familia logica

FAMILIAS LOGICAS - 2009

Familias
Lógicas
3.1 Características Generales
Una familia lógica es un conjunto de circuitos integrados que implementan distintas operaciones lógicas
compartiendo la tecnología de fabricación y en consecuencia, presentan características similares en sus
entradas, salidas y circuitos internos. La similitud de estas características facilita la implementación defunciones lógicas complejas al permitir la directa interconexión entre los chips pertenecientes a una misma
familia.
Teniendo en cuenta el tipo de transistores utilizados como elemento de conmutación, las familias lógicas
pueden dividirse en dos grandes grupos: las que utilizan transistores bipolares y las que emplean transistores
MOS.
La primera familia lógica en aparecer en el mercado, aprincipios de la década del 60, fue implementada
con lógica de transistores bipolares acoplados por emisor (ECL, Emitter Coupled Logic). A fin de desarrollar
circuitos de alta velocidad los transistores conducen en zona activa y de esta manera se minimiza el tiempo de
conmutación entre conducción y corte. Casi inmediatamente aparecieron otras familias lógicas basadas en
transistores bipolaresconmutando entre corte y saturación a fin de reproducir dentro de un chip los circuitos
que hasta ese momento se realizaban utilizando componentes discretos. La primera de estas familias fue
implementada con resistencias y transistores bipolares y se la identifica como lógica RTL (Resistor Transistor
Logic). La integración de resistencias demanda gran cantidad de área de silicio, reduciendo lacantidad de
compuertas que se podían incluir dentro de un mismo chip. Para mejorar el aprovechamiento del área algunas
resistencias de los circuitos comenzaron a ser reemplazadas por diodos, principalmente en las etapas de
entrada, dando lugar a la aparición de la lógica de diodos y transistores identificada como DTL (Diode
Transistor Logic). Finalmente, los transistores multiemisor reemplazaronlos diodos y se llegó a una topología
circuital que dio lugar a una familia lógica basada fundamentalmente en transistores bipolares y una mínima
cantidad de resistencias. Esta familia, denominada lógica TTL (Transistor Transistor Logic), se popularizó
rápidamente y mantiene, aún en la actualidad, su vigencia.
Con el correr del tiempo la familia TTL se convirtió en un conjunto de familiaslógicas que si bien entre sí
difieren en velocidad, consumo de energía y costo, mantienen características de entrada y salida compatibles
de manera que en un sistema digital pueden mezclarse componentes de distintas familias TTL.
Los principales inconvenientes de los circuitos con transistores bipolares son el alto consumo y, como
consecuencia, la baja escala de integración admisible (cantidad dedispositivos posibles de integrar en un
mismo chip) que se relaciona directamente con una baja complejidad del circuito.
Como alternativa para soslayar estos inconvenientes y facilitar el aumento del nivel de integración
surgieron las familias basadas en transistores de efecto de campo de compuerta aislada (MOS, metal oxide
semiconductor) de enriquecimiento. En esta tecnología, los circuitoslógicos pueden ser implementados
íntegramente con transistores MOS evitando la presencia de resistencias, en consecuencia, para implementar

MARÍA ISABEL SCHIAVON, DANIEL CREPALDO

1/13

FAMILIAS LOGICAS - 2009

una función lógica dada se ocupa menor área de silicio con un proceso de fabricación más simple. Además
del hecho que, dado que los transistores MOS son controlados por tensión y nopermiten la circulación de
corriente en sus entradas, requieren menos potencia para su funcionamiento facilitando el aumento de la
escala de integración.
Teniendo en cuenta que los transistores MOS tienen un único tipo de portadores, y en el caso de los
transistores con canal tipo N (NMOS) los portadores son electrones que tienen una movilidad
considerablemente mayor que la de los huecos...