Los documentos describen diferentes familias lógicas de circuitos digitales, incluyendo TTL, CMOS, RTL, DTL, IIL, ECL. Cada familia se caracteriza por su tecnología subyacente, niveles lógicos, velocidad, consumo de energía y otros factores. Las familias más comunes son TTL, CMOS, ECL debido a su alta velocidad y bajo consumo de energía en el caso de CMOS.

1. Pamela Salazar.
“Nunca consideres el estudio como
una obligación, sino como la
oportunidad para penetrar en el bello
y maravilloso mundo del saber”.
Albert Einstein
La Ciencia de la Ingeniería al
Descubierto

2. Los circuitos de
tecnología TTL se
prefijan normalmente
con el número 74 (54
en las series militares
e industriales). A
continuación un
código de una o
varias cifras que
representa la familia
y posteriormente uno
de 2 a 4 con el
modelo del circuito.
Con respecto a las
familias cabe
distinguir:
-TTL: serie estándar.
-TTL-L (low power):
serie de bajo
consumo.
-TTL-S (schottky): serie
rápida (usa diodos
Schottky).
-TTL-AS (advanced
schottky): versión
mejorada de la serie
anterior.
-TTL-LS (low power
schottky):
combinación de las
tecnologías L y S (es la
familia más
extendida).
-TTL-ALS (advanced
low power schottky):
versión mejorada de la
serie LSS.
-TTL-F (FAST : fairchild
advanced schottky).
-TTL-F (FAST : fairchild
advanced schottky).
-TTL-AF (advanced FAST):
versión mejorada de la
serie F.
-TTL-HCT (high speed C-
MOS): Serie HC dotada
de niveles lógicos
compatibles con TTL.
Familias Lógicas
TTL.
Es la sigla en inglés de transistor-
transistor logic, es decir, «lógica
transistor a transistor». Es una
tecnología de construcción de
circuitos electrónicos digitales. En
los componentes fabricados con
tecnología TTLRS los elementos de
entrada y salida del dispositivo
son transistores bipolares.
Su tensión de alimentación
característica se halla
comprendida entre los 4,75V y los
5,25V (como se ve, un rango muy
estrecho). Normalmente TTL
trabaja con 5V.
Los niveles lógicos vienen definidos
por el rango de tensión
comprendida entre 0,0V y 0,8V para
el estado L (bajo) y los 2,2V y Vcc
para el estado H (alto).
La velocidad de transmisión entre
los estados lógicos es su mejor base,
si bien esta característica le hace
aumentar su consumo siendo su
mayor enemigo. Motivo por el cual
han aparecido diferentes versiones
de TTL como FAST, LS, S, etc y
últimamente los CMOS: HC, HCT y
HCTLS. En algunos casos puede
alcanzar poco más de los 400 MHz.
Las señales de salida TTL se
degradan rápidamente si no se
transmiten a través de circuitos
adicionales de transmisión (no
pueden viajar más de 2 m por cable
sin graves pérdidas).
Circuitos Digitales y Microprocesadores

3. El semiconductor
complementario de óxido
metálico o complementary
metal-oxide-
semiconductor (CMOS) 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 forma
tal que, en estado de reposo, el
consumo de energía es
únicamente el debido a las
corrientes parásitas, colocado en
la placa base. En la actualidad, la
mayoría de los circuitos
integrados que se fabrican usan
la tecnología CMOS.
Esto incluye
microprocesadores, memorIas, pr
ocesadores digitales de señales
y muchos otros tipos de circuitos
integrados digitales de consumo
considerablemente bajo.
Drenador (D) conectada a tierra
(Vss), con valor 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
valor 1 (Vdd) a la salida.
restaurada a su valor lógico
inicial 0 ó 1, siempre que aún
esté dentro de los márgenes de
ruido que el circuito pueda
tolerar.
Existen varias series en la
familia CMOS
de circuitos integrados digitales,
estudiaremos las principales
características de cada una.
CMOS.

4. RTL
Es el acrónimo inglés de resistor transistor logic o lógica
de resistencia-transistor. Fue la primera familia lógica en
aparecer antes de la tecnología de integración.
Pertenece a la categoría de familias lógicas bipolares, o
que implican la existencia de dos tipos de
portadores: electrones y huecos.
Este tipo de red, presenta el fenómeno denominado acaparamiento de
corriente que se produce cuando varios transistores se acoplan
directamente y sus características de entrada difieren ligeramente entre
sí. En ese caso uno de ellos conducirá antes que los demás colocados en
paralelo (acaparará la corriente), impidiendo el correcto funcionamiento
del resto.
Circuito
electrónico de
una puerta
NOR en
tecnología
RTL.
Entre algunos de los circuitos integrados construídos con tecnología RTL
podemos mencionar como ejemplos los siguientes, construídos por la
empresa Motorola:
MC789P -- Hex inverter (seis inversores NOT)
MC724P -- Quad two input gate (cuatro NORs de dos entradas)
MC790P -- Dual J-K Flip-Flop (dos flip-flops J-K)
IIL
Además de estos componentes podemos
mencionar el ul914 (Dual two input NOR, dos
NOR de dos entradas) construido por varios
fabricantes.
La lógica de inyección
integrada (en inglés integrated injection
logic, IIL, I2L o I2L) es una familia de circuitos
digitales construidos con transistores de juntura
bipolar de colector múltiple (BJT).
Cuando se introdujo su velocidad era comparable a los TTL además de que
casi eran de tan baja potencia como los CMOS, Volviéndose ideal para su uso
en circuitos integrados VLSI. Aunque los niveles lógicos son muy cercanos
entre sí (Alto: 0.7 V, Bajo: 0.2 V), I2L tenía una alta inmunidad al ruido debido
a que operaba por corriente en vez de voltaje.
Esquema simplificado
de un inversor I2L.

5. DTL
Está compuesta por diodos y transistores básicamente. La función lógica
es realizada por la combinación de diodos a la entrada y el transistor
inversor a la salida, de ahí su nombre (Diodo, Transistor, Lógica).
Velocidad de DTL
La velocidad de conmutación viene fijada por:
1- La velocidad de los dispositivos
2- Las constantes de tiempo de los circuitos
En las DTL se observa que la
impedancia de salida a nivel alto
es tres veces mayor que en RTL. Si
se considera que una puerta DTL
va a excitar a una serie de puertas
de su misma familia conectadas a
su salida, y que cada una de ellas
tiene una capacidad parásita a
masa, se verá que las capacidades
de las puertas de carga aparecen
en paralelo y de la que nos
resultará una constante de tiempo
de valor igual al producto del
número de puertas por la
capacidad parásita y por la
resistencia de salida de la puerta
que soporta la carga. De donde
resultará, como principal
consecuencia o característica, que
nos disminuirá considerablemente
la velocidad de conmutación en
las transiciones de un nivel a otro.
Factor de carga
Esta limitado por el transistor a la
salida, que este no puede exceder
su corriente de colector un cierto
valor máximo. El valor máximo
dado por el fabricante es N= 8.
Inmunidad al ruido
Es afectada básicamente por las
interferencias producidas por el
ambiente exterior al circuito y a la
alta impedancia que suelen
ofrecer estas puertas. Para evitar
esto último se crearon las puertas
HTL, de funcionamiento análogo a
las DTL, introduciendo un diodo
zener en lugar del diodo
convencional utilizado para las
puertas DTL.

6. La familia ECL, Lógica
Acoplada en Emisor
(emmiter-coupled logic) son
unos circuitos integrados
digitales los cuales usan
transistores bipolares, pero a
diferencia de los TTL en los
ECL se evita la saturación de
los transistores, esto da lugar
a un incremento en
la velocidad total de
conmutación. La familia ECL
opera bajo el principio de la
conmutación de corriente,
por el cual una corriente de
polarización fija menor que
la corriente del colector
de saturación es conmutada
del colector de
un transistor al otro.
Este tipo de configuraciones
se les conoce también como la
lógica de modo de corriente
(CML; current-mode logic).
El funcionamiento de los
circuitos ECL se basa en el
mismo del
amplificador diferencial. Los
transistores no se saturan, la
operación normal es en zona
activa, lo que constituye una
de las razones que hace que
estos circuitos sean los más
veloces de los circuitos
integrados digitales.
En la construcción de
diferentes tipos de
compuertas que requieren de
las características de las ECL.
Puerta OR/NOR de dos entradas y su
representación esquemática, en una
familia ECL