Este documento describe las características de las familias lógicas. Explica las características estáticas y funcionales como los márgenes de cero y uno, puntos de transición, retardo de propagación y fanout. También compara las familias lógicas CMOS y TTL, señalando que CMOS tiene un bajo consumo de energía y define mejor los estados lógicos que TTL.

1. INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO
´´SANTIAGO MARIÑO´´
ESCUELA DE INGENIERIA DE SISTEMAS
FAMILIAS LÓGICAS
NIURBELYS BOMPART

2. FAMILIAS LÓGICAS
Puede referirse al conjunto de técnicas usadas para
la implementación de la lógica dentro de una larga escala
de circuitos integrados tal como un procesador central,
memoria , u otra función compleja; estas familias usan
técnicas dinámicas registradas para minimizar el consumo
de energía y el retraso.

3. CARACTERISTICAS ESTATICAS
Margen de cero: El rango de variación de la tensión de entrada de la puerta que
es reconocido como nivel lógico bajo por la misma. El margen del cero (VIL) viene
determinado por un valor máximo (VILmáx) y por un valor mínimo (VILmín).
Cualquier valor de la tensión de entrada (VI) comprendido entre VILmín y VILmáx será un
nivel lógico bajo, es decir, será reconocido como ‘0’ en la entrada.
MARGEN DEL CERO (VIL) = VILmáx – VILmín
Margen de uno: Margen de variación de la tensión de entrada (VI) dentro del
cual ésta es reconocida como nivel alto por la puerta. Está delimitado por un valor máximo
de la tensión de entrada (VIHmáx) y un valor mínimo de la misma (VIHmín). Cualquier
valor de la tensión de entrada comprendido en este margen será un nivel lógico alto en la
entrada (‘1’).
MARGEN DEL UNO (VIH) = VIHmáx – VIHmín
CARACTERISTICAS FUNCIONALES DE LAS FAMILIAS LÓGICAS

4. CARACTERISTICAS FUNCIONALES DE LAS FAMILIAS LÓGICAS
Puntos de transición: Delimitan los valores críticos de la tensión de entrada y
salida.
Margen de transición: Zona determinada por los puntos de transición donde
la tensión de entrada no corresponde a un nivel lógico concreto. Cualquier valor de la
tensión de entrada comprendido entre VILmáx y VIHmín tendrá un nivel indeterminado
y la salida de la puerta no tendrá un nivel lógico definido.
MARGEN DE TRANSICIÓN = VIHmín – VILmáx
Disipación de potencia: Por una puerta lógica circula corriente procedente
de una fuente de alimentación continua. Cuando el estado de la salida de la puerta es alto
circula una corriente ICCH y cuando está a nivel bajo circula ICCL.
Al aplicar impulsos a las entradas de una puerta, la salida conmuta entre los estados alto
y bajo por lo que la corriente de alimentación varía entre ICCH y ICCL. Por esto, la
disipación de potencia de una puerta lógica se calcula efectuando la media aritmética de
los dos resultados (Los cálculos se realizan en vacío, sin ninguna carga conectada a la
salida de la puerta).

5. CARACTERISTICAS FUNCIONALES DE LAS FAMILIAS LÓGICAS
El ruido: consisten en fluctuaciones no deseadas en la tensión real de una señal
lógica. Puede ser debido a variación en la alimentación (se perturba el punto de trabajo de los
transistores que forman la puerta lógica), perturbaciones electromagnéticas externas, etc. Si
los niveles de tensión (Verdadero / Falso) están muy próximos entre sí, sería relativamente
fácil que una variación en la tensión provocada por ruido se pueda pasar de un estado lógico a
otro, o simplemente quedarse en la zona de transición.
Se especifican los siguientes valores:
– VIL es la máxima tensión de entrada que garantiza que será aceptada como FALSO.
– VIH es la mínima tensión de entrada que garantiza que será aceptada como VERDADERO.
– VOL es la máxima tensión de salida generada como FALSO.
– VOH es la mínima tensión de salida generada como VERDADERO.

6. CARACTERISTICAS FUNCIONALES DE LAS FAMILIAS LÓGICAS
Fanout: Es el número máximo de entradas con las que se puede cargar la
salida de nuestra puerta lógica.
Tiempo de transición: Es el tiempo que un circuito tarda en cambiar de estado.
Es debido a que un cambio de estado requiere la carga de una serie de capacidades, entre
las que cabe incluir:
-La puerta de los transistores a la salida
-Las capacidades del cableado
-Los circuitos de entrada, el encapsulado, etc.

7. CARACTERISTICAS FUNCIONALES DE LAS FAMILIAS LÓGICAS
Retardo de propagación: Se define
como el tiempo que transcurre desde
que se produce un cambio en la
señal de entrada hasta que éste se
refleja en la salida
CARACTERISTICAS DINAMICAS
La potencia: La potencia que se utiliza
en esta expresión se refiere al régimen
estático (cuando trabajamos en
conmutación, la potencia de una
puerta se incrementa debido a su
elevada rapidez, al aumentar la
corriente Icc).

8. Familias CMOS.
La tecnología CMOS es ahora la dominante debido a su bajo consumo. Las
siglas CMOS corresponden a Complementary Metal-Oxide Semiconductor. El término
complementario se refiere a la utilización de dos tipos de transistores en el circuito de salida,
en una configuración similar a la tótem-pole de la familia TTL. Se usan conjuntamente
MOSFET de canal n y de canal p.
Algunos fabricantes han producido una amplia gama de componentes CMOS
que siguen las funciones y asignación de pines de las familias TTL 74XX, éstos reciben
números de serie como 74CXX, 74HCXX, 74HCTXX, 74ACXX o 74ACTXX, en los cuales la
“C” significa CMOS; la “A” indica que son dispositivos avanzados y la “T” indica que estos
dispositivos son compatibles con los de las familias TTL (trabajan con los niveles lógicos y
de alimentación TTL).
Familias TTL.
TTL es una de las familias lógicas de uso más extendido, en particular para
aplicaciones que requieran pequeña y mediana escala de integración (SSI y MSI).
Una amplia gama de fabricantes producen circuitos con esta tecnología. La
familia estándar de componentes TTL contiene un amplio espectro de circuitos, cada uno de
los cuales está especificado por un número de serie genérico que empieza con los dígitos 54
o 74. Los dispositivos que empiezan por 54 están especificados para trabajar dentro de un
intervalo de temperaturas, de –55 a 125ºC, mientras que los que empiezan con 74 están
limitados al rango de 0ºC a 70ºC. Al prefijo de dos dígitos le sigue un código de 2 o 3 dígitos
que representa la función del dispositivo, por ejemplo el circuito integrado 7400 contiene 4
puertas NAND de 2 entradas.

9. Comparación entre Familias Lógicas
• Las funciones de transferencia más ideales las aportan las familias
basadas en las tecnologías CMOS: 4000, HCMOS y ACL. Son ideales
porque definen con mucha claridad, entre otros:
– El estado alto (5 v) y el estado bajo (0 v) (sin carga).
– El umbral de conmutación.
– Margen de transición casi nulo.
• En el caso de las tecnologías TTL, no son tan ideales como las CMOS,
pero su evolución ha llevado a una mejora progresiva.
• En cuanto a las características de entrada en las familias lógicas
CMOS, al tener la intensidad de entrada casi nula, sólo se observan los
niveles críticos para los estados alto y bajo. En cuanto a las TTL, si
tienen importancia las corrientes de entrada, siendo muy pequeñas para
nivel alto, pero nada despreciables a nivel bajo.