Nand

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Electrónica Digital

10 FAMILIAS LÓGICAS INTEGRADAS
10.1. Panorama general de las familias lógicas integradas 10.2. Características a tener en cuenta en una familia lógica 10.3. El ruido en los sistemas digitales El proceso de miniaturización de la electrónica, iniciado en la década de los cincuenta con la utilización del transistor, continuó con un segundo salto cualitativo en ladécada siguiente (años sesenta) mediante la integración de subcircuitos completos en un mismo substrato de silicio (chip): subcircuitos correspondientes a módulos digitales tales como puertas booleanas, biestables o bloques combinacionales o secuenciales. Los circuitos digitales son sumamente apropiados para su inserción en circuitos integrados: de un lado, la ausencia de autoinducciones y el poderprescindir, asimismo, de condensadores reduce los elementos a integrar a transistores y resistencias y a las conexiones de estos entre sí; de otro, la propia modularidad de los sistemas digitales precisa de un número reducido de tipos de puertas lógicas, e incluso, basta con un solo tipo de ellas (puertas Nand o Nor). Por ello, los circuitos integrados invadieron muy pronto el campo digital; en unospocos años resultó anacrónico y antieconómico construir las puertas booleanas con componentes discretos, una vez que se disponía de una gran variedad de puertas lógicas y de una amplia serie de funciones de gran complejidad construidas dentro de un circuito integrado. El presente capítulo repasa la evolución de las diversas familias lógicas integradas. En primer lugar, las puertas bipolares quecondujeron a la gran familia TTL (cuya amplia difusión consolidó la lógica integrada); luego las tecnologías MOS, hasta llegar a la predominante HCMOS; la mezcla BiCMOS (bipolar-CMOS) que resulta muy apropiada para circuitos «interbús» (en medio de los buses); y la derivación actual hacia series de bajo voltaje (pasando de la alimentación habitual de 5 V a sólo 3 V). En todo caso, para elegir yutilizar correcta y eficazmente una familia lógica (y, dentro de ella, una serie específica) es preciso tener en cuenta sus características funcionales. Aún más, es requisito previo para ello comprender el significado conceptual y las implicaciones prácticas de tales características y ser capaz de localizar y «hacer una lectura efectiva» de ellas en los catálogos que suministran los fabricantes decircuitos integrados. Entre las diversas cuestiones a las que prestar atención aparece el «ruido electromagnético» como un «compañero no deseado» que puede perturbar el correcto funcionamiento de un circuito digital y que requiere una actitud vigilante y un importante esfuerzo de «autoprotección» en el proceso de diseño y puesta a punto del circuito. Pero, a la vez, la producción de «ruidoelectromagnético» por el propio circuito obliga a un esfuerzo complementario de reducción de la emisión de perturbaciones para cumplir con las normativas de compatibilidad electromagnética.

10.1. Panorama general de las familias lógicas integradas 10.1.1. Primeras familias lógicas: C. I. con transistores bipolares Las primeras puertas lógicas integradas eran mera copia directa de las 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).
+3v.

640 aΔb 450 a b 450

Puerta Nor RTL
Pronto se mejoraron las características de estas puertas, en cuanto a velocidad y a consumo, combinando una puerta "y" de diodos conun transistor inversor en emisor común; así se configuró la puerta "y-negada" (Nand) base de la familia DTL (lógica de transistores y diodos) que fue la primera que llegó a alcanzar una difusión apreciable.
+5V 1K6 a*b a b a b 5K 2K a*b

2K2

Puerta Nand DTL
A partir de este esquema (puerta "y" + inversor), aprovechando en mayor profundidad las posibilidades que ofrece la integración...
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