Este documento describe las familias de circuitos integrados lógicos TTL y CMOS. Explica que los circuitos integrados digitales se clasifican en lineales y digitales, y que las familias lógicas más comunes son TTL y CMOS. TTL se diseñó para alta velocidad y CMOS para bajo consumo. Luego compara parámetros clave como fan-out, disipación de potencia, retardo de propagación y margen de ruido entre TTL y CMOS.

1. FAMILIAS DE CIRCUITOS INTEGRADOS LOGICOS
POR: JORGE LUIS VARGAS GUEVARA
LIC: KEVIN BARRERA
INSTITUCION EDUCATIVA BRAULIO GONZALEZ
YOPAL - CASANARE
AÑO: 2014

2. CIRCUITO INTEGRADO
Un circuito integrado (CI) es un cristal semiconductor de silicio, llamado
pastilla, que contiene componentes eléctricos tales como transistores,
diodos, resistencias y capacitores, los diversos componentes están
interconectados dentro de la pastilla para forma un circuito electrónico.
La pastilla está montada en un empaque plástico (cerámico) con sus
conexiones soldadas a las patillas externas para conformar el circuito
integrado

3. CLASIFICACION
Los circuitos integrados se clasifican en dos categorías generales:
Lineales
Operan con señales continuas para producir funciones electrónicas (eje. Amplificadores,
moduladores)
Digitales
FAMILIA LOGICA
Los circuitos digitales emplean componentes encapsulados, los cuales pueden
albergar puertas lógicas o circuitos lógicos más complejos. Estos componentes
están estandarizados, para que haya una compatibilidad entre fabricantes, de
forma que las características más importantes sean comunes. De forma global los
componentes lógicos se engloban dentro de una de las dos familias siguientes:
TTL: diseñada para una alta velocidad. CMOS: diseñada para un bajo consumo.

4. Actualmente dentro de estas dos familias se han creado otras, que intentan
conseguir lo mejor de ambas: un bajo consumo y una alta velocidad. La familia
lógica ECL se encuentra a caballo entre la TTL y la CMOS. Esta familia nació
como un intento de conseguir la rapidez de TTL y el bajo consumo de CMOS, pero
en raras ocasiones se emplea
.
¿Qué es TTL?
Acrónimo inglés de Transistor-Transistor Logic o Lógica Transistor a
Transistor". Tecnología de construcción de circuitos electrónicos digitales, en los
que los elementos de entrada de la red lógica son transistores, así como los
elementos de salida del dispositivo.
Dentro de la familia TTL encontramos las siguiente sub-familias :
L: Low power = dsipación de potencia muy baja
LS: Low power Schottky = disipación y tiempo de propagación pequeño.
S: Schottky = disipación normal y tiempo de propagación pequeño.
AS: Advanced Schottky = disipación normal y tiempo de propagación
extremadamente pequeño.
Tension De Alimentacion
CMOS: 5 a 15 V (dependiendo de la tensión tendremos un tiempo de
propagación). TTL: 5 V.
¿Que es CMOS?
Complementary metal-oxide-semiconductor o CMOS (semiconductor
complementario de óxido metálico) 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 tal
forma que, en estado de reposo, el consumo de energía es únicamente el debido
a las corrientes parásitas, colocado obviamente en la placa base.
En la actualidad, la mayoría de los circuitos integrados que se fabrican utilizan la
tecnología CMOS. Esto incluye microprocesadores, memorias, procesadores
digitales de señales y muchos otros tipos de circuitos integrados digitales cuyo
consumo es considerablemente bajo.

5. Drenador (D) conectada a tierra (Vss) (0), el valor 0 no se propaga al surtidor (S) y
por lo tanto a la salida de la puerta lógica. El transistor pMOS, por el contrario,
está en estado de conducción y es el que propaga un '1' (Vdd) a la salida.
Otra de las características importantes de los circuitos CMOS es que
son regenerativos: una señal degradada que acometa una puerta lógica CMOS se
verá restaurada a su valor lógico inicial 0 ó 1, siempre y cuando aún esté dentro
de los márgenes de ruido que el circuito pueda tolerar.
Parámetros de puerta
Las puertas lógicas no son dispositivos ideales, por lo que vamos a tener una serie
de limitaciones impuestas por el propio diseño interno de los dispositivos lógicos.
Internamente la familia TTL emplea Transistor Bipolar (de aquí su alto consumo),
mientras que la familia CMOS emplea transistores MOS (a lo que debe su bajo
consumo).

6. CARACTERISITICAS ESPECIALES
Las características de las familias de CI’s lógicos se comparan analizando el circuitos de la
compuerta básica de cada familia, los parámetros más importantes que son evaluados y
comparados son: fan-out, disipación de poder, demora de propagación y margen de ruido,
se explicaran estos parámetros y algunos se medirán en la práctica.
Fan-out
Especifica el número de cargos normales que puede accionar la salida de la compuerta sin
menoscabar su operación normal. La salida de la compuerta suministra una cantidad
limitada de corriente por encima de la cual no opera correctamente y en este caso se dice
que está sobrecargada.
Disipación de potencia
Es la potencia suministrada necesaria para operar la compuerta. Este parámetro se
expresa en milivatios (mW) y representa la potencia real designada por la compuerta.
Un CI con cuatro compuertas exigirá de la fuente cuatro veces la potencia disipada por
cada compuerta. En un sistema dado puede haber muchos circuitos integrados y sus
potencias deben tenerse en cuenta. El poder total disipado en un sistemas es la suma total
del poder disipado de todos los CI’s.
Retardo de Propagación
Es el tiempo promedio de demora en la transición de propagación de una señal de la
entrada a la salida, cuando las señales binarias cambian de valor. Se expresa en

7. nanosegundos (ηs).
Las señales que viajan de las entradas de un circuito digital a las salidas pasan por una
serie de compuertas. La suma de las demoras de propagación a través de las compuertas
es la demora total de la propagación del circuito.
Margen de ruido
Es el máximo voltaje de ruido agregado a la señal de entrada de un circuito digital que no
cause un cambio indeseable, a la salida del circuito. Se expresa en voltios (V).
Hay dos tipos de ruido que deben de considerarse:
Ruido DC, causado por la desviación en los niveles de voltaje de la señal.
Ruido AC, es el pulso aleatorio que puede ser creado por otras señales conmutadas.
De esta forma el ruido es el termino usado para denotar una señal indeseable sobrepuesta
a una señal de operación normal
Familia TTL
En 1964, Texas Instruments, introdujo la lógica transistor-transistor (TTL), una familia de
dispositivos ampliamente usada, por su rapidez, costo y facilidad de uso.
El circuito básico de la familia TTL es la compuerta NAND
La familia TTL se identifica por su numeración en dos series, la serie 74 y la 54, siendo la
primera de uso comercial y la segunda de uso militar.

9. Características de la familia TTL (1)
Fan-out:
En el caso de TTL que una compuerta podrá accionar en su salida otras compuertas de la
misma serie, la capacidad de salida será de 10 para la serie común y de alta potencia, y de
20 para la serie de baja potencia.
Cuando hay conexión entre TTL y otras familias lógicas, será necesario ir a la literatura del
fabricante para determinar la necesidad de la corriente de entrada y la disponibilidad de la
corriente de salida y asegurarse de que no hay sobrecarga para la salida de la compuerta.
Características de la familia TTL (2)
Niveles de voltaje
Los siguientes son las definiciones de niveles de voltaje que define el fabricante como
mínimos y máximos para los niveles altos y bajos de una compuerta
VOH: Voltaje de salida mínimo que una compuerta entrega cuando su salida está en el
nivel alto.
VOL: Voltaje de salida máximo que una compuerta entrega cuando su salida está en el
nivel bajo.
VIH: Voltaje mínimo que puede ser aplicado en la entrada de una compuerta y ser
reconocida como nivel alto.

10. VIL: Voltaje máximo que puede ser aplicado en la entrada de una compuerta y ser
reconocida como nivel bajo.
Características de la familia TTL (3)
Margen de ruido
Δ0 y Δ1, son los márgenes de ruido para el nivel bajo y alto respectivamente, este margen
se establece para prevenir respuestas falsas que podrían ser causada por el ruido
introducido en el sistema.