1) La familia lógica TTL utiliza transistores bipolares en sus elementos de entrada y salida, mientras que la familia CMOS usa transistores MOSFET. 2) La tecnología CMOS se caracteriza por un muy bajo consumo de potencia en estado estático y alta inmunidad al ruido. 3) Las series más comunes de CMOS son 4000, 74C, 74HC y 74HCT, las cuales ofrecen mejoras en velocidad, factor de carga y compatibilidad con TTL.

1. TTL----------------CMOS

2. FAMILIA LOGICA TTL

3. TTL
• Sigla en inglés de transis
tor-transistor logic
– LOGICA DE TRANSITOR a
TRANSISTOR
• Sus elementos de
entrada y salida son
transistores bipolares

4. TTL
Rangos de voltaje de alimentación y temperatura
• Voltaje nominal de 5V.
• La serie 74 de 4.75 a 5.25 V
• La serie 54 de 4.5 hasta 5.5 V.
• La serie 74 temperaturas de 0ºC hasta 70º C
• La serie 54 temperaturas de -55ºC a 125º C.
• La serie 54 tiene un costo mayor dada su mayor
tolerancia.
– Esta serie se emplea solo en aplicaciones donde debe
mantenerse la operación confiable sobre un amplio
margen de condiciones externas.

5. TTL
Disipación de Potencia
• Una compuerta NAND TTL estándar disipa una
potencia promedio de 10 mW.
• ICC(promedio) = 8 mA y una PD(promedio) =
8mA x 5 V = 40 mW.
• Esta es la potencia total requerida por las
cuatro compuertas del encapsulado
• De este modo, una compuerta NAND requiere
una potencia promedio de 10 mW

6. TTL
Retrasos de propagación
• La compuerta NAND TTL estándar tiene
retrasos de propagación característicos de
• tPLH = 11 ns
• tPHL = 7 ns
• Con un promedio es de tpd(prom) = 9 ns.

7. TTL
Factor de carga de salida
• Es una medida del número de entradas que una
compuerta puede controlar sin exceder las
especificaciones de la misma.
• El flujo de corriente en una de entrada o salida se
considera positivo si fluye hacia adentro y se
considera negativa si fluye hacia afuera de la
terminal.
• Cuando conectamos una salida con una o más
entradas, la suma algebraica de las corrientes
debe dar cero.

8. TTL
• Entradas no conectadas(flotantes): cualquier
entrada en un circuito TTL que se deja
desconectada actúa como un 1 lógico aplicado
a esa entrada, debido a que en cualquier caso
la unión o diodo base-emisor de la entrada no
será polarizado en sentido directo.

9. TTL
Transitorios de Corriente
• Este efecto global se puede resumir como sigue:
Siempre que una salida TTL tipo tótem pasa de
BAJO a ALTO, se consume una espiga de corriente
de la amplitud de la fuente de alimentación VCC.
• En un circuito o sistema digital puede haber
muchas salidas TTL cambiando de estado al mismo
tiempo, cada una consumiendo una espiga angosta
de corriente de la fuente de poder.

10. TTL
• Serie 74L y 74H
– Proporciona TTL de baja potencia y alta velocidad
– La serie 74L es una versión de baja potencia que consume
aproximadamente 1mW pero a costa de un retraso de
propagación mucho mayor.
– La serie 74H versión de alta velocidad que tiene un retraso de
propagación reducido, un mayor consumo de potencia.
• Serie 74S TTL Schottky
– La serie 74S disminuye el retraso de tiempo por
almacenamiento , se logra conectando entre la base y el
colector del transmisor un diodo de barrera Schottky.
– Emplea resistencias de bajo valor

11. TTL
• TTL Schottky de bajo consumo de potencia, Series
74LS(LS-TTL)
– La serie 74LS es una versión de la serie 74S con un menor
consumo de potencia y velocidad.
– Utiliza el transistor Schottky
– Resistencia mas grandes
– Requerimiento de potencia del circuito reducida
• TTL avanzada Schottky , Series 74AS(AS-TTL)
– Proporciona una mejora en la velocidad sobre las 74S
– Con un requerimiento de consumo de potencia mucho
menor.
– Incluye bajos requerimientos de corrientes de entrada

12. TTL
• TTL avanzada Schottky de bajo consume de
potencia, Series 74ALS
– Esta serie ofrece mejoras tanto en velocidad como en
disipación de potencia
– Tiene el menor producto velocidad-potencia de todas
las series TTL
– Alto costo ha ocasionado que no remplace la 74LS
• TTL 74F, FAST
– Utiliza una nueva técnica de fabricación de circuito
integrado, para reducir las capacitancias inter-
dispositivos a fin de lograr demoras reducidas en la
propagación.

13. TTL
74LS 74ALS
Retraso de
9.5 ns 4 ns
Propagación
Disipación de
2 mW 1.2 mW
Potencia
Producto
Velocidad- 19 pJ 4.8 pJ
Potencia

14. 74 74S 74LS 74AS 74ALS 74F
PARAMETROS DE FUNCIONAMIENTO
Retraso de Propagación (ns) 9 3 9.5 1.7 4 3
Disipación de Potencia (mW) 10 20 2 8 1.2 6
Producto Velocidad-Potencia(Pj) 90 60 19 13.6 4.8 18
Máxima Frecuencia de Reloj (MHz) 35 125 45 200 70 100
Factor de carga de la salida para la misma
serie
10 20 20 40 20 33
PARAMETROS DE VOLTAJE
VOH (min) 2.4 2.7 2.7 2.5 2.5 2.5
VOL (max) 0.4 0.5 0.5 0.5 0.4 0.5
VIH (min) 2 2 2 2 2 2
VIL (max) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

15. NAND TTL

16. INVERSOR TTL

17. NOR TTL

18. OTRAS COMPUERTAS TTL

19. FAMILIA LOGICA CMOS

20. CMOS
• Complementary metal-oxide-semiconductor,
"estructuras semiconductor-óxido-metal
complementarias”
• La utilización conjunta de transistores de
tipo pMOS y tipo nMOS configurados de tal
forma que, en estado de reposo, el consumo
de energía es únicamente el debido a las
corrientes parásitas.

21. CMOS
• La tecnología CMOS fue desarrollada
por Wanlass y Sah, de Fairchild
Semiconductor, a principios de los años 60. Sin
embargo, su introducción comercial se debe
a RCA, con su famosa familia lógica CD4000

22. CMOS
VOLTAJE DE ALIMENTACIÓN
• Las series 4000 y 74C funcionan con valores de
VDD, que van de 3 a 15 V
• Las series 74HC y 74RCT funcionan con un menor
margen de 2 a 6 V.
• Cuando se emplean dispositivos CMOS y
TTL, juntos, es usual que el voltaje de
alimentación sea de 5
• Si los dispositivos CMOS funcionan con un voltaje
superior a 5V para trabajar junto con TTL se
deben de tomar medidas especiales.

23. CMOS
NIVELES DE VOLTAJE
• Cuando las salidas CMOS manejan sólo
entradas CMOS, los niveles de voltaje de la
salida pueden estar muy cercanos a 0V para el
estado bajo, y a VDD para el estado alto.
• Los requerimientos de voltaje en la entrada
para dos estados lógicos se expresa como un
porcentaje del voltaje de alimentación

24. CMOS
NIVELES DE VOLTAJE
VOL (MAX) 0V
VOH (MIN) VDD
VIL (MAX) 30% VDD
VIH (MIN) 70% VDD
De esta forma, cuando un CMOS funciona con VDD = 5
V, acepta voltaje de entrada menor que VIL(máx) = 1.5
V como BAJO, y cualquier voltaje de entrada mayor
que VIH (mín) = 3.5 V como ALTO.

25. CMOS
INMUNIDAD AL RUIDO
• Ruido : “cualquier perturbación involuntaria que
puede originar un cambio no deseado en la salida
del circuito.”
• Los circuitos lógicos deben tener cierta
inmunidad al ruido la cual es definida como “la
capacidad para tolerar fluctuaciones en la tensión
no deseadas en sus entradas sin que cambie el
estado de salida”.
• En la Figura tenemos los valores críticos de las
tensiones de entrada y salida de una puerta
lógica y los márgenes de ruido a nivel alto y bajo.

26. CMOS
INMUNIDAD AL RUIDO
Los márgenes de ruido
son los mismos en
ambos estados y
dependen de VDD. En
VDD = 5 V, los márgenes
de ruido son 1.5 V.
Observamos una
mayor inmunidad al
ruido que las TTL

27. CMOS
DISIPACIÓN DE POTENCIA
• Tal y como comentamos, uno de los principales motivos del
empleo de la lógica CMOS es su “muy bajo consumo de
potencia”. Cuando un circuito lógico CMOS se encuentra en
estático u disipación de potencia es extremadamente
baja, aumentando conforme aumenta la velocidad de
conmutación.
• se produce una disipación de potencia dc típica del CMOS
de sólo 2.5 nW por compuerta cuando VDD = 5 V
• aún en VDD = 10 aumentaría sólo 10 nW.
• Con estos valores de PD es fácil observar por qué la familia
CMOS se usa ampliamente en aplicaciones donde el
consumo de potencia es de interés primordial.

28. CMOS
FACTOR DE CARGA
• El factor de carga de CMOS depende del
máximo retardo permisible en la propagación.
Comúnmente este factor de carga es de 50
para bajas frecuencias (<1 MHz). Por supuesto
para altas frecuencias, el factor de carga
disminuye.

29. CMOS
VELOCIDAD DE CONMUTACIÓN
• Los CMOS, al igual que N-MOS y P-MOS, tiene
que conducir capacitancias de carga
relativamente grandes, su velocidad de
conmutación es más rápida debido a su baja
resistencia de salida en cada estado.
• Los valores de velocidad de conmutación
dependen del voltaje de alimentación que se
emplee, por ejemplo en una a compuerta NAND
de la serie 4000 el tiempo de propagación es de
50 ns para VDD = 5 V y 25ns para VDD = 10 V.

30. CMOS
ENTRADAS CMOS
• Las entradas CMOS nunca deben dejarse
desconectadas, ya que son muy sensibles a la
electricidad estática y al ruido
• Tienen que estar conectadas a un nivel fijo de
voltaje alto o bajo (0 V o VDD) o bien a otra
entrada. Esta regla se aplica aún a las entradas
de otras compuertas lógicas que no se utilizan
en el mismo encapsulado.

31. CMOS
SUSCEPTIBILIDAD A LA CARGA ESTÁTICAS
• Las familias lógicas MOS son especialmente
susceptibles a daños por carga electrostática.
• Esto es consecuencia directa de la alta impedancia de
entrada de estos CI.
• Una pequeña carga electrostática que circule por estas
altas impedancias puede dar origen a voltajes
peligrosos.
• Los CMOS están protegidos mediante la inclusión en
sus entradas de diodos zéner de protección.
• Los zéner por lo general cumplen con su
finalidad, algunas veces no comienzan a conducir con
la rapidez necesaria para evitar que el CI sufra daños

32. Características de las Series
CMOS

33. CMOS
• Series 4000/14000
• La serie 4000A es la línea más usada de CI CMOS. Algunas
características más importantes de esta familia lógica son:
– La disipación de potencia de estado estático de los circuitos lógicos
CMOS es muy baja.
– Los niveles lógicos de voltaje CMOS son 0 V para 0 lógico y VDD para
1 lógico. VDD puede estar entre 3 V a 15 V
– Todas las entradas CMOS deben estar conectadas a algún nivel de
voltaje.
• Serie 74C
– Es compatible terminal por terminal y función por función, con los
dispositivos TTL que tienen el mismo número
– Esto hace posible remplazar algunos circuitos TTL por un diseño
equivalente CMOS. Por ejemplo, 74C74 puede remplazar al CI TTL
7474

34. CMOS
• Serie 74HC (CMOS de alta velocidad)
– Esta es una versión mejor de la serie 74C.
– La principal mejora radica en un aumento de diez veces en la
velocidad de conmutación.
– Otra mejora es una mayor capacidad de corriente en las salidas.
– También de alta velocidad, y también es compatible en lo que
respecta a los voltajes con los dispositivos TTL.
• Serie 74HCT
– Esta serie también es una serie CMOS de alta velocidad, y está
diseñada para ser compatible en lo que respecta a los voltajes
con los dispositivos TTL, es decir, las entradas pueden provenir
de salidas TTL

35. CMOS
• 74AC/ACT CMOS Avanzado
• Esta serie, la más nueva de los CMOS
• Funcionalmente equivalente con las diversas
series de TTL pero no es compatible con
terminales con el TTL.
• La razón es que las ubicaciones de las terminales
en los microcircuitos 74AC o 74ACT se han
seleccionado para mejorar la inmunidad al
ruido, con lo cual las entradas a dispositivos son
menos sensibles a los cambios de señal que las
que ocurren en las terminales de otros CI

36. INVERSOR CMOS

37. NAND CMOS

38. NOR CMOS

39. Diferencias entre las familias CMOS y
TTL
a) En la fabricación de los circuitos integrados se usan
transistores bipolares par el TTL y transistores
MOSFET para la tecnología CMOS
b) Los CMOS requieren de mucho menos espacio (área
en el CI) debido a lo compacto de los transistores
MOSFET. Además debido a su alta densidad de
integración, los CMOS están superando a los CI
bipolares en el área de integración a gran escala, en
LSI - memorias grandes, CI de calculadora,
microprocesadores-, así como VLSI.
c) Los circuitos integrados CMOS es de menor consumo
de potencia que los TTL.

40. Fairchild 4000B
PARAMETR TTL Schottky de baja Fairchild 4000B CMOS
TTL estándar TTL 74L CMOS (con
O potencia (LS) (con Vcc=5V)
Vcc=10V)
Tiempo de
propagación de 10ns 33ns 5ns 40ns 20ns
puerta
Frecuencia 3
máxima de 35 MHz 45 MHz 8 MHz 16 MHz
funcionamiento MHz
Potencia
disipada por 10 mW 1 mW 2 mW 10 nW 10 nW
puerta
Margen de
ruido admisible 1V 1V 0.8 V 2V 4V
Fan out 10 10 20 50* 50*

41. GRACIAS POR SU ATENCION