1. TRABAJO DE ELECTRONICA
SANTIAGO FEDERICO LOPEZ MURILLO
LIC: KEVIN BARRERA
GRADO: 11-A
MATERIA: ELECTRONICA
INSTITUCION EDUCATIVA BRAULIO GONZALEZ
CASANARE-YOPAL
2015
2. ¿CUALESSON LAS FAMILIAS FABRICANTESDE CIRCUITOSINTEGRADOS?
FAMILIAS LÓGICAS
Una familialógicade dispositivoscircuitosintegradosdigitalesmonolíticos,esun
Grupo de compuertaslógicasconstruidasusandounode variosdiseñosdiferentes,
Usualmente conniveleslógicos compatiblesycaracterísticasde fuente de poderdentro
de una familia.
Característicasa tenerencuentaenuna familialógica
Las características funcionalesde unafamiliaque esprecisotenerencuentapara su
Utilizaciónenel diseño,montaje ycomprobaciónde sistemasdigitalessonlas
SIGUIENTES:
Esquemay comportamientocircuitalde supuertabásica
Tensiónde alimentación
Tensionese intensidadesVo,Io,Vi,Ii,paraambosvaloresbooleanos
Velocidadde trabajo
Consumo
Intervalode temperaturas
Conectividad(fan-out,fan-inyflexibilidadde entradasysalidas)
Otra característica de particularimportancia,el comportamientofrenteal «ruido
Electromagnético»
TIPOS DE FAMILIASLÓGICAS
Dentrode las familiaslógicasse encuentran:
DL (LógicaDiodo)
RTL (LógicaResistencia-Transistor)
DTL (LógicaDiodo-Transistor)
HTL (Lógicade alto umbral)
ECL (Lógica de Acoplamientode Emisor)
TTL (LógicaTransistor-Transistor)
MOS (SemiconductorÓxidoMetal)
o PMOS (MOStipo-P)
o NMOS(MOS tipo-N)
o CMOS (MOS Complementario)
o BiCMOS(CMOS Bipolar)
IIL ó I2L (LógicaInyecciónIntegrada).
IIL:
Tambiénconocidaensu formaabreviadacomoI2 L, esla lógicade Inyecciónintegrada,sus
siglasvienende sunombre eninglés:IntegratedInterjectionLógic.Esuna clase de circuitos
digitalesconstruidoconcolectoresmúltiplesBJT.Cuandofue introducido,teníaunavelocidad
comparable conla del TTL, y su potenciatanbaja comola del CMOS.
FAMILIA LÓGICAHTL
HTL (HighTreshold-Logic,Lógicade altoumbral) esuna tecnologíadesarrolladaapartir de la
tecnologíaDTL (Diode-TransistorLógic,lógicadiodo-transistor),pertenecealafamiliade
circuitosintegradosbipolares.DescripciónEsunavariante de la tecnologíaDTL llamada"Lógica
de alto umbral"que incorporadiodoszenerparacrear un gran desplazamientoentre los
estadosde voltaje lógicos1y o.Estos dispositivosoperanconunafuente de tensiónde 15
Voltiosylosencontramosencontrolesindustrialesendonde laintensiónesminimizarlos
efectosdel ruido.
3. Fan Out= 10
Potenciadisipada=55mW
Tiempode propagación= 150nS
Vcc = 14-15 V
VoH máx.= 15V
VoH min= 8.5V
VoL máx.= 6.5V
VoL min= 0V
Se caracteriza por tenerunaalta inmunidadal ruido
FAMILIA LÓGICAECL
Las familiaslógicasque utilizanlostransistoresconatrapamientoSchottky sonlas
únicasenlas que sustransistoresnoalcanzanla saturación,ypor ello,sonmás
rápidas.
La familiaECLutilizael principiode noconseguirlasaturaciónde sustransistores,para
elloutilizalalógicade emisoresacoplados(ECL) envezde losdiodosSchottky.
Existendosseries:oECL serie 10000 o ECL 10K o ECL serie 100000 o ECL 100K (más
rápiday estable frente aTª)
Son lasmás rápidasdel mercado,pudiendoalcanzarlosGHz; tambiénsonlasque más
consumen.
Su tensiónde alimentación esnegativa,conloque daproblemasde conexiónconel
restode familiaslógicas.
NMOS
El NMOS (Negative-channel Metal-OxideSemiconductor) esuntipode semiconductorque se
carga negativamente de modoque lostransistoresse enciendanoapaguenconel movimiento
de loselectrones.El NMOSesmás velozque el PMOS,perotambiénesmáscostosa su
fabricación.
NMOS: se basa únicamente enel empleode transistoresNMOSparaobtenerunafunción
lógica.Sufuncionamientode lapuertalógicaesel siguiente: cuandolaentradase encuentra
enel caso de unnivel bajo,el transistorNMOSestaráensu zona de corte,por lo tanto,la
intensidadque circularáporel circuitoseránulay lasalidaestarála tensiónde polarización(un
nivel alto);ycuandola entradase encuentraenel caso de que estáen unnivel alto,entonces
el transistorestaráconduciendoyse comportará comointerruptor,yenla salidaseráun nivel
bajo.
PMOS
Los PMOS (Positive-channel MOS),tambiénuntipode semiconductorque funcionan
moviendolasvalenciasde electrones.LosPMOSsu funcionamientoesel contrarioal de los
NMOS.La utilizaciónde MOSde canal Pes más lentaque losde canal N, por serla movilidad
de loshuecosmenorque la de loselectrones.
FAMILIA LÓGICAMÁS USADAACTUALMENTE
Actualmente el tipode tecnologíaque másse usa enla fabricaciónde circuitosintegradosesla
NMOS.
APLICACIONES:
Resistenciacontroladaportensión.
Circuitosde conmutaciónde potencia(HEXFET,FREDFET,etc.).
Mezcladoresde frecuencia,conMOSFET de doble puerta.
Microprocesadores
MemoriasRAMIC’sProgramablesdel tipomatricial
4. TTL (Transistor-TransistorLogic)
TTL pertenece alasfamiliaslógicas;esunatecnologíade construcciónde circuitoselectrónicos
digitales.Enlos componentesfabricadoscontecnologíaTTL, loselementosde entradaysalida
del dispositivosontransistoresbipolares.Lascaracterísticasde latecnologíautilizadaenla
familiaTTLcondicionanlosparámetrosque se describenensushojasde características,según
el fabricante.Lafamilialógica-transistor-transistorse desarrollóusandointerruptoresa
transistorpara lasoperacioneslógicas,ydefine losvaloresbinarioscomo0V a 0,8 V = lógica0
2 V a 5 V = lógica1 La familiaTTLes la másgrande de loscircuitosintegrados(ICs.Noson
caros, peroconsumenmuchaenergíay debenalimentarse con+5 voltios.Laspuertas
individuales,puedenconsumirde 3a 4 mA.Las versionesSchottkyde bajoconsumode chips
TTL, soloconsumenun20% de energíaperoson más caras. Los númerosde piezasde estos
chipsllevanLSenel centro de su nomenclatura.Loscircuitosintegradosde lafamilialógica
TTL, tienenunadesignaciónde piezaformadaporun númerode cuatro a cincodígitos.Con la
incorporaciónde otrostiposde construccionesde dispositivos,se añadieronletrasal centrode
la numeración,pararecordaral usuarioque nose estáutilizandoel chipbásicoTTL.Los
númerosde dispositivosque empiezanconunprefijocorrespondenasuserie,seguidapor
otro númeroque identificael chipindividual.7400 esla designaciónTTL.Estafamiliaesla
primeraque surge y aún se utilizaenaplicacionesque requierendispositivosSSIyMSI. El
circuitológicoTTL básicoes la compuertaNAND.
¿CómofuncionauncircuitointegradoTTL?
1 - Si E1 o E2 estána un nivel de voltaje de 0voltios,entoncesel transistorconduce,yZ= 0
Voltios
2 - Si E1 y E2 estána un nivel de voltaje de 5voltios,entoncesel transistornoconduce,yZ = 5
Voltios
El inversor(NOT) quedaríacomose muestraenla figurade abajoa laizquierda.A laderecha
ejemplodel patillaje de un circuitointegradoTTL
5. CMOS(COMPLEMENTARYMETAL-OXIDE SEMICONDUCTOR).
Esta tecnologíahace uso,básicamente,de transistoresde efectode campoNMOSY
PMOS. En la familialógicaMOSComplementaria,CMOS,el términocomplementariose
refiere alautilizaciónde dostiposde
transistoresenel circuitode salida,enuna
configuraciónsimilarala tótem-polede la
familiaTTL.Se usanconjuntamente MOSFET
(MOS Field-Effecttransistor,transistorde
efectocampoMOS) de canal n (NMOS) yde
canal p (PMOS) enel mismocircuito,para
obtenervariasventajassobre lasfamiliasP-
MOS y N-MOS.La tecnologíaCMOS esahora la
dominante debidoaque esmás rápiday
consume aúnmenospotenciaque lasotras
familiasMOS.Estasventajassonopacadas un
poco por laelevadacomplejidaddelprocesode fabricacióndel CIyunamenordensidad
de integración.De este modo,losCMOStodavía no puedencompetirconMOS en
aplicacionesque requierenloúltimoenLSI.LalógicaCMOS ha emprendidoun
crecimientoconstante enel áreade laMSI, principalmente aexpensasde laTTL, con la
que compite directamente.El procesode fabricaciónde CMOSesmás simple que el TTLy
tiene unamayordensidadde integración,loque permite que se tenganmáscircuitosen
un área determinadade sustratoyreduce el costo porfunción.La gran ventajade los
CMOS es que utilizansolamenteunafracciónde lapotenciaque se necesitaparala serie
TTL de baja potencia(74L00), adaptándose de unaformaideal a aplicacionesque utilizan
la potenciade unabatería o con soporte enuna batería.El inconvenientede lafamilia
CMOS es que esmás lentaque lafamiliaTTL,aunque lanuevaserie CMOSde alta
velocidad“HCMOS”(SERIESHC y HCT),puede competirconlasseriesbipolaresavanzadas
encuanto a velocidadydisponibilidadde corriente,yconunconsumomenor,con las
series74 y 74LS. El primerfabricante que produjológicaCMOS,denominóaestos
circuitosintegradoscomolaserie 4000 (4000, 4001, etc.),y este sistemade numeración
fue adoptadopor otrosfabricantes.Algunosfabricanteshanproducidounaampliagama
de componentesCMOSsiguiendolasfuncionesyasignaciónde pinesde lasfamiliasTTL
74XX. Éstos recibennúmerosde serie como74CXX,74HCXX,74HCTXX, 74ACXX o
74ACTXX, enloscualesla“C” significaCMOS,la“A” indicaque son
Dispositivosavanzadosyla“T” indicaque estosdispositivossoncompatiblesconlosde
lasfamiliasTTL (trabajanconlos niveleslógicosyde alimentaciónTTL).
6. FAMILIA RTL (RESISTOR TRANSISTOR LOGICO LÓGICADE RESISTENCIA-TRANSISTOR.)
Fue la primerafamilialógicaenaparecerantes de la
tecnologíade integración.Pertenecealacategoría de
familiaslógicasbipolares,oque implicanlaexistencia
de dos tiposde portadores:electronesyhuecos.
Este tipode circuitos,presentael fenómeno
denominadoacaparamientode corriente que se
produce cuandovariostransistoresse acoplan
directamente ysuscaracterísticasde entradadifieren
ligeramenteentre sí.Enese caso unode ellosconducirá
antesque losdemáscolocadosenparalelo(acapararála
corriente),impidiendoel correctofuncionamientodel
resto.
En laFigura,se representa,amodode ejemplo,unapuertalógicaNORysu correspondiente
circuitoelectrónicoenlógicaRTL.
En ellase puede apreciarcomoenserie conla base de cada unode lostransistoresse ha
colocadouna resistenciade compensación(Rc) de unvalorlosuficientementeelevadopara
que la reparticiónde corrientessealomásigualadaposibleynose produzca el fenómeno
antesdescrito.
Esta disposiciónde circuitopresentael inconveniente de que conlaadición de laresistenciaRc
aumentael retardode conmutación,al tenerque cargarse y descargarse a travésde lamisma
la capacidadde entradade lostransistoresaunque,porotraparte,tiene laventajade un
mayor factorde salida(fan-out).Porelloenel diseñode estoscircuitosesnecesarioun
compromisoentre factorde salidayretardo de conmutación.Valoresnormalesson,unfactor
de salidade 4 ó 5, con un retardode conmutaciónde 50 nanosegundos.
Por otra parte,tiene unainmunidadal ruidorelativamente pobre.El margende ruidode la
tensiónlógica0a la tensióndel umbral esde unos0.5 voltios,perode latensiónlógica1a la
tensiónde umbral esde solamente unos0.2voltios.
Es posible mejorarel tiempode propagaciónañadiendouncondensador enparaleloconcada
una de las resistenciasRc,con loque obtendríamosunanuevafamilialógica,que se
denominaríaRCTL.Sinembargo,el elevadonúmerode resistenciasycondensadoresdificulta
la integraciónporloque tantoesta técnica,comola RTL, no se utilizaenlosmodernosdiseños
aunque puedaaúnencontrarse enequiposmuyantiguos.
7. FAMILIA DCTL (DIRECT-COUPLED TRANSISTOR LOGIC)
La lógicaDCTL requiere del usode untransistorparaimplementarcadaentradade la
compuertalógica,lo cual naturalmente aumentael costoyla complejidaddel circuito.El
diagramaesquemáticoparael componente esencial de estaclase de lógicaesel siguiente:
La formaenla cual trabajaeste circuitoesla siguiente:supóngaseque ambasentradasA y B
no estánrecibiendovoltajealguno,estandoambasconectadasa"tierraeléctrica"(que viene
siendoel equivalente de unaseñal de "cero").Ental caso, ningunode losdostransistores
estaráconduciendocorriente eléctricaalguna,ylasalidaseráigual al voltaje Vcc,o seaun "1"
lógico.Si aplicamosunvoltaje acualquierade losdostransistores(oseaunaseñal de "1") o a
ambos,entonceslasalidaunidade amboscolectorescaeráa un voltaje prácticamentede cero.
Puestode otra manera,si cualquierade lasdosentradasA y/oB tomaun valorde "uno",la
salidacaerá a "cero".Se requiere que ambasentradassean"0" para que la salidasea"1". Esta
esprecisamente lafunciónlógica NOR,comoloindicala expresiónBoleanapuestaala
derechaa la salidaconjuntade loscolectoresde ambostransistores.
Para mostrar cómofuncionadichalógicapondremosunejemplo.Consideremosprimeramente
que todaslas entradasse hallana nivel 0y que estamosenlógicapositiva.
Puestoque latensióncolector-emisorde untransistorde siliciosaturadoesde 0,2 V,y su
tensiónumbral esde 0,5 V, el transistorQ1 conducirámuypoco. En consecuencia,lacorriente
enQ1 escasi cero y lasalidatiende aalcanzarla tensiónde alimentación+V,quedandola
salidafijadaenunatensiónbasede 0,8V para el silicio.
Por consiguiente,contodaslasentradasenel estado0, la salidaestáa nivel alto.
Si consideramosque laentradaA estáa nivel 1,el transistorQ1 estaráensaturación,y la
salidaserála tensióncolector-emisorde untransistorsaturado,si esde silicio0,2V.Luego,la
salidaestaráa nivel bajo.
Los inconvenientesenestafamilialógica son:
Las corrientesinversasde saturaciónde todoslostransistoresde entradase sumanala
resistenciaRdel circuitodel colectorcomúny,a determinadastemperaturas,lacaídade
tensiónpuede sertanbajaque lostransistoresnosaturen.
Las diferentescaracterísticasenlostransistorespueden llegaraperturbarel buen
funcionamientode lapuerta.
Para solucionareste problemase crearonlaspuertasRTL, que consistenenel mismotipode
circuitoperoañadiendounasresistenciasenlasbasesde lostransistoresde lasentradas.El
funcionamientoesanálogoalasDCTL.
LA FAMILIA DTL
Con este tipode familiase construyen,principalmente,laspuertasNANDyNOR.Recordemos
que ambas sonuna combinaciónentre unapuertaNOTy una puertaANDo OR. La familiaDTL
se construye con unapuerta de diodosyotra RTL.
