TTL----------------CMOS

2. FAMILIA LOGICA TTL

3. TTL• Sigla en inglés de transis tor-transistor logic – LOGICA DE

TRANSITOR a TRANSISTOR• Sus elementos de entrada y salida

son transistores bipolares

4. TTL Rangos de voltaje de alimentación y temperatura• Voltaje

nominal de 5V.• La serie 74 de 4.75 a 5.25 V• La serie 54 de 4.5

hasta 5.5 V.• La serie 74 temperaturas de 0ºC hasta 70º C• La serie

54 temperaturas de -55ºC a 125º C.• La serie 54 tiene un costo

mayor dada su mayor tolerancia. – Esta serie se emplea solo en

aplicaciones donde debe mantenerse la operación confiable sobre

un amplio margen de condiciones externas.

5. TTL Disipación de Potencia• Una compuerta NAND TTL estándar

disipa una potencia promedio de 10 mW.• ICC(promedio) = 8 mA y

una PD(promedio) = 8mA x 5 V = 40 mW.• Esta es la potencia total

requerida por las cuatro compuertas del encapsulado• De este

modo, una compuerta NAND requiere una potencia promedio de 10

mW

6. TTL Retrasos de propagación• La compuerta NAND TTL estándar

tiene retrasos de propagación característicos de• tPLH = 11 ns• tPHL

= 7 ns• Con un promedio es de tpd(prom) = 9 ns.

7. TTL Factor de carga de salida• Es una medida del número de

entradas que una compuerta puede controlar sin exceder las

especificaciones de la misma.• El flujo de corriente en una de

entrada o salida se considera positivo si fluye hacia adentro y se

considera negativa si fluye hacia afuera de la terminal.• Cuando

conectamos una salida con una o más entradas, la suma algebraica

de las corrientes debe dar cero.

8. TTL• Entradas no conectadas(flotantes): cualquier entrada en un

circuito TTL que se deja desconectada actúa como un 1 lógico

aplicado a esa entrada, debido a que en cualquier caso la unión o

diodo base-emisor de la entrada no será polarizado en sentido

directo.

9. TTL Transitorios de Corriente• Este efecto global se puede

resumir como sigue: Siempre que una salida TTL tipo tótem pasa de

BAJO a ALTO, se consume una espiga de corriente de la amplitud

de la fuente de alimentación VCC.• En un circuito o sistema digital

puede haber muchas salidas TTL cambiando de estado al mismo

tiempo, cada una consumiendo una espiga angosta de corriente de

la fuente de poder.

10. TTL• Serie 74L y 74H – Proporciona TTL de baja potencia y alta

velocidad – La serie 74L es una versión de baja potencia que

consume aproximadamente 1mW pero a costa de un retraso de

propagación mucho mayor. – La serie 74H versión de alta velocidad

que tiene un retraso de propagación reducido, un mayor consumo de

potencia.• Serie 74S TTL Schottky – La serie 74S disminuye el

retraso de tiempo por almacenamiento , se logra conectando entre la

base y el colector del transmisor un diodo de barrera Schottky. –

Emplea resistencias de bajo valor

11. TTL• TTL Schottky de bajo consumo de potencia, Series

74LS(LS-TTL) – La serie 74LS es una versión de la serie 74S con un

menor consumo de potencia y velocidad. – Utiliza el transistor

Schottky – Resistencia mas grandes – Requerimiento de potencia

del circuito reducida• TTL avanzada Schottky , Series 74AS(AS-TTL)

– Proporciona una mejora en la velocidad sobre las 74S – Con un

requerimiento de consumo de potencia mucho menor. – Incluye

bajos requerimientos de corrientes de entrada

12. TTL• TTL avanzada Schottky de bajo consume de potencia,

Series 74ALS – Esta serie ofrece mejoras tanto en velocidad como

en disipación de potencia – Tiene el menor producto velocidad-

potencia de todas las series TTL – Alto costo ha ocasionado que no

remplace la 74LS• TTL 74F, FAST – Utiliza una nueva técnica de

fabricación de circuito integrado, para reducir las capacitancias inter-

dispositivos a fin de lograr demoras reducidas en la propagación.

13. TTL 74LS 74ALS Retraso de 9.5 ns 4 nsPropagaciónDisipación

de 2 mW 1.2 mW Potencia Producto Velocidad- 19 pJ 4.8 pJ

Potencia

14. 74 74S 74LS 74AS 74ALS 74F PARAMETROS DE

FUNCIONAMIENTO Retraso de Propagación (ns) 9 3 9.5 1.7 4 3

Disipación de Potencia (mW) 10 20 2 8 1.2 6 Producto Velocidad-

Potencia(Pj) 90 60 19 13.6 4.8 18 Máxima Frecuencia de Reloj

(MHz) 35 125 45 200 70 100Factor de carga de la salida para la

misma serie 10 20 20 40 20 33 PARAMETROS DE VOLTAJE VOH

(min) 2.4 2.7 2.7 2.5 2.5 2.5 VOL (max) 0.4 0.5 0.5 0.5 0.4 0.5 VIH

(min) 2 2 2 2 2 2 VIL (max) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

15. NAND TTL

16. INVERSOR TTL

17. NOR TTL

18. OTRAS COMPUERTAS TTL

19. FAMILIA LOGICA CMOS

20. CMOS• Complementary metal-oxide-semiconductor, "estructuras

semiconductor-óxido-metal complementarias”• La utilización

conjunta de transistores de tipo pMOS y tipo nMOS configurados de

tal forma que, en estado de reposo, el consumo de energía es

únicamente el debido a las corrientes parásitas.

21. CMOS• La tecnología CMOS fue desarrollada por Wanlass y

Sah, de Fairchild Semiconductor, a principios de los años 60. Sin

embargo, su introducción comercial se debe a RCA, con su famosa

familia lógica CD4000

22. CMOS VOLTAJE DE ALIMENTACIÓN• Las series 4000 y 74C

funcionan con valores de VDD, que van de 3 a 15 V• Las series

74HC y 74RCT funcionan con un menor margen de 2 a 6 V.• Cuando

se emplean dispositivos CMOS y TTL, juntos, es usual que el voltaje

de alimentación sea de 5• Si los dispositivos CMOS funcionan con

un voltaje superior a 5V para trabajar junto con TTL se deben de

tomar medidas especiales.

23. CMOS NIVELES DE VOLTAJE• Cuando las salidas CMOS

manejan sólo entradas CMOS, los niveles de voltaje de la salida

pueden estar muy cercanos a 0V para el estado bajo, y a VDD para

el estado alto.• Los requerimientos de voltaje en la entrada para dos

estados lógicos se expresa como un porcentaje del voltaje de

alimentación

24. CMOS NIVELES DE VOLTAJE VOL (MAX) 0V VOH (MIN) VDD

VIL (MAX) 30% VDD VIH (MIN) 70% VDDDe esta forma, cuando un

CMOS funciona con VDD = 5V, acepta voltaje de entrada menor que

VIL(máx) = 1.5V como BAJO, y cualquier voltaje de entrada

mayorque VIH (mín) = 3.5 V como ALTO.

25. CMOS INMUNIDAD AL RUIDO• Ruido : “cualquier perturbación

involuntaria que puede originar un cambio no deseado en la salida

del circuito.”• Los circuitos lógicos deben tener cierta inmunidad al

ruido la cual es definida como “la capacidad para tolerar

fluctuaciones en la tensión no deseadas en sus entradas sin que

cambie el estado de salida”.• En la Figura tenemos los valores

críticos de las tensiones de entrada y salida de una puerta lógica y

los márgenes de ruido a nivel alto y bajo.

26. CMOSINMUNIDAD AL RUIDO Los márgenes de ruido son los

mismos en ambos estados y dependen de VDD. En VDD = 5 V, los

márgenes de ruido son 1.5 V. Observamos una mayor inmunidad al

ruido que las TTL

27. CMOS DISIPACIÓN DE POTENCIA• Tal y como comentamos,

uno de los principales motivos del empleo de la lógica CMOS es su

“muy bajo consumo de potencia”. Cuando un circuito lógico CMOS

se encuentra en estático u disipación de potencia es

extremadamente baja, aumentando conforme aumenta la velocidad

de conmutación.• se produce una disipación de potencia dc típica del

CMOS de sólo 2.5 nW por compuerta cuando VDD = 5 V• aún en

VDD = 10 aumentaría sólo 10 nW.• Con estos valores de PD es fácil

observar por qué la familia CMOS se usa ampliamente en

aplicaciones donde el consumo de potencia es de interés primordial.

28. CMOS FACTOR DE CARGA• El factor de carga de CMOS

depende del máximo retardo permisible en la propagación.

Comúnmente este factor de carga es de 50 para bajas frecuencias

(<1 MHz). Por supuesto para altas frecuencias, el factor de carga

disminuye.

29. CMOS VELOCIDAD DE CONMUTACIÓN• Los CMOS, al igual

que N-MOS y P-MOS, tiene que conducir capacitancias de carga

relativamente grandes, su velocidad de conmutación es más rápida

debido a su baja resistencia de salida en cada estado.• Los valores

de velocidad de conmutación dependen del voltaje de alimentación

que se emplee, por ejemplo en una a compuerta NAND de la serie

4000 el tiempo de propagación es de 50 ns para VDD = 5 V y 25ns

para VDD = 10 V.

30. CMOS ENTRADAS CMOS• Las entradas CMOS nunca deben

dejarse desconectadas, ya que son muy sensibles a la electricidad

estática y al ruido• Tienen que estar conectadas a un nivel fijo de

voltaje alto o bajo (0 V o VDD) o bien a otra entrada. Esta regla se

aplica aún a las entradas de otras compuertas lógicas que no se

utilizan en el mismo encapsulado.

31. CMOSSUSCEPTIBILIDAD A LA CARGA ESTÁTICAS• Las

familias lógicas MOS son especialmente susceptibles a daños por

carga electrostática.• Esto es consecuencia directa de la alta

impedancia de entrada de estos CI.• Una pequeña carga

electrostática que circule por estas altas impedancias puede dar

origen a voltajes peligrosos.• Los CMOS están protegidos mediante

la inclusión en sus entradas de diodos zéner de protección.• Los

zéner por lo general cumplen con su finalidad, algunas veces no

comienzan a conducir con la rapidez necesaria para evitar que el CI

sufra daños

32. Características de las SeriesCMOS

33. CMOS• Series 4000/14000• La serie 4000A es la línea más

usada de CI CMOS. Algunas características más importantes de

esta familia lógica son: – La disipación de potencia de estado

estático de los circuitos lógicos CMOS es muy baja. – Los niveles

lógicos de voltaje CMOS son 0 V para 0 lógico y VDD para 1 lógico.

VDD puede estar entre 3 V a 15 V – Todas las entradas CMOS

deben estar conectadas a algún nivel de voltaje.• Serie 74C – Es

compatible terminal por terminal y función por función, con los

dispositivos TTL que tienen el mismo número – Esto hace posible

remplazar algunos circuitos TTL por un diseño equivalente CMOS.

Por ejemplo, 74C74 puede remplazar al CI TTL 7474

34. CMOS• Serie 74HC (CMOS de alta velocidad) – Esta es una

versión mejor de la serie 74C. – La principal mejora radica en un

aumento de diez veces en la velocidad de conmutación. – Otra

mejora es una mayor capacidad de corriente en las salidas. –

También de alta velocidad, y también es compatible en lo que

respecta a los voltajes con los dispositivos TTL.• Serie 74HCT – Esta

serie también es una serie CMOS de alta velocidad, y está diseñada

para ser compatible en lo que respecta a los voltajes con los

dispositivos TTL, es decir, las entradas pueden provenir de salidas

TTL

35. CMOS• 74AC/ACT CMOS Avanzado• Esta serie, la más nueva

de los CMOS• Funcionalmente equivalente con las diversas series

de TTL pero no es compatible con terminales con el TTL.• La razón

es que las ubicaciones de las terminales en los microcircuitos 74AC

o 74ACT se han seleccionado para mejorar la inmunidad al ruido,

con lo cual las entradas a dispositivos son menos sensibles a los

cambios de señal que las que ocurren en las terminales de otros CI

36. INVERSOR CMOS

37. NAND CMOS

38. NOR CMOS

39. Diferencias entre las familias CMOS y TTLa) En la fabricación de

los circuitos integrados se usan transistores bipolares par el TTL y

transistores MOSFET para la tecnología CMOSb) Los CMOS

requieren de mucho menos espacio (área en el CI) debido a lo

compacto de los transistores MOSFET. Además debido a su alta

densidad de integración, los CMOS están superando a los CI

bipolares en el área de integración a gran escala, en LSI - memorias

grandes, CI de calculadora, microprocesadores-, así como VLSI.c)

Los circuitos integrados CMOS es de menor consumo de potencia

que los TTL.

40. Fairchild 4000BPARAMETR TTL Schottky de baja Fairchild

4000B CMOS TTL estándar TTL 74L CMOS (con O potencia (LS)

(con Vcc=5V) Vcc=10V) Tiempo depropagación de 10ns 33ns 5ns

40ns 20ns puerta Frecuencia 3 máxima de 35 MHz 45 MHz 8 MHz

16 MHzfuncionamiento MHz Potencia disipada por 10 mW 1 mW 2

mW 10 nW 10 nW puerta Margen deruido admisible 1V 1V 0.8 V 2V

4V Fan out 10 10 20 50* 50*

41. GRACIAS POR SU ATENCION