles.
Los rangos de salidas esperados varían normalmente entre 0 y 0.4V para una salida baja y de 2.4 a 5V para una salida alta.
La diferencia entre los niveles de entrada y salida (2-2.4V y 0.8-0.4V) es proporcionarle al dispositivo inmunidad al ruido quese define como la insensibilidad del circuito digital a señales eléctricas no deseadas.
Para los CI CMOS una entrada alta puede variar de 0 a 3V y una alta de 7 a 10V (dependiendo del tipo de CI CMOS). Para las salidas los CI toman valores muy cercanos a los de VCC Y GND (Alrededor de los 0.05V de diferencia).
Este amplio margen entre los niveles de entrada y salida ofrece una inmunidad alruido mucho mayor que la de los CI TTL. (1)
Fan Out
Es una medida del número de entradas de compuerta que se encuentran conectadas y controladas a una sola salida de compuerta. El fan out de CD de CMOS que controlan entradas CMOS es virtualmente ilimitado, porque las entradas CMOS casi no requieren corrientes en cualquier estado, ALTO o BAJO.
No es el mismo caso para las entradas TTL, ya...
LABORATORIO 1
OPERADORES LÓGICOS CON TECNOLOGÍAS TTL Y CMOS
FAMILIAS LOGICAS
INTRODUCCIÓN
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 entoncesque son compatibles. (1)
En Electrónica Digital, las señales sólo pueden tomar dos valores diferentes. Por lo tanto, los elementos principales de estas familias lógicas deben tener como mínimo dos regiones de operación bien diferenciadas. Esta situación lleva a la utilización de dispositivos semiconductores, aunque en los principios se utilizaron válvulas y conmutadores eléctricos (quepresentaban un comportamiento similar).
Una posible clasificación de estas familias, según los dispositivos semiconductores en los que se basan, es:
Familias bipolares.- emplean transistores bipolares y diodos, es decir, dispositivos de unión. Las familias bipolares más representativas son las familias RTL, DTL, TTL, ECL, HTL, IIL.
Familias MOS.- emplean transistores MOSFET, es decir, transistores deefecto campo. Las familias MOS más representativas son las familias PMOS, NMOS y CMOS. (2)
La familia TTL ha desplazado a la DTL básicamente porque es más rápida e incorpora todas sus ventajas, como también presenta una baja impedancia tanto en el estado 0 como en el estado 1. Esta familia es la que actualmente es más usada e incluye subfamilias. Una de las ventajas de los TTL es que la velocidady el consumo de potencia pueden ser variados en un rango amplio simplemente cambiando el valor de las resistencias internas. Incrementando el valor de éstas se disminuye el consumo de potencia; pero también se reduce la velocidad de trabajo y viceversa.
La familia CMOS está basada en el uso de transistores MOSFET’s (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) como elemento deconmutación. Existen dos tipos de MOSFET’s los de canal n y los de canal p.
Cuando en un MOSFET de canal n el voltaje VGS es positivo y excede de cierto nivel mínimo denominado umbral o Treshold (V-) se induce un canal conductor entre D y S, el cual permite el flujo de corriente de D a S. la operación del MOSFET de canal p es similar, excepto que VDS y VGS son negativos. En este último caso, cuando VGS tomaun valor negativo menos que el “threshold”, se forma un canal entre D y S, el cual permite que fluya corriente de S a D.
Niveles lógicos.
Para que un CI TTL opere adecuadamente, el fabricante especifica los voltajes máximos y mínimos permisibles y garantizados en las entradas y salidas de sus compuertas. Una entrada baja varía de 0 a 0.8V y una alta que varía de 2 a 5V. La región que estacomprendida entre 0.8 y 2V se le denomina región prohibida o de incertidumbre y cualquier entrada en este rango daría resultados impredecibles.
Los rangos de salidas esperados varían normalmente entre 0 y 0.4V para una salida baja y de 2.4 a 5V para una salida alta.
La diferencia entre los niveles de entrada y salida (2-2.4V y 0.8-0.4V) es proporcionarle al dispositivo inmunidad al ruido quese define como la insensibilidad del circuito digital a señales eléctricas no deseadas.
Para los CI CMOS una entrada alta puede variar de 0 a 3V y una alta de 7 a 10V (dependiendo del tipo de CI CMOS). Para las salidas los CI toman valores muy cercanos a los de VCC Y GND (Alrededor de los 0.05V de diferencia).
Este amplio margen entre los niveles de entrada y salida ofrece una inmunidad alruido mucho mayor que la de los CI TTL. (1)
Fan Out
Es una medida del número de entradas de compuerta que se encuentran conectadas y controladas a una sola salida de compuerta. El fan out de CD de CMOS que controlan entradas CMOS es virtualmente ilimitado, porque las entradas CMOS casi no requieren corrientes en cualquier estado, ALTO o BAJO.
No es el mismo caso para las entradas TTL, ya...
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