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• Juan Camilo Ramirez

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´ ´ ´ UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA, LABORATORIO DE ELECTRONICA ANALOGA Y DIGITAL.

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Informe - CARACTERISTICAS DE LAS FAMILIAS TTL Y CMOS Ramirez Monsalve Juan Camilo Juan Sebastian Amariles Giraldo David S´anchez Alzate e-mail: [email protected] Ingenier´ıa El´ectrica, Universidad Tecnol´ogica de Pereira.

Resumen—El siguiente informe tiene como finalidad el estudio de las car´ater´ısticas de las familias l´ogicas TTL y CMOS, para interpretar y aprovechar la informaci´on que los fabricantes de circuitos digitales entregan a trav´es de los manuales. Resumen—The following report has as objective the study of the technical characteristics of the logical families TTL and CMOS, to interpret and take advantage of the information that the manufacturers of digital circuits deliver through the manuals. Index Terms—Circuito Integrado, Tiempo de propagaci´on, Familia L´ogica,CMOS,TTL.

I.

´ I NTRODUCCI ON

TTL significa ”Tiempo de Vida.o ”Time To Live”, y se refiere a un l´ımite en el periodo de tiempo o el n´umero de iteraciones o transmisiones en computadora y tecnolog´ıa de red de computadoras que una unidad de datos puede experimentar antes de ser desechada. La familia TTL (L´ogica de Transistor - Transistor) La cual fue la primera familia de e´ xitocomercial, se utiliz´o entre 1965 y 1985. Los circuitos TTL utilizan transistores bipolares y algunas resistencias de polarizaci´on, as´ı como los Circuitos L´ogicos CMOS (Metal ´ OxidoSemiconductor Complementario.. La tecnolog´ıa CMOS que es la m´as utilizada actualmente para la construcci´on de circuitos integrados digitales. El estudio de los TTL Y CMOS permite conocer que estas tienen relaci´on con las compuertas las cuales permiten la conformaci´on de circuitos que nos ayudan a mejorar los tiempos de propagaci´on y disminuir la potencia disipada por funci´on, con el fin de lograr integrar la mayor cantidad de componentes en un solo chip. La tecnolog´ıa CMOS ofrece en general ventajas en cuanto a la tensi´on de alimentaci´on la temperatura de trabajo la inmunidad al ruido el fan-out y la potencia disipada. Respecto a la tecnolog´ıa TTL su ventaja el menor tiempo de conmutaci´on y un costo ligeramente m´as bajo. Caracter´ısticas generales de las familias l´ogicas. Las caracter´ısticas m´as importantes de un circuito digital son su velocidad, su consumo de potencia, su inmunidad al ruido y su confiabilidad. La velocidad mide la rapidez de respuesta de las salidas de un circuito digital a cualquier cambio en sus entradas. El consumo de potencia mide la cantidad de corriente o de potencia que consume un circuito digital en operaci´on.

La inmunidad al ruido mide la sensibilidad de un circuito digital al ruido electromagn´etico ambiental. La confiablidad mide el per´ıodo u´ til de servicio de un circuito digital. Familia L´ogica TTL: La familia l´ogica TTL es la m´as com´un de todas las familias l´ogicas. Los circuitos integrados TTL implementan su l´ogica interna, exclusivamente bas´andose en transistores NPN y PNP, diodos y resistencias. La familia TTL est´a disponible en dos versiones: la serie 54 y la serie 74. La primera se destina a aplicaciones militares y la segunda a aplicaciones industriales y de prop´osito general. La familia TTL o bipolar se divide en las siguientes categor´ıas o subfamilias b´asicas: TTL est´andar. TTL Schottky (S). TTL de baja potencia (L). TTL Schottky de baja potencia (LS). TTL de alta velocidad (H). TTL Schottky avanzada (AS). TTL Schottky de baja potencia avanzada (ALS).

Figura 1. TTL 7400 usado en la pr´actica

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Familia L´ogica Cmos: Es una de las familias l´ogicas empleadas en la fabricaci´on de circuitos integrados. que consiste en la utilizaci´on conjunta de transistores de tipo PMOS y tipo NMOS configurados de forma tal que en estado de reposo el consumo de energ´ıa es u´ nicamente el debido a las corrientes par´asitas colocado en la placa base. En la actualidad la mayor´ıa de los circuitos integrados que se fabrican utilizan la tecnolog´ıa CMOS esto incluye microprocesadores, memorias, procesadores digitales de se˜nales y muchos otros tipos de circuitos integrados digitales cuyo consumo es considerablemente bajo.

Figura 3. Circuito montado en el laboratorio

II.

M ATERIALES Y M E´ TODO Los datos obtenidos para los mencionados par´ametros se muestran en la siguiente tabla:

A. Determinaci´on de los par´ametros IIH , IIL , VOL , VOH : Para determinar e´ stos par´ametros se procede a montar el siguiente circuito:

MEDICION I MEDICION II

IOH mA 45 30

B. Determinaci´on TP HL yTP LH :

VIL V 1.118 1.947

del

IOL mA 0.00001 0.00003

tiempo

de

VIH V 1.223 2.564

propagaci´on

Implementamos el siguiente circuito:

Figura 2. Circuito montado en el laboratorio

Figura 4. Circuito montado en el laboratorio

Se le aplica una entrada de 5volts a la entrada de la compuerta, para tomar medidas de corriente de entrada a la compuerta IIH y tensi´on a la salida VOL , d´onde VOL es la tensi´on que registra el volt´ımetro indicado en la figura. Para tomar los datos de los par´ametros IIL y VOH se conecta en la entrada de la compuerta 0volts.

IIH mA 0.02 0.02

VOL V 0 0

IIL mA 0.004 0.003

TP LHtotal = 89ns TP HLtotal = 84ns Dividimos los valores entre 8 para obtener los valores por cada puerta y los comparamos con los valores indicados en el manual del fabricante:

Se registran los datos en la siguiente tabla:

MEDICION I MEDICION II

El voltaje de entrada fue a nivel TTL y a una frecuencia de 1M hz y se utilizaron las dos puntas del osciloscopio para realizar el tiempo de propagaci´on total los resultados fueron:

VOH V 4.64 4.49

Se realiza la toma de datos para los par´ametros IOH e IOL aplicando un 0 y un 1 l´ogico a la entrada respectivamente, para los par´ametros VIH y VIL se emplea el siguiente circuito:

TP HL Lab 10.5

TP LH Lab 11.125

TP HL Datashet 10

TP LH Datasheet 9

Oscilador con LM555 Se realizaron los calculos para un oscilador LM555 con una frecuencia de salida de 10 Khz, Ra = 330, Rb = 330,C1 = C2 = 1nF .

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Figura 5. Circuito Simulado

Figura 6. Circuito Simulado

III.

C ONCLUSIONES

El estudio de los TTL Y CMOS permite conocer que estas tienen relaci´on con las compuertas las cuales permiten la conformaci´on de circuitos que nos ayudan a mejorar los tiempos de propagaci´on y disminuir la potencia disipada por funci´on, con el fin de lograr integrar la mayor cantidad de componentes en un solo chip Se pudo contrastar los datos obtenidos en el laboratorio con los datos de la hoja del fabricante. R EFERENCIAS [1] Guias de laboratorio .Et al. Universidad Tecnol´ogica de Pereira, 2008. ISBN: https://classroom.google.com/c/MzE1MjI0NjU5MDBa/m/MzE1MzExNTg2MzVa/details [2] Caracteristicas de los TTL http://www.instrumentacionycontrol.net/cursoslibres/automatizacion/curso-de-plcs-avanzado/item/666-programacionde-plcs-contadores.html [3] SMALL SIGNAL NPN TRANSISTOR https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/2N3904.pdf [4] IEC 61131-3: Programming industrial automation systems [En l´ınea], [consulta marzo 2016]. http://www.labc.usb.ve/paginas/mgimenez/EC11771113/Contenido/clase16.pdf

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