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Todo diseñador de electrónica digital se ha hecho alguna vez la pregunta ¿qué tecnología digital será la más apropiada para este diseño?El desarrollo de este trabajo consta de las siguientes partes:- Tecnologías TTL: breve descripción de las subfamilias fundamentales de esta tecnología: estándar, S, LS, ALS, AS y FAST.- Tecnologías CMOS: breve descripción de las familias de fabricación CMOS: 4000, HE4000, HCMOS y ACL.
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Estudiante:
Ignacio Ortiz
24.893.742
Ciudad Ojeda, 09 de Mayo del 2015
Republica Bolivariana de Venezuela
Ministerio Del Poder Popular para la Educación Superior
I.U.P "Santiago Mariño"
VII Semestre - Electrónica Digital
Sede Ciudad Ojeda
TTL
ESTÁNDAR
TTL-
SCHOTTKYTTL-LS TTL-ALS TTL-AS FAST ECL CMOS 4000
CMOS
HE4000HCMOS ACL
En esta familia
se disminuye el
volumen de los
circuitos, aparte
de que tiene
una gran
inmunidad al
ruido y funciona
con una amplia
gama de valores
de tensiones de
alimentación.
Hay que
destacar el gran
daño que
pueden
producir las
descargas
electrostáticas
en los circuitos
CMOS.
Disipan mucha
menos
potencia, se
disminuye el
volumen de los
circuitos, tienen
una gran
inmunidad al
ruido, funcionan
con una amplia
gama de valores
de tensiones de
alimentación,
tienen un
intervalo de
temperatura de
funcionamiento
más amplio,
tienen un fan-
out elevado y
además tienen
mayor
velocidad.
Las
propiedades de
HCMOS se han
mejorado
espectacularme
nte en relación
con la serie
4000 de CMOS;
de manera que
la velocidad se
ha aumentado a
niveles
comparables
con la familia
TTL-LS mientras
que el consumo
es del orden de
un millón de
veces inferior a
esta familia en
régimen
estático.
Esta familia
introduce una
gran mejora en
velocidad y
disipación de
potencia con
respecto a la
familia HCMOS,
cosa que
parecía muy
difícil cuando
analizamos a
esta última en el
capítulo
anterior.
FAMILIAS LÓGICAS
Es saturante
porque la mayor
parte de los
transistores que
la forman
trabajan en
corte-
saturación.
Estos
transistores
conducen tan
pronto como la
corriente de
base sea
suficiente para
hacer que la
intensidad de
colector sea la
de saturación.
Utiliza el
principio de no
conseguir la
saturación de
los transistores;
la forma que
tiene de hacerlo
no es
empleando
diodos Schottky
en los
transistores,
sino mediante
un diseño
particular de sus
circuitos
internos.
Se trata de
evitar que los
transistores
alcancen el
estado de
saturación. De
esta manera se
reduce el
exceso de carga
en la región de
base, de forma
que se tardará
menos en
evacuarla
cuando el
transistor
intente pasar al
corte, lo que se
traduce en un
aumento
considerable de
la velocidad.
Con esta familia
se obtiene un
consumo menor
de potencia,
pero se reduce
la velocidad de
conmutación.
En ésta se
aumenta dos
veces la
eficiencia de
conducción y se
ofrece más del
50 % de
reducción de
potencia en
comparación
con la familia
TTL-LS.
La familia TTL-
AS proporciona
las siguientes
ventajas
adicionales:
· Reducción del
50 % de la
intensidad
requerida a la
entrada.
· Retardos de
propagación
pequeños y
elevadas
frecuencias de
reloj con
relativo bajo
consumo.
Los circuitos
FAST reducen
en 1/4 la
potencia que
disipan con
respecto a la
familia TTL-S ya
sea trabajando
a nivel alto o
bajo mejorando
además el
producto
Potencia-
Velocidad.
Características de salida Fan-out Disipación de potenciaCaracterísticas de entrada
Las características de entrada en las familias lógicas
CMOS no suelen tener importancia debido a la casi
nula intensidad de entrada a nivel alto y bajo que
requieren. Sólo destacaremos los niveles de
tensión de entrada críticos para el estado alto y
bajo. En cuanto a las familias TTL, las
características de entrada son importantes, más a
nivel bajo que a nivel alto. A nivel alto la intensidad
que requieren las familias TTL es casi despreciable.
Por otra parte, a nivel bajo, se ve la diferencia
entre la intensidad que puede dar. La intensidad de
entrada de la familia lógica TTL-ALS es tan reducida
debido a la incorporación en la entrada de la
puerta de un transistor pnp, el cual limita la
intensidad de entrada a nivel bajo a la corriente de
base de dicho transistor. Esto es un factor positivo
a tener en cuenta a la hora de conectar cargas TTL-
ALS a la salida de otra puerta cualquiera.
Las características de salida
tienen una gran importancia al
efectuar un diseño digital. En las
familias lógicas CMOS, existe una
pronunciada diferencia entre
unas y otras respecto a las
características de salida.
Podemos ver que la corriente de
salida a nivel alto y bajo de la
familia 74ACT para una
determinada tensión de salida
(VOH 0 VOL) es muy superior a la
de la familia 4000B. Esta mayor
corriente de salida permite a la
puerta 74ACT tener una mayor
capacidad para gobernar puertas
u otro tipo de cargas.
Es muy interesante establecer
una comparación entre familias
lógicas con respecto a su máxima
cargabilidad. Esta comparación
puede que sea un poco engañosa;
por ejemplo, la familia 40OOB
figura en último lugar con un fan-
out de 0.9; pero si el fan-out lo
establecemos para esa misma
familia lógica, veríamos que su
valor sería enorme.
Hemos incluido a la familia lógica
ECL 10K precisamente por ser la
que más consume. En el otro
extremo se sitúan todas las
familias lógicas con tecnología
CMOS. La diferencia de consumo
de las familias CMOS es abismal
(un millón de veces menor)
comparadas con el resto de
familias TTL y ECL.
Lógicamente, un menor retardo
de propagación se traduce en una
mayor frecuencia máxima de
funcionamiento.
Hemos incluido a la familia ECL
IOK por ser la que posee el menor
retardo de propagación.
La familia más lenta de todas es
la 4000B. Dentro de las familias
CMOS, la más rápida es la familia
ACL.
Hemos podido observar las
funciones de transferencia de las
distintas familias lógicas
estudiadas. La principal
conclusión que podemos sacar es
que las funciones de
transferencia más ideales las
aportan las familias basadas en la
tecnología CMOS: 4000, HE4000,
HCMOS y ACL. Son ideales porque
definen con mucha claridad,
entre otros:
· El estado alto (.5 V) y el estado
bajo (O V) (sin carga).
· El umbral de conmutación.
· Margen de transición (casi nulo),
etc.
COMPARACIÓN RESPECTO A LAS CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS
FUNCIÓN DE
TRANSFERENCIA
FAMILIAS LÓGICAS
(Imagen Anexada Desde Internet)
VENTAJAS Y DESVENTAJAS ENTRE LAS FAMILIAS LOGICAS
