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Tecnología TTL
Tecnología CMOS
Parámetros relevantes
Hojas de características
Elección de la familia lógica
Encapsulados
Otras tecnologías
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] Tecnología TTL
– TTL: Transistor-Transistor Logic
– Tensiones de alimentación: GND=0V,
+Vcc=5 V
– Nivel de tensión de entrada para el 0 lógico:
• VIL(min) = 0V
• VIL(max) = 0,8V
– Nivel de tensión de entrada para el 1 lógico:
• VIH(min) = 2V
• VIH(max) = 5V
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] Tecnología TTL
– Nivel de tensión de salida para el 0 lógico:
• VOL(min) = 0V
• VOL(max) = 0,4V
– Nivel de tensión de salida para el 1 lógico:
• VOH(min) = 2,4V
• VOH(max) = 5V
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] Tecnología TTL
VIH(max)
5V
5V
VOH(max)
1 lógico
1 lógico
2,4V
2V
No predecible
0,8V
0 lógico
0V
VIH(min)
No predecible
VIL(max)
VIL(min)
Niveles de tensión
a la entrada
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VOH(min)
0,4V
0V
0 lógico
VOL(max)
VOL(min)
Niveles de tensión
a la salida
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] Tecnología TTL
– Márgenes de ruido: medida de la inmunidad
al ruido de un circuito
– VNH= VOH(min) - VIH(min)
– VNL= VIL(max) - VOL(max)
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] Tecnología TTL
5V
5V
VOH(min)
VIH(min)
Margen de ruido
para el nivel alto
VIL(max)
VOL(max)
Margen de ruido
para el nivel bajo
0V
VNH≈0.4V
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VNL≈0.4V
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] Tecnología TTL
+VCC
A
B
S
Puerta NAND
GND
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] Tecnología TTL
Las dos entradas
en nivel alto
H
H
+VCC
OFF
OFF
ON
L (<0,2V)
ON
Salida en nivel bajo
GND
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] Tecnología TTL
Una o ambas
entradas
en nivel bajo
H
L
+VCC
ON
ON
OFF
H (>2,4V)
OFF
Salida en nivel alto
GND
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] Tecnología TTL
+V
+VCC
CC
Sentido de la
intensidad para
salida nivel bajo
L
GND
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GND
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] Tecnología TTL
+V
+VCC
CC
Sentido de la
intensidad para
salida nivel alto
H
GND
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GND
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] Tecnología TTL
+VCC
Resistencia externa
pull-up
Salida en
colector abierto
GND
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] Tecnología TTL
+VCC
Salida en
alta impedancia
EN
GND
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] Tecnología TTL
> Tecnología CMOS
] Parámetros relevantes
] Hojas de características
] Elección de la familia lógica
] Encapsulados
] Otras tecnologías
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] Tecnología CMOS
– CMOS: Complementary Metal Oxide
Semiconductor (trans. efecto de campo)
– Tensiones de alimentación variables: 0÷VDD
– Suponiendo VDD=5V:
• Nivel de tensión de entrada para el 0 lógico:
– VIL(min) = 0V
– VIL(max) = 1,5V
• Nivel de tensión de entrada para el 1 lógico:
– VIH(min) = 3,5V
– VIH(max) = 5V
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] Tecnología CMOS
– Suponiendo VDD=5V:
• Nivel de tensión de salida para el 0 lógico:
– VOL(min) = 0V
– VOL(max) = 0,1V
• Nivel de tensión de salida para el 1 lógico:
– VOH(min) = 4,9V
– VOH(max) = 5V
– Márgenes de ruido: VNH=VNL≈1,4V
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] Tecnología CMOS
+VDD
+VDD
A
S
S
A
GND
B
Inversor CMOS
Puerta NAND CMOS
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GND
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] Tecnología TTL
] Tecnología CMOS
> Parámetros relevantes
] Hojas de características
] Elección de la familia lógica
] Encapsulados
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] Parámetros relevantes
– Disipación de potencia (consumo)
• Producto de tensión de alimentación por intensidad
consumida por la puerta (promedio para salida en
alto y salida en bajo)
• En TTL no depende de la frecuencia
• En CMOS aumenta linealmente con la frecuencia
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] Parámetros relevantes
– Retardo de propagación: tiempo que
transcurre entre el cambio de nivel lógico en
una entrada y el correspondiente cambio de
nivel lógico a la salida
• tPHL: retardo de propagación cuando la salida
cambia de nivel alto a bajo
• tPLH: retardo de propagación cuando la salida
cambia de nivel bajo a alto
– El retardo de propagación limita la frecuencia
de trabajo de un circuito
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] Parámetros relevantes: retardo de
propagación
– Por ejemplo, para un inversor:
Entrada
Salida
tPHL
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tPLH
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] Parámetros relevantes
– Producto velocidad-potencia: figura de mérito
empleada para comparar diferentes familias
lógicas.
– Fan-out: límite para el número de entradas de
puertas de carga que una determinada puerta
puede excitar
Se tiene que cumplir:
IOH>IIH(1)+...+ IIH(n)
IOL>IIL(1)+...+ IIL(n)
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] Parámetros relevantes: fan-out
IOH
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IIH
IOL
IIL
IIH
IIL
IIH
IIL
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] Parámetros relevantes
– Otros parámetros temporales para dispositivos
síncronos:
• Para señales de reloj caracterizamos el tiempo de
subida (tr) y de bajada(tf) del flanco:
rise=subida
fall=bajada
tr
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tf
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] Parámetros relevantes
– Otros parámetros temporales para dispositivos
síncronos:
• tiempo de set-up (ts): tiempo que debe mantenerse
estable el valor lógico de la entrada antes del flanco
activo del reloj para un correcto funcionamiento
• tiempo de hold (th): tiempo que debe mantenerse
estable el valor lógico de la entrada después del
flanco activo del reloj para un correcto
funcionamiento
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] Parámetros relevantes: tiempo de setup y de hold
CLK
D
tsetup thold
Q
tpLH
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] Parámetros relevantes
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] Elección de la familia lógica
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> Elección de la familia lógica
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] Las familias lógicas se agrupan en series,
según sus características de velocidad,
consumo, etc.
] La series clásicas TTL son:
–
–
–
–
74L: TTL de bajo consumo
74S: TTL Schottky (alta velocidad)
74LS: TTL Schottky de bajo cosumo
74AS/ALS: Schottky avanzada y Schottky
avanzada de bajo consumo
– 74F: TTL rápida
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] La series clásicas CMOS son:
–
–
–
–
–
4000: primera serie aparecida
74HC: CMOS de alta velocidad
74HCT: CMOS alta velocidad compatible TTL
74AC: CMOS avanzada
74ACT: CMOS avanzada compatible TTL
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] La elección de la familia lógica
– Se recomienda la lectura del documento:
Logic Selection Guide First Half 2002 (Rev. Q) (SDYU001Q, 3368 KB)
de la página web de Texas Instruments
http://focus.ti.com/docs/logic/catalog/resources/logiclit
erature.jhtml
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] La elección de la familia lógica
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] Ciclo de vida de un producto
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] Interconexión de familias lógicas
– Hay que verificar:
•
•
•
•
•
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VOH(min) >VIH(min)
VOL(max) <VIL(max)
IOH >IIH
IOL >IIL
Niveles de tensión de alimentación
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] Encapsulados
– Se recomienda la página web de Philips
http://www.semiconductors.philips.com/package/
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] Otras tecnologías
– ECL
• Emitter-Coupled Logic
• Basada en transistores bipolares no saturados
• Lógica de muy alta velocidad (tp≈1ns)
– BiCMOS
• Integra transistores bipolares y CMOS
– E2CMOS
• Basada en transistores de puerta aislada
• Permiten la programación
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