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2. FAMILIAS LOGICAS
Todo diseñador de electrónica digital se ha hecho alguna vez la pregunta ¿qué
tecnología digital será la más apropiada para este diseño? En una primera aproximación,
es fácil elegir entre tecnología TTL o CMOS simplemente basándonos en el consumo que
pretendamos que tenga el diseño; pero a partir de ahí es donde empiezan los problemas:
actualmente existen fundamentalmente seis subfamilias TTL y cuatro CMOS, cada una
de ellas con unas características diferentes que las hacen propicias para cada tipo de
aplicación.
A la vista de esto podemos llegar a la conclusión de que es imprescindible para
el diseñador conocer a fondo cada una de estas tecnologías, entendiendo por esto no
sólo sus características funcionales sino también el porqué de las mismas.
Veremos cómo los fabricantes, al desarrollar una nueva tecnología, han
perseguido la reducción del parámetro "producto potencia disipada retardo de
propagación" que, como veremos, determina la calidad de la familia lógica; además, se
han ido mejorando otras características más secundarias.

7. Logic transistor
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.
Además de los dispositivos 54XX y 74XX estándar, existen familias
relacionadas con características modificadas. Estas se definen mediante letras después
del prefijo 54 o 74, por ejemplo un 74L00 es una versión de baja potencia del 7400. El
transistor bipolar (BJT) es el elemento activo de conmutación utilizado en todos los
circuitos TTL.

8. Emitter-coupled logic
A pesar de su limitada utilización, se trata de unas de las familias lógicas de más
raigambre, y rancio abolengo, dentro de las tecnologías digitales. Incluso se podría decir
que dentro de la electrónica en general, pues el par diferencial, en el que se basa la
familia, domina ampliamente los circuitos integrados analógicos.
Como familia bipolar que es, el margen de ruido no es bueno. En este caso no sólo es
reducido en margen a nivel bajo, sino que también lo es el margen a nivel alto. Esto es
consecuencia de la reducida excursión lógica. Y la razón es que para conseguir velocidad
deben variar poco los valores de tensión.
El principio que guía a la familia es tratar de evitar a toda costa que los transistores que
configuran el circuito entren en saturación. Por lo que las conmutaciones serán entre
corte (o casi corte) y conducción. Por lo tanto siempre vamos a
tener transistores conduciendo, con lo que el consumo es continuo. Es decir no sólo hay
picos de corriente en las transiciones, sino que siempre tendremos un consumo
apreciable en el circuito. Por otro lado la presencia de corrientes significativas en el
circuito en todo momento, hace que elfan-out sea bueno.
El circuito ECL se basa en el uso de un interruptor de dirección de corriente, que se
puede construir con un par diferencial, que se polariza con un voltaje Vr y de corriente I
cte ambos. la naturaleza diferencial del circuito lo hace menos susceptible a captar ruido.
Existen 2 formas conocidas, la ECL 100k y la ECL 10K, la 100k es más rápida pero
consume mayor corriente.

9. 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 utilizan
la tecnología CMOS. Esto incluye microprocesadores, memorias, procesadores digitales
de señales y muchos otros tipos de circuitos integrados digitales cuyo consumo es
considerablemente bajo.
La tecnología CMOS fue desarrollada por Wanlass y Sah,1 de Fairchild
Semiconductor, a principios de los años 1960. Sin embargo, su introducción comercial se
debe a RCA, con su famosa familia lógica CD4000.
Posteriormente, la introducción de un búfer y mejoras en el proceso de oxidación
local condujeron a la introducción de la serie 4000B, de gran éxito debido a su bajo
consumo (prácticamente cero, en condiciones estáticas) y gran margen de alimentación
(de 3 a 18 V).

10. Metal-Oxide-Semiconductor (MOS)
La tecnología MOS se usa preferentemente para circuitos LSI/VLSI. LSI
integración en alta escala, comprende los circuitos integrados de 100 a 1000 compuertas,
ejemplo de esto son las memorias, unidades aritméticas y lógicas, microprocesadores de
8 y 16 bits. Los VLSI integración de muy alta escala comprende los CI que contienen más
de 1000 compuertas, ejemplo de esto son los microprocesadores de 32 bits, micro
controladores, sistemas de adquisición de datos. La razón principal de que se utilicen
circuitos LSI/VLSI, es el hecho de que un transistor o puerta MOS ocupa solo
aproximadamente una décima parte de la superficie de pastilla que necesita un
dispositivo equivalente TTL.
Adicionalmente, los circuitos MOS frecuentemente tienen un consumo de
potencia sustancialmente menor que sus equivalentes bipolares, permitiendo una
densidad de componentes alta sin disipación de calor excesiva.
La principal desventaja de los circuitos MOS en comparación con los bipolares es unos
mayores retardos en la propagación de señales, esto es, menores frecuencias de
funcionamiento consecuencia de lo relativamente alta capacidad de entrada (puerta-
sustrato) de las transistores MOS.

11. Integrated Injection Logic (IIL)
La tecnología de inyección integrada fue aquella que permitió una mayor densidad de
integración, allá por los años 70.
Esta tecnología es considerada una evolución de los circuitos lógicos realizados con
transistores acoplados directamente, en inglés direct coupled transistor logic, DCTL, que
fueron desarrollados en los años 70. La tecnología DCTL tiene como principal
inconveniente que no se logran transistores idénticos, es decir, que sus características
sean exactamente las mismas entre ellos, y en especial su comportamiento con la
temperatura.
El siguiente paso en la construcción de circuitos integrados dio paso a la tecnología TTL,
que se convirtió en la estándar en dicho mercado, y especialmente las que incorporan el
diodo Schottky, el gran problema de esta tecnología es la gran cantidad de resistencias
que tienen las puertas TTL, ya que al ocupar una mayor superficie que los transistores,
limitó la densidad de integración, esto impedía o impide poder alcanzar circuitos de gran
escala de integración.
Para suplir este problema apareció o nació la tecnología de inyección integrada o también
llamada I²L para mantener la simplicidad de la tecnología DCTL, ya que esta utiliza por
puerta un resistencia y evitar el problema citado anteriormente. La tecnología I²L se basa
en la sustitución de los transistores con unión base-emisor en paralelo por un transistor
multicolector.