1.Familias Lógicas
Las tecnologías de fabricación de los circuitos integrados digitales determinan diferentes propiedades de operación como niveles de tensión, márgenes de ruido, potencia disipada, cargabilidad de entrada y salida, etc. Las familias lógicas son conjuntos de compuertas basadas en una tecnología de transistores determinada. Las distintas compuertas lógicas exhiben diferentes comportamientos eléctricos ante los valores de entrada, condiciones ambientales existentes, y condiciones de salida. La fabricación de circuitos digitales está dirigida a disminuir el espacio de los circuitos, la velocidad de respuesta, envejecimiento de los componentes, tolerancias y la disminución de potencia consumida entre otros.1.1 Familias logicas TTL y CMOS
La compuerta TTL fue una mejora introducida a la compuerta DTL. Los parámetros más importantes de las compuertas TTL son el retardo de propagación (ns), la disipación de potencia (mW), y el producto velocidad -potencia (pJ). El producto velocidad-potencia indica un retardo en la propagación con una disipación de potencia determinada.
Nomenclatura
1.2 Características Generales de los Circuitos Digitales
1.3 Ruido
1.4 inmunidad al ruido
1.5 corrientes de entrada y salida
2. Temperatura
3.Niveles lógicos TTLEn el estudio de los circuitos lógicos, existen cuatro especificaciones lógicos diferentes: VIL, VIH, VOL y VOH.En los circuitos TTL, VIL es la tensión de entrada válida para el rango 0 a 0.8 V que representa un nivel lógico 0 (BAJO). El rango de tensión VIH representa la tensiones válidas de un 1 lógico entre 2 y 5 V. El rango de valores 0.8 a 2 V determinan un funcionamiento no predecible, por la tanto estos valores no son permitidos. El rango de tensiones de salida VOL, VOH se muestra en la figura
3.1Circuitos Lógicos CMOS (Metal Óxido Semiconductor Complementario)
La tecnología CMOS es la más utilizada actualmente para la construcción de circuitos integrados digitales, como las compuertas, hasta los circuitos como las memorias y los microprocesadores. La tensión nominal de alimentación de los circuitos CMOS son +5 V y +3,3 V. Niveles Lógicos CMOSEn la figura se muestran las tensiones VIL, VIH, VOL, VOH válidas para los dispositivos CMOS de nivel +5 VDC.
4. Características de Entrada y Salida de las
Compuertas Lógicas
Los circuitos de conmutación fısicamente están hechos de interconexiones
físicas de compuertas lógicas que surge de una expresión algebraica desarrollada
para una tarea digital especıfica. La salida de una compuerta se conecta
con la entrada de otra compuerta. Idealmente no se considera interacción entre
las compuertas, esto es, la operacion de una compuerta es independiente
de otra compuerta, sin embargo en la realidad las caracterısticas de cada familia
definen el comportamiento de las entradas y las salidas de las compuertas.
A continuación se describen algunas de las caracterısticas mas importantes
de las compuertas, mismas que deberán ser tomadas en cuenta al momento
de hacer un diseño lógico.
4.1 Fan-In y Fan-Out
Cuando se tienen dos compuertas interconectadas de forma tal que la
salida de una se conecta a la entrada de otra, por ejemplo, la salida de la
compuerta 1 se encuentra conectada a la entrada de la compuerta 2, se dice
la compuerta 1 maneja a la compuerta 2 y que la compuerta 2 carga a la
compuerta 1. En otro caso, considérese que la salida de una compuerta va a la
entrada de otras 3 compuertas, estas compuertas cargan a la primera y esta
maneja a las 3 posteriores. El Fan-Out1 es el numero máximo de compuertas
que pueden conectarse a la salida de una compuerta. La tecnologıa TTL
debe proveer de corriente las entradas de las compuertas. La corriente que
una compuerta TTL puede entregar es limitada por lo que el numero de
compuertas que se pueden conectar a la salida de una compuerta es también
limitado. En cambio, la tecnologıa CMOS no requiere entregar corriente a
las entradas de la siguiente compuerta por lo que CMOS tiene un Fan-Out
ilimitado. Sin embargo, el Fan-Out en la tecnologıa CMOS tiene un impacto
importante en el retraso que ocurre en las compuertas.
Una solución cuando se tienen muchas compuertas conectadas a la salida
de una sola, es la utilización de Buffers de forma que la corriente que requie- ren las entradas de las compuertas se divida entre dos o mas compuertas en
su salida, esto es, para tecnologıa TTL. Para el caso de CMOS, la utilización
de Buffers reduce el tiempo de retraso.
El numero de entradas que presenta una compuerta se conoce como Fan-
In. Aunque no existe una limitante en cuanto al Fan-In de una compuerta,
solo se obtienen modelos con un determinado numero de entradas. Si se requiere
utilizar una compuerta con un Fan-In que no se encuentra comercialmente,
es necesario utilizar varias compuertas comerciales para construirlo.
En cuando a las compuertas de la familia TTL, no existe mucha restricción
en esto, pero para el caso de las compuertas de la familia CMOS existen
limitantes en retrasos y velocidad como se vera mas adelante.
4.2 Cargabilidad La cargabilidad se puede establecer de acuerdo a número máximo de cargas que se pueden conectar a la salida de una compuerta, para una tensión de salida a nivel bajo de 0.3 V (VOL= 0.3 V). La referencia 4000B tiene un fan - out menor en comparación a la familia TTL estándar
5. Compatibilidad
