1. FAMITIAS LOGICAS
trN CIRCUITOS
II{TEGRADOS
Temario
8-l Ternlinologia empleada en C.l. 8-13 Características rlc los circuitos
DIGI'I'ALES lógicos MOS
8-14 ('ircuitos lirgicos lvl()S
8-2 La fanrilia lógica TTL
complentcntarios
8-3 Características de la serie TTL. 8-15 Caractcrísticas clc las series
estándar CMOS
8-4 Otras series TTL
8-16 Salidas CMOS clc lrcs cstaclos v
de drcnaje abicrltr
8-5 Carga y factor de carga de salida 8-17 Conrpuerta de transrJlisión CMOS
en la serie TTL (interruptor bilateral)
8-6 Otras caracteristicas TTL 8-18 Intercotrexión dc CI
8-7 Salidas TTL de colector abierto 8-19 Manejo cle CMOS por TTI-
8-fl TTL de tres estados 8-20 Mancjo de T'f[. por CMOS
8-9 La familia ECL de CI digitales 8-21 Detección de fallas
8-10 Circuitos integrados digitales Problemas
N4OS
Respuestas a la sección preguttlas
8-II EI MOSFET de rcpaso
8-12 Circuitos digitales MOSFE'I

2. Objetivos
Al terminar este capítulo usted será capaz de:
r Leer y comprender la terminología de Cl digitales, como está especifica-
da en las hojas de datos de los fabricantes.
r Comparar las características de la familia TTL estándar y las diferentes
series TTL.
¡ Determinar el factor de carga de salida para un dispositivo lógico en par-
ticular.
r Emplear dispositivos lógicos con salidas de colector abierto en una con-
figuración AND alambrada.
t Analizar circuitos lógicos que contengan dispositivos de tres estados.
I Describir las características y diferencias más sobresalientes entre las fa-
milias lógicas TTL, ECL, MOS y CMOS.
Citar e implantar las diferentes consideraciones que son necesarias cuando
se interconectan circuitos digitales que perténecen a distintas familias
lógicas.
Utilizar un pulsador lógico y un trazador de corriente como herramientas
para la detección de fallas en circuitos digitales.'
Introducción
Como se describió en el capítulo 4, la tecnología de Cl ha avanzado cc¡n mu-
cha rapidez, desde la integración a pequeña escala (SSl), con menos de doce
compuertas por Cl, pasando por la mediana escala (MSl), de 12 a 99 compuer-
tas por Cl, hasta llegar a la integración a grande y muy grande escalas ([-Sl
y VLSI), donde se tienen decenas de miles de compuertas por Cl y, desde hace
poco, a la escala ultragrande (ULSI), que tiene más de 100 000 cottrpuertas
por CI.
Son evidentes gran parte de las razones por las que los sistemas digitales
modernos emplean circuitos integrados. Los Cl contienen mucho más circui-
tería en un encapsulado. y esto permite disminuir el tamaño de casi cualquier
sistema digital. El costo también disminuye de nranera impresionante a causa
CAPITUI-O ¡{ / oBfErrvos 395

3. del ahorro que se obtiene al producir grandes volúmenes de dispositivos simi-
lares. Otras ventajas de los Cl no son tan obvias.
Los Cl han hecho que los sistemas digitales sean más confiables al dismi-
nuir las interconexiones externas entre dispositivos. Antes de que aparecieran
los Cl, todas las conexiones dentro de un circuito eran de un componente dis-
creto (transistor, diodo, resistor, etc.) hacia otro. Ahora, la mayor parte de las
conexiones están dentro del Cl, donde se hallan protegidas de defectos de sol-
dadura, circuitos abiertos o cortocircuitos en las pistas de conexión o en la
tarjeta de circuito, entre otros problemas de Índole física. l-os Cl tarnl¡iéll han
reducido de manera notable la cantidad de pcltencia eléctrica necesaria para
efectuar una función, debido a que su pequeña circuitería por lo general re-
quiere de menos potencia que sus contrapartes discretas. Por otra parte, ade-
más del ahorro en los costos de fuentes de alimentación, la reducción en el
consumo de potencia significa que el sistema no necesitará de mucho enfria-
miento.
Existen algunas cosas que los Cl no pueden hacer. No son capaces de ma-
nejar grandes flujos de corriente o voltaje porque el calor generado en espa-
cios tan pequeños puede provocar que la temperatura aumente mL¡y por encima
de los límites aceptables. Asimismo, los Cl no pueden implantar con facilidad
ciertos dispositivos eléctricos como inductores, transformadores y capacito-
res grandes. Por estas razones, los Cl se emplean principalmente para llevar
a cabo operaciones en circuitos de baja potencia, lo que comúnmente se co-
nece como procesamienLo de información. Las operaciones que requieren de
grandes niveles de potencia o de dispositivos que no es posible integrar, se
siguen efectuando con componentes discretos.
Con el uso tan amplio de los Cl, surge la necesidad de conocer y con¡
prender las características eléctricas de las familias lógicas de Cl más comu-
nes. Recuérdese que estas familias difieren en el tipo de componente principal
que emplean en su circuitería. Las familias TTL y ECL utilizan transistores bi-
polares como elementos principales; PMOS, NMOS y CMOS usan transistores
¡rnipolares MOSFET. En este capítulo se presentan las características más irn-
portantes de cada familia y subfamília de Cl. Una vez que sean comprendidas,
se estará mejor preparado para efectuar análisis, detectar fallas y diserlar algtr-
nos circuitos digitales que contengan cualquier combinación de familias de Cl.
8-1 TERMINOLoGIA EMPLEADA IrN cr
DIGITALES
Aunque lray mucltos fabricanles de CI digitales, parte dc la nonlcnclatura y
terminología está prácticamente estandarizada. Los tór¡ninos nlás irtilcs se dcfir'"n y
analizan a continuación.
Parámetros de corriente y volfaje (véase la figura 8-l)
Z,rr(min)-voltaje de entrada de nivel alto: Nivel de yoltajc que se reqrriere para urr I
lógico en una entrada. Cualquier voltaje debajo de este nivel no scrá aceptaclo co¡¡lo
ALTO por el circuito lógico.
l'".(már)-volÍaje de enf rada de nivel bajo: Nivel cle voltaje que sc neccsila parÍr url
396 cnprrur-o ri / rjAMrr-rAS LOC¡cAS y crRCU¡Tos TNTEGRADOS

4. (a)
FIGTJRA 8-l Corricntes y voltajes en los dos estados lógicos.
0lógicoenunA ?nlrodo. Cualquiervoltajequeestésobreestenivel noseráaceplaclo
como BAJO por el circuito lógico.
L',.,,r(min--volfaje de salida de nivcl alto: Nivel de I'oltaje enlasalida de un circuilo
lógico ert el cstaclo I lógico. Por lo general se especifica el valor mínimo de V.,,,.
I',,,(máx)-vollaje de salida de nivel hajo: Nivel de voltaje enlasalida de un circuitcr
f (rgico e¡r cl estado 0 lógico. El valor máximo de Vu, se especifica generalmente.
/,,,*corrienf e de enlrnd¡r de nivel allo: Corriente que fluye en una entrada cuando sc
aplica un voltaje clc nivcf alto especifico a dicha entrada.
/,,-c<lrriente de entrada.de nivel bajo: Corriente que fluye en una entrada cuanclcl
se aplica un voltaje de nivcl bajo especifico a dicha cntrada.
/.,,,-corricnf e de salida de nivel alto: Corriente que fluye desde una salicla en el esta-
clo I lógico cn condicioncs de carga especificas.
/,,,-corrienfe de salida de nivel bajo: Corriente que fluye a partir de una salicla en el
cstaclo 0 lógico en condiciones de carga especificas.
Faclor de carga de salida (Fan-out) nn general, la salidade un circuito ló-
gico debc rnancjar r,'arias entradas lógicas. Elfac'lor de c'arga de salida sc definc co-
nro el ¡rílnrero mít.vitno de entradas lógicas estándar que una salida puecle manejar
conf iablcrnc¡rlc. l)or cjcnrplo, una compucrta l(lgica qr¡c sc cspccífica con un f¿tct<lr
clc carga clc l0 pLrcdc nrancjar l0 enlradas lógicas normalcs. Si este nit¡ncro cs excc-
diclo, r.ro sc pueclcn -earantizar los voltajcs del nivel lógico dc salicla.
Relardos en la propagación Una señal lógica siempre experirnenta un rctar-
do al rccor rcr un circuif o. l.os dos tiempos de retardo dc propagación sc clcfinor co-
nro siguc:
/,,, ¡,: tiernpo de retardo al pasar del estado lógico 0 al I lógico (de BAJO a ALTO).
/1,¡¡¡r licrnpo de rctardo al pasar del estado I lógico al 0lógico (deALTO a BA.IO).
I-a l'igurrr B-2 ilt¡str{t r'sIos lclarclos clc propagaci(rn p¿rra un INVERSOR. Nirlc.scc¡uc
r'rr cs cl rctarclo cn la resptrcsfa dc la salida cuando pasa clc ALTO a BA.lO. Sc lniclc
cntrc los ¡luntos <lc -500/o cn las transiciottcs dc e¡ltrada y de salida. El valor /,,,,, cs cl
rclarckr cn la rcs¡'nrcsta dc la salicla cu¿rndo pasa cle BAJO a ALTO.
[:n tórnlinos gclrcralcs, /¡,¡¡1 y /¡,rrr 11o son cl nlislllo valor y anrbos variar'án scgírrr
las cortclicio¡rcs clc carga. {.t'¡.s valorc.s dc los ticmpos de propagación se utilizan co¡¡¡o
ru¡ra medida de la velocidad relaliva de los circuitos logicos. Por ejernplo, un c'ircui(o
l(rgico con valorcs de l0 ns cs un circuito lógico nrás rápido que uno con valorcs de
20 ns.
SEC('lON 8-l / TFIRMINOI.OGIA trMftl"EAl)A llN ('l l)l(;lrAl |S 397

5. Entrada 1
t
-_-=-_>_
Salida 1
tps L
FIGURA 8-2 Retardos de propagación.
Requerimienfos de pofencia Todos los CI requieren de cierta cantidacl dc
potencia eléctrica para poder fu¡rcionar. Esta potencia es sunri¡listracla por r¡no o
más voltajes de alimcntación conectadoS a las terminales del CL Gcneralmente sólcr
hay una terminal de srrministro de potencia en elencapsulado y se etiquóta como l/,,
(para TTL) o bien Vor(para dispositivos MOS).
La cantidad de potencia que necesita un circuito integrado se espccifica por lo
general en términos de la corriertte, 1...., que consume de la fuente de alimentació¡r
V¡¡, y la potencia real es el producto 1.-. x Vrr.. Para muchos CI el consunlo dc
corriente de la fuente de alimentación variará según los estados lógicos de los cir-
cuitos en el encapsulado. Por ejemplo, la figura 8-3(a) mt¡cstra un C[ NAND {on-
de todas las salidas de la compuerta son ALTAS. El consunro de corriente de la
fuente de alimentación Vr'r, en este caso recibe el nombre cle 1,.r,. De igual rnanera,
la figura 8-3(b) mu'estra el consumo de corriente cuando todas las saliclcts de la co¡n-
puerta son BAJAS. Esta corriente se conoce como 1,...
Elt tórminos generales, 1..,, € /c... serán valores diferentes. [.a corriente prome-
dio cs
/..{pronr) : Iccn * Iccr
y se pucde emplear para calcular el consu¡no promedio de potcncia como
P,{pront) = /..{prom) x V,.,,
Producto velocidad-potencia Las familias digitales Cl
se han caracteri-
cle
zado hislóricamente tanto por su potencia como por la velocidad. En general, es nrá.s
deseablc te¡rer menores retardos en la propagación (nrayor velocidad) y bajos valorcs
de disipación de potencia. Como pronto se verá, las diversas farnilia,s y subfanrilias
lógicas proporcionan un amplio espectro de categorías de velocidad y potencia. Urr
¡nedio común para medir y comparar el desempciro global de una fir¡nilia cle Cl cs cl
producto velocidad-polencia, que se obtienc al rnultiplicar cl retarclo rlc ¡rropagaci(rrr
de la conrpucrta por la potencia que disipa. Por ejemplo, su¡rirngase qrre cierta fanri-
lia dc CI tiene un retarclo promedio de propagación cle l0 ns y rula clisiplcr(rrr clc ¡r1r-
tcncia de 5 mW. En este caso, el producto velocidnd-potencia cs
l0 ns x 5 nrW : 50 x l0-r2 watt-scgrurclo
= 50 picojoules (pj)
398 ('Ar)rrrJr.o 8 / rrnrrr.rAS r-ocICAS y c-rRCUrros rNTE(iRAnos

6. Vcc Vcc
0 1
I 1
1 1
0 1
,|
1
1 1
n 1
1 1
1 1
(a) (b)
FIGURA 8-3 I,,-r1 e 1,.,.¡
Nótcsc quc cuando el rctardo en la propagación está dado en nanosegur)dos y la po-
tcncia elt nlilirvatts, las unidades del producto velocidad-potencia están en pico-
joules.
Evidcntcmcnte es deseablc tener un valor bajo para el producto velocidad-
potcncia. [.os diseñaclores de CI haccn esfuerzos continuos para.disnrinuir el pro-
dt¡cto vclociclad-potencia, ya sca aumentando la velocidad de un CI (es dccir, rcclu-
cicnclo cl rc'larrlo cn la propagación) o reducienclo el consumcl clc potcncia. Es clificil
llacer I¿ts dos cos¿ls al ¡rlismo tiempo, debido a la ¡latur¿rleza de los transistorcs quc
flornralr los circuitos de conmulación.
Inmt¡nidlrd al ruido l,os carnpos elóctricos y nragnóticos alealorios ¡rrrcclcn in-
clucir voltajcs cn los alanlbres de conexión cnlre los circuitos lógicos. Estas scñales cs-
ptrrias ¡ro dcseadas se de¡tominan ruido y algunas vcces ¡rucdcn ocasionar que cl vol-
taje err la cntrada de un circuito lógico caiga por debajo de Z,,,(min) o excccla
f',,(ntáx), lo c¡ue pclclria producir una operaciórt poco confiable. La intnunirlud al
ntirlcs clc urr circuito lógico sc rcf ierc a la capaciclad del circuito para tolcrar voltajcs
ruidosos cn sus cnlraclas. A una mcdida cuntitativa dc inmuniclad al ruiclo sc lc clc-
nomina nrflrgen dc ruido y sc ilustra en la figura 8-4.
[-a figura B-4(a) es un cliagrama que muestra el intcrvalo de voltajes quc pucde
ocurrir err la salida cle un circuito lógico. Cualquier voltaje mayor que 2,,,,(rnirr) se
consiclcra co¡no I lógico y cualquier voltaje menor que /,,,(máx) se consiclcra como
un 0 l(rgico. l-os vclltajes que se encuentran en el i¡ltervalo internredio no debcn figu-
rar cn la salida clc u¡r circuilo lógico en condicionc.s normales. I-a ligura 8-4(b)
nruestra los rgql¡g¡¡rnicntos clc voltaje en la entrada de un circuito lógico. El circuito
lógico rcsporrclerá a cualcluicr cntrada mayor que 2,,,(mirr) como un I lógico y rcs-
SECC¡ON 8.I l TERMINOT-OCIA ETVIPT,EADA EN ('I I)I(;ITAI ES 3q9

7. c)
ó lnlervalo In tervalo
o No permitido incJet erntinecJo
V¡¡. (rnáx)
V9¡ (máx)
0
lóqico
Inlervalos Rec¡uerimientos
de volta.ie de voltaje
de salida cte entracJa
(a) (b)
FIGURA 8-4 Márgcnes clc ruido DC'.
ponderá a voltajes menores quc I/rr(máx) como un 0l[rgico. Los volta.ies situados cn
el intervalo intermedio producirán una resp'resta impredecible y no dcbcn utilizarsc.
El margen de ruido de estado alto Z*,, se define como
Z¡.r, : Vrrrr(min) Iz,,,(nrin) (8- l)
-
como se ilt¡stró en la figuraS-4. /",, es la diferencia entre la menor salida Al-TA po-
sible y el voltaje minimo de entrada requerido para un ALTO. Cuanclo una salida
lógica ALTA está nranejando una entracla del circuito lógico, cualquier espiga dc
ruiclo negativa mayor que ZN, que aparezca en la linea de señales pucdc haccr quc cl
voltaje disnrinuya a un rango indcterminado, doncle puecle ocurrir una opcraci(rrr
impreclccible .
El nrargen de ruido de estado bajo Z*,. se define como
Vv : 2,,(máx)- tr2,.,,(máx) (8-2)
y es la diferencia enlre la nrayor salicla BAJA posiblc y cl nráxirno volllr.ic clc ortt'fl(l;l
quc sc rcquicre para trl cslaclo RAJO. Cuanclo tur¿r sirlirla lógica IlA.lA rnlnc.itr rrrlr
en(rada lógica, cualquier espiga clc ruido positiva nrayor quc t/Nr ¡tuctlc haccr c¡rrc cl
voltaje se encuentrc en el infervalo indeterminado.
...- I)IiMPLO E-l
A continuació¡l se cnurnerf,n las espccificacionesdcl vcrltaje de entrada/salida dc la
familia TTL estándar. Utilicense estos valores para de(er¡ni¡lar
(¡) La espiga de ruüo dexáxirna ritnplitu4.que se puerdé tolerar cuanclouna salida
ALTA maneja una enftada.
(b) La cspiga de ruido de rnáxima amplitud que s0 pucde tolerar cuílrri,() une salida
BAJA ¡nareja una enlrada
{}0 ('AI)lTtil.O I z'trA{ll IAS I OCICAS Y ('lRCt,tf<lS lruf f,C;n^lX)S

8. Paránrelro Min (V) Coml¡n (V) Máx (V)
v <t n 2.4 3.4
vru. 0.1 0.4
vtu 2.0*
|,il. 0.9*
'Nornralnrcntc strlo sc dan los valores lz¡¡¡ tttirtinro y l/¡1_ tnhxinto,
Soluciírn
(¿r) Cuando una salicla es ALTA, puede tener un voltaje minimo Z,,,,(min) : 2.4Y.
EI voltaje mi¡rirno a que una entrada responderá como un estado ALTO es
Z,',(min) : 2.0 V. Una espiga de ruido negativa puede llevar el voltaje por de-
bajo de 2.0 V, si su amplitud es mayor que
ZNrr : Zon(min) Z,,o(min)
-
:2.4V-2.0V:0.4V
(b) Cuando una salida es BAJA, puede tener un voltaje máximo Vrrr(máx) : 0.4 V.
El volttrje máxirno a que una entrada responderá conio un est¿do BAJO, es
V,,(máx) : 0.8 V. Una espiga de ruido positiva puede hacer que cl voltaje
quede por arriba del nivel de 0.8 V, si su amplitud es mayor que
Vut": 2,,_(máx)
- Zor(máx)
:0.8V-0.4V:0.4V
Margen de ruido de AC En rigor, los márgenes de ruido predichos por las expre-
siones (8-l) V (8-2) se denominan márgenes de ruido de dc. Este término podría pare-
cer un lanto iltaclecuado cuando se trata de un ruido que se considera, generalmente,
como una señal ac de la variedad transiente. Sin ernbargo, en los actuales circuitos
integrados dc alta velocidad, un pulso de I ps de ancho es extremadamente largo y se
pttcclc tr¡tlar conlo una scñal dc cn relación con la respuesta de un circuito lógico.
Conl-ornre las anchuras de los pulsos decrecen a la región inferior de los nanosegun-
dos, se llega a un lirnite donde la duracíón delpulso es demasiado corta para que el
circL¡ito responda. En este punto, la amplitud del pulso tendria que ser incrementada
aprcciablcntelltc a I'in de producir una variación en la salida dcl circuito. Lo que csto
significa cs quc un circuito lógico puede tolerar una anrplitud nrayclr de ruiclo, si cl
¡rulso cle ruiclo cs de una duración muy corta en comparación con el tiern¡-ro clc rcs-
puesta del circuito (es decir, retardos en la propagación). En otras palabras, los ntár-
genes de ruido de ac del circuito son, por Io general, sustancialmente nrayores que
sus márgenes de ruido de dc dados por (8-l) y (8-2).
Lógica de suministro de corriente y de consumo de Las fa- corriente
milias lógicas se pueden describir de acuerdo con la forma en que la corriente circule
entre la salida de t¡n circuito lógico y la entrada de otro. La figura 8-5(a) ilustra la ac-
ción de suntinístro de corriente. Cuando la salida de la compuerta I se encuentra en el
estado ALTO, éste suministra una corriente /,,., a la entrada de la compuerta 2, que
actúa esencialmente conro una resistencia conectada a tierra. De este modo. Ia sali-
da de la cornpuerta I actúa como una fuente de corriente para la entrada de la com-
puerta 2.
SECCION 8-I /'TERI{INOLOCIA E]IIPLEADA EN CI DICITALES 4OI

9. BAJO Surninistro
de corrienle
La conrpuerla de
BAJO Suministro de corriente
maneio sunrinislra
corriente a la corrpuerta
Compuerta de manejo de carga en estarlo ALTO
Compuerla de manejo
ALTO Ide corriente
I
coñs*".]
I
La compuerla de
Consumo de corriente
ALTO
maneia consume y
y disipa la corriente de
Compuerta de carga la compuerla de carga
en eslado BAJO
(b)
ITICURA 8-5 Conlparación entre la acción de su¡ninislro de corricnte y clc co¡lsullro clc
corrientc.
L.a acción de consumo de corriente se ilustra en la figura 8-5(b). Aqui, los cir-
cuitos cle entrada de la cotnpuerta 2 se representan corno una resistc¡rcia unida a
r l/¡1., terminal posiLiva cle una fuentc de aliúlentación. Cuando la salicla de la conr-
puerta I pasa a su estado BAJO, la corriente circula de regrcso cn la dirccción quc sc
¡nucslra cn el circuito de entrada cle la compuerta 2, a través dc la rcsistcncia dc sali-
da de la compuerta I conectada a tierra. En otras palabras, en el est.ado BAJO el cir-
cuito que maneja una entrada de la conrpuerta 2 debe podcr coL,suntir ¡'disipar una
corrienle 1¡¡, QUe viene de la entrada.
La distinción entre las acciones de sunrinistro y consumo de corricnte cs una di-
fcrencia importante que sc hará más aparente cuando se examincrr las clivcrsas f'anti-
lias lógicas.
Complejidad de los Cl A continuación sc repitcn los cinco nir.'clcs b¿rsicos clc
complejidad.
comptejida.r .T:|i;L:il:
Integración a escala pcqueña (SSl) Ir4cnos de l2
Integración a escala nrediana (MSI) rJe 12 a 99
Integración a escala grande (LSI) dc 100 a 9999
Integración a escala nruy grandc (VLSI) tlc l0 0ü) a 99 999
Integración a cscala ultra grancle (ULSI) 100 000 o nrás
Encapsulados de CI L.os circuitos integrados se fabrican cn clifere ntes cncap-
sulados. Estos difieren en la canticlad de circuiteria quc contiene el subestrato cle sili-
cio, el número de conexiones extcrnas que se hacen con el subcstrato, las corrcliciorrcs
ilcl nteclio ambiente dondc el dispositivo opera y el método enr¡rlcaclo p¿lra ntonlar cl
encapsulado sobre la tarjeta de circuito. La figura 8-6 nruestra los errcapsulados rni ,
conluncs.
402 cnr,rrrrr.o 8 / T.AT{II-IAS I-OGICAS Y CIRCUITOS INTEGRAf)OS

10. Terrninal 1
t/ Bisel
Terminal
/
Teru¡rinal 12
(a) (b) (c)
FICIURA 8-6 [irrcapsulaclos co¡'nunes de CI: (a) DIP dc 24 tcrminales: (b) cncapsulado plano
cle ccrírnrica con l4 terminales; (c) encapsulado para montaje de supcrficie.
El e rrcapsulado de la figura 8-6(a) es del tipo DIP (encapsulado de doblc linea),
que sc prcscntó cn el capitulo 4. El que se muestra en la figura es un encapsulado li-
po DIP rlc24 terminales. Nótese la presencia de una muesca en uno de los cxtremos.
C'uando.sc orienta la ranura hacia la izquierda, la lermirtal nirmero I es la que se err-
cucntra ba.io la mlresca. Algunos DIP tienen muescas cn ambos extrenros; en estos
cncapsulaclos, la ubicación de la terminal número I está señalada por un pequeño
punto.
I-a figura 8-6(b) muestra un encapsulado plano de cerámica. Este encapsulado,
sellado hernréticanrentc, cstá hecho de una base no conductora, loque lo hace total-
nrcntc i¡rnrune a los cfectos de la humedad. Estos encapsuladcls se emplean con fre-
ct¡encia en la aplicaciones de tipo militar, donde el equipo funciona bajo condiciones
ambicrrtalcs cf Ire¡nas.
[-a figura 8-6(c) corresponde a uno de los nuevos tipos de encapsulados. Este es
para trtonlaje de su¡terficie, muy similar a uno de tipo DIP, con la cxcepción de que
sus tenninales están clobladas en ángulo recto para que puedan soldarse directamcn-
te sobre las pistas conductoras de la tarjeta de circuito impreso. Los cncapsulados de
cste tipo son , en general, más pequeños que los DIP porque las terminales son más
pcr¡ucñas v nrenos rigiclas, debido a que no tienen quc cmpujarse para montarse cn
[rascs. I-os CI cle rnontaje de superficie también tiencn la ventaja de quc puedcn scr
rnanc.iaclos con mayor facilidad por equipo autornático para montaje de componen-
tes, cluranlc la fabricación de tarjetas de circuito. Nótese la fornra en que está locali'-
zada la tcrnrinal I con rcspecto a Ia orilla biselada del encapsulado.
I'III.,(;[JN'I'AS I)E ITI'PASO
t. Defina cada uno de los siguientes: Vnr,, V,,,Irrr,, I,u, /u,_,,, /n,lL, /.,.r., /.-,.,,.
2. Verdadero o.falso: Si un circuito lógico tiene un factor de carga de 5, el
circuito ticne cinco salidas.
3. I)cfina /^-r y L'Nr.
4. lterrludero o falso: Una familia lógica con un /na(pronr) = l2 ns y
P,,(prom) : l5 nlW, tiene un producto velocidacl-potencia ¡nayor que uníl
quc tiene 8 ns y 30 mW.
5. Describa las diferencias entre carga y fuente de corriente.
6. ¿Quó tipo cle encapsulado de CI no tiene una ranura que ayude a localiz-ar
la lcrminal t¡no?
7. ¿,QLló tipo clc cncapsulado está diseñado para ser inmune a los ef'cctos dc la
hunreclacl?
SECCION 8-l / TtiRI'llNOLOClA FMPI-EAI)A trN ('l l)l(;ll Al [1S '{03

11. 8-2 I,A F'AMILIA LOGICA TTL
Iltt este momertto, la familia lirgica-transistor-transistor (TTL) todavia disflrrla rlc
un extcttso uso en aplicaciones que requieren de dispositivos SSI y MSI. I:l circuitrr
l(rgico T'I"t. básico es Ia compucrla NAND. Su diagrarna clc circr¡if o clclallaclo, r¡rrc
se nrucslra en la figura 8-7(a), ticlle varias caracteristicas distintivas. Prinlcro, ¡r(llcsc
qttc cl lransislor Q, ticrre dos cntisores; tlc esle l¡roclo, licnc clos rrnioncs lxrsc-clnisor
(E-l]), quc sc pucclcn t¡tilizar pat'n cltccntlcr Q,. llsle lrnnsislor rlc cnlr¿rrllr corr o¡nisr¡-
res rnírlli¡lles ¡lucdc tenct'hasta ochcl cnrisores para rrn¿r conlltucrt¿r NANI) dc oclto
cnlraclas.
Nótese asi¡nismo que en la salida del circuito, los transislores Qty Q.,están c¡t
una configuración tipo t(ttent.Cotno se obseivará, en operación ll<lrnlal Q., o Q, con-
ducirá, según el estado lógico de la salicla.
Operación del circuifo-Iistado BAJO Aunque estc circuito parcce extrc-
madanrente complejo, podemos simplificar un tanto su arrálisis utilizanclo el dioclo
equivalcnte del transistor Q, con múltiples emisores, como se muestra en la figura
8-7(b). Los diodos Dz y D., representan las dos unio¡res E-Il cle Q, y 1)o es la t¡ni(rn
colector-base (C-B). En el siguiente análisis utilizaremos esta represenlacriólr para
Qt.
Prinrcro, consideremos el caso donde la salida es tsAJA. [,a figura tl-8(a)
mtrestra esta situación con las entradas A y B en + 5V. Los +5 V en los cátodos de
Dzy Dt apagarán estos diodos y casi no conducirán corrientc. [-a ft¡ente de + 5 V
aplica corriente a través de 11, y Doen la base de Qr., que se enciende. [.a corriente del
emisor de Qraplicará a la base d, Qoy encender^ Q4. Al mismo tienr¡ro, cl flujo de la
corriente de colector de Q2 produce una caída de voltaje a través de /1, que reducc cl
voltaje del colector de Q2 a un valor bajo, que es insuficiente para etrccnder Qr.
FIGURA 8-7 (a) Compuerta NAND TTL básica; (b) diodos equivalerrtes a O¡.
Vcc = t5V
R4
130 S¿
Conf iguración
tipo tólem
1
I
+5
I Salidas
Emisor
múltiple
I
L -_ __ _-
-'J
_ O1
(a) (tr)
404 C'AI'IfUI-O 8 / T:AMIT.IAS I-OCICAS Y CIRCIJ I'rOS INTEGRA DOS

12. R1 Ra
4 ks) 130 A
Condiciones Condicic¡ncs
de entrada de srlida
t!r-il bd AyBson
A- 15 V arnbas ALTAS t- (],t APAGAf )()
(>-2 Vl
D2
Fq -
t-.r3 Las corrientes Q¿ está ert
dr-r entrada sorr ENCENDIDO
I r--1 L"tr vJ, .= o.q v nruy bajas. de rnodo c¡tre
V, es BAJA
/
/
loFF I
l¡¡1 - 10 ¡rA (=< 0.4 v)
/ --*
l¡¡1 = l0 ¡rA (común)
OFF - APAGADO
ON = ENCENDIDO
+5V
Ra
130 S¿
Condiciones Condic iones
de entraria de salida
E] AoBoarnb¿ls
A-+5V son BAJAS O¿ APAG/DO
0.7 v
n
u2
ñ
FEI (< 0.8 vl
La corriento 03 actita cottrrr
relorna a t¡ena el emiscr-
+ voH >2.4V a través de la seguidor y V.,
r--t lerminal de > 2.4 V,
toNl
l _l entraoa BAJA qeneralrnente
l¡¡ = 1.1 nrA 36V
(común)
OFF = APAGADO (b) Salida ALTA
ON = ENCENDIDO
FIGLIRA B-8 Ciornpuerta NAND TTL en sus dos esta(los de salida.
I3l l'o!taje nre.sente en el colector de Qz se n'ruestra aprox¡nradamente como
0,8 V. Esto se debe a que el emisor de Qrestá en 0.7 ' respecto a tierra, debido al voltaje
cle polarizació¡r clirecta E-B de Qt, la que el voltaje dc colcctor de Q2 es de 0.1 V en
relación con el ernisor, deb!do a 12.,,(sat). Este voltaje cle 0.8 V en la basc dc Q., no es
sulicientc para polarizar directamente la unión E.B de Qty el cliodo D'. l)e hecho D,
se nccesita para rnante ner a p, apagado en esta situación.
SECCION 8-2 / L.A FAIf II,IA I0(;ICA'TI-I 40s

13. Con Qo encendiclo, la terminal de salida X estará en un voltaje nruy [ra.io, ya quc
la resislencia del estado encendido de Qo será baja (l-25 0). En rcalidacl, el v<lltajc
cle salicla Z¡,¡ , dependerá de cuánta corriente de colcctor conduzca Qr. Con Q, apa-
gado, no hay corriente que fluya de la terminal de + 5 V a trar,ós clc R.. Conro sc ob-
scrvará. la corrien(e de colector de Qo proceclerá de las enlrnrlls T'Il. a lns quc cstá
concctacla la ternlinal X.
Es irnportante observar que las entradas AI.TAS cn,4 y B sunrinistrarán sola-
tnenlc la Inillí¡scr¡la corriente cle ftrga de los diodos. (..onlí¡nnrcrrlc, cstA corricrrtc /,,,
cs sólo dc alrccledor de l0¡rA, a la lcrnperatura ambicnfc.
Operaciírn del circuito-Iislado ALTO t,a figura 8-8(b) nrrrc.stra la si-
tuación cn que la salida del circuito es ALTA. Esta situación ptrccle scr proclucicla
conect¿t¡lclo una u otra, o ambas cntraclas a BAJO. Aqui, la enlrada 1f sc conccla it
tierra. Esto polarizará directanrente a l).,, de nranera que la corriclttc circulará clcsrlc
lalerntiltal cle+5V,atravésclcR,yD¡yatravésdelater¡llinal Batierra.E,l volt:t-
.ie dc ¡rolarización directa a travós dc l)r mantcndrá el prrnto }' aproxirn¿rclanlcntc cn
0.7 V. Estc voltaje no es st¡ficientc para polarizar dircctarncnte a D,y a la tnliirn Ir-ll
de Q, para qr¡e logre la conducción.
C'ott Qr apagaclo no hay corrie¡ttc dc base para Q, y sc apaga. Ya c¡rre no lr¿r_v
corrietttc cle colector cle Qr, el voltaje c¡l la base de Q, scrá lo suficicntc¡ncllte gralttlc.
para polarizar clirectallrentc a Q,y 1),, dc moclo quc Q., conduzca. En realicla(|, Q,
acti¡a conro un emisor-seguiclor, clebido a que la ternlinal dc salicla,Y cstá csenciirl-
¡nellIe en su entisor. Sin una carga conectada del punloXa licrra, l/,.,,, cstará alreclc-
clor clc 3.4 a3.8 V, por las clos caida.s cle voltaje cle los clioclos clc 0.7 V (E-R cle ?, I'
D,) quc sc restan dc los 5 V aplicados a la base de Q.,. F.ste voltajc disnrinuirá con la
carga, debido a que ésta collsttnrir'á la corriente de enrisor cle Q,, qr¡e a su vcz consu-
me corrientc dc base a través cle 1?,, cott lo cual se incrc¡nerrta la caicla clc voltaic ¿r
travós cle R,.
Es int¡rortantc observar cluc cxiste t¡¡ra corriente susl¿rncial quc rctctrn¿t o 1,'¿r'ó.s
dc la tcrminal dc elttracla B a tier¡'a. Esla corriente /,,, es conrirnlltcnle alrcclcclor <lc
l.l ntA. [-a entrada B BAJA actúa como un disipad¿rr a tierra de csla corrienle.
Acci(ln de consttmo de corrienle Una salicla TTL actúa c()n.r() una carga tlc
corricnle en el estado BAJO, debiclo a que recibe corlicnte de la clttracl¿r cle la conl-
puerta a la c¡uc matteja. La figura 8-9 nruestra una salida TT[. co¡rcctada a la entrarla
cle otra contpuerta (la carga) para las dos condicione.s posibles dcl voltajc de salicla.
En cl cstaclo BAJO de la salida, representada en la figura 8-9(a), cl {ransistor Q, clc
la colnptrcrta clc mane.io eslá enceltdido y esto pone cl punto Xcn "cortocirctrilo"
con licrra. El voltaje clcl estado tlA.lo ctt cl punto X polariza cn clirccttl la uni(rr
basc-cnlisor de Q, y la corricnte retorna a tierra, conro se rnucstra crr la {'igura, a Ir'ít-
vés de Q.,. De este ntodo, Q+ se comporta conlo un disi¡rador de corríentc, la quc ob-
tienc cle la corriente de entrada (/,r) cle la com¡ruerta de carga. ¿ ¡trcnudo se hacc re-
ferencia a Qo como transistor de consumo de corriente o, en algunas ocasioncs,
como fra¡rsislor acfivo en nivel bajo dcbido a que lleva al voltajc dc salicla hacia cl
valor corrcspondiente al cstado BAJO.
AcciÓn de suminislro de corrienleUna salida T'fL acf úa conro un sunri-
nistio clc corriente cn el estado Al.TO. Esto se mucstra cn la figura 8-9(b), clonclc cl
f ransistor 0r proporciorra la corrictttc de cntrada, Irt, requcrida por el transislur p,
de Ia cotnpuerla cle calga. Conro ya se afirrnó antes, esta c:orricllte es !a rninúscula
corrienlc clc fuga en polarización inversa (por lo gencral l0 ¡rA). ('<.rn f'rccrrcncia sc
406 (-,,l,tT t u o 8 i t .,Htt i.t,rs I o(;t(-AS y clRCLJll'os lN fE(;ttnl)os

14. +5V +5V rc
- -*-," L-
Salida de la * *,ra* - Circuito de salida de Entrada cle la
compuerla de de la compuerla la compuerla de coi'npuerta de
excilación de carga excilación carga
(a) (b)
OFF = APAGADO
ON = ENCENDIDO
FIGLIRA 8-9 (a) Cuanclo una salida TTL se encuentra en elestado BAJO, Qoactúacomo un clisipador cle corriente, nlis-
ma quc obticnc de la carga; (b) en el estado ALTO de la salida, Qr actúa como una fuente de corricnte que la proporciona
a la conlpucrta de carga.
hace referencia a Q., como el transistor de suministro de corrienfe o transistor aclivo
en nivel alto.
Circuilo de salida tipo tótem Se debe lraccr mención cle varios puntos refe-
renlcs a Ia configuració¡l tipo tótem del circuito de salida TTL, ya que no es eviden-
te por quó se utiliza. La misma lógica podria llevarse a la práclica eliminando Q., y
/), y concclando la base de R. al colector de Qo. Pero esto significaria eue 8¡
concJuciria una corriente un ta¡rto elevada en su estado de saturación (5 V/130 l) =
40 mA). Ciorr B, e¡r el circuito, no habrá corr¡ente a travé,s de R, en el estado BAJO
de salicla. Eslo cs irnportante debido a que conserva baja la disipación de la potencia
del circuito.
Otra ventaja de csta configuración ocurre en el estado ALTO de entracla. Aqui,
Q, actira conro un emisor-seguidor con su impedancia de salida baja (conrúnnrente
de l0 0 ). Esta baja irnpeclancia cje salida proporciona una constante de tiempo cort¿r
p¿rra carg'rr cualquier carga capacitiva en la salida. Esta acción (comúrnmcntc deno-
nrittacla cnrnbio a nivcl allo (pull-up) proporciona formas de onda con un ticrn¡ro clc
clcvación rnuy rápiclo cn las salidas TTL.
Llna desventaja dc lir configuración tipo tótem ocurre durante la transición cle
IlA.lO a ALTO. Desafortunadanrcnte Qo se desactiva más lentantente de lo que Q, sc
acliva. clc nrancra quc hay un pcriodcl de unos cuantos nanosegundos durante el cual
anrbos lransistorcs conclucen y se consumirá una corriente relativamente grancle (clc
-10 a 40 nA) dc la fuentc dc 5 V. Esto puede presentar un problcma que se exanrinarlr
más aclclantr-.
SIrC:CION I2 / lA l'Alll lA IO(;l(',^ f ll. 4$7

15. Resumcn Toclo.s los circuitos TTt, ticnen una estructura scnrcjantc a la cotr-
puerta NAND básica. La entracla de cualquier circuito TTL será el cátocl<l (región
N) de la unión P-N; de este modo, un voltaje de entracla ¡t,TO polariz:l inversallictt-
te (apaga) la unión ),sólo circulará una pequeña corriente de fuga (/nr). [Jn voltaje
cle entrada BAJO ¡lolariza directame¡rte (enciende) la unión y con esto retortta a
tierra una corriente relativamente grande (1,r) a travós clc la fucntc dc scital. Lrt
niayoria cle los circuitos TTL (aunque no toclos) tcnclr'án algún ti¡ro dc cortfigrrr ir. iirn
cle salida ti¡ro t(rtern. Existcn algrrrras excepcione.s que se analizarán nrás aclelarttc.
PTTF]GUNTAS DIi RT'PASO
l. Verdodero o folso: Una salida TTL actira como un disipador de corrienlc
en el estado BAJO.
l. 2. ¿En qué estado de entrada T'T[. circula la nrá.rilna canticlad clc corriente clc
c¡ttracla?
3. Ex¡rrese las ventajas y desventa.ies clc una salicla lipo t(rtern.
4. ¿Qué tra¡rsistor TTL es el transistor activo ert lrivcl nlto?
8.3 CARACTF]RISTICAS DE I,A SERIE T'fI,
ESTANDAR
En 1964 Texas Instrurner-¡¡s Cor'¡loralion inlrodujo la prinrel'a line¡r clc CI estálrclar
TTL. La sc'rie 54/74, conro se le lla¡nó, ha sido una de las farnilias it'rgicas clc (ll ¡uás
utilizadas. Se hará referencia sólo a la serie 74,ya que la dil'erencia rnás irn¡rortanf c
entre las versiones 54 y 74 es que los clisposilivos clc la prirncra [urrcionan en u¡r rAr]1
go rrrás arnplio de temperaluras y fuerttes cle alimentación. En la actualirlacl, nrucllos
fabricantes producen CI TTl,. Afortunadamcnte, todos utiliza¡r cl nrisn¡o sistcnla rle
nu¡ncración, por lo que el nirnrcro básico dc CI es el nrisrno clc rrn l'abrica¡llc a otro.
Sin ernbargo, cada fabrica¡rte anexa su propio prefijo al núrnero clc CI. Por ejcnrplo,
Texas ln.stru¡ne¡rts utiliza cl prefijo SN, National Senliconductor cnr¡rlca DN{, I'Sig-
rtetics usa Ia S. De este modo, dependiendo del t'abrica¡lle, ustecl puccle cncontrlr un
CI con cuatro compuertas NOR rnarcadas corno DM7402, SjN74()2, 57402 o iilgrrrr;r
clcsignación similar. La parte ntás irttpoltartte dc la etiquela cs cl nír¡lrcro, c¡r cslc t'a-
so 7102, que es el nlismo para todos los fabrica¡ttes.
Tal como ya se señaló e¡r el capitulc 4, cxisten varias .scries clc la fanlilia de di.s-
positivos lógicos TTL (74,74LS, 74S, etc.). Pri¡nerc sc cxanlinan las caractcrislicas
eléctricas de la serie estándar 74. Después se presentalt las demás serics T'IL y sc
comparan sus caracteristicas con las de la selic cstárrclai'.
Hojas cle especificaciones de los fallricanles Para ilusrrar las caractcristi-
cas dc la serie estándar TTL, se usará el CI 7-100. Sc rtuede cncont¡ar toda la infor-
mación necesaria sobre cualquier CI consultando el rnanual de espccificacio¡res clcl
fabricante para una familia de CI en particular. La I'igura 8-10 contie:re la hoja clc
espccificaciones para las compuertas del CI 5400/7400, dilndc se inclican las conrli-
cioncs de operación recomcndadas, las caracteristicas elóctricas y cle conrrrutación.
La rnayoría de las cantidades discutidas en los siguientes pár'rafkls de esta scc-
408 cAl,n ur.o ¡r ,/ I:,Nf II-¡AS I 0C;ICAS Y CIRCUII'OS IN'T'TJ(;ItADOS

16. TYPES SN5400, SN7400
OUADRUPLE 2-INPUT POSITIVE-NAN D GATES
recommended operatin g conditions
sN5400 sN7400
UNIl
MIN NOM MAX MIN NOM MAX
y_'a::__- 45 5 5.5 4.75 5 5.25
l¿vel ¡nput voltogü ¿
levci ¡ñpui votrs0o 0.8 0.8
,"".' .r:p* .r1:^,_ - o.4 * 0.¡t MA
level output curranl 16 t6
altng lree-Air temperJture -- 55 r25 0 70 oc
electrical characteristics ovsr recommendetl operating free-air temp€rature range (unless otherwise noted)
sNs400 sN7400
PARAMETER rEsr coruortro¡ts t t,Ntr
fi/ltN TYP I MAX MIN TYPI MAX
vtK vcc MIN, lt =-l2mA -- 1.5 _ 1.5
'/cFi V6g - MlN, V¡¡ - O.8 V, lg¡1 = - O.tl mA ?.4 3.4 2.4 3.4
vot vcc MIN vtH lOL = l6 tnA 0.2 0.4 0.2 0.4
l¡ Vqg = MAX. Vt = 5.5 V
,tH v6q-MAX, Vt=24V 40 40
Itu vcc MAX, V¡ - 0.4 V - 1.6 - 1.8
ros V¿¡ = MAX -- 20 -55 - tó 55
rcc¡t V6g=MAX. V¡=0V 4 8 I
lcct Vqg = ['lAX, Vl - 4.5 V 12 ?2 nlA
I f:or condrtront thown 6¡ Mlll o. MAX, u!e thc rppropr¡rta vrlLrt tpoc¡ticd undor rrcnrnm!n.Jcd oporct¡ilg cóodilionr
¡ All t pics' valL'e! .r! at VCC - 5 V, I A ' 25oC.
5 Not -or¿ th¡n one output !hould tje thoriod at a tima.
switching characteristics, VCC = 5 V, TA, = 25"C (ses noto 2)
FROM
PAfTA¡/¡ETER TEST CONDITIOI¡S MIN TYP MAX
{INPUT}
AorB cL' l6 pF
NOTE 2: S¿e Gererat Inlormai¡o. S¡ctioñ for lcad i:;¡cuilS and vo¡taoe wavelorms
FtC;URA ÍJ-10 I{oja clc espccificaciones para ei CI 7400. (Cortesia de Tcxas Instrutnents.)
ci(rrr pucclcn cncontl'nrse cn csta hoja de especificaciones. A r¡rcclicla quc sc prcsclltc
ca(la parál¡lctro, rrstccl clctrcrá consultar la lroja dc cspecificaciones para sill)cr (lc
dónc!e vie¡rc la in[ornración.
Rrngos tle vtlllaje de ali¡nenlación y tempr'raf ura l-as scries 54 y 74 uti-
lizan una fuente de alimentación (Vr-r) con un voltaje nonrinal de 5 V. [,a seric'/4
I'unciona clc rnancra cr.rnf iable en el ran,eo cle 4.7-5 a 5.2-5 V, mientras quc la scric -54
pucclc lolcrar irn:r variaci(rn cn el voltaje dc alinlcrrlaci(ln dcscle 4.5 ltasta -5.5 V. t,a
scric 74 cstrlr <liscñacla para funcionai" cle ¡nancra adccuada en tcnr¡reraturas anrhicn-
talcs c¡uc r'¿l¡r de 0" a 70nC-, nrientras qLle la scric 54 lo hacc clcsdc
-55n ltasta
-t 12.5'C. I-a scric -54 licnc un costo mayor dada su nráyor tolcra¡lcia a variacioncs cn
cl vollajc y la terrrpcratura. Esta serie se emplea sólo c¡i aplicaciones clonde clcbe
nranfcncr:;c la opcració¡l confiablc sobrc un anrplio margen de condicioncs exfre-
rnas. Ejcnr¡rlos dc óstas so¡.r las aplicacioncs rnililares y espaciales.
SECCION 8-.1 / CAR¡CI-ERISTICAS DII LA SllRltr'T Tt. FS'TANDAR 41ty

17. Niveles de volfaje l.a tabla 8-l proporciona los nivelcs clc voltajc rlc crrlracln v
salida para la serie 74 estánclar. Los valorcs minimo y máxirtto quc se tttucs(rall, sotl
para las peores circullsla¡rcias de fuertte de alinrentaci(ln, tctnperalttra y condicioncs
de carga. La inspección de la tabla revela una salida 0lógica nráxirna garantizacla
Vr, = 0.4 V, que es 400 rnV ¡nenor que el voltaje 0lógico qr¡c se nccesita en la enlra-
cla V,, : 0.8 V. Esto significa que cl nrargen d,,'ruido dc en esta(lo IlAJO garanlizrt-
do cs 400 nlV. Es decir,
l/r, = Z,,.(máx)- Z.,,(tttáx):0.8V*0.4V:0.4V - 400nrV
I)e rnancra similar, la salida I lógica Vrr,res un mininrogararttizaclo de 2.4 V, que cs
400 rnV mayor que el voltaje I lógico que se necesita en Ia entrada V,,, = 2.0 V. [)c
csle ¡noclo, el margen de ruido clc en cl estado ALTO es 400 ¡nV.
TABLA 8-¡ Niveles de voltaic de la sciic 74 estándar
Mínimo Tipico Máximo
vot 0.1 0.4
vor, 2.4 3.4
vn. 0.8
vnt 2.0
' VNur : Zn"(mín) Zru(mill) : 2.4 V * 2-0 V : 0.4 V : 400 rrlV
-
Asi prrcs, lcs nrárgenes de ruiclo clc en el peor de lo.s cr¿.ros garanli;.otlo para la se ric
74 so¡t arnbos de 400 mV. En la o¡reración real los nrirrgcrtcs de ruiclo clc <'otttttttt,.s
soll Llll tanlo lnayores (ZNr = I V y l.'*,, : 1.6 V).
Volfajes nominales máxilnos [.os valores <tc volta.ic clc la I'igrrra 8-l tto
inclu-ven los voltajes nominales rnáxinros absolulos más allá de los cuales la vida útil
clcl circuito integrado puede dc'teriorarse. [-os voltajcs aplicaclos a crralqrricr cnf racl;r
rlc Ios circuitos irttcgrados clc la scric 74 nunca clcbc¡r crccclcr rlc | 5.-5 V. IIn voltric
rnayor quc + 5.5 V aplicado a un enrisor de entrada ¡ruccle ocasiolrar una nrptura irr
versA de la unión E-B de B,.
Existe tanlbién un limitc sobrc el nláxi¡no voltaie rtegativo qrrc sc prrccle- a¡.rlicar'
A turA cntracla TTL. Este lirnitc, por cl heclro dc c¡uc nrtrchos
-0.5 V, es ocasionaclo
circuitt'rs 1'TL ernplean clioclos dc protección cn paralclo cn cacla cnlr¡rrln. l:.slos
clioclos c¡rrcclAron, inte¡lcionalmenlc, fuera dc nuestro aruilisis ¿lntcri<lr', yü (luc no to-
nran parte ctt la operación normal clel circuito. Se colrccta¡r cle cada entrarla a ticrr¿r
para lirnitar las excursiones negativas del voltaje de en(racla quc a lncnuclo ocuncn
cuando las scñalcs lógicas ticnen oscilaciones secundal'ias. Con estos cliorlos, n() c
aplicart rnás de
conclucir y clcsviar urra
a t¡na ett(racla, ya que los diodos prolcctorcs ernpczariarr:r
-0.5 Vcantidacl sr¡stancial de corrienf e.
DisipaciÓn de pofencia Una compuerta NAND'fTL estándar clisi¡ra u¡ra []o-
lencia pronredio de l0 nrW. Esto es rcsultado de que /,,,,sea iguala 4lnA y c¡ue 1,,,
: 12 mA, loque produce /,..(proni) : 8 mAy unaP,,(prorn) : 8 nrA x -5 V : 40
nrW. Esta potencia de 40 mW es la potencia total requerida por'las cualro conrpucr-
tas en cl cncap.sulado. De este nroclo, una compuerta NAND requiere una ¡rutcrrcia
¡rrortredio de l0 mW.
410 cAr,n.rrt.o I / TAN,IIT-IAS I-O(;ICAS Y CIRCUITOS INTEGI{AI)OS

18. Itef nrdos de propagacifin La compuerta NAND TTl, cstándar tienc retarclos
cle pro¡-ragación cal'acteristicos cle/,,,,, = ll ns y f''r = 7 ns, colt lo que el retarclo de
pro¡r¡r'n.¡5n protneclio cs clc 1,,,r(prom) : 9 ns.
Iiactor dc carga tle la salida Una salida T'fl- cstándar puede conectarse, por
Io gcltcral, rt l0 cntraclas'ITI.. Algunas hojas dc especificaciones de CI'mencionarr
de nra¡rcra cxplícita cl factor de carga de la salida, lo que no es el caso de la hoja de
cspecificitciottes cle la figura 8-10. Más adelante se verá cómo obtener el factor dc
c¿lrga clc la s¡rlicla a partir clc los valclrc.s de las corricntcs c¡r la cntrada y la salida cla-
clos c¡l la l'igtrra 8-10.
[-a labla 8-2 contie-nc un rcsumcn de las caracteristicas de la compuerta NAND
clc la scrie cslándar 74.
l'ABl-A 8-2 Caractcristicas de la seric 74 cslándar
Nlárgenes de ruido (en cl peor caso) I/r.¡r. = ZN' = 400 mV
Disipacíórr de potencia pronredio (com-
pucrta básica) Pr¡ : l0 nlW
Rctardo clc propagación ¡rron:edio (com-
puerta básica) 9 ns
Factor de carga tipico l0
_ [,JENÍI)[,O g-2
Consulte la hoja dc cspecificaciones para el CI NAND cuádruple de dos entradas
7400 de fa figura 8-10. Dctermine la ntáxi¡ns disipación de potencia en promedio y cl
tttá.vittto rclardo de propagación en promedio de una sola cornpuerta.
Soluciírn Analice las calacteristicas eléctricas para los valores máximos de 1.,,, e
valores son 8 mA y 22 mA, respectivarnente. El promedio Irres por lo tan-
1.., , . Lcrs
to (8 I 72)/2 : l5 mA. La potencia promedio se obtiene ntultiplicando por l/r.r-. La
lroja cle cspccificaciortes indica que estos valores 1..se obtuvieron cuando Vr;r.esta-
ba en su valor rnáxi¡no (5.25 V para la serie 74). Asi se tiene
P,,(prorn) : 15 mA x 5.25 V: 78.75 mW
conro la potcncia quc disipa el CI conr¡tleÍo. Podemos deterntinar Ia disi¡,.acíón de
potcrrciir clc una sola conr¡lucrta NAND dividiendo por 4:
P',(Pront) = 19'7 rnW Por comPucrta
Ya quc cstn rlisi¡raci(rn dc potcncía pronredio se calctrl(r utilizanclo la corricntc y '¿l-
lores dc voltajc nláximcls, es la potcncia mitirna prolnedicl que una conrpr¡ert¿1
NANI) 7400 clisi¡rarír cn las co¡rdicioncs "clel pc{lr caso". [,os di.scñaclorcs a nlcllr¡do
ulilizall t,¿llorcs clcl pcor caso para ascgurarse quc sus circuitos l'uncionarÍn cn torlas
las conclicioncs posiblcs.
[-os rclarclos rrrírxinros cle propagación para una corltpuerta NAND 7400 sc
nlucsIr an ¡r celrtínrración:
/pr-n : 22 ns, fprrr- : 15 ns
dc nrancra c¡uc cl rclarclo dc propagación prontcclio cs
22+t5
/,,,1(Pr{ltn) = = 18.5 ns
Sl:('(-lON 8--1 / ('AIIACTF.RISTICAS Dtr I A SEItIE I Il FSINl)AR 4ll

19. Ll¡a r.'cz más, óste es un nráximo retarclo posible de propagación pronrc<lio ctl cl ¡rt'ttr
caso.
8-4 orRAS SERTES TTr,
Los (ll dc la scrie 74 cstánclar ofleccn una conlbinaci(rn clc vcloci<lnrl y rlisi¡rircíírr rlt'
p,ltcrrcia aclccuada a mt¡clras aplicaciones. l.os CI qtrc se ofrcct:rr crr csla scric irr,"lrr
yen una amplia variedad de compuertas, flip-flops y rrrultivibradorcs nronoestablcs
en la linea de integración a pequeña escala (SSI); ), registros de corrirniento, colr{r.
dores, decodificadores, memorias y circuitos aritméticos en la lillca de integraci(rn a
mediana escala (MSI).
Se han creado otras series T'f l. desde la introclucción de la serie 74 estándar. Es
las otras series ofrecen una va.sta alternativa de caracteristicas de velocidad y pote n,
cia. Describiremos estas series en los párrafos siguientes. Notc que siemprc quc sr
usa el térrnino "TTL", ¡ror lo general se hace referencia a la serie 74 estándar.
Serie 74L, TTL de bajo consumo de potencia l-os circuitos'ITI- de b;rja
potcttcia clesignados como la serie 74L tienen en esencia el misnro circuito básico quc
f a serie 74 estándar, excepto que todos los valores de resistencia se increnten/a¡2. [.as
rcsistencias mayores redt¡cen los requerimientos de potencia, pero a expensas de re-
tardos más largos en la propagación. Una compuerta NAND cornún dc esta scric
tiene una disipación de potencia pronredio de I mW y un retarclo promedio en la
propagación de 33 ns.
La serie 74L es ideal en aplicaciones en que la disipación dc la ¡rotencia es nrás
crítica c¡ue la velocidad. Los circuitos de baja frecuencia operadori co¡l baterias, c()-
mo las calculadoras, se adaptan bien a esta serie TTL. Esta serie lienc la disiplción
de potencia rnás baja de todas las series TTL.
EIt su nrayor parte, la seric 7 4L se lta vuelto obsoleta conlo co¡rsccucncia del clc-
sarrollo de las series 74LS,74ALS y (JI4OS, donde cada una olrcce menor disipa-
ción dc potencia y mayor velocidad de operación que los dispositivos 741-. Por esta
razon, l1o se recomienda cl uso cle la serie 74L para el diseño clc nuevos circuito:i.
Serie 74fI, TTL de alta velocidadLaserie 74t{ es una serie TTt. de grarr vc-
lociclad. La circuitería básica de esta serie es esencialmente la mis¡na que en la scric
cstándar 74, con la excepción de que se emplean valores ntenores cle rcsistcncia I' sc
rccnr¡rlaza el transistor seguidor de etnisor O¡ por urt par I)arlingtort. Eslas difcrcn-
cias da¡l como resultado una velocidad de connlutaciórt nlucÍro rneyor, con u¡l rct¿rr'-
do de propagación prornedio de 6 ns. Sin enibargo, este aumento en la velocidad se
alcanza a costa de una mayor disipación de potencia. La cornpucrta b¿rsica f.¡ANl)
de esta serie tiene una P,, promedio de 23 nrW. Esta serie, 74F|, sc ha vucltil ob,olcla
co¡no consecuencia clel desarrollo de la serie TTL S<:hottky que sc clescribc en los si-
guientes párrafos, por lo que no se reconlienda su uso para nLlc,,'os discños.
Serie 74S, TTL Schottky Las series 74,74H y 74L funcionan nrcr.lianlc la con'
niutación hacia nivelcs dc saturación, clonde los transistores quc concluccrr lo haccrr
e¡l la colldición de saturación. Esta for¡na de funcionanricnto da origcrt a un ret¿rt'clo
en el ticnrpo por almacenantiento, /*, cuando el transistor conlnuta cle ENCIENI)l-
DO hacia APACADO, lo que limita la velocidad de con¡nt¡taciím clcl circuilo.
412 c,r,n'tJr-o Ii rrANin.rAS LocrcAS y crRCI:n'os ¡N'I'r1('iRAr)os

20. Enlradas
S¡lida
Diodo
Schottky
(a) (b)
FICURA 8-ll (a) Transistor Schottky; (b) compuerta NAND básica en la serie S-TTL. (Clortcsia de Fairchilcl.
una compañía Sshlumbcrgcr.)
[-a scrie 74S disminuye estc retardo de tiempo por almacenamiento al no pcrmi-
tir que el transistor entre demasiado en saturación. Lo anterior se logra conectando
cntrc la basc y cl colcctor del transistor un diodo de barrera Schottky (SBD), conro
sc mueslra cn la figura 8-l l(a). El SBD tiene un voltajc de polarización en clirecto dc
sólo 0.25 V. De estc modo, cuando Ia unión C-B sc polariza en directo al cornicnzo
cle la saturación, cl SIID conducc y aleja de Ia base parte de la corriente de enlrarla.
Esto clisrninuye el cxccso en la corriente de base y rcduce el retardo de ticmpo por al-
nracenarnicnlo durantc el apagado.
Conro sc nruestra cn la figura 8-l l(a), la cornbinación dcl transistor y cl StlD
tiene un sirrrbolo espccial. Este sí¡nbolo se usa para todos los transistores dcl diagra-
nra de circuito para la compr¡erla NAND 74500 de la figura 8-l l(b). Esta contpuerta
NAND 74500 tienc un rctardo de propagación promeclio de sólo 3 ns, que es dos ve-
ccs más rá¡licto que el 74H00. Nótcse ta prescncia cle diodos de protección D,'y'D,
para lirrritar Ios voltajes ncgativos dc entrada.
[-os circuitos de la seric 74S también emplcan resistores dq bajo valor que ayu-
dan a mcjorar los tiern¡ros de conmutación. Lo anterior aument{ la disipación de po-
tenci¿r clcl circuito alredcdor dc 20 mW, cifra sirnilar a la de la serie 74FI. Los cir-
cuitos 74S tarnbión uf ilizan un par Darlington (Q: y OJ que permite obtener un ticm-
po dc st¡bida cn la salida nrás rápido cuando se conlnuta de ENCENDIDO a APA-
C';ADO.
De cstc rnodo, la scrie 74S e.s dos vece.s más rápida que la 74H y tiene el mismo
rcqucrinricnto dc pcltcncia que esta última. Esta es la razó¡r por la que la serie 74H es
obsoleta.
SECCION 8-4 / OTRAS SERILS I-TI, 4I3

21. En t radas
Salida
FICURA 8-12 Compuerta NAND 74LS. (Cortesia de Fairchild, una
compañia Schlunrbergcr. )
Serie 74LS (LS-TTL), TTL Schottky de bajo consumo de potencia
Esta serie es una versión de la 74S con un nlenor consumo cle potencia y velocidad.
Utiliza el transistor de Schottky, pero con valores más grandes dc resistcncia quc h
serie 74S (véase la figura 8-12). I-.os valores mayores de resistencia rcclucen cl requeri-
miento de potencia del circuito, pero a expensas de un auntento en los tienrpos tlc
connrutación.
Una contpuerta NAND de Ia serie 74LS conrúnmente tendrá un rctardo de pro-
pagación promedio de 9.5 ns y una disipación de potencia promedio de 2 mW. Ya
que tiene casi la misma velocidad de conmutación que la serie Tl'L estándar con un
requerimiento mucho menor de potcncia, la serie 741-5 ha sustituiclo gradualnlcrrtc ¿r
la serie 74 en aquellas aplicaciones donde se requiere de una operación relativamcntc
a alta velocidad con un mínimo consumo de potencia. Esta caracteristica la ha vuel-
to el "soporte principal" de la familia TTL, y ésta puede encontrarse en casi todos
los nuevos diseños que no requieran de máxima velocidad. Sin enlbargo, su posición
de liderazgo está siendo suplantada poco a poco por Ia nueva seric 74ALS.
Nótese que la compuerta NAND 74LS de la figuraS-12 no emplca un transistor
de entrada con varios e.misores. En lugar de éste, emplea los diodos l), )' D¡, pcro lr
operación del circuito sigue siendo, esencialmente, la misma.
Serie 74AS (AS-TTL), TTL Schottky avanzada l-as recientes innova
ciones en el diseño de circuitos integrados han llevado al desarrollo cle clos nuevAs sc-
ries TT[.: la serie avanzada Schottky (74AS) y la serie avanzada Schotfky de bajo
consurno de potencia (74ALS). La serie 74AS proporciona una nrejora considcral',1'
414 cnpn'rJt.o 8 / FANrrr-rAS LoctcAs y crRCIJrros rN'rECRADos

22. 74S 74AS
Retardo de propagación 3 ns 1.7 ns
Disipación de potencia 20 ¡nW 8 mW
Producto vclocidad-potencia60 pJ 13.6 pJ
c¡t vclocicl¿tcl sobrc las scries 74S con un rcquerinrielrto dc corrsumo <lc potcrrcia
lltuclto ¡llc¡tot. A conlinuaci(ln sc proporciona la conlparació¡t c¡ltrc cada scric ¡rara
una conlpucrta NAND.
E,sta contparación nruestra de nlanera clara Ia ventaja de la serie 74AS. Esta serie
T.fL cs la rrtás rápicla y su producto velocidad-potcncia cs significativamcrlte rnenor
quc el clc I¿r scric 74S. Entrc otras mejoras de la serie 74AS se incluyen bajos requeri-
Iltientc-rs de corrientes cle cntrada (1,,, /,,,), lo que significa un factor de carga cle la sa-
lida nrayor c¡ue el de la serie 74S.
Clonlo consecucncia de estas ventajas, la serie 74AS está remplazanclo a la 74S
ell todas las aplicaciones donde se necesitan velocidades grandes de conmutación.
(lorrfornre siga disrninuyettdo el costode los dispositivos 74AS y aparezcan más fun-
ciones cn cst¿l scric, la 74AS hará sin lugar a dudas que la 74S se vuelva obsoleta.
Serie 74ALS, TTL avanzada Schottky de bajo consumo de poten-
cia Esta serie ofrcce mejoras sobre la serie 74LS tanto en velociclacl como en clisi-
pación clc pof encia, corno lo muestra la siguiente tabla.
741.5 74ALS
Rctardo dc propagación 9.5 ns 4 ns
Disipación de potencia 2 mW L2 mW
Producto velocidad-potencia l9 pJ 4.8 pJ
La scric 74ALS lic¡rc el me¡lor producto velocidad-potencia de todas las scrics
T"fl. y está ntuy cerca dc ser la que tenga la menor disipaciónde ¡rotencia por conr-
puerta (la 74L tiene I mW). Es probable que por esta razbn en un futuro la serie
74AI-S renr¡'rlace a Ia 74LS como la más utilizada de las series TTL.
TABI-A 8-3 Característica.s reprcsentativas de las series TTI-.
74 14r. 7{tl 74S 74t,S 74AS 74AI,S
Parálnctros dc funcionamie¡lto
Rc(arclo dc propagación (ns) 9 JJ 6 3 9.5 t.7 4
Disipación de potencia (mW) l0 I 23 202 8l
I)roducto iclocidad-¡rotencia (pJ) 90 JJ 138 60 19 13.6 4.8
lVllxinra frccucncia dc rcloj (lvIFlz) 35
a
50 t25 45 200 70
[:actor cle clrrga de la salida (pa-
ra la nrislrra scrie) l0 20 l0 20 20 40 20
Parálncf ros dc l'oltajc
l.',,¡¡ (nrín) 2.4 2.4 2.4 2.'t 2.7 2.5 2.5
l',,, (nráx) 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5 0.4
l/,1¡ (rnin) 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
l/,, (rnírx) 0.8 0.7 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
SECCION 8-4 / OTRAS StlRllr.S ]'Tt 415

23. Comparación de caracterÍsficas de las series TTL La tabla 8-3 conriene
los valores representativos de las caracteristicas nrás inrportantcs de cada una cle las
.seriesTTL. Todos los niveles de desempeño, con excepción de la nráxima frecuencia
de rcloj, se refieren a la compuerta NAND de cada serie. La máxima frecuencia di'
reloj está especificada como la máxirna frecuencia que se puede enrplear para carn-
biar dc estaclo un flip-flop J-K. Esto da una rnedida irtil del rango cle frecucncia
sobre el que puede funcionar cada CI de las series.
UJI'MPLO 8-3
Utilice la tabla 8-3 para calcular los márgenes de ruido dc para un CI 74LS conrú¡¡r.
¿,Cómo se comparan estos márgcnes con los márgenes de nrido cle la scrie TT[. cs-
tándar obtenidos en Ia sección 8-3?
Soluci(rn
VNu : VoH(mín) - Vnr(min)
: 2.7V*2.0V
: 0.7 v
cn comparación con Z*,, : 0.4 V para la scrie TTL cstándar.
lf
vNt- - Vi¡r.(nláx) - V¡¡(nráx)
: 0.8v-0.5v
: 0.3 v
en comparación con 2",_ = 0.4 V dc la seric TTL.
ITTEMPLO 8-4
¿Qué seric TTL puede manejar la mayor cantidad de entradas para dispositivos dc la
misnla serie?
Soluciir¡r La serié 74AS es la qtre tiene el mayor factor cle carga cte la salida (4()).
Esto significa, por ejemplo, que una compuerta NAND 74AS00 puede ser conectada
a la entrada dc hasta 40 dispositivos de Ia rnisma serie. Si se desea deter¡ninar el nú-
mero de entradas de una serie TTL dderente que puedan conectarse en la salida, es
necesario saber las corrientes de cntrada v de salida de las dos serics. Esto se tralari
cn la sicuicnte sccció¡1.
PREGUNTAS DF, RI|PASO
- l. (a) ¿Qué serie TTL es la mejor para altas frecuencias?
(b) ¿Qué serie TTL tiene el mayor margen de ruido en el estado ALTO?
(c) ¿Qué series se están volviendo obsoletas?
(d) ¿,Qué serie emplea un diodo especial para rcducir el ticnrpo de conmu-
tación?
(e) ¿Qué serie resultaria la nlás conveniente para una aplicación donde se
requiere una frecuencia de operación de l0 MHz y el circuito se alinrenta
con baterias?
2. ¿Por qué debe usted escoger un contador 74ALSI93 en lugar de un
74LSl93 o un 74ASl93 para un circuito que funciona con una frecuencia
416 cnprrt;I-o I / FA¡nLIAS LoGrcAS y crRcurros TNTECRADos

24. dc reloj de 40 MHz? Suponga que el costo de cada uno de los circuitos es cl
misnlo.
8.5 CARGA Y FACToR DE CARGA EN LA SERIE
T"TI,
lis ilnportante conrprender quó es lo que determina el factor de carga o la capacidad
cle carga de una salida de CI. La figura 8-13(a) muestra una salida TTL estándar en
estaclo IlA.f O concc(ada de fornla tal que alimentá varias e¡rtradas TTL estándar. El
1r¿ulsistol Q. eslá co¡rdt¡cicndo y actúa como una carga de corriente, donde la
corriente lotal 1,,,, e.s la st¡ma de las corrientes 1¡1 de ca(la entrada. En el estado cle
conducción, la resistencia colcctor-ernisor d" Q, es muy pequeña, pero no cero, asi
que la corricnte 1,,, procluce una caicla de voltaje 2o.. Este voltaje no debe ser mayor
qrtc el linritc I,i,,(niáx) dcl CI. Lo anterior limita el máximo valor que puecle tcner
/,,r )', ¡;or cclnsiguientc, el número de cargas que ptreden conectarse en la salida.
Para c.icnrplificar, supóltgase que los CI pertenecen a la scrieT4 y que cada /,, es
igual a 1.6¡nA. DclatablaS-3,seobscrvaquelaserieT4fieneun 2,,,(rnáx):0.4V
1' ult 1",(nráx) = 0.8 V. Supóngase además que Qo puede consumir hasta l6 nrA an-
tcs dc que su voltajc dc salida alcancc 12,,,(nráx) = 0.4 V. Esto significa que el tran-
sistor ¡rucdc consurnir la corriente que provicne hasta de l6 ntA/1.6 mA : l0 car-
gas. Si sc concctan ¡nás de l0 cargas, la /,r, aumenta y esto causa que Li,, aunlente
por cttcirtr:t tlc 0.4 V. En general, lo anterior ¡ro es deseablc porque disrninuye el nlar-
gert de ruiclo cn las entradas del CI [rccuerde, Vrut. : V,,.(mhx) * Vrr(máx)]. De
hcclro, si I,',,, ilr¡¡¡rcnla por cncirna dc 2,,.(nráx) = 0.8 V, quedará en el rango i¡ldc-
lcrnrinaclo.
Algo sirttilar ocurre en elestado AL'IO, situaci(rn nrostrada en la figura 8-13(b).
En eslc caso, Q, actita corno un seguidor de emisor que surninistra la corriente total
IICTJRA 8-l.l C'orricntcs cuando u¡la salida TTL maneia varias cnlradas.
+F / f5v
(
' lot- |"u
+
[Ert"d" r]t" I
Vou VoH
@_ @_
-=
(a)
OFF= APAGADO
ON = ENCENDIDO
SECCTON 8.5 / CARGA Y FACTOR DE CAR(;A EN T-A SERIE T-TI *ii7

25. .f,,,, que es igual a la suma de las corrientes 1,,, de las diferentes entradas l'TL. Si se
manejan demasiadas cargas, esta corriente /,,¡¡ será lo suficientcmcnte grancle conlo
para causar caidas de voltaje a través de Rr, la unión base-emisor de
e.,y 1), que lle-
varán & Vr-,,n por debajo dc tr(,,,(min). Esto es poco deseable ya que reclucirá el rnar-
gen de ruido del estado ALTO y tal vez provoque que Zo,, vaya hacia cl estado inde-
terminado.
Lo que todo esto significa es que una salida TTt, tiene un Iinlitc, /,,,(nráx), para
la corricnte total que puede consurnir cr¡ando se encuelltra cn cl cslaclg BA.lO. Tapr-
bión ticne tltt Iimite, /,,,,(máx), sotrre la corriente que puecle pro¡lorcionar en ct csta-
do ALTO. No se deben exceder estos limites de corriente si se desea mantener los
voltajes de salida dentro dd Sus rangos específicos.
DeferminaciÓn del factor de carga de la salida para cleternrinar cuánras
entradas diferentes puede manejar la salida de un CI, se ¡lecesita saber la capaciclad
de corriente de la salida [esto es, 1,r¡(máx) e /o,,(máx)J junto con los requerimientos
de corriente de cada entrada (esto es, 1,,. e I¡¡). Esta información siempre sc cn-
cuentra en alguna forma en la hoja de especificaciones del fabricante clel CI. Los si-
guientes ejemplos ilustran esta situación.
I)EMPLO 8-5
¿Cuántas compuertas NAND 7400 se pueden conectar a la salida cle otra compuerta
NAND 74AO?
Solr¡ción Primero se consiclera el cstado BAJO cle la figura 8-14. Se consulta la
hoja de especificaciones del 7400, figura 8-10, y se encuentra que lo antcrior signifi-
ca que ilna salida 7400 puede consunlir hasta l6 mA y que cacla enlra,-la sruuinistrar á
I1,,(máx) = 16 mA
I',-(máx) : 1.6 mA
una corricnte nláxima de 1.6 nrA a la salida de la conrpuerta. De este nro{lo, cl nir¡rrc-
ro de entradas que se pueclcn manejar en el estaclo BAJO cs
FIGURA 8-14 Ejcmplo 8-5.
r--- . ----compuertas son NAND 2400.
'Todas las
I I
418 clprrll o I / rr A1III-IAS I,OGICAS Y C-IRCTJITOS INTEGRADOS

26. 'It'1(máx)
f'acrol cle carga dc la salicla (BAJo) - I,,_(máx)
16 mA
1.6 mA
:10
(Nolo: Lrrl rcalidacl, la entrada para .I,,. es de mA. El
para scñafar que l¿r corriente fluye alejándose
-de1.6 terminal signo negativo sc emplca
la de entrada; para los ob-
jctivos clc csf a sccción, se pucdc ignorar este signo.) El estado AL.TO se analiza cle la
ruislna nli'tr)cr¿1. Al consultar la hoja de especificaciottcs, e igrtorando los sigltt-ls nc-
gativos, se cncucnlran los siguierrtes valores para 1.,, e 1rr.
/,,,,(rnáx) : 0.4 ntA = 400¡A
I¡',(máx) : 40 pA
I)c estc rnodo, el núnlero dc enlradas que puede manejar una salida cuando ésta sc
cncucntra clr cl cstado ALTO es
fact.r cle carga cle la salicla (ALTO) :
*m
_ 400 ¡.¿A
40p.4
:10
L.os resullaclos anteriorcs indican que el factor de carga de la s¿rlida es l0 para los dos
voltajcs clc salida. Por cotrsiguientc, la compuerta NAND 7400 puede mancjar dtras
l0 conrpucrtas NAND 7400. Si los factores de carga de la salida para los estados A[,-
TO y IlA.lO no son iguales, cntonces se escoge el más pequeiro cle los dos.
FIITiMPLO 8.é
Clonsultc las hojas de cspccificaciones del Apéndice II y determine cuántas compucr-
las NANI) 744L520 pucden conectarse a la salida de otra compuerta NANI)
74ALS20.
Sr¡lución l.a hoja dc especif icaciones del 74ALS20 brinda la siguien{e infornia-
ción:
I,,,,(nráx) = 0.4 mA = 400 PA
/,r,.(ntáx) : 8 mA
/"'(máx) : 20 pA
/" (rnáx) : 0.1 mA
Al consiclcrar primcro cl cstado ALTO, se obtiene
faclor cle carga de salida (ALTO) : * ¿A :
400
2O
20 ¡,tA
Para cl est¿rdo BAJO
factor de carga cle salicla (BAJO) : ^8,ntA, : 80
0.1 mA
En estc caso, se cscoge 20 como factor de carga de la salida, ya que es el lncnor de los
dos valores. Por tanto, el 74ALS20 puede manejar otras 20 entradas 74AL520.
SECC¡ON 8-5 / CARCA Y FACTOR DE CARC;A EN I A Shl{ll1 TTt 419

27. TAIll.A 8-4 Factores de carga clc las diferentes series T"l'L.
Carga de enfrada faclor de carga de salida
T-I'I,
Series
74
74tl
74t.
¡n (AI',tr))
74S IUL _
- J+o
74LS [l.6mA (r]AJO)
74AS
74ALS
Unidades de carga Algunos fabricantcs especil'ican las corricntcs de cnlrada ¡r
sali..la dcldispositivo en tórrnilros de uua unidad de carga (LIl.), qr¡c se clcf inc dc la si-
gr.ricrtf e nrancra:
I I unitlarl tle calqa {f ouAc¡rcl :slaclo AI-l ()
,
I
| - - tl.6nrAcncl estado B¡.lO
l-o anlcrior significa que cuartdo sc habla clcl eslado Al TO, tJ[- es igrurl a 40 ¡tA,
rnic¡rtras que para el estado BAJO, UL cs igrral a 1.6 nlA. Por cjenr¡rlo, si sc cspccif i-
ca quc r¡n (.1 licne un factor dc carga dc l0 UI- ¡lara anlbos cstados, cl() cs lo nris¡n<r
quc a[ir¡Ir¿rr lo .siguicnte
- l0 x 40 pA = 400lrA
I,,',(nráx)
/,,'(máx) : l0 x 1.6 ¡1A = 16 ntA
l)c nranera sinrilar, si la c¡ltracla de un CI eslá clasificada clcnf ro clc u¡r¿t IJl. ¡rara arn-
bos cstados, esto cs lo mismo que señalar que
/"'(rttáx) = I x 40 pA = 40 pA
/"(nráx) = I I 1.6 lnA = 1.6 ntA
[-a tabla 8-4 pro¡rorcio¡ra valorcs c()nluncs de los faclores clc cnlracla y salicla ¡r;rr:r
varias scrics'l-l'L. Estos valorcs so¡r rcpresentativos, asi que pucdcrr prcscrrtarsc tl-
gu¡tas variaciones que dcpcnden clel dispositivo o fabrica¡llc en parlictrl¡r, I)cbc con-
srrlt¿lrsc la lroja clc cspccif icacioncs clcl dispositivo parn clclcrr¡rin¿rr los valol'cs c¿rc
los para rur (ll cspecifico.
_ E.IIiN{PI,O 8.7
I)ctcrnrinc los factorcs c1c carga rle cnlracla y salicla del ('l lNVtr.l{S()R'7404 (A¡rón
rlicc II).
Solr¡ci(xr llsf ¡r infor¡nación se ¡ruedc e ncontrar en la hoja de espccif icacioncs dcl
7404 tra.io cl cncabczado "CARCA Y ITACTORES DIl CARCA t)t1 I1N]'RADA",
/óase "54/74(UL-)" y hallarít conro prirncra anotaciórl 1.0/1.0. [isto signif ica quc
los rcqtterimíentos de elltrada son I UL en cada estado. En otras palatrras, la enl¡aclu
7404 exlrae un ntáxinlo de 40¡rA de corriente de la fuente de señalcs dc cntr¡cla cn cl
t20 ( Al'l I'l.JI () I z' l:Alll.lAS I OCTCAS l'CttRCLJITOS INT'n(;RAIX)S