ELECTROMECÁNICA.
ALUMNA:
PÉREZ PÉREZ AREMI JEANNETTE.
DOCENTE:
RICARDO ANDRIAN PÉREZ.
MATERIA:
ELECTRÓNICA DIGITAL.
TEMA:
FAMILIAS LÓGICAS.
NO. DE CONTROL:
196P0413
FECHA:
SÁBADO 23/05/2021
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Electrónica Digital: FAMILIAS LÓGICAS., Guías, Proyectos, Investigaciones de Electrónica Digital y Analógica
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-óxido-semiconductor de efecto campo(MOSFET).....
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
2020/2021
1 / 9
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ELECTROMECÁNICA.
ALUMNA:
PÉREZ PÉREZ AREMI JEANNETTE.
DOCENTE:
RICARDO ANDRIAN PÉREZ.
MATERIA:
ELECTRÓNICA DIGITAL.
TEMA:
FAMILIAS LÓGICAS.
NO. DE CONTROL:
196P
FECHA:
SÁBADO 23/05/
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-óxido-semiconductor 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 su Inter conexionado, 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). Los sistemas digitales actuales utilizan casi exclusivamente circuitos integrados en su diseño debido a su reducido tamaño, alta fiabilidad, bajo coste y reducido consumo de potencia. La evolución experimentada en el campo de los circuitos integrados ha sido extraordinaria, pasándose por crecientes escalas de integración. 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 potencia y densidad de componentes son cuestiones a tener en cuenta. Algunas familias trabajan a velocidades muy altas, mientras que otras poseen bajo consumo. Parte de la función del diseñador consiste en seleccionar una familia lógica apropiada para una aplicación dada. El presenta trabajo tratará sobre las Familias lógicas, su concepto y los tipos de familias lógicas predominantes en la actualidad, entre otros aspectos.
nombre de la tecnología utilizada, y cada familia está formada por sus propias familias. Existen por un lado familias lógicas basadas en silicio (la dominante en la actualidad) y basadas en arseniuro de galio (GaAs), para aplicaciones de muy alta velocidad. 4.1. Familias bipolares. Los dispositivos de tecnología bipolar se caracterizan porque presentan unas altas velocidades de operación gracias a los transistores de unión (BJTs), pero también son elevados los consumos de potencia. Pertenecen a esta categoría las familias lógicas TTL y ECL (lógica de emisores acoplados). 4.2. Familia unipolar. Los más importantes son los que se basan en los dispositivos de efecto campo MOS. Dentro de esta tecnología se incluyen la MOS de canal n (NMOS), la de canal P (PMOS, que ha quedado obsoleta) y la tecnología MOS de simetría complementaria (CMOS), en la que se integran los dos tipos de canales. La más empleada es la tecnología CMOS por consumo de potencia y velocidad de operación. 4.3. Familia BiCMOS. Entre ambos tipos de tecnologías, unipolares y bipolares, se encuentra esta otra familia denominada BiCMOS, que permite disponer en un mismo circuito integrado dispositivos bipolares (para las entradas y las salidas) y estructuras CMOS. El coste
es superior al de la tecnología CMOS, pero proporciona mejores corrientes de salida y mayor velocidad.
5. Familias TTL (de familias bipolares).
Hasta principio de los años ochenta el mercado estaba dominado por los circuitos lógicos bipolares, fundamentalmente las series lógicas derivadas de la TTL. TTL era una de las familias lógicas de uso más extendido, en particular para aplicaciones que requerían pequeña y mediana escala de integración (SSI y MSI). Una amplia gama de fabricantes produce circuitos con esta tecnología. La familia estándar de componentes TTL contiene un amplio espectro de circuitos, cada uno de los cuales está especificado por un número de serie genérico que empieza con los dígitos 54 o 74. Los dispositivos que empiezan por 54 están especificados para trabajar dentro de un intervalo de temperaturas, de – 55 a 125ºC, mientras que los que empiezan con 74 están limitados al rango de 0ºC a 70ºC. Al prefijo de dos dígitos le sigue un código de 2 o 3 dígitos que representa la función del dispositivo, por ejemplo, el circuito integrado 7400 contiene 4 puertas NAND de 2 entradas. Además de los dispositivos 54XX y 74XX estándar, existen familias relacionadas con características modificadas. Estas se definen mediante letras después del prefijo 54 o 74, por ejemplo, un 74L00 es una versión de baja potencia del 7400. El transistor bipolar (BJT) es el elemento activo de conmutación utilizado en todos los circuitos TTL. 5.1. Otras familias TTL. Poseen características de funcionamiento particulares. o TTL de bajo consumo (54L/74L): La serie 54L/74L se distingue por su bajo consumo de potencia. Los valores de las resistencias del circuito son mayores que las de la puerta estándar. Cuanto mayor sea la resistencia menor será la corriente, y, por consiguiente, menor potencia se disipará. Sin embargo, el ahorro de potencia se contrarresta con una pérdida de velocidad. o TTL Schottky (54S/74S): Posee alta velocidad porque usa transistores y diodos Schottky en lugar de los componentes tradicionales.
Algunos fabricantes han producido una amplia gama de componentes CMOS siguiendo las funciones y asignación de pines de las familias TTL 74XX. Éstos reciben números de serie como 74CXX, 74HCXX, 74HCTXX, 74ACXX o 74ACTXX, en los cuales la “C” significa CMOS; la “A” indica que son dispositivos avanzados y la “T” indica que estos dispositivos son compatibles con los de las familias TTL (trabajan con los niveles lógicos y de alimentación TTL).
7. Compatibilidad TTL-CMOS.
7.1. Conexión TTL-CMOS. Los niveles lógicos de salida típicos para una puerta TTL con salida totem pole son 3,6V (‘1’) y 0,2V (‘0’). La entrada de una puerta CMOS interpreta cualquier voltaje menor de 0,3xVDD como ‘0’ lógico y cualquier voltaje mayor de 0,7xVDD como ‘1’ lógico, para una alimentación de VDD = 5V, VIL(máx) = 1,5V y VIH(mín) = 3,5V. Como se puede observar la salida TTL a nivel alto no es lo bastante alta como para garantizar que se interprete como un ‘1’ en la puerta CMOS. Para solucionar esto se añade una resistencia de pull-up a la salida de la puerta TTL como muestra en la siguiente imagen.
7.2. Conexión CMOS-TTL. Los niveles lógicos de salida de las puertas CMOS si VDD = 5V son aproximadamente de 0V y 5V, y por lo tanto resultan compatibles con los niveles de entrada de la lógica TTL. Sin embargo, la corriente de salida de los dispositivos CMOS no es suficientemente alta como para atacar las entradas de las puertas TTL estándar. La familia 74LSXX requiere menos corriente de entrada, por lo que un dispositivo CMOS puede conectarse directamente a otro 74LSXX, que luego se puede usar para conectar otras puertas 74LSXX. También se puede añadir una interfaz entre la lógica CMOS y TTL mediante buffers. En la siguiente figura se muestran los niveles lógicos de distintas tecnologías, incluyendo las que trabajan con las recientes tensiones de alimentación de 3.3V y 2.5V. En la gráfica se puede observar la compatibilidad en lo que respecta a tensiones.