Este documento describe las características de varias familias de circuitos integrados digitales. La familia TTL utiliza transistores bipolares y opera entre 4.75-5.25V. La familia RTL se construye con resistencias y transistores bipolares y opera a 3V. La familia ECL usa transistores bipolares sin saturación para lograr altas velocidades de conmutación de 2ns, pero tiene un consumo alto de 40mW. La familia CMOS puede operar entre 3-15V, tiene bajo consumo y alta capacidad de carga, pero es más

1. FAMILIAS LÓGICAS

2. FAMILIA TTL TTL - Viene de las iniciales: Transistor - Transistor - Logic o Lógica Transistor Transistor. La familia de los circuitos integrados digitales TTL tienen las siguientes características: La tensión de alimentación es de + 5 Volt, con Vmín = 4.75 Volt y Vmáx = 5.25 Volt.

3. FAMILIA TTL Por encima del voltaje máximo el circuito integrado se puede dañar y por debajo del voltaje mínimo el circuito integrado no funcionaría adecuadamente. Su realización (fabricación) es con transistores bipolares multiemisores, como se observa en el siguiente gráfico.

4. 1 - Si E1 o E2 están a un nivel de voltaje de 0 volt, entonces el transistor conduce, y Z = 0 Volt 2 - Si E1 y E2 están a un nivel de voltaje de 5 volt, entonces el transistor no conduce, y Z = 5 Volt

5. El inversor quedaría como se muestra en la figura de la izquierda. A la derecha, configuración de pines de un circuito integrado TTL

6. La serie de circuitos integrados TTL es la base de la tecnología digital. Siendo la compuerta NAND el circuitos base de la serie 74 XX

7. Es importante tomar en cuenta que para su funcionamiento: Con la señal de entrada en nivel bajo (LOW = 0), la entrada de la compuerta entrega corriente a la fuente de señal de aproximadamente 10 mA. Con la señal de entrada en nivel alto (HIGH = 1), la entrada de la compuerta pide a la fuente de la señal de entrada una corriente aproximadamente del orden de los m A.

8. La entrada no conectada actúa como una señal de nivel alto (HIGH) La carga mayor ocurre cuando la señal de entrada es de nivel bajo (LOW). En este momento el transistor de salida tiene que aguantar la mayor corriente. Generalmente los transistores de esta serie aguantan hasta 100 mA. Entonces solo se pueden conectar 10 entradas en paralelo (FAN IN = 10)

9. FAMILIA RTL RTL son las iniciales de las palabras inglesas R esistor, T ransistor, L ogic. Es decir, es una familia cuyas compuertas se construyen con resistencias y transistores (bipolares). El esquema básico de una puerta NOR es el siguiente:

10. Veamos un resumen de las caracteristicas de esta familia: - Puerta básica: NOR - Frecuencia de utilización típica: 8MHz - Inmunidad al ruido: BAJA - Potencia típica disipada: 12 mW - Número de funciones realizables: ALTO - Intervalo de temperatura de funcionamiento: -55ºC a 125ºC ó 0ºC a 75ºC - Tensión de alimentación: 3v - Cargabilidad de salida (fan-out): BAJA

11. FAMILIA ECL La familia ECL, que quiere decir 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).

12. El circuito básico para los ECL es principalmente la configuración del amplificador diferencial. Los niveles lógicos para la familia ECL son los siguientes: 0 lógico -1.7 V 1 lógico -0.8 V En la familia ECL los transistores nunca se saturan, esto hace que la velocidad de conmutación sea muy alta, el tiempo común de retardo es de 2ns. Los márgenes de ruido en el peor de los casos son de 250 mV. Esto hace a los ECL un poco inseguros para utilizarse en medios industriales de mucho trabajo.

13. La disipación de potencia de una compuerta ECL es de 40 mW, muy alta en comparación a las otras familias. Otra desventaja es su voltaje de alimentación negativo y niveles lógicos, que no son compatibles con las demás familias y esto dificulta el uso de las ECL en conjunción con los circuitos TTL y MOS. El flujo de corriente total en el circuito ECL permanece constante, no importa su estado lógico esto ayuda a mantener un consumo de corriente invariables en el suministro de potencia del circuito.

14. FAMILIA CMOS Las características de la tecnología utilizada, en la familia de circuitos integrados CMOS (Metal Oxid Silicon Complementary, o sea, Silicio Complementario de Oxido de Metal), condiciona los parámetros que se describen en sus hojas de características que difieren según el fabricante (aún siendo estándar), en que:

15. La tecnología utilizada para fabricar la familia de circuitos integrados lógicos CMOS, admite una amplia gama de tensión de alimentación que se halla comprendida entre los 3V y los 15V o más no obstante, se recomienda utilizar un máximo de 12V para evitar un deterioro prematuro. Debido a este amplio rango, los niveles lógicos vienen definidos a su vez por el rango de tensión comprendida aproximadamente entre los 0V y 1/3 Vcc para el estado L (bajo) y los 2/3Vcc y Vcc para el estado H (alto).

16. El caso de tecnología CMOS, dispone de un rango de tensión para su alimentación como se ve más amplio que la familia TTL (la cual se encuentra entre 4,75V y 5,25V), con la ventaja añadida que su consumo es alrededor de 10 veces menor que el obtenido por la familia TTL, incluso así, la cargabilidad, o sea, la capacidad de carga en la salida de una puerta CMOS es de unas 400 frente a las 10 que admite la TTL, el rechazo al ruido es el factor que le hace más utilizada esta familia en la industria. Todas esta ventajas, frente a una menor velocidad de transmisión en cuyo caso la CMOS se ve comprometida, podemos decir que es muy lenta, en casos extremos puede alcanzar los 50Mhz. frente a los 250Mhz. de la serie TTL estandar.