Circuitos digitales

Indice1. Circuitos integrados digitales 2. Familias Lógicas 3. Características Importantes 4. Funciones Y Tablas De Verdad 5. Circuitos Internos En Los Chips 6. Bibliografía

1. Circuitos integrados digitales

Los circuitos integrados son la base fundamental del desarrollo de la electrónica en la actualidad, debido a la tendencia a facilitar y economizar las tareas del hombre. Por esto es fundamental el manejo del concepto de circuito integrado, no sólo por aquellos que están en contacto habitual con este, sino también por las personas en general, debido a que este concepto debe de quedar inmerso dentro de los conocimientos mínimos de una persona. Un circuito integrado es una pieza o cápsula que generalmente es de silicio o de algún otro material semiconductor, que utilizando las propiedades de los semiconductores, es capaz de hacer las funciones realizadas por la unión en un circuito, de varios elementos electrónicos, como: resistencias, condensadores, transistores, etc.

• Clasificación De Los Circuitos Integrados

Existen dos clasificaciones fundamentales de circuitos integrados(CI): los análogos y los digitales; los de operación fija y los programables; en este caso nos encargaremos de los circuitos integrados digitales de operación fija. Estos circuitos integrales funcionan con base en la lógica digital o álgebra de Boole, donde cada operación de esta lógica, es representada en electrónica digital por una compuerta.

La complejidad de un CI puede medirse por el número de puertas lógicas que contiene. Los métodos de fabricación actuales de fabricación permiten construir Cis cuya complejidad está en el rango de una a 105 o más puertas por pastilla.

Según esto los Cis se clasifican en los siguientes niveles o escalas de integración : SSI ( pequeña escala ) : menor de 10 puertas. MSI ( media escala ) : entre 10 y 100 puertas. LSI ( alta escala ) : entre 100 y 10.000 puertas. VLSI ( muy alta escala ) : a partir de 10.000 puertas. La capacidad de integración depende fundamentalmente de dos factores :

• El ÁREA ocupada por cada puerta, que depende a su vez del tipo y del número de transistores utilizados para realizarla. Cuanto menor sea esta área mayor será la capacidad de integración a gran escala.
• El CONSUMO de potencia. En un circuito integrado se realizan muchas puertas en un espacio reducido. El consumo total del chip es igual al consumo de cada puerta por el número de puertas. Si el consumo de cada puerta es elevado se generará mucho calor en el chip debido al efecto Joule, de forma que si este calor no es disipado convenientemente se producirá un aumento de temperatura que puede provocar un funcionamiento anómalo de los circuitos.

2. Familias Lógicas

Los circuitos digitales emplean componentes encapsulados, los cuales pueden albergar puertas lógicas o circuitos lógicos más complejos.

Estos componentes están estandarizados, para que haya una compatibilidad entre fabricantes, de forma que las características más importantes sean comunes. De forma global los componentes lógicos se engloban dentro de una de las dos familias siguientes:

TTL: diseñada para una alta velocidad. CMOS: diseñada para un bajo consumo. Actualmente dentro de estas dos familias se han creado otras, que intentan conseguir lo mejor de ambas: un bajo consumo y una alta velocidad. La familia lógica ECL se encuentra a caballo entre la TTL y la CMOS. Esta familia nació como un intento de conseguir la rapidez de TTL y el bajo consumo de CMOS, pero en raras ocasiones se emplea.

Cuadro Comparativo De Las Familias

(*) O lo que permita el tiempo de propagación admisible

Dentro de la familia TTL encontramos las siguiente sub-familias:

1. L: Low power = dsipación de potencia muy baja
3. LS: Low power Schottky = disipación y tiempo de propagación pequeño.
4. S: Schottky = disipación normal y tiempo de propagación pequeño.
5. AS: Advanced Schottky = disipación normal y tiempo de propagación extremadamente pequeño.

Tension De Alimentacion CMOS: 5 a 15 V (dependiendo de la tensión tendremos un tiempo de propagación). TTL : 5 V.

Parámetros de puerta Las puertas lógicas no son dispositivos ideales, por lo que vamos a tener una serie de limitaciones impuestas por el propio diseño interno de los dispositivos lógicos. Internamente la familia TTL emplea transistores bipolares (de aquí su alto consumo), mientras que la familia CMOS emplea transistores MOS (a lo que debe su bajo consumo).

1. Margen Del Cero

2. Es el rango de tensiones de entrada en que se considera un cero lógico:

   VIL máx: tensión máxima que se admite como cero lógico. VIL mín: tensión mínima que se admite como cero lógico.

   Es el rango de tensiones de entrada en que se considera un uno lógico:

   VIH máx: tensión máxima que se admite como uno lógico. VIH mín: tensión mínima que se admite como uno lógico.

3. Margen Del Uno

   Se corresponde con el rango de tensiones en que la entrada es indeterminada y puede ser tomada como un uno o un cero. Esta zona no debe ser empleada nunca, ya que la puerta se comporta de forma incorrecta.

   MT = VIH mín – VIL máx

4. Margen De Transicion

   Debido a que dos puertas de la misma familia no suelen tener las mismas características debemos emplear los valores extremos que tengamos, utilizando el valor de VIL máx más bajo y el valor de VIH mín más alto.

   AL máx: VH máx – VL mín AL mín : VH mín – VL máx

5. Amplitud Logica

   El ruido es el elemento más común que puede hacer que nuestro circuito no funcione habiendo sido diseñado perfectamente. El ruido puede ser inherente al propio circuito (como consecuencia de proximidad entre pistas o capacidades internas) o también como consecuencia de ruido exterior (el propio de un ambiente industrial).

   Si trabajamos muy cerca de los límites impuestos por VIH y VIL puede que el ruido impida el correcto funcionamiento del circuito. Por ello debemos trabajar teniendo en cuenta un margen de ruido:

   VMH (margen de ruido a nivel alto) = VOH mín – VIH mín VML (margen de ruido a nivel bajo) = VIL máx – VOL máx

   VOH y VOL son los niveles de tensión del uno y el cero respectivamente para la salida de la puerta lógica.

   Supongamos que trabajamos a un nivel bajo de VOL = 0'4 V con VIL máx = 0'8 V. En estas condiciones tendremos un margen de ruido para nivel bajo de: VML = 0'8 – 0'4 = 0'4 V

6. Ruido

   Es el máximo número de puertas que podemos excitar sin salirnos de los márgenes garantizados por el fabricante. Nos asegura que en la entrada de las puertas excitadas:

   VOH es mayor que VOH mín VOL es menor que VOL mín

   Para el caso en que el FAN OUT sea diferente a nivel bajo y a nivel alto, escogeremos el FAN OUT más bajo para nuestros diseños.

   Si además nos encontramos con que el fabricante no nos proporciona el FAN OUT podemos calcularlo como:

   FAN OUT = IOL máx / IIL máx

   Donde IOL e IIL son las corrientes de salida y entrada mínimas de puerta.

7. Fan Out

   Es la media de potencia disipada a nivel alto y bajo. Se traduce en la potencia media que la puerta va a consumir.

8. Potencia Disipada

   Definimos como tiempo de propagación el tiempo transcurrido desde que la señal de entrada pasa por un determinado valor hasta que la salida reacciona a dicho valor.

   vamos a tener dos tiempos de propagación:

   Tphl = tiempo de paso de nivel alto a bajo. Tplh = tiempo de paso de nivel bajo a alto.

   Como norma se suele emplear el tiempo medio de propagación, que se calcula como:

   Tpd = (Tphl + Tplh)/2

9. Tiempos De Propagacion
10. Frecuencia Maxima De Funcionamiento

Se define como: Fmáx = 1 / (4 * Tpd) Familias Lógicas Del Ti

• ABT Advanced BiCMOS Technology (Tecnología Avanzada De BiCMOS)

smo impulsor de alta velocidad, alto, 5 V VCC

La familia del megabus-interfaz de ABT es manufacturada con un proceso de 0,8 micrones BiCMOS y proporciona al alto mecanismo impulsor hasta 64 mA y retardos de la propagación debajo del rango de 5 ns, mientras que mantiene el consumo de energía muy bajo. Los productos de ABT se satisfacen bien para las aplicaciones de la vivir-inserción con un I de la especificación de 0,1 mA. Para reducir efectos de la transmisión-línea, la familia de ABT tiene opciones serie-series-damping del resistor. Además, hay las piezas especiales de ABT que proporcionan al mecanismo impulsor extremadamente de gran intensidad (180 mA) para transmitir abajo a las líneas de la transmisión de 25 ohmios. Las funciones avanzadas del megabus, tales como transmisores-receptores universales del megabus (UBT) emulan una variedad amplia de funciones del megabus-interfaz. Las opciones de la multiplexación para la interpolación y el megabus de la memoria upsizing o downsizing también se proporcionan. Además, los dispositivos de Widebus tienen megabus-sostienen el trazado de circuito en las entradas de información para eliminar la necesidad de los resistores externos del pullup para flotar entradas de información.

• ABTE/ETL Advanced BiCMOS Technology / Enhanced Transceiver Logic (La Tecnología Avanzada De BiCMOS / Realzó Lógica Del Transmisor-receptor )mecanismo impulsor de alta velocidad, alto, 5 V VCC ABTE tiene márgenes más anchos del ruido y es al revés compatible con lógica existente de la TTL. Los dispositivos de ABTE utilizan la especificación de VME64-ETL con tolerancias apretadas el tiempos de la posición oblicua y de la transición. ABTE es manufacturado con un proceso de 0,8 micrones BiCMOS proporcionando al alto mecanismo impulsor hasta 90 mA. Otras características incluyen un contacto diagonal y los resistores internos del pullup en los contactos del control para el máximo viven protección de la inserción. Megabus-sostenga el trazado de circuito elimina los resistores externos del pullup en las entradas de información y los resistores serie-series-damping en las salidas para humedecer reflexiones.
• AC/ACT Advanced CMOS Logic (Lógica Avanzada Del Cmos)

velocidad media, mecanismo impulsor medio, 5 V VCC

La familia del ACL de dispositivos se fabrica en 1 µm Cmos y tiene más de 70 funciones incluyendo las puertas, los flip-flop, los programas pilotos, los contadores, y los transmisores-receptores. La familia del ACL es una familia confiable, de baja potencia de la lógica con 24 mecanismos impulsores de la salida de mA. Se incluyen en la familia los productos estándares del extremo-contacto y el centro-contacto VCC y los productos de la configuración de la tierra con el salida-borde controlan el trazado de circuito (OEC). El trazado de circuito de OEC, disponible solamente con los productos del centro-contacto, ayuda a reducir el ruido simultáneo de la conmutación asociado a alta lógica de la velocidad. Se incluyen en los productos del centro-contacto 16 -, 18 -, y las funciones del megabus-interfaz 20-bit. Los dispositivos de la CA ofrecen entradas de información de MCOcS-compatible y los dispositivos del ACTO ofrecen entradas de información de TTL-compatible.

• AHC/AHCT Advanced High-Speed CMOS Logic (Lógica De alta velocidad Avanzada Del Cmos)

velocidad media, mecanismo impulsor bajo, 5 V VCC

La familia de la lógica de AHC/AHCT proporciona a una migración natural para los utilizadores de HCMOS que necesitan más velocidad para de baja potencia, de poco ruido, y bajo-conducen aplicaciones. La familia de la lógica de AHC consiste en las puertas básicas, los circuitos integrados a escala media, y las funciones octales fabricadas usando el proceso de EPIC1-S que produce alto rendimiento en el bajo costo. Las características de funcionamiento de la familia de AHC son:

1.Velocidad: Con retardos típicos de la propagación de 5,2 ns (octals), que es cerca de tres veces más rápidamente que los dispositivos de HC, los dispositivos de AHC son la solución rápida y reservada para la operación de la alto-velocidad. 2.Ruido bajo:La familia de AHC permite que los diseñadores combinen las características de poco ruido de los dispositivos de HCMOS con los niveles de funcionamiento de hoy sin los problemas de overshoot/undershoot típicos de alto-conduce los dispositivos requeridos generalmente para conseguir velocidades de AHC. 3.Potencia baja:La familia de AHC, usando tecnología del Cmos, exhibe el consumo de energía bajo (corriente estática máxima, mitad de 40 µA el de HCMOS). 4.Mecanismo impulsor:Salida-conduzca la corriente es ±8 mA en 5 V VCC y ±4 mA en 3,3 V VCC.

• ALB Advanced Low-Voltage BiCMOS (Low-Voltage Avanzado BiCMOS)

mecanismo impulsor de alta velocidad, alto, 3,3 V VCC

La familia especial-diseñada de la ALB de 3,3 V utiliza las 0,6 tecnologías del µm BiCMOS para las funciones del megabus-interfaz. Además, la ALB proporciona al mecanismo impulsor de 25 mA en 3,3 V de retardos máximos de la propagación de 2,2 ns. Las entradas de información tienen afianzar diodos con abrazadera para eliminar llegan más allá y aterrizaje corto.

• ALS Advanced Low-Power Schottky Logic (Lógica Avanzada De Low-Power Schottky) velocidad baja, alto mecanismo impulsor, 5 V VCC

La familia de ALS proporciona a un espectro completo concluido de 130 funciones bipolares de la lógica. Esta familia, combinada con la familia AS, puede ser utilizada para optimizar sistemas con el presupuesto del funcionamiento. Usando AS en caminos speed-critical y ALS donde está menos crítica la velocidad, los diseñadores pueden optimizar funcionamiento de la velocidad y de la potencia. La familia de ALS incluye las puertas, los flip-flop, los contadores, los programas pilotos, los transmisores-receptores, los transmisores-receptores registrados, los cierres del repaso, los programas pilotos del reloj, los ficheros del registro, y los multiplexores.

• AS Advanced Schottky Logic (Lógica Avanzada De Schottky) velocidad media, alto mecanismo impulsor, 5 V VCC

Mientras que la familia de la lógica bipolar de alto rendimiento incluye concluido 90 funciones que ofrezcan altas capacidades de mecanismo impulsor. Esta familia, combinada con la familia de ALS, puede ser utilizada para optimizar velocidad y potencia del sistema con el presupuesto del funcionamiento. Usando AS en caminos velocidad-críticos y ALS donde está menos crítica la velocidad, los diseñadores pueden optimizar funcionamiento de la velocidad y de la potencia. AS la familia incluye las puertas, los flip-flop, los contadores, los programas pilotos, los transmisores-receptores, los transmisores-receptores registrados, los cierres del repaso, los programas pilotos del reloj, los ficheros del registro, y los multiplexores.

• ALVC Advanced Low-Voltage CMOS Technology (Tecnología Avanzada De Low-Voltage Cmos )

velocidad, mecanismo impulsor medio, 3,3 V VCC

ALVC es una familia del megabus-interfaz del alto rendimiento 3.3-V. Estos productos especialmente diseñados 3-V se procesan en 0,6 tecnologías del µm Cmos, dando los retardos típicos menos de 3 ns de la propagación junto con mecanismo impulsor actual de 24 mA y del consumo de energía estático de 40 µA para las funciones del megabus-interfaz. Los dispositivos de ALVC tienen megabus-sostienen las células en entradas de información para eliminar la necesidad de los resistores externos del pullup para flotar entradas de información. La familia también incluye las funciones innovadoras para la interpolación de la memoria, multiplexando, e interconectando a DRAMs síncrono.

• ALVT Advanced Low-Voltage BiCMOS Technology (Tecnología Avanzada De Low-Voltage BiCMOS ) mecanismo impulsor de alta velocidad, alto, 3,3 V VCC

ALVT es una familia del megabus-interfaz del alto rendimiento 3.3-V. Éstos diseñaron especialmente 5-V tolerante, productos 3.3-V utilizan las 0,6 µm tecnologías del BiCMOS para las funciones del megabus-interfaz. ALVT proporciona al funcionamiento superior, entregando 2,4 retardos de la propagación del ns, el mecanismo impulsor actual de 64 mA, y el consumo de energía estático de 90 µA. Los dispositivos de ALVT tienen megabus-sostienen las células en entradas de información para eliminar la necesidad de los resistores externos del pullup para flotar entradas de información. La familia de ALVT también proporciona a características innovadoras, tales como resistores serie-series-damping para reducir efectos de la transmisión-línea, y a 3-state de ciclo inicial para eliminar el cargamento megabus-actual. Los productos de ALVT también se satisfacen bien para las aplicaciones de la vivir-inserción con un I apagado de 0,1 mA. Mirando al futuro, especifican a la familia de ALVT ya para la operación 2.5-V.

• BCT BiCMOS Bus-Interface Technology (Tecnología De BiCMOS Bus-Interface) mecanismo impulsor de alta velocidad, alto, 5 V VCC

BCT es una familia de 8 -, 9 -, y los programas pilotos 10-bit, los cierres, los transmisores-receptores, y los transmisores-receptores registrados. Diseñado específicamente para las aplicaciones del megabus-interfaz, BCT ofrece la entrada-salida de la TTL con el alto mecanismo impulsor de las velocidades, de la salida 64-mA, y potencia muy baja en el modo lisiado. Una familia de rápido, alto-conduce funciones del megabus-interfaz que proporcione a incidente-agite la conmutación requerida por aplicaciones grandes de la placa madre se ha incorporado en el ofrecimiento de BCT. Diseñado específicamente asegurarse incidente-agite cambiar abajo a 25 ohmios, los dispositivos en la familia del programa piloto de la bajo-impedancia de BiCMOS pueden maximizar la velocidad y la confiabilidad de sistemas pesadamente cargados. Cada dispositivo en esta serie entrega 188 mA de la corriente de mecanismo impulsor de I OL. También en nuestra familia de BCT incluyen a una serie de programas pilotos de la memoria. Estos dispositivos incorporan un resistor serie-series-damping para reducir llegan más allá y el aterrizaje corto que puede ocurrir en aplicaciones memoria-memory-driving.

• 64BCT 64-Series BiCMOS Technology (tecnología de 64-Series BiCMOS) mecanismo impulsor de alta velocidad, alto, 5 V VCC

La familia 64BCT ofrece todas las características encontradas en familia estándar de TÍs BCT. Además, especifican de -40°C a 85°C e incorpora a la familia el trazado de circuito para proteger el dispositivo en aplicaciones de la live-insertion.

• BTA Bus-Termination Arrays (Matrices De Bus-Termination)

La familia de BTA del TI ofrece un space-saving, eficiente, y la solución eficaz a los requisitos del bus-termination. En sistemas digitales de la alta velocidad con las líneas largas de la transmisión, las ondas de reflejo en la línea pueden causar los aterrizajes cortos del voltaje y llegan más allá que conducen al mal funcionamiento de la entrada manejada. Un BTA es una serie de diodos que las alertas un signo en un Bus o cualquier otro rastro señalado que usa lógica de alta frecuencia elimina, rebasa problemas del undershoot.

• CBT

Crossbar Technology Interfaces de bus de velocidad altas En el mercado de la informática de hoy, el poder y velocidad son dos de las preocupaciones principales. CBT puede dirigirse los dos de estos problemas en aplicaciones de la bus-interface. CBT permite a un dispositivo de la bus-interface funcione como un mismo interruptor del bus rápido y aisla buses eficazmente cuando el interruptor está cerrado y ofreciendo retraso de la propagación muy pequeño cuando el interruptor está abierto. Estos dispositivos pueden funcionar como bus de gran velocidad une entre los componentes del computadora-sistema como la unidad del proceso central (CPU) y memoria. También pueden usarse dispositivos de CBT como 5-V a 3.3-V traductores y pueden permitirse diseñadores para mezclar 5-V o 3.3-V componentes en el mismo sistema.

• CDC

Clock-Distribution Circuits (Circuitos reloj-distribución)

Los CDCs de TI proporcionan principio de circuitería de reloj-generación exacto a cada sistema digital y producen cronometrando signos que se usan para sincronizar actividad del sistema. Encontrarse el reloj-signo severo que cronometra requisitos de los sistemas de hoy, TI ofrece a una serie de retraso de la propagación bajo y sesga, alto-entusiasta-fuera chóferes del reloj manejar sistemas del clocking alto rendimiento eficazmente diseñaron. Las funciones del reloj-driver especiales están disponibles en el ACL, ABT, y COMO tecnologías, así como 3 V y 5 V. Los drivers del reloj entran buffered (4341 función), flip-flop (4304 función), y phase-locked con llave loop-based (PLL 4586 función) los elementos.

• 74F

Fast Logic (Lógica rápida) velocidad elemento, paseo alto, 5 V VCC, 74F lógica es una familia del general-propósito de lógica bipolar avanzada de gran velocidad. TI proporciona más de 60 funciones incluso las verjas, buffer/drivers, transrecibidores del autobús, flip-flop, latches, contadores, multiplexores, y demultiplexers en la 74F familia de la lógica.

• FB+/BTL

Backplane Transceiver Logic

velocidad alta, paseo alto, 5 V VCC,

Los FB serie dispositivos se usan para las aplicaciones del autobús de gran velocidad y son totalmente compatible con el IEEE 1194.1-1991 (BTL) y IEEE 896-1991 (Futurebus+) las normas. Estos transrecibidores están disponibles en 7 -, 8 -, 9 -, y 18-bit versiones con TTL y traducción de BTL en baje que 5-ns actuación. Otros rasgos incluyen paseo a a 100 MA y alfileres del prejuicio para las aplicaciones de la vivir-inserción.

• FIFO

First-In, First-Out Memories

TI ha extendido su producto de FIFO que ofrece de CMOS Avanzado (ACTO) y BiCMOS Avanzado (ABT) FIFOs. La FIFO producto familia incluye clocked que FIFOs unidireccional y bidireccional ofreció en 64 a 8K profundidades de memoria y 1-bit a 36-bit anchuras. Strobed que se ofrecen FIFOs unidireccionales y bidireccionales en 16 a 4K profundidades de memoria y 4-bit a 18-bit anchuras. Los FIFOs aplicación-específicos de TI se diseñan especialmente para el uso en telecomunicaciones, DSP, sistemas del internetworking, y alto-bandwidth computando. Estos dispositivos incluyen rasgos como paridad genere y verifique, retransmit, autobús emparejando, el byte cambalacheando, modo de desviación, y microprocesador-como la interface del mando. FIFOs aplicación-específico, además del Widebus de TI los productos de FIFO, oferta superficie-montaña espacio-salvadora que empaqueta y clases de la múltiple-velocidad para la facilidad de plan.

• GTL

Gunning-Transceiver-Logic Technology

La tecnología de GTL es un nuevo reduced-voltage que cambia norma que proporciona de gran velocidad, comunicaciones del punto-a-punto con dispersión de poder baja. TI les ofrece a GTL / TTL traductores unir con los subsistemas TTL-basado. Esto les permite a diseñadores usar las normas GTL-switching para los subsistemas velocidad-sensibles y usar a los traductores para unir con el resto del sistema. Los dispositivos de GTL tienen circuitería innovadora, como sostenimiento del bus en las entradas eliminar la necesidad por las resistencias externas para entradas flotantes que reducen poder costo, y tiempo del board-layout. Mando de edge-rate de rendimiento (OEC) se ofrece en los rendimientos para reducir interferencia electromagnética (EMI) causado por las frecuencias altas de GTL.

• HC/ HCT

High-Speed CMOS Logic (Lógica de CMOS de gran velocidad) velocidad baja, paseo bajo, 5 V VCC,

Para los requisitos de lógica de bajo-poder, TI ofrece a una familia llena de lógica de HC/HCT. Más de 100 tipos del dispositivo están disponibles, incluso las verjas, pestillos, flip-flops, buffer/drivers, contadores, multiplexores, transrecibidores, y los transrecibidores registrado. El HC familiar ofrece entradas CMOS-compatibles y los HCT familiar ofrece entradas TTL-compatibles.

• IEEE 1149.1 (JTAG)

Boundary-Scan Logic Devices

El IEEE 1149.1 (JTAG) boundary-scan la familia de la lógica de octal, Widebus, y examinar-apoyo funciones corporaciones circuitería que permiten estos dispositivos y los sistemas electrónicos en los que ellos se usan para ser probados sin confianza en técnicas sondeando tradicionales. Los dispositivos de lógica de Bus-interface están disponibles en BCT, ABT, y tecnologías de LVT, en 8 -, 18 -, y 20-bit opciones de los pulidores normales, pestillos, y transrecibidores. Las funciones de examinar-apoyo incluyen dispositivos por controlar el autobús de la prueba, realizando a-velocidad la comprobación funcional, y dividir el examine camino en los segmentos más pequeños, más manejables. Más de 40 dispositivos, compuestos de una selección ancha de BCT y octals de ABT, ABT y LVT Widebus, y cada uno de las funciones de examinar-apoyo, está disponible. El autobús-sostenimiento de LVTH y los rasgos de la resistencia serie-humedeciendo también están disponibles.

• LS

Low-Power Schottky Logic velocidad baja, paseo bajo, 5 V VCC,

• LV

Low-Voltage CMOS Technology velocidad baja, paseo bajo, 3.3 V VCC, Los LV de TI que se diseñan CMOS tecnología productos especialmente a las partes para 3 V impulsan uso del suministro. La familia de LV entera también ha sido recaracterizada para operar a 5 V.. La familia de LV es 2 µm en un proceso CMOS que proporciona a 8 MA de paseo y propagación tarda de 18 máximo del ns, mientras teniendo un consumo de poder estático de sólo 20 µA para los dos la bus-interface y funciones de la verja.

• LVC

Low-Voltage CMOS Technology velocidad elemento, los meduim manejan, 3.3 V VCC

Los LVC lógica productos de TI se diseñan especialmente para 3 V impulse suministros. La familia de LVC es una versión alto rendimiento con 0.8 µm CMOS procese tecnología, 24 MA el paseo actual, y 6.5 propagación de máximo de ns tarda para los funcionamientos del driver. Todos los dispositivos de LVC están disponibles con 5 V las entradas tolerantes y rendimientos.

• LVT

Low-Voltage BiCMOS Technology

velocidad alta, paseo alto, 3.3 V VCC,

Los especialmente diseñaron 3 V LVT los usos familiares la 0.8 µm BiCMOS-proceso tecnología para las funciones de la bus-interface. Como sus 5 V el colega de ABT, LVT puede proporcionar a a 64 MA de paseo, 4-ns propagación tarda, y además, consume menos de 100 µA de poder de reserva. Las entradas tienen el rasgo del bus-hold para eliminar las resistencias del pullup externas y I/Os que pueden manejar a a 7 V que les permiten actuar como 5-V/3-V traductores.

• LVTZ

Low-Voltage BiCMOS Technology

velocidad alta, paseo alto, 3.3 V VCC,

El LVTZ familiar ofrece todos los rasgos encontrados en la familia de LVT normal de TI. Además, LVTZ incorpora circuitería para proteger los dispositivos en aplicaciones de la live-insertion. El dispositivo sube al estado de powered-up durante poder y impulsa abajo que se llama impulsar-a 3 estado (PU3S).

• S

Schottky Logic (Lógica de Schottky) velocidad baja, paseo bajo, 5 V VCC,

• SSTL

Series-Stub Terminated Logic Lógica De Resistor-Transistor (RTL) El circuito mostrado aquí es una puerta de NOR/OR. Es decir, la puerta básica es la compuerta NOR.

La disipación de potencia de la compuerta RTL es alrededor de 12 mW y el retardo de propagación promedia 25ns.

Lógica Diodo-Transistor (DTL) El problema básico con compuertas DL es que ellos deterioran el signo lógico rápidamente. Sin embargo, ellos trabajan para una fase en un momento, si el signo se re-amplifica entre las compuertas. Lógica del diodo-transistor (DTL) logra esa meta. VENTAJA de este circuito encima de su RTL equivalente es que la lógica de OR habida realizada por los diodos, no son resistencias. No hay ninguna interacción por consiguiente entre las entradas diferentes, y cualquier número de diodos puede usarse. Una desventaja de este circuito es la resistencia de la entrada al transistor. Su presencia tiende a reducir la velocidad el circuito y limita la velocidad en la que el transistor está cambiar estados así.

El circuito básico de la familia lógica digital DTL es la compuerta AND. Compuerta DTL básica NAND La disipación de potencia de una compuerta DTL es aproximadamente 12 mW y el retardo de propagación promedia 30 ns. El margen de ruido es de alrededor de 1 V y es posible un abanico de salida tan alto como 8. El abanico de salida de la compuerta DTL esta limitado con la corriente máxima que puede fluir en el colector del transistor saturado.

Lógica Del Cmos La lógica del Cmos es una nueva tecnología, basada en el uso de los transistores complementarios del MOS de realizar funciones de la lógica con casi ningún actual requerido. Esto hace estas puertas muy útiles en aplicaciones con pilas. El hecho de que trabajarán con los voltajes de fuente de hasta sólo 3 voltios y tan arriba como 15 voltios son también muy provechosos.

Las puertas todas del Cmos se basan en el circuito fundamental del inversor mostrado. Observe que ambos transistores son el realce-modo MOSFETs; un N-canal con su fuente puesto a tierra, y un P-canal con su fuente conectada con +V. sus puertas están conectados juntos para formar la entrada de información, y sus drenes están conectados juntos para formar la salida.

Los dos MOSFETs se diseñan para tener características que son complementarios el uno al otro. Cuando esta apagado, su resistencia es con eficacia infinita; cuando encendido, su resistencia del canal está sobre 200  ohms. Puesto que la puerta es esencialmente un circuito abierto que no traza ninguna corriente, y el voltaje de la salida será igual o a molido o al voltaje de la fuente de alimentación, dependiendo de el cual el transistor está conduciendo. Este concepto se puede ampliar en las estructuras NI y del NAND combinando los inversores en parcialmente una serie, estructura parcialmente paralela. El circuito mostrado abajo es un ejemplo práctico de un Cmos 2-input NI puerta.

Familias Logicas Del Ldv

1. LVDS

El diferencial de la baja tensión que señala (LVDS) es una nueva tecnología que trata las necesidades de las aplicaciones de hoy de la transmisión de datos del alto rendimiento. También se diseña para resolver las necesidades de las aplicaciones futuras puesto que la fuente de alimentación puede ser tan baja como 2v. Esta tecnología se basa en el estándar de interfaz de ANSI/TIA/EIA-644 LVDS. La tecnología de LVDS ofrece una señal diferenciada de la baja tensión de 330mV (máximo del abd 450mV de 250mV minuto) y de los tiempos rápidos de la transición. Esto permite que los productos traten las altas tarifas de datos que se extienden a partir de Mbps del 100 a mayor de 1 Gbps. Además, el oscilación de la baja tensión reduce al mínimo la disipación de la potencia mientras que proporciona a las ventajas de la transmisión diferenciada.   La tecnología de LVDS se utiliza en dispositivos del programa piloto de línea simple y de la capa física del receptor así como chipsets más complejos de la comunicación del interfaz. Los chipsets de la conexión del canal multiplexan y demultiplex líneas de señales lentas de la TTL para proporcionar a un estrecho, velocidad, interfaz bajo de la potencia LVDS. Estos chipsets proporcionan a ahorros dramáticos de los sistemas en costes del cable y del conector, tan bien como una reducción en la cantidad de espacio físico requerida para la huella del conector.  

Las soluciones de LVDS proveen de diseñadores un nuevo alternativa a solucionar problemas de alta velocidad del interfaz de la entrada-salida. LVDS entrega los milivatios de los Megabites para las aplicaciones hambrientas de la transmisión de datos de la anchura de banda de hoy y de mañana.

Evolucion De Las Familias Logicas

3. Características Importantes

TTL La familia TTL usa transistores del tipo bipolar por lo que está dentro de las familias lógicas bipolares. Las familias TTL estándar.- Texas Instruments (1964) introdujo la primera línea estándar de productos circuitales TTL. La serie 5400/7400 ha sido una de las familias lógicas de Circuitos Integrados más usadas. La diferencia entre las versiones 5400 y 7400 es que la primera es de uso militar, operable sobre rangos mayores de temperatura (de –55 a +125ºC) y suministro de alimentación (cuya variación en el suministro de voltaje va de 4,5 a 5,5 V). La serie 7400 opera sobre el rango de temperatura 0 – 70ºC y con una tensión de alimentación de 4,75 a 5,75 V. Ambas tienen un fan-out típico de 10, por lo que pueden manejar otras 10 entradas.

TTL de baja potencia, serie 74L00: Tienen menor consumo de energía, al costo de mayores retardos en propagación, esta serie es ideal para aplicaciones en las cuales la disipación de potencia es más crítica que la velocidad. Circuitos de baja frecuencia operados por batería tales como calculadoras son apropiados para la serie TTL.

TTL de alta velocidad, serie 74H00: Poseen una velocidad de conmutación mucho más rápida con un retardo promedio de propagación de 6ns. Pero la velocidad aumentada se logra a expensas de una disipación mayor de potencia.

TTL Schotty, serie 74S00: Tiene la mayor velocidad disponible en la línea TTL. Otras propiedades de los TTL son: -En cualquier Circuito Integrado TTL, todas las entradas son 1 a menos que estén conectadas con alguna señal lógica. -No todas las entradas en un Circuito Integrado TTL se usan en una aplicación particular. -Se presentan situaciones en que una entrada TTL debe mantenerse normalmente BAJA y luego hecha pasar a ALTA por la actuación de un suiche mecánico. -Las señales de entrada que manejan circuitos TTL deben tener transiciones relativamente rápidas para una operación confiable. Si los tiempos de subida o de caída son mayores que 1 µs, hay posibilidad de ocurrencia de oscilaciones en la salida.

CMOS Acrónimo de Complementary Metal Oxide Semiconductor (Semiconductor Complementario de Óxido Metálico). Utilizados por lo general para fabricar memoria RAM y aplicaciones de conmutación, estos dispositivos se caracterizan por una alta velocidad de acceso y un bajo consumo de electricidad. Pueden resultar dañados fácilmente por la electricidad estática. La lógica CMOS ha emprendido un crecimiento constante en el área MSI, mayormente a expensas de TTL, con la cual es de directa competencia. El proceso de fabricación del CMOS es más simple que TTL y tiene una densidad de empaque mayor, permitiendo por consiguiente más circuitería en un área dada y reduciendo el costo por función. CMOS usa sólo una fracción de la potencia que se necesita para la serie TTL de baja potencia (74L00) y es así apropiada idealmente para aplicaciones que usan potencia de batería o potencia con batería de respaldo. La velocidad de operación de CMOS no es comparable aún con las series TTL más rápidas, pero se espera mejorar en este respecto. La serie 4000A es la línea más usada de Circuitos Integrados digitales CMOS. Contiene algunas funciones disponibles en la serie TTL 7400 y está en expansión constante. 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. El suministro + VDD puede estar en el rango 3 V a 15 V para la serie 4000A, por lo que la regulación de la fuente no es una consideración seria para CMOS. Cuando se usa CMOS con TTL, el voltaje de la fuente se hace 5 V, siendo los niveles de voltaje de las dos familias los mismos. -La velocidad de conmutación de la familia CMOS 4000A varía con el voltaje de la fuente. -Todas las entradas CMOS deben estar conectadas a algún nivel de voltaje, preferiblemente tierra o VDD. Entradas no usadas no pueden dejarse flotado (desconectadas), porque estas entradas serían susceptibles al ruido. Estas entradas no usadas pueden también ser conectadas a una de las entradas usadas, siempre y cuando no se exceda el fan-out de la fuente de señal. Esto es altamente improbable debido al alto fan-out del CMOS.

Diferencias mas importantes:

• Los voltajes de alimentación son de 5V para los circuitos TTL y de 3 V a 15 V para los circuitos CMOS.
• En la fabricación de los circuitos integrados se usan transistores bipolares par el TTL y transistores MOSFET para La tecnología CMOS.
• El circuito integrado CMOS es de menor consumo de energía pero de menor velocidad que los TTL.

4. Funciones Y Tablas De Verdad

Una función de un Álgebra de Boole es una variable binaria cuyo valor es igual al de una expresión algebraica en la que se relacionan entre sí las variables binarias por medio de las operaciones básicas, producto lógico, suma lógica e inversión. Se representa una función lógica por la expresión f = f (a, b, c,…) El valor lógico de f, depende del de las variables a, b, c,… Se llama termino canónico de una función lógica a todo producto o suma en la cual aparecen todas las variables en su forma directa o inversa. Al primero de ellos se le llama producto canónico y al segundo suma canónica. Por ejemplo sea una función de tres variables f (a, b, c). El término abc es un producto canónico mientras que el término a + b + c es una suma canónica.

El número máximo de productos canónicos o sumas canónicas viene dado por las variaciones con repetición de dos elementos tomados de n en n. El número de productos o sumas canónicas de n variables es por lo tanto 2n.

Para mayor facilidad de representación, cada termino canónico se expresa mediante un número decimal equivalente al binario obtenido al sustituir las variables ordenadas con un criterio determinado por un 1 o un 0 según aparezcan en su forma directa o complementada respectivamente. Los circuitos digitales operan en el sistema numérico binario, que implica que todas las variables de circuito deben ser 1 o 0. El álgebra utilizada para resolver problemas y procesar la información en los sistemas digitales se denomina álgebra de Boole, basada sobre la lógica más que sobre el cálculo de valores numéricos reales. El álgebra booleana considera que las proposiciones lógicas son verdaderas o falsas, según el tipo de operación que describen y si las variables son verdaderas o falsas. Verdadero corresponde al valor digital 1, mientras que falso corresponde a 0. Las tablas de verdad, llamadas tablas booleanas, presentan todas las posibles combinaciones de entrada frente a las salidas resultantes.

Los teoremas del álgebra de Boole son demostrables a diferencia de los del álgebra convencional, por el método de inducción completa. Para poder realizar esto se emplean las llamadas tablas de verdad que no son otra cosa que representaciones gráficas de todos los casos que pueden darse en una relación y de sus respectivos resultados.

La tabla de verdad de una función lógica es una forma de representación de la misma en la que se indica el valor 1 o 0 que toma la función para cada una de las combinaciones posibles de las variables de las cuales depende. En la siguiente tabla se representa la tabla de verdad de una función de tres variables. La deducción de la forma canónica de la función por medio de la tabla de verdad resulta sencilla.

Si, para una determinada combinación de las entradas, la fusión toma el valor lógico 1, el producto canónico de todos los posibles 2n, que vale 1 para dicha combinación, ha de formar parte de la función. La deducción del producto canónico correspondiente es inmediata asignando al estado 0 la variable inversa y al estado 1 la variable directa.

No existe actualmente un criterio unico de minimizacion de la expresión de una función lógica y además se prevé una gran evolución de este concepto debido a la cada día mayor disponibilidad de sistemas funcionales complejos en circuitos integrados que permite realizar cualquier función lógica.

Circuitos Básicos

Los siguientes son pequeños circuitos digitales integrados cuyo funcionamiento se adapta a la operaciones y postulados del álgebra de Boole . Los operadores o puertas lógicas mas importantes aparecen en la siguiente tabla , junto a su nombre , símbolo mas extendido y ecuación.

Ahora pasaremos a especificar cada uno de los circuitos básicos que hemos resumido anteriormente en la tabla.

Circuito OR Es un dispositivo digital que entrega una salida baja cuando todas sus entradas son bajas, y una salida alta cuando existe por lo menos un alto en cualquiera de sus entradas o en las dos al mismo tiempo. El signo (+) denota la función propia de una compuerta OR y no se puede omitir, tampoco debe confundirse con el signo más de la suma aritmética, a esta operación se le denomina también suma lógica.

Es un circuito que tiene dos o más entradas y su salida es igual a la suma OR de las entradas. La figura siguiente muestra el símbolo correspondiente a una compuerta OR de dos entradas. Las entradas A y B son niveles de voltaje lógico y la salida S es un nivel de voltaje lógico cuyo valor es el resultado de la operación OR de A y B; esto es S = A+B, que debe leerse como "S es igual a A o B"o "A o B es igual a S" y no como "S es igual a A más B" En otras palabras, la compuerta OR opera en tal forma que su salida es alta (nivel lógico 1)si la entrada A, B o ambas están en el nivel lógico 1.La salida de la compuerta OR será baja (nivel lógico 0)si todas sus entradas están en el nivel lógico 0 .

Esta misma idea puede ampliarse a más de dos entradas Por ejemplo si tuviéramos tres entradas la tabla lógica que se muestra a continuación nos demuestra una vez más que la salida 1 se dará en el caso de que una o más entradas sean 1.Este es el principio general es el mismo que rige para compuertas OR con cualquier número de entradas .

Mediante el uso del lenguaje del álgebra booleana , la salida x puede expresarse como X = A + B + C, donde una vez debe hacerse hincapié en que el signo + representa la operación OR. Por consiguiente la salida de cualquier compuerta OR se puede expresar como la suma OR de todas sus entradas.

Circuito AND

Una compuerta AND de dos entradas es un dispositivo lógico que entrega una salida alta cuando todas sus entradas son altas y una salida baja cuando hay un alto en cualquiera de sus entradas .

El signo (.) denota la función propia de una compuerta AND y se puede omitir, de modo que da lo mismo si se coloca o no. A la función AND se le llama también producto lógico.

Es un circuito con dos o mas entradas, la salida de estas es igual al producto AND de las entradas lógicas es decir S = A.B Es un circuito que opera en tal forma que su salida es alta solamente cuando todas sus entradas son altas . En todos los otros casos la salida de la compuerta AND es baja es decir 0,. Al igual que en el caso del circuito OR también se cumple que esta operación también se cumpla para más de dos entradas . En la figura que se muestra a continuación se encuentra una tabla con tres entradas. Cabe resaltar que la salida de la compuerta es 1 solamente en el caso que A = B = C = 1. La expresión para la salida sería la siguiente X =ABC.

Se debe tener cuidado a la hora de observar los símbolos para operar dado que como son un poco parecidos podría haber una equivocación y obviamente esto sería realmente fatal si lo que se busca es reducir o resolver el circuito.

Circuito NOT

Esta operación se puede efectuar con una sola variable de entrada. En el caso de que la variable fuera B si la sometemos a la operación NOT el resultado sería X = Ā.Existen varias formas de expresar esta operación una de ellas es: X es igual a la inversa de A o X es igual a no A. Lo que indica la negación vendría a ser el simbolito que se encuentra encima de la variable de entrada.

A este circuito también se le conoce con el nombre de inversor o complementador puesto que también pudimos haber dicho Ā es el complemento de A.

En este circuito solo observamos dos casos cuando 1 se ha negado o complementado se convierte en 0 y cuando 0 se ha negado o complementado se convierte en 1. A continuación se muestra esto simbólicamente . Si lo quisiéramos representar en una tabla de verdad sería de la forma siguiente:

Circuitos NAND y NOR

Una vez que se ha obtenida la expresión mínima de una función es necesario realizarla en la practica mediante elementos físicos. El diseño de puertas lógicas con transistores en un principio y la posterior aparición de los circuitos ha hecho que las puertas NAND y NOR sean las mas utilizadas en la realización de las funciones lógicas Se ha demostrado que las funciones NAND y NOR pueden realizar cualquiera de las tres funciones elementales suma, producto e inversión.

Par realiza con puertas NAND ( NOR) la expresión mínima de la función obtenida por el método tabular o el método numérico, se aplicaran las siguientes reglas cuya validez se deduce de los postulados y teoremas existentes.

1. Se aplican a la expresión global de la función dos inversores con lo cual la misma queda invariable.
2. Si la operación más externa es una suma (producto)lógica, se opera una de las inversiones aplicando el Teorema de Morgan y si es producto (suma) no se operan ninguna de las dos.
3. Si en el interior de la expresión existen sumas (producto) lógicas, se aplican a cada una de ellas dos inversiones y se opera una de ellas par convertirla en el inverso del producto (suma).
4. Se continúa realizando esta operación hasta que todas las sumas (producto)hayan llegado convertidas en inversos de productos (sumas).

Las reglas par realizar cualquier expresión con puertas NAND no son iguales a las de la puerta NOR sustituyendo la palabra suma por producto, lo cual se ha indicado incluyendo la palabra suma entre paréntesis en las reglas que acabamos de indicar.

5. Circuitos Internos En Los Chips

Los circuitos internos utilizan los chips, por ser más fiables y económicos. Una de sus finalidades corresponde al funcionamiento del encendido totalmente electrónico; en donde por medio de la UCE (Unidad Central Electrónica) va a calcular el momento de encendido correcto para todos los estados de servicio; entre los cuales tenemos:

• Régimen r.p.m. motor y posición PMS que le envían los sensores.
• Presión en Colector Admisión medido por el Transmisor ó Resistencia PTC.
• Temperatura motor enviada por el Transmisor ó Resistencia inversa NTC.
• Posición mariposa según la posición del reóstato en eje mariposa.

Componentes Digitales Muchas veces, en la etapa de diseño de un circuito digital, se requiere utilizar una compuerta. Utilizar un circuito integrado y sólo disponer de una compuerta de éste es muy ineficaz. Para evitar este problema realizaremos algunos dispositivos digitales con componentes discretos y/o con otros dispositivos, con el fin de optimizar algunos circuitos.

La primera compuerta lógica que fabricaremos con componentes discretos será la NOT. Algunos esquemas posibles son los siguientes:

NOT:

El primer circuito es el más simple y el más usado. El transistor es cualquier transistor pequeño. R1 es de 10k, mientras que R2 adopta un valor de 1k. VCC es la tensión de alimentación del circuito. Esta compuerta es útil en sistemas tanto TTL como CMOS.

El segundo circuito, que es del tipo CMOS, es un poco más complicado, pero su respuesta es casi igual al de una compuerta del tipo CD4XXX. Con lo cual debe ser utilizado en circuitos con grandes exigencias a nivel de lógica.

AND:

La compuerta AND se realiza de la siguiente manera:

Nuevamente, el primer circuito es el más utilizado y el más versátil. Los diodos son cualquier diodo pequeño y la resistencia es de 10k. Sin embargo, el segundo ofrece características mucho más similares a las de un circuito integrado. Para agregar más entradas a la compuerta, basta sólo colocar tantos diodos en paralelo con D1 y D2 como entradas adicionales se requiera. Aquí se observa una nueva ventaja de la "fabricación" de compuertas: es perfectamente factible realizar una AND ó una OR con 30 ó 40 entradas, algo muy difícil de conseguir en un circuito integrado convencional.

OR:

De forma similar a las AND las compuertas OR se crean de la siguiente manera:

De nuevo aparece el compromiso entre la versatilidad y facilidad o la similitud de respuesta entre ambos diseños.

Las compuertas NAND, NOR, X-OR, X-NOR surgen de la combinación de los tres diseños anteriores.

Si bien, como se explicó arriba, realizar una compuerta con componentes discretos es útil en algunas circunstancias, en otras es necesario crear un componente digital a partir de otros. Por ejemplo: si se dispone de un circuito integrado con 4 compuertas NAND, del que se utilizan 3 y se requiere una compuerta "NOT", no hace falta colocar otro CI con una compuerta NOT es posible utilizar la compuerta NAND como una NOT.

Se pueden fabricar unos componentes con otros, por ejemplo:

• Compuerta NOT con NAND:

• Compuerta NOT con NOR:

• Compuerta AND con NOR:

• Compuerta NAND con NOR:

• Compuerta OR con NAND:

• Compuerta NOR con NAND:

6. Bibliografía

• http://comunidad.ciudad.com.ar/internacional/aruba/megat/nuevo3b.htm
• http://personal.telefonica.terra.es/web/autoxugamovil/Encendido/Encendido2.htm
• http://ohm.ingsala.unal.edu.co/gmun/electronica/unetronica/6.htm
• http://www.geocities.com/delicadob/tema0/tema0.htm#TOP
• http://www.depeca.alcala.es/wwwnueva/docencia/12ciclo/informat/tc/Documentos/traspas-baja-tens.PDF.
• http://www.romalo.250x.com/contenido/famlog/fomlog1.htm
• http://eupt.unizar.es/asignaturas/ittse/sistemas_electronicos_digitales/Cuatrimestre1/02tema/02teoria.pdf.
• http://usuarios.iponet.es/agusbo/uned/propios/apuntes/flog1.PDF.
• http://eca.redeya.com/cursos/edigital/tutord2.htm

Trabajo enviado por Mabel Gonzales Urmachea