FAMILIAS LÓGICASASESOR: Mariangela Pollonais AUTOR: Carlos Gascón V-10.301.089

¿Qué son las familias lógicas?

Una familia lógica de dispositivos circuitos integrados digitales monolíticos, es un grupo de compuertas lógicas construidas usando uno de varios diseños diferentes, usualmente con niveles lógicos compatibles y características de fuente de poder dentro de una familia.

FAMILIAS LÓGICAS

Características funcionales de las familias lógicas

Las características funcionales de una familia que es preciso tener en cuenta para su utilización en el diseño, montaje y comprobación de sistemas digitales son las siguientes:

Esquema y comportamiento circuital de su puerta básica. Tensión de alimentación. Tensiones e intensidades Vo, Io, Vi, Ii, para ambos valores booleanos. Velocidad de trabajo. Consumo. Intervalo de temperaturas. Conectividad (fan-out, fan-in y flexibilidad de entradas y salidas). Costo. Otra característica de particular importancia, el comportamiento frente al «ruido

electromagnético».

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Resistor-Transistor Lógic

RTL es el acrónimo inglés de resistor transistor Lógic o lógica de resistencia-transistor. Fue la primera familia lógica en aparecer antes de la tecnología de integración. Pertenece a la categoría de familias lógicas bipolares, o que implican la existencia de dos tipos de portadores: electrones y huecos.

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Este tipo de red, presenta el fenómeno denominado acaparamiento de corriente que se produce cuando varios transistores se acoplan directamente y sus características de entrada difieren ligeramente entre sí. En ese caso uno de ellos conducirá antes que los demás colocados en paralelo (acaparará la corriente), impidiendo el correcto funcionamiento del resto.

Ejemplo de una compuerta lógica NOR y su correspondiente circuito electrónico en lógica RTL.

Lógica Diodo-Transistor

En cuanto a velocidad y a consumo es mejor que la RTL, esto es posible combinando una compuerta "y" de diodos con un transistor inversor en emisor común; así se configuró la compuerta "y-negada" (Nand) base de la familia DTL (lógica de transistores y diodos) que fue la primera que llegó a alcanzar una difusión apreciable.

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Características típicas:VOH = 4.8V, PDPuerta = 10mW,VOL = 0.2V, tP = 30ns,VIH = 1.5V, Fan − Out = 8.00,VIL = 1.2V, Alimentación = 5V

Ejemplo de una compuerta lógica "y-negada" (Nand) y su correspondiente circuito electrónico en lógica DTL.

Diode-Transistor Lógic (DTL), es un diodo que trabaja con tensiones de Vbase = − 2V y VCC = 4V. Al tener una tensión de base de -2V se necesitaba una fuente adicional y por ello aparece en 1.964 la DTL modificada.

Lógica de Alto Umbral

HTL (High Treshold-Logic, Lógica de alto umbral) es una tecnología desarrollada a partir de la tecnología DTL (Diode-Transistor Lógic, lógica diodo-transistor), pertenece a la familia de circuitos integrados bipolares.

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Es una variante de la tecnología DTL llamada "Lógica de alto umbral" que incorpora diodos zener para crear un gran desplazamiento entre los estados de voltaje lógicos 1 y 0. Estos dispositivos operan con una fuente de tensión de 15 Voltios y los encontramos en controles industriales en donde la intensión es minimizar los efectos del ruido.

Fan Out = 10. Potencia disipada = 55mW. Tiempo de propagación = 150nS. Vcc = 14-15 V. VoH máx. = 15V. VoH min = 8.5V. VoL máx. = 6.5V. VoL min = 0V.

Se caracteriza por tener una alta inmunidad al ruido.

Ejemplo de un circuito electrónico en lógica HTL.

Lógica de Alto Umbral

Las familias lógicas que utilizan los transistores con atrapamiento Schottky son las únicas en las que sus transistores no alcanzan la saturación, y por ello, son más rápidas.

La familia ECL utiliza el principio de no conseguir la saturación de sus transistores, para ello utiliza la lógica de emisores acoplados (ECL) en vez de los diodos Schottky.

Existen dos series: ECL serie 10000 o ECL 10K ECL serie 100000 o ECL 100K (más rápida y estable frente a Tª)

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Ejemplo de un circuito electrónico en lógica HTL,amplificador diferencial y dos seguidores de emisor.

Son las más rápidas del mercado, pudiendo alcanzar los GHz; también son las que más consumen.

Su tensión de alimentación es negativa, con lo que da problemas de conexión con el resto de familias lógicas.

Semiconductor Complementario Óxido Metálico

El semiconductor complementario de óxido metálico (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor - CMOS) es una de las familias lógicas empleadas en la fabricación de circuitos integrados. Su principal característica consiste en la utilización conjunta de transistores de tipo pMOS y tipo nMOS configurados de forma tal que, en estado de reposo, el consumo de energía es únicamente el debido a las corrientes parásitas, colocado en la placa base.

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Ejemplo de circuito inversor en tecnología CMOS.

Los chips CMOS tienen mucha menor necesidad de energía (consumen sobre 1 mA) y operan con un gran rango de voltajes de alimentación (normalmente de 3 a 18 voltios). Un gran inconveniente es la extrema sensibilidad a la electricidad estática -se deben proteger cuidadosamente contra las descargas de electricidad estática.

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CMOS Analógico

Los transistores MOS también se emplean en circuitos analógicos, debido a dos características importantes, a saber:

• Alta impedancia de entrada: La puerta de un transistor MOS viene a ser un pequeño condensador, por lo que no existe corriente de polarización.

• Baja resistencia de canal: Un MOS saturado se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la superficie del transistor.

CMOS Bipolar

Se emplean circuitos mixtos bipolar y CMOS tanto en circuitos analógicos como digitales, en un intento de aprovechar lo mejor de ambas tecnologías. En el ámbito analógico destaca la tecnología BiCMOS, que permite mantener la velocidad y precisión de los circuitos bipolares, pero con la alta impedancia de entrada y márgenes de tensión CMOS.

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