Familias lógicas

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER PLAN DE ESTUDIOS DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CURSO DE MICROELECTRÓNICA - 0160902

MICROELECTRÓNICA CIRCUITOS INTEGRADOS 1. CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES. Los circuitos integrados son la base fundamental del desarrollo de la electrónica en la actualidad, debido a la tendencia a facilitar y economizar las tareas del hombre. Por esto es fundamental el manejodel concepto de circuito integrado, no sólo por aquellos que están en contacto habitual con este, sino también por las personas en general, debido a que este concepto debe de quedar inmerso dentro de los conocimientos mínimos de una persona. Un circuito integrado es una pieza o cápsula que generalmente es de silicio o de algún otro material semiconductor, que utilizando las propiedades de lossemiconductores, es capaz de hacer las funciones realizadas por la unión en un circuito, de varios elementos electrónicos, como: resistencias, condensadores, transistores, etc. 1.1. Clasificación de los Circuitos Integrados. Existen dos clasificaciones fundamentales de circuitos integrados (CI); los análogos y los digitales; los de operación fija y los programables; en este caso nos encargaremos delos circuitos integrados digitales de operación fija. Estos circuitos integrales funcionan con base en la lógica digital o álgebra de Boole, donde cada operación de esta lógica, es representada en electrónica digital por una compuerta. La complejidad de un CI puede medirse por el número de puertas lógicas que contiene. Los métodos de fabricación actuales permiten construir CIs cuya complejidad estáen el rango de una a 105 o más puertas por pastilla. Según esto los CIs se clasifican en los siguientes niveles o escalas de integración: • • • • SSI (pequeña escala): menor de 10 puertas. MSI (media escala): entre 10 y 100 puertas. LSI ( alta escala ): entre 100 y 10.000 puertas. VLSI ( muy alta escala ): a partir de 10.000 puertas.

La capacidad de integración depende fundamentalmente de dosfactores: • • El Área ocupada por cada puerta; que depende a su vez del tipo y del número de transistores utilizados para realizarla. Cuanto menor sea esta área mayor será la capacidad de integración a gran escala. El Consumo de potencia. En un circuito integrado se implementan muchas puertas en un espacio reducido. El consumo total del chip es igual al consumo de cada puerta por el número depuertas. Si el consumo de cada puerta es elevado se generará mucho calor en el chip debido al efecto Joule, de forma que si este calor no es disipado convenientemente se producirá un aumento de temperatura que puede provocar un funcionamiento anómalo de los circuitos.

IE. MSc. JOSÉ ARMANDO BECERRA VARGAS DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA

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UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER PLAN DE ESTUDIOS DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CURSO DE MICROELECTRÓNICA - 0160902 2. 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 formaque las características más importantes sean comunes. De forma global los componentes lógicos se clasifican dentro de una de las dos familias siguientes: • • 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. La familia lógica ECLse encuentra a caballo entre la TTL y la CMOS. Esta familia nació como un intento de conseguir la rapidez de TTL y el bajo consumo de CMOS, pero en raras ocasiones se emplea. Cuadro 1. Comparativo entre familias lógicas
PARAMETRO Tiempo de propagación de puerta Frecuencia máxima de funcionamiento Potencia disipada por puerta Margen de ruido admisible Fan out TTL estándar 10 ns 35 MHz 10 mW 1V...