Este documento describe las principales familias lógicas TTL, CMOS, ECL, NMOS y PMOS. TTL utiliza transistores bipolares y opera a 5V, mientras que CMOS tiene un bajo consumo de energía y opera en un rango más amplio de voltajes. ECL es la familia más rápida pero también la que más energía consume. NMOS y PMOS se basan en transistores MOSFET de canal negativo y positivo respectivamente.

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
ESCUELA DE INGENERIA ELECTRICA
EXTENSIÓN MATURÍN-Monagas
PRINCIPALES FAMILIAS LÓGICAS.
(TTL, CMOS ENTRE OTRAS)
Profesor : Cristóbal Espinosa
Alumno: Víctor M Figueredo
C.I : 25612728

2. Introducción.
Todo empezó desde el proceso de miniaturización de la electrónica, iniciado en la década de los 50 con
la utilización del transistor y continuó con la integración de sub circuitos completos en un mismo substrato
de silicio ( chip): sub circuitos correspondientes a módulos digitales tales como puertas booleanas, biestables
o bloques combinacionales o secuenciales en los años 60. Los circuitos digitales son sumamente apropiados
para su inserción en circuitos integrados: de un lado, la ausencia de autoinducciones y el poder prescindir,
asimismo, de condensadores reduce los elementos a integrar a transistores y resistencias y a las conexiones
de estos entre sí; de otro, la propia modularidad de los sistemas digitales precisa de un número reducido de
tipos de puertas lógicas, e incluso, basta con un solo tipo de ellas (puertas Nand o Nor).
Por ello, los circuitos integrados invadieron muy pronto el campo digital; en unos pocos años resultó
anacrónico y antieconómico construir las puertas booleanas (lógicas) con componentes discretos, una vez
que se disponía de una gran variedad de puertas lógicas y de una amplia serie de funciones de gran
complejidad construidas dentro de un circuito integrado.
En la presente revista se desarrolla una breve explicación referencial, en cuanto a la evolución histórica de las
familias lógicas, así como también su esquema general-diagramas, características, cuadros comparativos que
nos reflejen las diferentes desventajas y ventajas de cada tipo de familia.

3. Definir características de las principales familias lógicas (TTL, CMOS
entre otras)
Para esto debemos estar claros cuales son las principales familias lógicas
y su orden para poder resolver de manera ordenada y paso a paso cada
una de estas.
Aplicaciones:

4. Definir características de las principales familias lógicas (TTL, CMOS
entre otras)
TTL= estándar (Transistor-Transistor Logic)
La familia lógica-transistor-transistor se desarrolló usando interruptores a transistor para las operaciones lógicas,
y define los valores binarios como:
 0 V a 0,8 V = lógica 0; 2 V a 5 V = lógica 1
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).
La familia TTL es la mas grande de los circuitos integrados (ICs)

5. Familia TTL
Esta familia utiliza elementos que son comparables a los transistores bipolares diodos y resistores discretos, y es
probablemente la mas utilizada. A raíz de las mejoras que se han realizado a los CI TTL, se han creado subfamilias
las cuales podemos clasificarlas en:
 TTL estándar.
 TTL de baja potencia (L).
 TTL Schottky de baja potencia (LS).
 TTL Schottky (S).
 TTL Schottky avanzada de baja potencia (ALS).
 TTL Schottky avanzada (AS).
Como sus características de voltaje son las mismas (La familia lógica TTL trabaja normalmente a +5V),
analizaremos sus velocidades y consumo de potencia.
Con la señal de entrada en nivel bajo (LOW = 0), la entrada de la compuerta
entrega corriente la fuente de señal de aproximadamente 10 mA (miliamperio)
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 de aproximadamente de uA
(microamperios)
La entrada no conectada actúa como una señal de nivel alto (HIGH)

6. Familia ECL
Emitter Coupled Logic (lógica de emisores acoplados) pertenece a la familia de circuitos MSI implementada con tecnología
bipolar.
se han implementado hasta con tubos de vacío, y por supuesto con transistores discretos. Y la primera familia con diseño
ECL, la ECL I, apareció en el año 62 con las primeras familias de circuitos integrados. Ya en aquella época se trataba de la
familia más rápida (un retardo de propagación típico de 8ns.), y también, era ya, la que más disipaba. En la actualidad puede
parecer que 8 nseg es mucho cuando hay circuitos CMOS que con un consumo muy bajo (sobre todo estático) superan con
creces esta prestación, pero en realidad la tecnología ECL también ha evolucionado tanto en diseño como en fabricación, y
en la actualidad se consiguen retardos netamente inferiores al nanosegundo, con un consumo alto pero no desorbitado.

7. Definir características de las principales familias lógicas (TTL, CMOS
entre otras)
CMOS = (Complementary Metal Oxide Semiconductor)
Los chips CMOS tienen mucha menor necesidad de energía (consumen sobre 1 mA) y operan con un gran rango de voltajes de
alimentación (normalmente de 3 a 18 voltios). La nomenclatura del modelo CMOS llevan una C en el centro de su numeración,
por ejemplo el 74C04 es el CMOS equivalente del TTL 7404. Un gran inconveniente es la extrema sensibilidad a la electricidad
estática -se deben proteger cuidadosamente contra las descargas de electricidad estática.
Características:
El bajo consumo de potencia estática, gracias a la alta impedancia de entrada de los transistores de tipo MOSFET y a que, en
estado de reposo, un circuito CMOS sólo experimentará corrientes parásitas. Esto es debido a que en ninguno de los dos estados
lógicos existe un camino directo entre la fuente de alimentación y el terminal de tierra, o lo que es lo mismo, uno de los dos
transistores que forman el inversor CMOS básico se encuentra en la región de corte en estado estacionario.
Gracias a su carácter regenerativo, los circuitos CMOS son robustos frente a ruido o degradación de señal debido a
la impedancia del metal de interconexión.
Los circuitos CMOS son sencillos de diseñar.
La tecnología de fabricación está muy desarrollada, y es posible conseguir densidades de integración muy altas a un precio
mucho menor que otras tecnologías. Debido al carácter capacitivo de los transistores MOSFET, y al hecho de que estos son
empleados por duplicado en parejas nMOS-pMOS, la velocidad de los circuitos CMOS es comparativamente menor que la de
otras familias lógicas.
Son vulnerables a latch-up: Consiste en la existencia de un tiristor parásito en la estructura CMOS que entra en conducción
cuando la salida supera la alimentación. Esto se produce con relativa facilidad debido a la componente inductiva de la red de
alimentación de los circuitos integrados.

8. Familia Cmos
Estos circuitos integrados se caracterizan por si extremadamente bajo consumo de potencial, ya que se fabrican a partir
de transistores MOSFET los cuales por su alta impedancia de entrada su consumo de potencia es mínimo.
Su funcionamiento de la puerta lógica es el siguiente: cuando la entrada se encuentra en el caso de un nivel bajo, el
transistor CMOS estará en su zona de corte, por lo tanto, la intensidad que circulará por el circuito será nula y la salida
estará la tensión de polarización (un nivel alto); y cuando la entrada se encuentra en el caso de que está en un nivel alto,
entonces el transistor estará conduciendo y se comportará como interruptor, y en la salida será un nivel bajo.
Aplicaciones:

9. Familia Nmos
NMOS :(Negative-channel Metal-Oxide Semiconductor).
Es un tipo de semiconductor que se carga negativamente de modo que los transistores se enciendan o apaguen con
el movimiento de los electrones. En contraste, los PMOS (Positive-channel MOS) funcionan moviendo las valencias
de electrones. El NMOS es más veloz que el PMOS, pero también es más costosa su fabricación. Actualmente es el
tipo de tecnología que más se usa en la fabrica
ción de circuitos integrados.
EJEMPLOS:

10. Familia Pmos
El transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor o MOSFET (en inglés Metal-oxide-semiconductor Field-
effect transistor). El término 'metal' en el nombre MOSFET es actualmente incorrecto ya que el aluminio que fue el material de
la puerta hasta mediados de 1970 fue sustituido por el silicio poli cristalino debido a su capacidad de formar puertas auto-
alineadas. Las puertas metálicas están volviendo a ganar popularidad, dada la dificultad de incrementar la velocidad de
operación de los transistores sin utilizar componentes metálicos en la puerta.
Es un transistor utilizado para amplificar o conmutar señales electrónicas. Es el transistor más utilizado en la industria
microelectrónica, ya sea en circuitos analógicos o digitales, aunque el transistor de unión bipolar fue mucho más popular en
otro tiempo. Prácticamente la totalidad de los microprocesadores comerciales están basados en transistores MOSFET.
El MOSFET es un dispositivo de cuatro terminales llamados fuente (S, Source), drenador (D, Drain), puerta (G, Gate) y
sustrato (B, Bulk). Sin embargo, el sustrato generalmente está conectado internamente al terminal de fuente y por este motivo
se pueden encontrar dispositivos MOSFET de tres terminales.