Familias ttl y cmos

A la hora de construir compuertas lógicas, un criterio ampliamente seguido (realmente en cualquier disciplina, no sólo en electrónica) es el criterio de uniformidad, es decir, las diferencias entre las diferentes puertas lógicas deben reducirse a las mínimas. Este criterio es la base de la definición de una familia lógica.
Una familia lógica se puede definir como la estructura básica a partir dela cual se pueden construir las puertas lógicas.
Al centrarnos en electrónica digital no debemos perder de vista que las señales sólo pueden tomar dos valores diferentes. Por lo tanto, los elementos principales de estas familias lógicas deben tener como mínimo dos regiones de operación bien diferenciadas. Esta situación nos lleva a la utilización de dispositivos semiconductores, aunque en losprincipios se utilizaron válvulas y conmutadores eléctricos (que presentaban un comportamiento similar).
En el presente trabajo se intentará abarcar el funcionamiento general de las familias CMOS y TTL
UNA BREVE RESEÑA HISTORICA
El proceso de miniaturización de la electrónica, iniciado en la década de los 50 con la utilización del transistor, continuó con un segundo salto cualitativo en ladécada siguiente (años 60) mediante la integración de sub circuitos completos en un mismo substrato de silicio ( chip): sub circuitos correspondientes a módulos digitales tales como puertas booleanas, biestables o bloques combinacionales o secuenciales.
Los circuitos digitales son sumamente apropiados para su inserción en circuitos integrados: de un lado, la ausencia de autoinducciones y el poderprescindir, asimismo, de condensadores reduce los elementos a integrar a transistores y resistencias y a las conexiones de estos entre sí; de otro, la propia modularidad de los sistemas digitales precisa de un número reducido de tipos de puertas lógicas, e incluso, basta con un solo tipo de ellas (puertas Nand o Nor).
Por ello, los circuitos integrados invadieron muy pronto el campo digital; en unospocos años resultó anacrónico y antieconómico construir las puertas booleanas (lógicas) con componentes discretos, una vez que se disponía de una gran variedad de puertas lógicas y de una amplia serie de funciones de gran complejidad construidas dentro de un circuito integrado.

FAMILIAS TTL
La lógica transistor-transistor (TTL) es una de las tecnologías de circuitos integrados más extendidas...hasta el momento... La función lógica de un inversor o de cualquier tipo de puerta es siempre la misma, independientemente de l tipo de tecnología de circuitos que se utilice.
Las primeras puertas lógicas integradas eran mera copia directa de las puertas "o-negada" (Nor) con componentes discretos, mediante la conexión en paralelo de varios transistores bipolares NPN en emisor común; talespuertas dieron lugar a la primera familia lógica: RTL (lógica de transistores y resistencias).

Pronto se mejoraron las características de estas puertas integradas, en cuanto a velocidad y a consumo, combinando una puerta " y" de diodos con un transistor inversor en emisor común; así se configuró la puerta "y-negada" (Nand) base de la familia DTL (lógica de transistores y diodos) que fue la primeraque llegó a alcanzar una difusión apreciable.

A partir de este esquema (puerta "y" + inversor), aprovechando en mayor profundidad las posibilidades que ofrece la integración sobre un substrato único, se planteó una segunda mejora en velocidad y en consumo, añadiendo una etapa de salida amplificadora de intensidad (dos transistores en push-pull) y substituyendo los diodos por un transistor multiemisor, siedo el resultado la familia lógica TTL.
En la siguiente figura se muestra un circuito TTL estándar para un inversor. Q1 es el transistor de acoplamiento de entrada y D1 es el diodo de fijación de nivel de entrada (diodo clamp). El transistor Q2 es el divisor de fase y la combinación Q3 y Q4 forma el circuito de salida, a menudo denominado como disposición totem-pole

La clave del...