Tema 4 Familias Logicas

T-4 “Introducción a las familias lógicas”

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TEMA - 4
INTRODUCCIÓN A LAS FAMILIAS LÓGICAS.
En los últimos capítulos se han visto aplicaciones digitales basadas en el uso de puertas
lógicas. En este tema se ofrecerá una visión general de la variedad de tecnologías y
dispositivos digitales que se pueden emplear para llevar a la práctica estas aplicaciones. Y se
resumirán sus ventajas einconvenientes, lo que nos permitirá establecer unos criterios de
selección.

1.- Introducción.
La era de la electrónica con semiconductores comienza con la invención del transistor en
1948 y a partir de ahí la evolución de la tecnología electrónica inicia una rápida carrera. En
1952, se sustituye el empleo de germanio por el silicio y en 1958 se fabricó el primer JFET
(transistor de unión de efecto campo),lo que condujo a la aparición del transistor metal-óxidosemiconductor de efecto campo (MOSFET). Las continuas mejoras en el diseño y fabricación
de los sistemas de computación, han hecho de los MOSFET los dispositivos más
universalmente empleados.
Para mejorar las conexiones de diferentes componentes electrónicos se propuso la
fabricación de todos los componentes del circuito, junto con suinterconexionado, sobre una
misma oblea de silicio. A esta solución se la denominó circuito integrado monolítico, y en 1959
la empresa Texas Instruments ® desarrolla el primer circuito integrado con tecnología RTL
(lógica resistencia-transistor bipolar).
La Figura 4-1 muestra una sección de un circuito integrado, donde se ve el chip del
circuito dentro del encapsulado. Los terminales del chip se conectana los pines del
encapsulado para permitir las conexiones con las entradas y salidas del mundo exterior.
Todas las funciones lógicas que se han descrito en temas anteriores (y muchas más)
están disponibles como circuitos integrados. Los sistemas digitales actuales utilizan casi
exclusivamente circuitos integrados en su diseño debido a su reducido tamaño, alta fiabilidad,
bajo coste y reducidoconsumo de potencia.
La evolución experimentada en el campo de los
circuitos integrados ha sido extraordinaria, pasándose por
crecientes escalas de integración. Hoy es posible colocar
millones de componentes tanto activos como pasivos dentro
de un solo chip, lo que permite construir computadoras
Figura 4-1. Sección de un circuito integrado.

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sobre un áreade silicio de sólo unos pocos milímetros cuadrados.
A comienzos de los sesenta es cuando empiezan a aparecer los primeros circuitos
integrados SSI (tabla 4-1), con menos de 100 componentes y no más de 30 puertas por chip.
En 1966 surgen los circuito integrados MSI, que permiten hasta 1000 componentes, lo que
supone entre 30 y 300 puertas por chip. Tres años más tarde fue posible fabricarcircuitos LSI,
lo que permitió los primeros microprocesadores. El incremento en la escala de integración
hasta los circuitos integrados VLSI, en 1975, facilita que aparezcan microprocesadores
mayores y memorias RAM de 16Kb. El término ULSI es de reciente aparición y llega hasta el
límite de la tecnología actual, es decir, hasta los centenares de millones de dispositivos por
chip.
Tabla 4-1. Niveles deintegración para dispositivos digitales.

Nivel de integración

Nº de puertas

Aplicaciones

Pequeña escala de integración (SSI)

1 – 30

Puertas básicas y flip-flops.

Media escala de integración (MSI)

30 – 300

Contadores, registros, memorias
pequeñas.

Gran escala de integración (LSI)

300 – 10.000

Memorias y microprocesadores sencillos.

Muy alta escala de integración (VLSI) 10.000 – 1,000.000Escala de integración ultra (ULSI)

Memorias grandes, microprocesadores.

>1,000.000

Aunque los modernos componentes electrónicos digitales son el resultado de años de
desarrollo y evolución, no hay un conjunto ideal de circuitos que satisfaga todos los
requerimientos. Por tanto existen varias familias lógicas, cada una de las cuales ofrece
ventajas particulares. La velocidad, consumo de...