Familias Logicas
Páginas: 12 (2991 palabras)
Publicado: 30 de noviembre de 2012
Familias Logicas
Los circuitos lógicos integrados no solo se clasifican no solo por su complejidad o por su funcionamiento sino también por la tecnología especifica de circuitos utilizada en su construcción. A cada tecnología se le llama familia de lógica digital.
Primeras familias lógicas: C. I. con transistores bipolares
Las primeras puertas lógicas integradas eran mera copia directa delas 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 untransistor inversor en emisor común; así se configuró la puerta "y-negada" (Nand) base de la familiaDTL (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 enconsumo, añadiendo una etapa de 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 unaprimera aproximación, su comportamiento puede ser analizado en términos de diodos:
La clave del funcionamiento de la puerta TTL es 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, transmite un 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.]
Lapuertas TTL se alimentan a 5 V; su tensión 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 10ns. y el consumo promedio es de 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 quese ha seguido utilizando a lo largo de la década de los 80.
La serie 74LS (lowpowerSchottky) 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 tiempo asociadas; esteefecto queda compensado por la inclusión de un diodo Schottky entre base y colector de los transistores que impide su saturación (desvía la corriente de base hacia el colector antes de entrar en una saturación profunda) y, con ello, aumenta su velocidad de conmutación.
Posteriores series «avanzadas» con el mismo esquema circuital han aprovechado la reducción de dimensiones de los transistores...
Los circuitos lógicos integrados no solo se clasifican no solo por su complejidad o por su funcionamiento sino también por la tecnología especifica de circuitos utilizada en su construcción. A cada tecnología se le llama familia de lógica digital.
Primeras familias lógicas: C. I. con transistores bipolares
Las primeras puertas lógicas integradas eran mera copia directa delas 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 untransistor inversor en emisor común; así se configuró la puerta "y-negada" (Nand) base de la familiaDTL (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 enconsumo, añadiendo una etapa de 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 unaprimera aproximación, su comportamiento puede ser analizado en términos de diodos:
La clave del funcionamiento de la puerta TTL es 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, transmite un 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.]
Lapuertas TTL se alimentan a 5 V; su tensión 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 10ns. y el consumo promedio es de 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 quese ha seguido utilizando a lo largo de la década de los 80.
La serie 74LS (lowpowerSchottky) 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 tiempo asociadas; esteefecto queda compensado por la inclusión de un diodo Schottky entre base y colector de los transistores que impide su saturación (desvía la corriente de base hacia el colector antes de entrar en una saturación profunda) y, con ello, aumenta su velocidad de conmutación.
Posteriores series «avanzadas» con el mismo esquema circuital han aprovechado la reducción de dimensiones de los transistores...
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