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• Faby Lopez Reza

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE DURANGO

DEPARTAMENTO METAL – MECÁNICA Curso de Electrónica Digital 6U

“Familias Lógicas”

U1-T1

Alumna: Ana Cecilia Casas Meza

15041052

15/Febrero/2018

Introducción Una familia lógica es un conjunto de circuitos integrados que implementan distintas operaciones lógicas compartiendo la tecnología de fabricación y en consecuencia, presentan características similares en sus entradas, salidas y circuitos internos. La similitud de estas características facilita la implementación de funciones lógicas complejas al permitir la directa interconexión entre los chips pertenecientes a una misma familia. La primera familia lógica en aparecer en el mercado, a principios de la década del 60, fue implementada con lógica de transistores bipolares acoplados por emisor (ECL, Emitter Coupled Logic). A fin de desarrollar circuitos de alta velocidad los transistores conducen en zona activa y de esta manera se minimiza el tiempo de conmutación entre conducción y corte. Casi inmediatamente aparecieron otras familias lógicas basadas en transistores bipolares conmutando entre corte y saturación a fin de reproducir dentro de un chip los circuitos que hasta ese momento se realizaban utilizando componentes discretos. La primera de estas familias fue implementada con resistencias y transistores bipolares y se la identifica como lógica RTL (Resistor Transistor Logic). La integración de resistencias demanda gran cantidad de área de silicio, reduciendo la cantidad de compuertas que se podían incluir dentro de un mismo chip. Para mejorar el aprovechamiento del área algunas resistencias de los circuitos comenzaron a ser reemplazadas por diodos, principalmente en las etapas de entrada, dando lugar a la aparición de la lógica de diodos y transistores identificada como DTL (Diode Transistor Logic). Finalmente, los transistores multiemisor reemplazaron los diodos y se llegó a una topología circuital que dio lugar a una familia lógica basada fundamentalmente en transistores bipolares y una mínima cantidad de resistencias. Esta familia, denominada lógica TTL (Transistor Transistor Logic), se popularizó rápidamente y mantiene, aún en la actualidad, su vigencia.

Compuertas Básicas Las compuertas lógicas son dispositivos que operan estados lógicos (0,1). Transforman el valor lógico ingresado por sus entradas de acuerdo a la tabla de verdad característica de cada una, obteniéndose un resultado característico para ella. Cada compuerta realiza una operación característica sobre sus entradas, esta operación se representa por la función booleana, propia de cada compuerta. Compuertas SI (buffer) Esta compuerta realiza la función booleana igualdad. En la práctica se suele utilizar como amplificador de corriente o como seguidor de tensión, para adaptar impedancias. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta SÍ es: 𝐹 = 𝐴

Compuerta NOT Esta compuerta realiza la función booleana de inversión o negación de una variable lógica. Una variable lógica A a la cual se le aplica la negación se pronuncia como "no A" o "A negada". La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta NOT es: 𝐹 = 𝐴̅

Compuerta AND La puerta lógica Y realiza la función booleana de producto lógico. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta AND es: 𝐹 = (𝐴) ∗ (𝐵)

Compuerta OR Esta compuerta realiza la operación de suma lógica. Esta compuerta es diferente a la AND, basta con que una de las entradas este en estado alto para que automáticamente la salida pase a estar en estado alto. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta OR es: 𝐹 = 𝐴 + 𝐵

Compuerta XOR (de dos entradas) Esta compuerta realiza la función booleana A'B+AB'. Su símbolo es el más (+) inscrito en un círculo. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta XOR es: 𝐹 =𝐴⊕𝐵 𝐹 = 𝐴̅𝐵 + 𝐴𝐵̅

Descripción de sus Características TTL (Transistor Transistor Logic):    

La tensión o voltaje de alimentación es de + 5v, con Vmin = 4.75v y Vmax = 5.25v. Su fabricación es con transistores bipolares multiemisores. La velocidad de transmisión entre los estados lógicos es su mejor ventaja, ciertamente esta característica le hacer aumentar su consumo. Su compuerta básica es la NAND.

Para diferenciar las familias de circuitos TTL se utilizan las indicaciones siguientes:

Siglas

En Inglés

Características

L LS

LOW POWER Disipación de potencia muy baja LOW POWER SCHOTTKY Disipación y tiempo de propagación pequeño Disipación de potencia normal y pequeño tiempo S SCHOTTKY de propagación Disipación normal y tiempo de propagación AS ADVANCED SCHOTTKY extremadamente pequeño Ninguna Ninguna indicación Características normales

DTL (Diode Transistor Logic):         

Puerta básica. NAND Frecuencia de utilización típica Entre 12MHz y 30MHz Inmunidad al ruido BUENA Potencia típica disipada 8mW a 12mW Número de funciones realizables ALTO Intervalo de temperatura de funcionamiento -55ºC a 125ºC ó 0ºC a 75ºC Tensión de alimentación 5v Cargabilidad de salida (fan-out) Limitada a 8 por el fabricante La velocidad de conmutación, en el caso que estamos considerando viene fijada por: la velocidad de los dispositivos que la componen y las constantes de tiempo de los circuitos.

I2L (Lógica de Inyección Integrada):  

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Construidos con transistores de juntura bipolar de colector múltiple (BJT) Cuando se introdujo su velocidad era comparable a los TTL además de que casi eran de tan baja potencia como los CMOS, Volviéndose ideal para su uso en circuitos integrados VLSI. Los niveles lógicos son muy cercanos entre sí (Alto: 0.7 V, Bajo: 0.2 V) Alta inmunidad al ruido debido a que opera por corriente en vez de voltaje.

Características de las Subfamilias TTL