LAS DIFERENTES FAMILIAS LOGICAS DE INTEGRADOS

1. Trabajo de electrónica
Camilo Alexander Bohorquez Cabrera
Licenciado: Quevin Johan Barrera
GRADO
11 A
Modalidad - Electrónica
Institución Educativa Braulio Gonzalez
Yopal - Casanare
2015

2. Introducción
Un circuitointegrado[CI] consisteenunabase monolíticade materiasemiconductor,generalmente
de silicio,sobre laque se fabricanloscomponentesque lointegran[Transistores,resistencias,etc.].
Esto es lo que se conoce con el nombre de chip. El chip una vez encapsulado para que pueda ser
utilizado,dalugaral circuito integrado.Los [CI´S] se puedenclasificarsegúnsunivel de integración
o complejidad [número de puertas que contiene].

3. DENOMINACIÓN ESCALA NUMERO DE PUERTAS/ CIRCUITO INTEGRADO
PEQUEÑA ESCALADE INTEGRACION
(SSI)
MENOS DE 10
MEDIANA ESCALA DE INTEGRACION
(MSI)
MAS DE 10 Y MENOS DE 100
GRAN ESCALA DE INTEGRACION
(LSI)
MAS DE 100 Y MENOS DE 10.000
MUY GRANDE ESCALA DE INTEGRACION
(VLSI)
MAS DE 10.000 Y MENOS DE 100.000
ULTRA GRANDE ESCALA DE INTEGRACION
(ULSI)
MAS DE 100.000
La ventaja más obvia en cuanto a la utilización de CI´s en los sistemas digitales es el ahorro de
espacio.Otra ventajaes que los circuitosson más fiablesal disminuirlasinterconexionesexternas
entre dispositivos.Al estarestas interconexiones realizadasdentrodel circuitointegrado,se hallan
protegidas de defectos como puede ser de:
Soldadura, cortocircuitos en las pistas, etc.
Se consigue tambiénunahorrode potencia,debidoaque supequeñacircuiteríarequierede menos
potencia que sus equivalentes dispositivos discretos (resistencias, diodos, transistores, etc.). esto
trae como consecuencia que haya una menor preocupación por el calentamiento del circuito
integrado.
Su principal desventaja, es que no pueden manejar grandes corrientes o voltajes. Como
consecuencia de esto último, se produciría un gran incremento de temperatura, difícil de disipar
rápidamente paraunespaciotanpequeño,grancapacidad.LosCI´sse utilizanprincipalmente,para
llevar a cabo operaciones en circuitos de baja potencia o en el procesado de información.
Se le llama familia lógicas a un circuito de CI´s compatiblesentre sí (se alimentan con el mismo
voltaje,entiendenlosmismosniveleslógicos).Comoconsecuencia,lassalidasde laspuertaspueden
conectarse directamente a las entradas de otras puertas de la misma familia sin problema alguno
de adaptación o comunicación entre sí.
Dependiendo del tipo de transistores que se utilicen en la construcción del circuito integrado, se
tienen dos tipos de familias lógicas:

4. 1. Familia bipolar:los CL´s están hechosa base de transistoresde uniónbipolar(BJT).Siendo
las más notables las siguientes:
 Logica Resistencia- Transistor (RTL)
 Diodo-Transistor (DTL)
 Transistor-Transistor (TTL)
 Emisor Acoplado (ECL)
 Alto Umbral de Ruido (HTL)
 Inyección Integrada (I2L)
Las dos primeras (RTL, DTL) están hoy en día obsoletas. La TTL es la más utilizada a nivel de
circuitos SSI y MSI. En cuanto a ECL, es la más rápida y por eso se emplea (en muy contadas
ocasiones),cuandose requiere aplicacionesde altavelocidadde respuestasintenerencuenta
el preciooel consumo.Encuantoa la I2L, comercialmente nodisponede circuitosde propósito
general, si en cambio,circuitosLSI y VLSI debidoa la alta densidadde integraciónque permite
esta familia. Por último,basta decir que la HTL tiene una alta inmunidad al ruido, siendomuy
apropiada para ser utilizadas en ambientesindustriales hostiles (con muchas posibilidadesde
existencia de ruidos y de niveles altos).
2. FamiliaMOS:losCI´sestánhechosabase de transistoresdeefectode campo(MOSFET).Las
principales son:
 Lógica MOSFET de canal n (nMOS).
 Lógica MOSFET de canal p (pMOS)
 Lógica de simetría complementaria (CMOS)
La familia de PMOS esta anticuada en la actualidad. En cuanto a la NMOS es la más utilizada en
circuitosLSI y VLSI,empleadosparamicroprocesadoresymemorias.Por su parte la familiaCMOS,
debido a su bajo consumo es idónea para utilizarla en equipos a baterías, como por ejemplo las
calculadoras de bolsillo.
Cada familialógicatieneuncircuitoelectrónicobásico(puertaNAND,NOR, NOT),mediante opartir
del cual se desarrollan funciones y circuitos digitales más complejos.
Como puede verse, existen una gran diversidad de tecnologías digitales a nivel de bloques
funcionalesentandar(puertas,decodificadores,sumadores,contadores,etc.),destacandolaTTL y
la CMOS. A partir de ahora también habrá que tener en cuenta otro tipo de tecnologías. Las que
existen actualmente,utilizando como material básico solo el silicio, han tocado techo en cuanto a

5. velocidadynivel de integración.Solohayque ver que en losúltimosaños,lasdiferenciasentre las
prestacionesque ofrecenun PCyotro del añoanterior,nosonmuynotorias.El futuro aunque muy
difusotodavía, estáenlacombinaciónde silicioconmaterialbiológico(ADN),estamoshablandode
los Biochips, que llevan asociado un software específico (BIOINFORMÁTICA). Otra línea de
investigaciónvaencaminadaalautilizacióndetransistoresde carbono,queocupanbastante menos
espacio que los actuales de silicio a la hora de integrarlos. Se puede decir que estos dos
componentes, están más que nada encaminado a conseguir mayores niveles de investigación.En
cuanto a conseguir mayor velocidad,sobre todo en las comunicaciones, la investigación está muy
centrada en los dispositivos fotónicos. Donde tendríamos que abandonar la partícula reina hasta
ahora (electrón) y dedicarnos al estudiodel fotón. Por ultimo solo hay que decir, que debido a los
costesque supone el cambiarradicalmente de latecnologíainicialesala que se van a implementar
en un futuro, lo que se está haciendo actualmente, para que la reconversión no sea tan
“traumática”,esunaadaptaciónabase de combinarambastecnologías,esloque conocemoscomo
tecnologías híbridas.
3. CARACTERÍSTICAS DE LAS FAMILIAS LÓGICAS
Cada familialógicaestádivididaasuvezen subfamiliasydifierenunade otrasenlas
presentacionesque ofrecen,cadaunapor separadotiene unaserie de ventajase inconvenientes
respectoa lasotras. Hay que tenerencuenta,que por logeneral,lamejorade unacaracterística
va enperjuiciode otra.
La idoneidadde cadafamilia,dependede la aplicaciónque queremosrealizarconellayque eslo
que interesamás(menorconsumo,másvelocidadde respuesta,etc.)Porejemplo;loscircuitos
digitalesnecesitanunagranrapidezde respuestaalasalidaante un cambioensus entradas,un
ejemploclarosonlosconvertidoresA/D(analógicos/digital) oD/A.Porel contrario,un circuito
que daba estarfuncionandodurante unperiodolargoyalimentadoporbaterías,suprincipal
característica deberáserel bajoconsumo.
Para definirsusproductos,losfabricantesde CI´sponenal serviciodelconsumidoralgunas
características máscomunes,contenidasensuscatálogos,publicacionesyhojasde referencia
técnica.En losapartadosque viene acontinuaciónse exponenlosparámetromassignificativos.