Comparacion Familias Logicas
Páginas: 6 (1460 palabras)
Publicado: 7 de abril de 2012
Informe Práctica 0
Comparación de Tecnologías TTL y CMOS
Abstract – The practice consist in studying several parameters of two different technologies of integrated circuits as TTL and CMOS, like the times of ascent, slope, storage and relay, besides to analyze the input and output voltajes of each one of the integrated circuits..
Index terms – MOS (Metal oxide semiconductor), TTL(transistor-transistor logia), semiconductores,
negadores
I. BASE TEORICA
A. Familia lógica TTL
La familia de los circuitos integrados digitales TTL tiene las siguientes características, tensión de alimentación de +5 Voltios, con Vmin=4,75 Voltios y Vmax = 5,25 Voltios. Al utilizar un circuito integrado por encima del voltaje este se puede dañar y por debajo del voltaje mínimo el circuitointegrado no funciona correctamente.
Estos se fabrican con transistores bipolares multiemisores, como se observa en el gráfico número 1.
Figura 1. Ilustración tomada de http://www.unicrom.co
El funcionamiento de este circuito es el siguiente, si E1 o E2 están a un nivel de voltaje de 0 voltios, entonces el transistor conduce, y Z=0 voltios. Si E1 y E2 están a un nivel de voltaje de 5voltios, entonces el transistor no conduce, y Z=5 Voltios. El inversor quedaría como se muestra en la figura de la izquierda, a la derecha se muestra el circuito integrado TTL.
Figura 2. Circuito equivalente TTL
Existen varias series de integrados TTL, que dependen del tipo de transistores con el que se fabrican, el consumo de potencia y la velocidad de conmutación, todas ellas con un comúndenominador: operan con una tensión de alimentación de 5 volts; las principales series de integrados TTL son:
* 74: TTL estándar
* 74S: TTL Schottky
* 74AS: TTL Schottky avanzada
* 74LS: TTL Schottky de baja potencia
* 74ALS: TTL Schottky de baja potencia avanzada
* 74F: TTL rápida
B. Familia lógica CMOS
La familia CMOS trabaja con valores de voltajes diferentes,los valores de voltaje de entrada y salida varían de acuerdo a la tecnología del circuito integrado. Por ejemplo:
Nivel de Tensión | TTL | CMOS | HC |
Bajo (0) | 0V-0.8V | 0V-1.5V | 0V-1V |
Alto (1) | 2V-5V | 3.5V-5V | 3.5V-5V |
Tabla 1. Valores de Voltaje para niveles lógicos
La tabla anterior nos da un rango de valores para el cual se acepta un nivel (sea este “0” o “1”). En lascompuertas TTL un nivel lógico de “1”, será interpretado como tal, mientras el voltaje de entrada esté entre 2 y 5 voltios.
Figura 3. Niveles lógicos
En la tecnología CMOS un nivel lógico de “0”, será interpretado como tal, mientras el voltaje de salida este entre 0V y 1.5 V.
II. SIMULACIONES
En la siguiente hoja se presentan las simulaciones para cada una de las familias lógicas, elcircuito utilizado para la familia TTL es el siguiente:
Figura 4. Circuito implementado para el integrado 74LS04
El circuito implementado en PSPICE para la compuerta CMOS CD4069 es:
Figura 5. Circuito implementado para el integrado CD4069
III. PROCESO DE MEDIDAS
Los parámetros a medir de cada uno de los integrados son su tiempo de bajada, tiempo de subida, tiempo de retardo ytiempo de almacenamiento, además de sus valores de tensión para la lectura de ceros y unos (VIH, VOH, VIL, VOL).
Los circuitos integrados tienen una respuesta en una salida de manera ideal como la que se presenta a continuación:
Figura 6: Respuesta ideal de un circuito integrado
Aunque esta no es la respuesta real, ya que todo dispositivo, sin importar la etnología con la que se fabrique,necesita un tiempo para procesar la señal de entrada, un bosquejo que se asemeja a la respuesta real de salida de un dispositivo es el siguiente:
Figura 7: Respuesta real de un circuito integrado
En la siguiente figura se muestra los parámetros, tiempo de subida, tiempo de bajada, tiempo de retardo y tiempo de almacenamiento y la forma de medirlos:
Figura 8: Parámetros a medir y forma...
Comparación de Tecnologías TTL y CMOS
Abstract – The practice consist in studying several parameters of two different technologies of integrated circuits as TTL and CMOS, like the times of ascent, slope, storage and relay, besides to analyze the input and output voltajes of each one of the integrated circuits..
Index terms – MOS (Metal oxide semiconductor), TTL(transistor-transistor logia), semiconductores,
negadores
I. BASE TEORICA
A. Familia lógica TTL
La familia de los circuitos integrados digitales TTL tiene las siguientes características, tensión de alimentación de +5 Voltios, con Vmin=4,75 Voltios y Vmax = 5,25 Voltios. Al utilizar un circuito integrado por encima del voltaje este se puede dañar y por debajo del voltaje mínimo el circuitointegrado no funciona correctamente.
Estos se fabrican con transistores bipolares multiemisores, como se observa en el gráfico número 1.
Figura 1. Ilustración tomada de http://www.unicrom.co
El funcionamiento de este circuito es el siguiente, si E1 o E2 están a un nivel de voltaje de 0 voltios, entonces el transistor conduce, y Z=0 voltios. Si E1 y E2 están a un nivel de voltaje de 5voltios, entonces el transistor no conduce, y Z=5 Voltios. El inversor quedaría como se muestra en la figura de la izquierda, a la derecha se muestra el circuito integrado TTL.
Figura 2. Circuito equivalente TTL
Existen varias series de integrados TTL, que dependen del tipo de transistores con el que se fabrican, el consumo de potencia y la velocidad de conmutación, todas ellas con un comúndenominador: operan con una tensión de alimentación de 5 volts; las principales series de integrados TTL son:
* 74: TTL estándar
* 74S: TTL Schottky
* 74AS: TTL Schottky avanzada
* 74LS: TTL Schottky de baja potencia
* 74ALS: TTL Schottky de baja potencia avanzada
* 74F: TTL rápida
B. Familia lógica CMOS
La familia CMOS trabaja con valores de voltajes diferentes,los valores de voltaje de entrada y salida varían de acuerdo a la tecnología del circuito integrado. Por ejemplo:
Nivel de Tensión | TTL | CMOS | HC |
Bajo (0) | 0V-0.8V | 0V-1.5V | 0V-1V |
Alto (1) | 2V-5V | 3.5V-5V | 3.5V-5V |
Tabla 1. Valores de Voltaje para niveles lógicos
La tabla anterior nos da un rango de valores para el cual se acepta un nivel (sea este “0” o “1”). En lascompuertas TTL un nivel lógico de “1”, será interpretado como tal, mientras el voltaje de entrada esté entre 2 y 5 voltios.
Figura 3. Niveles lógicos
En la tecnología CMOS un nivel lógico de “0”, será interpretado como tal, mientras el voltaje de salida este entre 0V y 1.5 V.
II. SIMULACIONES
En la siguiente hoja se presentan las simulaciones para cada una de las familias lógicas, elcircuito utilizado para la familia TTL es el siguiente:
Figura 4. Circuito implementado para el integrado 74LS04
El circuito implementado en PSPICE para la compuerta CMOS CD4069 es:
Figura 5. Circuito implementado para el integrado CD4069
III. PROCESO DE MEDIDAS
Los parámetros a medir de cada uno de los integrados son su tiempo de bajada, tiempo de subida, tiempo de retardo ytiempo de almacenamiento, además de sus valores de tensión para la lectura de ceros y unos (VIH, VOH, VIL, VOL).
Los circuitos integrados tienen una respuesta en una salida de manera ideal como la que se presenta a continuación:
Figura 6: Respuesta ideal de un circuito integrado
Aunque esta no es la respuesta real, ya que todo dispositivo, sin importar la etnología con la que se fabrique,necesita un tiempo para procesar la señal de entrada, un bosquejo que se asemeja a la respuesta real de salida de un dispositivo es el siguiente:
Figura 7: Respuesta real de un circuito integrado
En la siguiente figura se muestra los parámetros, tiempo de subida, tiempo de bajada, tiempo de retardo y tiempo de almacenamiento y la forma de medirlos:
Figura 8: Parámetros a medir y forma...
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