Familias Lógicas

Objetivos de esta práctica:

En esta práctica conoceremos las características de dos de las familias lógicas más importantes TTL y C-MOS.
Analizaremos el comportamiento dinámico de un circuito lógico y evaluaremos sus parámetros.
También resolveremos fallas de diseño en dicho circuito lógico e informaremos sobre lo hecho en clase.

Materiales utilizados:

1 C.I. 4N25
1 C.I.74LS00 (TTL)
1 C.I. 4011 (C-MOS)
1 Transistor BC337
1 Diodo 1N4148
1 Resistor de 15 Ω ¼ W
1 Resistor de 100Ω ¼ W
1 Resistor de 330Ω ¼ W
1 Resistor de 1KΩ ¼ W
1 Resistor de 10KΩ ¼ W
1 Resistor de 100KΩ ¼ W
1 Resistor de 330 KΩ ¼ W


Introducción

¿Qué son las familias lógicas?

Una familia lógica es un conjunto de componentes digitales que comparten una tecnología común defabricación y tienen estandarizadas sus características de entrada y de salida; es decir, son compatibles unos con otros.
Como consecuencia de la estandarización, la interconexión entre dispositivos lógicos de una misma familia es sencilla y directa (no requiere de etapas adicionales de acoplamiento).

Estas familias se pueden dividir, según los componentes utilizados en su configuración, en:Familias Bipolares:

Emplean transistores y diodos. La familia más conocida de este tipo es la TTL.

Familias MOS:

Emplean transistores MOSFET, es decir, transistores de efecto de campo. La familia más conocida de este tipo es la C-MOS.

Características generales de las familias lógicas

Velocidad de conmutación:

Es la rapidez de respuesta de las salidas de un circuitodigital por cualquier variación en sus entradas. La velocidad es muy importante en el diseño de sistemas que deben realizar cálculos numéricos o en circuitos que trabajan con señales de alta frecuencia.

Consumo:

Es la cantidad de potencia que consume un circuito digital en operación.

Inmunidad al ruido:

Es la sensibilidad de un circuito digital al ruido electromagnético ambiental.Tiempo de trabajo:

Es el período útil de servicio de un circuito digital, es decir cuánto tiempo se espera que trabaje sin fallar

Niveles de tensión y estados lógicos:

En todos los circuitos digitales prácticos los estados lógicos 1 y 0 se implementan con niveles de tensión.
Estos niveles tienen rangos muy definidos, separados por una zona de valores inválidos como se muestra en lafigura siguiente:

En esta figura, el nivel bajo es el rango de tensiones entre L (máx.) y L (mín.), mientras que el nivel alto es el rango de tensiones entre H (mín.) y H (máx.). Las tensiones superiores a H (máx.) o inferiores a L (mín.) son generalmente dañinas para los dispositivos digitales y deben evitarse. Generalmente, L (mín.) corresponde a un nivel de 0 V y H (máx.) al valor de tensiónde alimentación. (5V).
La zona de niveles indeterminados entre L (máx.) y H (mín.) es crítica.
En esta área los circuitos digitales trabajan en forma errática porque no saben qué hacer. Una tensión en ese rango pude ser interpretado como un 1 lógico o como un 0 lógico, o no producir efecto alguno. Los niveles de tensión en circuitos integrados digitales varían de acuerdo con la familia lógica(TTL o CMOS) a la que pertenece el dispositivo.

Fan-In

Es la cantidad de entradas que puede tener una compuerta en una familia lógica en particular.

Fan-Out

El fan out es una propiedad de un circuito lógico que determina el número máximo de entradas a las que puede estar conectada su salida sin que se produzca ninguna anomalía. Este número depende de la tecnología de fabricación de loscircuitos integrados que se utilicen.

Está relacionado directamente con la máxima corriente que puede circular por la salida de un determinado circuito digital, expresada en unidad de carga (la corriente máxima que circula por una entrada de la puerta básica de la familia lógica considerada).
Si una puerta tiene un fan-out de 15, lo que nos quiere decir es que no se pueden conectar más de...