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TEMA VII.- FAMILIAS LÓGICAS
Una vez que hemos visto la manera de analizar y diseñar sistemas lógicos a partir de circuitos lógicos combinacionales, el siguiente paso es estudiar cómo podemos construir las puertas básicas a partir de elementos de circuitos. Estos elementos van a ser principalmente dispositivos semiconductores. No obstante no hay que olvidar que no siempre se han fabricado de estaforma, es más, el principio de la Electrónica Digital empezó con el descubrimiento de los relés y tubos de vacíos. Cuando el diseñador implementa las puertas (a medida) que necesita para su diseño, se dice que ha realizado un diseño full-custom. Estas puertas estarán diseñadas utilizando elementos de circuitos, principalmente transistores. En este diseño no nos tenemos que limitar a utilizar laspuertas típicas, sino que podemos crear las puertas lógicas que necesitemos. Un ejemplo de puerta que no suele estar disponible es la que tiene como fórmula: F = A·B + C A partir de los transistores, podemos crear una puerta lógica que tenga dicha funcionalidad, sin tener que utilizar una puerta AND y una puerta OR.

1. Introducción.
A la hora de construir las puertas lógicas, un criterioampliamente seguido (realmente en cualquier disciplina, no sólo en Electrónica) es el criterio de uniformidad, es decir, las diferencias entre las diferentes puertas lógicas deben reducirse a las mínimas. Este criterio es la base de la definición de familia lógica, Una familia lógica se puede definir como la estructura básica a partir de la cual se pueden construir las puertas lógicas. En estaestructura estarán involucrados tanto los componentes que entran en juego, así como sus valores (ya que si cambiamos estos valores, pasaremos a otra familia diferente), ya que los parámetros van a depender de éstos. Al centrarnos en Electrónica Digital, no debemos perder de vista que las señales sólo pueden tomar dos valores diferentes. Por lo tanto, los elementos principales de estas familias lógicasdeben tener como mínimo dos regiones de operación bien diferenciadas. Esta situación nos lleva a la utilización de dispositivos semiconductores, aunque en los principios se utilizaron válvulas y conmutadores electrícos (que presentaban un comportamiento similar).

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Dpto. Ingeniería Electrónica de Sistemas Informáticos y Automática

Una posible clasificación de estas familias, según losdispositivos 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 TTL y ECL. • Familias MOS.- emplean transistores MOSFET, es decir, transistores de efecto campo. La familias MOS más representativas son las familias NMOS y CMOS. Cada una de estas familias vana tener una serie de parámetros cuyos valores van a ser más o menos fijos. Los principales parámetros de las familias lógicas son: • Parámetros temporales (figura 7.1). • Retraso de propagación de bajo a alto, tPLH.- tiempo transcurrido desde que la señal de entrada baja (pasa por el 50%) hasta que la señal de salida sube (pasa por el 50%). • Retraso de propagación de alto a bajo, tPHL.- tiempotranscurrido desde que la señal de entrada sube (pasa por el 50%) hasta que la señal de salida baja (pasa por el 50%). El hecho de subida y bajada se debe a que las principales familias son negativas, es decir, la salida que obtenemos es el valor negado de dicha función. • Retraso de propagación.- valor medio de tPLH y tPHL. • Tiempo de transición de bajo a alto, tTLH.- tiempo transcurrido desde quela señal empieza a subir (pasa por el 10%) hasta que llega a un nivel alto (pasa por el 90%). • Tiempo de transición de alto a bajo, tTHL.- tiempo transcurrido desde que la señal empieza a bajar (pasa por el 90%) hasta que llega a un nivel bajo (pasa por el 10%). Es decir, se considera que una transición se ha completado cuando pasamos de los umbrales del 10% y el 90%. Este hecho es debido a que...