Su nombre se debe a la utilización de un componente denominado transistor MOS. Se llama complementaria, es decir, transistores NMOS y PMOS.
Estos circuitos integrados se comenzaron a desarrollar posteriormente a los de la familia TTL y presentan ventajas y desventajas respecto a ella. La principal ventaja es la menor disipación por función lo que permite una mayor densidad de integración, y su principal desventaja es su tiempo de propagación.
La familia CMOS básica es la denominada serie 4000 y en ella se incluye dispositivos complejos como contadores, registros, memorias, microprocesadores y microcontroladores.
SERIE STANDART (4000)
Alimentación eléctrica: 3 a 18v
FAN-OUT: Superior a 50
Temperatura de función: -40°C a 85°C
Niveles de tensión para una tensión de alimentación de 5v:
VIL= 1,5v
VIH= 3,5v
VOL= 0,05v
VOH= 4,95v
Intensidad al ruido:
No le afectan pulsos de hasta unh 30% de la tensión de alimentación, los tiempos de propagación son inversamente proporcionales a la tensión de alimentación siendo de 50nS para 5v y 30nS para 10v.
La potencia disipada por cada función es el orden de los 10nW.
Las familias que se desarrollaron anteriormente son las siguientes:
54/74 HC (HIGH SPEED CMOS)
Se mejora el tiempo de propagación llegando alos valores de 8nS con tensiones de alimentación comprendidas entre 3 y 6v.
54/74 HCT (HIGH SPEED CMOS Compatible TTL)
Tiene las características de la serie HC y es electricaménte compatible con la TTL. Alimentación: 5v.
Las series más modernas del CMOS son:
54/74 AC
La tensión de alimentación esta comprendida entre 3 y 6v lo que le hace compatible con la HC.
54/74 ACT
Se alimenta con 5v por lo que puede sustituir a la serie 54/74 HCT y a toda la familia TTL.
Potencia por función: 1nW.
Tiempo de propagación: 3nS.
domingo, 3 de junio de 2012
Familia TTL (TRANSISTOR-TRANSISTOR-LOGIC)
La familia TTL surgió como último desarrollo para crear funciones lógicas mediante semiconductores. Anteriormente se habian desarrollado las familias DL (Lógica de diodos), RTL (RESISTOR TRANSISTOR LOGIC), DTL (DIODO TRANSISTOR LOGIC), HTL ( Lógica de alto umbral), ECL (Lógica de acoplamiento por emisor).
En está familia lógica las compuertas están construidas mediante resistores, diodos y transistores bipolares por lo que esta familia posee las características generales de estos últimos. Con está tecnología se fabrican además compuetas y otros circuitos de mayor complejidad en escala MSI (codificadores, multiplexores, sumadores, etc).
La familia TTL comprende varias series que han sido desarrolladas a partir de la serie ESTANDART para mejorar algunas de las características de las fabricadas anteriormente.
La 1° serie, es decir la ESTANDART, se conoce como serie 74 cuyas características principales son las siguientes:
Tensión de alimentación: 5v +-10%
Temperatura de trabajo: 0°C a 70°C
FAN-OUT= 10
Niveles de tensión: VIL= 0,8v; VIH= 2v; VOL= 0,4v; VOH= 2,4v
Valor de ruido: En ambos niveles 0,4v
Tiempo de propagación medio 10 nS
Disipación de potencia: 10 mW por función
La serie 54 presenta las mismas características que la 74, pero se desarrollo inicialmente para aplicaciones militares y aeroespaciales y se diferencia fundamentalmente en que su temperatura de trabajo esta comprendida entre -55°C a 125°C.
Con el fin de mejorar los tiempos de conmutación y/o la disipación de potencia se han desarrollado las siguientes series:
74/54 L (LOW POWER)
En esta serie se obtiene menor consumo 1mW por función pero el tiempo de propagación es de 33nS.
74/54 S (SCHOTTKY)
Incorpora diodos SCHOTTKY para llevar el tiempo de propagación a 3nS con una disipación de potencia de 20mW aproximadamente.
74/54 LS (LOW POWER SCHOTTKY)
Combina las ventajas de las series anteriores con una potencia disipada por compuerta de 2mW y un tiempo de propagación de 10nS.
74/54 ALS (ADVANCED LOW POWER SCHOTTKY)
Con una potencia disipada por compuerta de 1mW y un tiempo de propagación de 4nS.
74/54 AS (ADVANCED SCHOTTKY)
Esta serie se desarrollo para aplicaciones que requieren bajos tiempos de propagación llegando a 1,5nS con una disipación de potencia de 7mW.
En está familia lógica las compuertas están construidas mediante resistores, diodos y transistores bipolares por lo que esta familia posee las características generales de estos últimos. Con está tecnología se fabrican además compuetas y otros circuitos de mayor complejidad en escala MSI (codificadores, multiplexores, sumadores, etc).
La familia TTL comprende varias series que han sido desarrolladas a partir de la serie ESTANDART para mejorar algunas de las características de las fabricadas anteriormente.
La 1° serie, es decir la ESTANDART, se conoce como serie 74 cuyas características principales son las siguientes:
Tensión de alimentación: 5v +-10%
Temperatura de trabajo: 0°C a 70°C
FAN-OUT= 10
Niveles de tensión: VIL= 0,8v; VIH= 2v; VOL= 0,4v; VOH= 2,4v
Valor de ruido: En ambos niveles 0,4v
Tiempo de propagación medio 10 nS
Disipación de potencia: 10 mW por función
La serie 54 presenta las mismas características que la 74, pero se desarrollo inicialmente para aplicaciones militares y aeroespaciales y se diferencia fundamentalmente en que su temperatura de trabajo esta comprendida entre -55°C a 125°C.
Con el fin de mejorar los tiempos de conmutación y/o la disipación de potencia se han desarrollado las siguientes series:
74/54 L (LOW POWER)
En esta serie se obtiene menor consumo 1mW por función pero el tiempo de propagación es de 33nS.
74/54 S (SCHOTTKY)
Incorpora diodos SCHOTTKY para llevar el tiempo de propagación a 3nS con una disipación de potencia de 20mW aproximadamente.
74/54 LS (LOW POWER SCHOTTKY)
Combina las ventajas de las series anteriores con una potencia disipada por compuerta de 2mW y un tiempo de propagación de 10nS.
74/54 ALS (ADVANCED LOW POWER SCHOTTKY)
Con una potencia disipada por compuerta de 1mW y un tiempo de propagación de 4nS.
74/54 AS (ADVANCED SCHOTTKY)
Esta serie se desarrollo para aplicaciones que requieren bajos tiempos de propagación llegando a 1,5nS con una disipación de potencia de 7mW.
Características generales de las compuertas integradas:
Las tecnologías más conocidas en la fabricación de compuertas integradas son las TTL y CMOS y en ambas familias se indican en las hojas de datos las siguientes características principales:
Tensión de alimentación y su tolerancia.
Temperatura de trabajo
FAN-OUT (ABANICO DE SALIDA) Máxima cantidad de entradas que se puede a la salida de una compuerta.
Tensiones de funcionamiento:
VIL= Máxima tensión de entrada para un nivel bajo (0)
VIH= Minima tensión de entrada para un nivel alto (1)
VOL= Máxima tensión de salida para un nivel bajo (0)
VOH= Minima tensión de salida para un nivel alto (1)
Tiempo de propagación medio:
Es el tiempo que transcurre desde que se produce un cambio lógico a la entrada hasta que lo hace a la salida.
Disipación de potencia:
Normalmente se indica la disipación de potencia por función. También se indica los consumos de corriente de alimentación y de entrada y salida para los valores lógicos.
Cada una de las familias lógicas tienen sus ventajas y sus desventajas, por ese motivo en cada caso se elegirá la más adecuada al diseño que se vaya a desarrollar.
Las características ideales de una familia lógica integrada son las siguientes:
Alto grado de integración
Alta velocidad de propagación
Minimo consumo
Máxima inmunidad al ruido y a la variación de temperatura
Compatibilidad con otras familias lógicas
Bajo costo
Tensión de alimentación y su tolerancia.
Temperatura de trabajo
FAN-OUT (ABANICO DE SALIDA) Máxima cantidad de entradas que se puede a la salida de una compuerta.
Tensiones de funcionamiento:
VIL= Máxima tensión de entrada para un nivel bajo (0)
VIH= Minima tensión de entrada para un nivel alto (1)
VOL= Máxima tensión de salida para un nivel bajo (0)
VOH= Minima tensión de salida para un nivel alto (1)
Tiempo de propagación medio:
Es el tiempo que transcurre desde que se produce un cambio lógico a la entrada hasta que lo hace a la salida.
Disipación de potencia:
Normalmente se indica la disipación de potencia por función. También se indica los consumos de corriente de alimentación y de entrada y salida para los valores lógicos.
Cada una de las familias lógicas tienen sus ventajas y sus desventajas, por ese motivo en cada caso se elegirá la más adecuada al diseño que se vaya a desarrollar.
Las características ideales de una familia lógica integrada son las siguientes:
Alto grado de integración
Alta velocidad de propagación
Minimo consumo
Máxima inmunidad al ruido y a la variación de temperatura
Compatibilidad con otras familias lógicas
Bajo costo
Escalas de integración:
A lo largo del tiempo los fabricantes de compuertas electrónicas ha logrado aumentar la cantidad de componentes construidos por unidad de superficie de los circuitos integrados. Esto se conocen como un aumento de la escala de integración,
Las ventajas de aumentar la escala de integración son muchas, siendo las más importantes: permitir la construcción de circuitos cada vez más complejos, disminuir el tamaño de los circuitos, disminuir el consumo eléctrico, hacer circuitos mas confiables, ser mas fáciles de cambiar y además bajar los costos.
Las escalas de integración fueron aumentando a medida que mejoró la tecnología.
SSI:
(SMALL SCALE INTEGRATION)
En esta escala se priducen C.I: que contienen funciones lógicas elementales como compuertas (aprox. 100 componentes).
MSI:
(MEDIUM SCALE INTEGRATION)
Comprende circuito de aplicación general más complejos como multiplexores, codificadores, contadores, etc (entre 100 y 1000 componentes).
LSI:
(LARGE SCALE INTEGRATION)
Gracias a está escala de integración se pudieron lograr circuitos electrónicos muy complejos como memorias y microprocesadores. Contienen entre 1000 y 100000 componentes).
VLSI:
(VERY LARGE SCALE INTEGRATION)
Se alcanzó está tecnología en los años 90° lograndose circuitos integrados con más de 10 millones de componentes.
Actualmente los microprocesadores que trabajan en la arquitectura de 64 bits y con una frecuencia de 3 GHz como es el caso de la serie INTEL CORE I7 que posee alrededor de 700 millones de transistores.
Las ventajas de aumentar la escala de integración son muchas, siendo las más importantes: permitir la construcción de circuitos cada vez más complejos, disminuir el tamaño de los circuitos, disminuir el consumo eléctrico, hacer circuitos mas confiables, ser mas fáciles de cambiar y además bajar los costos.
Las escalas de integración fueron aumentando a medida que mejoró la tecnología.
SSI:
(SMALL SCALE INTEGRATION)
En esta escala se priducen C.I: que contienen funciones lógicas elementales como compuertas (aprox. 100 componentes).
MSI:
(MEDIUM SCALE INTEGRATION)
Comprende circuito de aplicación general más complejos como multiplexores, codificadores, contadores, etc (entre 100 y 1000 componentes).
LSI:
(LARGE SCALE INTEGRATION)
Gracias a está escala de integración se pudieron lograr circuitos electrónicos muy complejos como memorias y microprocesadores. Contienen entre 1000 y 100000 componentes).
VLSI:
(VERY LARGE SCALE INTEGRATION)
Se alcanzó está tecnología en los años 90° lograndose circuitos integrados con más de 10 millones de componentes.
Actualmente los microprocesadores que trabajan en la arquitectura de 64 bits y con una frecuencia de 3 GHz como es el caso de la serie INTEL CORE I7 que posee alrededor de 700 millones de transistores.
Circuitos digitales que contienen compuertas lógicas:
Los circuitos digitales que contienen solamente compuertas lógicas se encuentran encapsulados por una estrucutura DIL (DUAL IN LINE) de 14 pines reservandose los terminales 7 y 14 para la conexión a la fuente de alimentación; tierra ó GND (en esté caso) y +Vcc respectivamente.
Ej: Circuito integrado de 4 compuertas NAND de 2 entradas.
Dado que existen compuertas de más de 2 entradas resulta evidente que cuanto mayor sea la cantidad de entradas menor será la cantidad de compuertas incluidas.
Ej: Circuito integrado de 4 compuertas NAND de 2 entradas.
Dado que existen compuertas de más de 2 entradas resulta evidente que cuanto mayor sea la cantidad de entradas menor será la cantidad de compuertas incluidas.
Ejemplo:
TTL:
(TRANSISTOR TRANSISTOR LOGIC)
(Transistores bipolares de juntura)
CMOS:
(COMPLEMENTARY METAL OXIDE SEMICONDUCTOR)
(Transistores de efecto de campo)
(TRANSISTOR TRANSISTOR LOGIC)
(Transistores bipolares de juntura)
CMOS:
(COMPLEMENTARY METAL OXIDE SEMICONDUCTOR)
(Transistores de efecto de campo)