Familias l´ogicas

Familias L´ogicas
Jos´e Antonio Morf´ın Rojas
Universidad Iberoamericana, Ciudad de M´exico
Departamento de Ingenier´ıa
Ingenier´ıa Electr´onica
Los circuitos integrados digitales son un conjunto de resistencias, diodos
y transistores fabricados en una sola pieza de material semiconductor. Este
material por lo general silicio, es llamado sustrato y al circuito integrado
comunmente se lellama chip. El chip se encuentra envuelto en una paquete
pl´astico o cer´amico protector del que algunas terminales salen de forma tal
que el chip pueda ser conectado a otros dispositivos.
Acr´onimo Complejidad N´umero de Compuertas
SSI Small Scale Integration Menos de 12
MSI Medium Scale Integration 12 a 99
LSI Large Scale Integration 100 a 9999
VLSI Very Large Scale Integration 10,000 a99,999
ULSI Ultra Large Scale Integration 100,000 a 999,999
GSI Giga Scale Integration 1,000,000 en adelante
Tabla 1: Clasificaci´on de los Circuitos Integrados por su Complejidad
Los circuitos integrados se clasifican por su complejidad medida por el
n´umero de compurtas l´ogicas o sus equivalentes en el sustrato. Existen seis
niveles de complejidad que se definen en la tabla 1. En lossistemas digitales
modernos se utilizan algunos MSI y muchos LSI, VLSI, ULSI y GLS y realizan
funciones que antes requer´ıan bastantes circuitos impresos llenos de chips
SSI. Sin embargo, circuitos SSI son aun utilizados para conectar cirucitos de
mayor integraci´on entre si, por lo que es importante entender como analizar,
dise˜nar, probar y poner en funcionamiento los circuitos combinatorios.
1RTL Resistor-Transistor Logic
DTL Diode-Transistor Logic
TTL Transistor-Transistor Logic
ECL Emitter-Coupled Logic
MOS Metal-Oxide Semiconductor
CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor
BiCMOS Bipolar Complementary Metal-Oxide Semiconductor
Tabla 2: Algunas familias l´ogicas
Los componentes utilizados para la construcci´on de circuitos b´asicos llevan
por lo general el nombre de latecnolog´ıa utilizada. Muchas familias l´ogicas
de circuitos integrados han sido utilizados comercialmente. En la tabla
aparecen algunas de las tecnolog´ıas hist´oricamente m´as importantes. Las familias
RTL y DTL fueron de las primeras familias utilizadas y hoy en d´ıa son
totalmente obsoletas. La familia TTL es la tecnolog´ıa que ha sido utilizada
por varias d´ecadas pero actualmente seutilizan poco aunque aun se consigue
f´acilmente en el mercado. La familia ECL presentaba una gran ventaja
en sistemas que requer´ıan operar a gran velocidad pero ha sido sustituida
por la familia CMOS. MOS se utiliza para circuitos que requieren de una
gran densidad de componentes y CMOS se utiliza en sistemas que requieren
poco consumo de energ´ıa y se ha convertido en la familia predominanteen
el mercado. La familia BiCMOS, que es una combinaci´on de CMOS y TTL
se utiliza en forma selectiva para casos en que la familia CMOS no puede
manejar adecuadamente la corriente necesaria o la velocidad.
Las dos familias m´as utilizadas en la acutalidad son TTL basada en los
transistores bipolares y MOSFET basada en los transistores unipolares de
efecto de campo electromegn´etico. Lafamilia dominante en por lo menos 25
a˜nos ha sido TTL. La figura 1 muestra el circuito con el que se construyen
los negadores de la serie est´andar 74. El cirucito negador esta constituido
por varios transistores bipolares, diodos y resistencias. TTL es el l´ıder en SSI
y MSI. La familia CMOS pertenece a la categor´ıa unipolar ya que utiliza
transistores MOSFET.
2
D1
Q1 Q2
Q3
Q4
R4
115
R21.6K
R1
3.6K
R3
1K
D2
Entrada A Salida D
+Vcc
Figura 1: Circuito negedor en TTL
1. Familia TTL
La familia de circuitos integrados TTL consiste de varias subfamilias o
series. La tabla 3 muestra el nombre de cada serie TTL junto con el prefijo
asignado a dicha serie.
Serie TTL Prefijo Negador con 6 compuertas
Standard TTL 74 7404
Schottky TTL 74S 74S04
Low-Power Schottky TTL 74LS...