Familias de Circuitos Lógicos Digitales
Solano Vega Wilber Eleazar
…familia lógica?
Una familia lógica es un conjunto de circuitos integrados que implementan distintas operaciones lógicas compartiendo la tecnología de fabricación y en consecuencia, presentan características similares en sus entradas, salidas y circuitos internos. La similitud de estas características facilita la implementación de funciones lógicas complejas al permitir la directa interconexión entre los chips pertenecientes a una misma familia. Teniendo en cuenta el tipo de transistores utilizados como elemento de conmutación, las familias lógicas pueden dividirse en dos grandes grupos: las que utilizan transistores bipolares y las que emplean transistores MOS.
Características generales a las familias lógicas
० La velocidad
- Mide la rapidez de respuesta de las salidas de un circuito digital a cualquier cambio en sus entradas. la velocidad es una consideración importante en el diseño de sistemas que estén realizar cálculos numéricos o en circuitos que trabajan con señales de alta frecuencia.
- Mide la cantidad de corriente o de potencia que consume un circuito digital en operación. el consumo de potencia es una consideración importante en el diseño de sistemas operativos por baterías.
- Mide su sensibilidad de un circuito digital al ruido electromagnético ambiental. la inmunidad al ruido es una consideración importante en el diseño de sistemas que deben trabajar en ambientes ruidosos como automóviles, maquinas, circuitos de control industrial entre otros.
- Mide el periodo útil de servicio de un circuito digital, es decir, cuanto tiempo se espera que trabaje sin fallar.
- Estas especificaciones son las que en general están incluidas en la hoja de datos correspondiente a cada circuito que brinda el fabricante. Dentro de ellas pueden encontrarse la tensión de alimentación y niveles de tensión y corriente de entrada y salida, son iguales para todos los circuitos de la familia con independencia de la función lógica que realiza cada uno de ellos, de esta manera se asegura fácil interconexión entre ellos para implementar funciones lógicas más complejas.
- Hay otras características que dependen de la función que ejecuta el circuito, por ejemplo el consumo de potencia y los tiempos de retardo, propagación y conmutación, y en consecuencia sus valores y características pueden diferir de un integrante a otro. Tensión de alimentación. Los circuitos pertenecientes a una familia comparten el mismo rango permitido de tensiones de alimentación. Independientemente de la amplitud del rango permitido, la simplicidad y seguridad de la interconexión se mantiene si todos los circuitos interconectados están conectados a la misma alimentación.
० El consumo de potencia
० La inmunidad al ruido
० La confiabilidad
Especificaciones genéricas de una familia lógica
Corrientes máximas de entrada. Capacidad de carga en la salida.
El requerimiento de potencia a la salida de un circuito lógico depende del estado de esa salida y de la carga conectada. Como ya se dijo, el fabricante estipula valores máximos para estas corrientes que aseguran el funcionamiento dentro de las especificaciones
Retardo de propagación
Se define como retardo de propagación o tiempo de retardo el lapso que transcurre entre el instante en que la entrada conmutando alcanza el 50% del cambio total y el momento en que la salida alcanzó el 50% del cambio correspondiente tal como se ejemplifica en la figura 3-3
El retardo de propagación depende de la complejidad de la función que ejecute el circuito analizado. Para realizar comparaciones de velocidad de funcionamiento de distintas familias se toma como referencia el retardo correspondiente a la compuerta más simple, o sea la compuerta inversora.
Consumo de potencia
En un circuito lógico deben diferenciarse dos tipos de consumo de potencia: el estático y el dinámico. La potencia estática es la que el circuito disipa mientras permanece en un estado estable, y es muy dependiente del estado de sus entradas y salidas, fundamentalmente de estas últimas ya que las corrientes de entrada son, en general, mucho menores. Se define la potencia media estática consumida como el valor promedio de potencia consumida teniendo en cuenta ambos estados, o sea se toma la semisuma entre la corriente que consume cuando todas las salidas están en nivel alto y la corriente que consume cuando todas las salidas están en nivel bajo
Niveles de voltaje y estados lógicos
Familia lógica TTL
Familias de los TTL
- TTL estándar
- TTL schottky (S)
- TTL de baja potencia (L)
- TTL schottky de baja potencia (SL)
- TTL de alta velocidad (H)
- TTL schottky (AS)
- TTL schottky de baja potencia y avanzada (ALS)
- TTL lógica de emisor acoplado (ECL)
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