Estudio

Familias lógicas
Los circuitos digitales emplean componentes encapsulados, los cuales pueden
albergar puertas lógicas o circuitos lógicos más complejos.
Estos componentes están estandarizados, para que haya una compatibilidad entre
fabricantes, de forma que las características más importantes sean comunes. De
forma global los componentes lógicos se engloban dentro de una de las dos familiassiguientes:
TTL: diseñada para una alta velocidad.
CMOS: diseñada para un bajo consumo.
Actualmente dentro de estas dos familias se han creado otras, que intentan conseguir
lo mejor de ambas: un bajo consumo y una alta velocidad.
No se hace referencia a la familia lógica ECL, la cual se encuentra a caballo entre la
TTL y la CMOS. Esta familia nació como un intento de conseguir la rapidez deTTL y el
bajo consumo de CMOS, pero en raras ocasiones se emplea.
Comparación de las familias

PARÁMETRO

TTL
TTL
estándar 74L

Tiempo de
propagación de
puerta

10 ns

33
ns

TTL Schottky
de baja
potencia (LS)

Fairchild
Fairchild 4000B
4000B CMOS CMOS (con
(con Vcc=5V) Vcc=10V)

5 ns

40 ns

20 ns

Frecuencia máxima
35 MHz
de funcionamiento

3
45 MHz
MHz8 MHz

16 MHz

Potencia disipada
por puerta

10 mW

1
mW

2 mW

10 nW

10 nW

Margen de ruido
admisible

1V

1V

0'8 V

2V

4V

Fan out

10

10

20

50 (*)

50 (*)

(*) O lo que permita el tiempo de propagación admisible
Dentro de la familia TTL encontramos las siguiente sub-familias:





L: Low power = dsipación de potencia muy baja
LS:Low power Schottky = disipación y tiempo de propagación pequeño.
S: Schottky = disipación normal y tiempo de propagación pequeño.
AS: Advanced Schottky = disipación normal y tiempo de propagación
extremadamente pequeño.

TENSIÓN DE ALIMENTACIÓN
CMOS: 5 a 15 V (dependiendo de la tensión tendremos un tiempo de propagación).

TTL: 5 V.
Parámetros de puerta
Las puertas lógicas no sondispositivos ideales, por lo que vamos a tener una serie de
limitaciones impuestas por el propio diseño interno de los dispositivos lógicos.
Internamente la familia TTL emplea transistores bipolares (de aquí su alto consumo),
mientras que la familia CMOS emplea transistores MOS (a lo que debe su bajo
consumo).
MARGEN DEL CERO
Es el rango de tensiones de entrada en que se considera un cero lógico:VIL máx: tensión máxima que se admite como cero lógico.
VIL mín: tensión mínima que se admite como cero lógico.
MARGEN DEL UNO
Es el rango de tensiones de entrada en que se considera un uno lógico:
VIH máx: tensión máxima que se admite como uno lógico.
VIH mín: tensión mínima que se admite como uno lógico.
MARGEN DE TRANSICIÓN
Se corresponde con el rango de tensiones en que la entrada esindeterminada y puede
ser tomada como un uno o un cero. Esta zona no debe ser empleada nunca, ya que la
puerta se comporta de forma incorrecta.
MT = VIH mín - VIL máx
AMPLITUD LÓGICA
Debido a que dos puertas de la misma familia no suelen tener las mismas
características debemos emplear los valores extremos que tengamos, utilizando el
valor de VIL máx más bajo y el valor de VIH mín más alto.AL máx: VH máx - VL mín
AL mín: VH mín - VL máx
RUIDO
El ruido es el elemento más común que puede hacer que nuestro circuito no funcione
habiendo sido diseñado perfectamente. El ruido puede ser inherente al propio circuito
(como consecuencia de proximidad entre pistas o capacidades internas) o también
como consecuencia de ruido exterior (el propio de un ambiente industrial).
Si trabajamosmuy cerca de los límites impuestos por VIH y VIL puede que el ruido
impida el correcto funcionamiento del circuito. Por ello debemos trabajar teniendo en
cuenta un margen de ruido:

VMH (margen de ruido a nivel alto) = VOH mín - VIH mín
VML (margen de ruido a nivel bajo) = VIL máx - VOL máx
VOH y VOL son los niveles de tensión del uno y el cero respectivamente para la salida
de la puerta...