Monografias | Circuitos Digitales

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

• Clasificación De Los Circuitos Integrados

Existen dos clasificaciones fundamentales de circuitos integrados(CI): los análogosy los digitales; los de operación fija y los programables; en este caso nosencargaremos de los circuitos integrados digitales de operación fija. Estoscircuitos integrales funcionan con base en la lógica digital o álgebra deBoole, donde cada operación de esta lógica, es representada en electrónicadigital por una compuerta.

La complejidad de un CI puede medirse por el número de puertas lógicas quecontiene. Los métodos de fabricación actuales de fabricación permitenconstruir Cis cuya complejidad está en el rango de una a 10⁵ o máspuertas por pastilla.

Según esto los Cis se clasifican en los siguientes niveles o escalas deintegración :
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.

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

Estos componentes están estandarizados, para que haya una compatibilidadentre fabricantes, de forma que las características más importantes seancomunes. De forma global los componentes lógicos se engloban dentro de una delas 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 intentanconseguir 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. Estafamilia nació como un intento de conseguir la rapidez de TTL y el bajo consumode 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
2. LS: Low power Schottky = disipación y tiempo de propagación pequeño.
3. S: Schottky = disipación normal y tiempo de propagación pequeño.
4. 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 unaserie de limitaciones impuestas por el propio diseño interno de losdispositivos 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

   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.

2. Margen Del Uno

   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 De Transicion

   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. Amplitud Logica

   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. Ruido

   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. Fan Out

   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. Potencia Disipada

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

8. Tiempos De Propagacion

   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. 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 0,8micrones BiCMOS y proporciona al alto mecanismo impulsor hasta 64 mA y retardosde la propagación debajo del rango de 5 ns, mientras que mantiene el consumo deenergía muy bajo. Los productos de ABT se satisfacen bien para las aplicacionesde la vivir-inserción con un I de la especificación de 0,1 mA. Para reducirefectos de la transmisión-línea, la familia de ABT tiene opcionesserie-series-damping del resistor. Además, hay las piezas especiales de ABT queproporcionan al mecanismo impulsor extremadamente de gran intensidad (180 mA)para transmitir abajo a las líneas de la transmisión de 25 ohmios. Lasfunciones avanzadas del megabus, tales como transmisores-receptores universalesdel megabus (UBT) emulan una variedad amplia de funciones del megabus-interfaz.Las opciones de la multiplexación para la interpolación y el megabus de lamemoria upsizing o downsizing también se proporcionan. Además, losdispositivos de Widebus tienen megabus-sostienen el trazado de circuito en lasentradas de información para eliminar la necesidad de los resistores externosdel 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 de70 funciones incluyendo las puertas, los flip-flop, los programas pilotos, loscontadores, y los transmisores-receptores. La familia del ACL es una familiaconfiable, de baja potencia de la lógica con 24 mecanismos impulsores de lasalida de mA. Se incluyen en la familia los productos estándares delextremo-contacto y el centro-contacto VCC y los productos de la configuraciónde la tierra con el salida-borde controlan el trazado de circuito (OEC). Eltrazado de circuito de OEC, disponible solamente con los productos delcentro-contacto, ayuda a reducir el ruido simultáneo de la conmutaciónasociado a alta lógica de la velocidad. Se incluyen en los productos delcentro-contacto 16 -, 18 -, y las funciones del megabus-interfaz 20-bit. Losdispositivos de la CA ofrecen entradas de información de MCOcS-compatible y losdispositivos 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 naturalpara los utilizadores de HCMOS que necesitan más velocidad para de bajapotencia, de poco ruido, y bajo-conducen aplicaciones. La familia de la lógicade AHC consiste en las puertas básicas, los circuitos integrados a escalamedia, y las funciones octales fabricadas usando el proceso de EPIC1-S queproduce alto rendimiento en el bajo costo. Las características defuncionamiento de la familia de AHC son:

1.Velocidad: Con retardos típicos de la propagación de 5,2 ns (octals), quees cerca de tres veces más rápidamente que los dispositivos de HC, losdispositivos de AHC son la solución rápida y reservada para la operación dela alto-velocidad.
2.Ruido bajo:La familia de AHC permite que los diseñadores combinen lascaracterísticas de poco ruido de los dispositivos de HCMOS con los niveles defuncionamiento de hoy sin los problemas de overshoot/undershoot típicos dealto-conduce los dispositivos requeridos generalmente para conseguir velocidadesde AHC.
3.Potencia baja:La familia de AHC, usando tecnología del Cmos, exhibe elconsumo de energía bajo (corriente estática máxima, mitad de 40 µA el deHCMOS).
4.Mecanismo impulsor:Salida-conduzca la corriente es ±8 mA en 5 V VCC y ±4 mAen 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 tecnologíasdel µm BiCMOS para las funciones del megabus-interfaz. Además, la ALBproporciona al mecanismo impulsor de 25 mA en 3,3 V de retardos máximos de lapropagación de 2,2 ns. Las entradas de información tienen afianzar diodos conabrazadera 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 130funciones bipolares de la lógica. Esta familia, combinada con la familia AS,puede ser utilizada para optimizar sistemas con el presupuesto delfuncionamiento. Usando AS en caminos speed-critical y ALS donde está menos críticala velocidad, los diseñadores pueden optimizar funcionamiento de la velocidad yde la potencia. La familia de ALS incluye las puertas, los flip-flop, loscontadores, los programas pilotos, los transmisores-receptores, lostransmisores-receptores registrados, los cierres del repaso, los programaspilotos 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 incluyeconcluido 90 funciones que ofrezcan altas capacidades de mecanismo impulsor.Esta familia, combinada con la familia de ALS, puede ser utilizada paraoptimizar velocidad y potencia del sistema con el presupuesto delfuncionamiento. Usando AS en caminos velocidad-críticos y ALS donde está menoscrítica la velocidad, los diseñadores pueden optimizar funcionamiento de lavelocidad y de la potencia. AS la familia incluye las puertas, los flip-flop,los contadores, los programas pilotos, los transmisores-receptores, lostransmisores-receptores registrados, los cierres del repaso, los programaspilotos 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. Estosproductos especialmente diseñados 3-V se procesan en 0,6 tecnologías del µmCmos, dando los retardos típicos menos de 3 ns de la propagación junto conmecanismo impulsor actual de 24 mA y del consumo de energía estático de 40 µApara las funciones del megabus-interfaz. Los dispositivos de ALVC tienenmegabus-sostienen las células en entradas de información para eliminar lanecesidad de los resistores externos del pullup para flotar entradas deinformación. La familia también incluye las funciones innovadoras para lainterpolación 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. Éstosdiseñaron especialmente 5-V tolerante, productos 3.3-V utilizan las 0,6 µmtecnologías del BiCMOS para las funciones del megabus-interfaz. ALVTproporciona al funcionamiento superior, entregando 2,4 retardos de la propagacióndel ns, el mecanismo impulsor actual de 64 mA, y el consumo de energía estáticode 90 µA. Los dispositivos de ALVT tienen megabus-sostienen las células enentradas de información para eliminar la necesidad de los resistores externosdel pullup para flotar entradas de información. La familia de ALVT tambiénproporciona a características innovadoras, tales como resistoresserie-series-damping para reducir efectos de la transmisión-línea, y a 3-statede ciclo inicial para eliminar el cargamento megabus-actual. Los productos deALVT también se satisfacen bien para las aplicaciones de la vivir-insercióncon un I apagado de 0,1 mA. Mirando al futuro, especifican a la familia de ALVTya 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. Diseñadoespecíficamente para las aplicaciones del megabus-interfaz, BCT ofrece laentrada-salida de la TTL con el alto mecanismo impulsor de las velocidades, dela 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 laconmutación requerida por aplicaciones grandes de la placa madre se haincorporado en el ofrecimiento de BCT. Diseñado específicamente asegurarseincidente-agite cambiar abajo a 25 ohmios, los dispositivos en la familia delprograma piloto de la bajo-impedancia de BiCMOS pueden maximizar la velocidad yla confiabilidad de sistemas pesadamente cargados. Cada dispositivo en estaserie entrega 188 mA de la corriente de mecanismo impulsor de I OL. También ennuestra familia de BCT incluyen a una serie de programas pilotos de la memoria.Estos dispositivos incorporan un resistor serie-series-damping para reducirllegan más allá y el aterrizaje corto que puede ocurrir en aplicacionesmemoria-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 estándarde TÍs BCT. Además, especifican de -40°C a 85°C e incorpora a la familia eltrazado de circuito para proteger el dispositivo en aplicaciones de lalive-insertion.

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

La familia de BTA del TI ofrece un space-saving, eficiente, y la solucióneficaz a los requisitos del bus-termination. En sistemas digitales de la altavelocidad con las líneas largas de la transmisión, las ondas de reflejo en lalínea pueden causar los aterrizajes cortos del voltaje y llegan más allá queconducen al mal funcionamiento de la entrada manejada. Un BTA es una serie dediodos que las alertas un signo en un Bus o cualquier otro rastro señalado queusa 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 laspreocupaciones principales. CBT puede dirigirse los dos de estos problemas enaplicaciones de la bus-interface. CBT permite a un dispositivo de labus-interface funcione como un mismo interruptor del bus rápido y aisla buseseficazmente cuando el interruptor está cerrado y ofreciendo retraso de lapropagación muy pequeño cuando el interruptor está abierto. Estosdispositivos pueden funcionar como bus de gran velocidad une entre loscomponentes del computadora-sistema como la unidad del proceso central (CPU) ymemoria. También pueden usarse dispositivos de CBT como 5-V a 3.3-V traductoresy pueden permitirse diseñadores para mezclar 5-V o 3.3-V componentes en elmismo sistema.

• CDC

Clock-Distribution Circuits (Circuitos reloj-distribución)

Los CDCs de TI proporcionan principio de circuitería de reloj-generaciónexacto a cada sistema digital y producen cronometrando signos que se usan parasincronizar actividad del sistema. Encontrarse el reloj-signo severo quecronometra requisitos de los sistemas de hoy, TI ofrece a una serie de retrasode la propagación bajo y sesga, alto-entusiasta-fuera chóferes del relojmanejar sistemas del clocking alto rendimiento eficazmente diseñaron. Lasfunciones del reloj-driver especiales están disponibles en el ACL, ABT, y COMOtecnologías, así como 3 V y 5 V. Los drivers del reloj entran buffered (4341función), flip-flop (4304 función), y phase-locked con llave loop-based (PLL4586 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 degran 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 granvelocidad y son totalmente compatible con el IEEE 1194.1-1991 (BTL) y IEEE896-1991 (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-nsactuación. Otros rasgos incluyen paseo a a 100 MA y alfileres del prejuiciopara 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) yBiCMOS Avanzado (ABT) FIFOs. La FIFO producto familia incluye clocked que FIFOsunidireccional y bidireccional ofreció en 64 a 8K profundidades de memoria y1-bit a 36-bit anchuras. Strobed que se ofrecen FIFOs unidireccionales ybidireccionales 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 usoen telecomunicaciones, DSP, sistemas del internetworking, y alto-bandwidthcomputando. Estos dispositivos incluyen rasgos como paridad genere y verifique,retransmit, autobús emparejando, el byte cambalacheando, modo de desviación, ymicroprocesador-como la interface del mando. FIFOs aplicación-específico, ademásdel Widebus de TI los productos de FIFO, oferta superficie-montañaespacio-salvadora que empaqueta y clases de la múltiple-velocidad para lafacilidad de plan.

• GTL

Gunning-Transceiver-Logic Technology

La tecnología de GTL es un nuevo reduced-voltage que cambia norma queproporciona de gran velocidad, comunicaciones del punto-a-punto con dispersiónde poder baja. TI les ofrece a GTL / TTL traductores unir con los subsistemasTTL-basado. Esto les permite a diseñadores usar las normas GTL-switching paralos subsistemas velocidad-sensibles y usar a los traductores para unir con elresto del sistema. Los dispositivos de GTL tienen circuitería innovadora, comosostenimiento del bus en las entradas eliminar la necesidad por las resistenciasexternas para entradas flotantes que reducen poder costo, y tiempo delboard-layout. Mando de edge-rate de rendimiento (OEC) se ofrece en losrendimientos para reducir interferencia electromagnética (EMI) causado por lasfrecuencias 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 llenade 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 HCfamiliar ofrece entradas CMOS-compatibles y los HCT familiar ofrece entradasTTL-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 permitenestos dispositivos y los sistemas electrónicos en los que ellos se usan paraser probados sin confianza en técnicas sondeando tradicionales. Losdispositivos de lógica de Bus-interface están disponibles en BCT, ABT, ytecnologías de LVT, en 8 -, 18 -, y 20-bit opciones de los pulidores normales,pestillos, y transrecibidores. Las funciones de examinar-apoyo incluyendispositivos por controlar el autobús de la prueba, realizando a-velocidad lacomprobación funcional, y dividir el examine camino en los segmentos más pequeños,más manejables. Más de 40 dispositivos, compuestos de una selección ancha deBCT y octals de ABT, ABT y LVT Widebus, y cada uno de las funciones deexaminar-apoyo, está disponible. El autobús-sostenimiento de LVTH y los rasgosde 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 laspartes para 3 V impulsan uso del suministro. La familia de LV entera también hasido recaracterizada para operar a 5 V.. La familia de LV es 2 µm en un procesoCMOS 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 labus-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 impulsesuministros. La familia de LVC es una versión alto rendimiento con 0.8 µm CMOSprocese tecnología, 24 MA el paseo actual, y 6.5 propagación de máximo de nstarda para los funcionamientos del driver. Todos los dispositivos de LVC estándisponibles 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 µmBiCMOS-proceso tecnología para las funciones de la bus-interface. Como sus 5 Vel colega de ABT, LVT puede proporcionar a a 64 MA de paseo, 4-ns propagacióntarda, y además, consume menos de 100 µA de poder de reserva. Las entradastienen el rasgo del bus-hold para eliminar las resistencias del pullup externasy I/Os que pueden manejar a a 7 V que les permiten actuar como 5-V/3-Vtraductores.

• 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 LVTnormal de TI. Además, LVTZ incorpora circuitería para proteger losdispositivos en aplicaciones de la live-insertion. El dispositivo sube al estadode 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 básicaes la compuerta NOR.

La disipación de potencia de la compuerta RTL es alrededor de 12 mW y elretardo 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 sere-amplifica entre las compuertas. Lógica del diodo-transistor (DTL) logra esameta.
VENTAJA de este circuito encima de su RTL equivalente es que la lógica de ORhabida realizada por los diodos, no son resistencias. No hay ninguna interacciónpor consiguiente entre las entradas diferentes, y cualquier número de diodospuede usarse. Una desventaja de este circuito es la resistencia de la entrada altransistor. Su presencia tiende a reducir la velocidad el circuito y limita lavelocidad 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 elretardo de propagación promedia 30 ns. El margen de ruido es de alrededor de 1V y es posible un abanico de salida tan alto como 8. El abanico de salida de lacompuerta DTL esta limitado con la corriente máxima que puede fluir en elcolector del transistor saturado.

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

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

Los dos MOSFETs se diseñan para tener características que soncomplementarios el uno al otro. Cuando esta apagado, su resistencia es coneficacia infinita; cuando encendido, su resistencia del canal está sobre 200 ohms. Puesto que la puerta es esencialmente un circuito abierto que no trazaninguna corriente, y el voltaje de la salida será igual o a molido o al voltajede la fuente de alimentación, dependiendo de el cual el transistor estáconduciendo.
Este concepto se puede ampliar en las estructuras NI y del NAND combinando losinversores en parcialmente una serie, estructura parcialmente paralela. Elcircuito 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 tecnologíaque trata las necesidades de las aplicaciones de hoy de la transmisión de datosdel alto rendimiento. También se diseña para resolver las necesidades de lasaplicaciones futuras puesto que la fuente de alimentación puede ser tan bajacomo 2v. Esta tecnología se basa en el estándar de interfaz deANSI/TIA/EIA-644 LVDS.
La tecnología de LVDS ofrece una señal diferenciada de la baja tensión de330mV (máximo del abd 450mV de 250mV minuto) y de los tiempos rápidos de latransición. Esto permite que los productos traten las altas tarifas de datosque se extienden a partir de Mbps del 100 a mayor de 1 Gbps. Además, eloscilación de la baja tensión reduce al mínimo la disipación de la potenciamientras que proporciona a las ventajas de la transmisión diferenciada.  
La tecnología de LVDS se utiliza en dispositivos del programa piloto de líneasimple y de la capa física del receptor así como chipsets más complejos de lacomunicación del interfaz. Los chipsets de la conexión del canal multiplexan ydemultiplex líneas de señales lentas de la TTL para proporcionar a unestrecho, velocidad, interfaz bajo de la potencia LVDS. Estos chipsetsproporcionan a ahorros dramáticos de los sistemas en costes del cable y delconector, tan bien como una reducción en la cantidad de espacio físicorequerida para la huella del conector.  

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

Evolucion De Las Familias Logicas

TTL
La familia TTL usa transistores del tipo bipolar por lo que está dentro de lasfamilias lógicas bipolares.
Las familias TTL estándar.-
Texas Instruments (1964) introdujo la primera línea estándar de productoscircuitales TTL. La serie 5400/7400 ha sido una de las familias lógicas deCircuitos Integrados más usadas.
La diferencia entre las versiones 5400 y 7400 es que la primera es de usomilitar, operable sobre rangos mayores de temperatura (de –55 a 125ºC) ysuministro de alimentación (cuya variación en el suministro de voltaje va de4,5 a 5,5 V). La serie 7400 opera sobre el rango de temperatura 0 – 70ºC ycon una tensión de alimentación de 4,75 a 5,75 V. Ambas tienen un fan-out típicode 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 potenciaes más crítica que la velocidad. Circuitos de baja frecuencia operados porbatería 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 promediode propagación de 6ns. Pero la velocidad aumentada se logra a expensas de unadisipación 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 esténconectadas con alguna señal lógica.
-No todas las entradas en un Circuito Integrado TTL se usan en una aplicaciónparticular.
-Se presentan situaciones en que una entrada TTL debe mantenerse normalmenteBAJA y luego hecha pasar a ALTA por la actuación de un suiche mecánico.
-Las señales de entrada que manejan circuitos TTL deben tener transicionesrelativamente rápidas para una operación confiable. Si los tiempos de subida ode caída son mayores que 1 µs, hay posibilidad de ocurrencia de oscilacionesen la
salida.

CMOS
Acrónimo de Complementary Metal Oxide Semiconductor (SemiconductorComplementario 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 bajoconsumo de electricidad. Pueden resultar dañados fácilmente por laelectricidad 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 densidadde empaque mayor, permitiendo por consiguiente más circuitería en un áreadada y reduciendo el costo por función.
CMOS usa sólo una fracción de la potencia que se necesita para la serie TTL debaja potencia (74L00) y es así apropiada idealmente para aplicaciones que usanpotencia de batería o potencia con batería de respaldo. La velocidad deoperación de CMOS no es comparable aún con las series TTL más rápidas, perose 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 expansiónconstante. Algunas características más importantes de esta familia lógicason:
-La disipación de potencia de estado estático de los circuitos lógicos CMOSes muy baja.
-Los niveles lógicos de voltaje CMOS son 0 V para 0 lógico y V_DD para1 lógico. El suministro V_DD puede estar en el rango 3 V a 15 Vpara la serie 4000A, por lo que la regulación de la fuente no es unaconsideración seria para CMOS. Cuando se usa CMOS con TTL, el voltaje de lafuente se hace 5 V, siendo los niveles de voltaje de las dos familias losmismos.
-La velocidad de conmutación de la familia CMOS 4000A varía con el voltaje dela fuente.
-Todas las entradas CMOS deben estar conectadas a algún nivel de voltaje,preferiblemente tierra o V_DD. Entradas no usadas no pueden dejarseflotado (desconectadas), porque estas entradas serían susceptibles al ruido.Estas entradas no usadas pueden también ser conectadas a una de las entradasusadas, siempre y cuando no se exceda el fan-out de la fuente de señal. Esto esaltamente 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.

Una función de un Álgebra de Boole es una variable binaria cuyo valor esigual al de una expresión algebraica en la que se relacionan entre sí lasvariables binarias por medio de las operaciones básicas, producto lógico, sumalógica 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 lacual aparecen todas las variables en su forma directa o inversa. Al primero deellos se le llama producto canónico y al segundo suma canónica. Por ejemplosea una función de tres variables f (a, b, c). El término abc es un productocanónico mientras que el término a b c es una suma canónica.

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

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

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

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

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

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

Circuitos Básicos

Los siguientes son pequeños circuitos digitales integrados cuyofuncionamiento 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 hemosresumido anteriormente en la tabla.

Circuito OR
Es un dispositivo digital que entrega una salida baja cuando todas sus entradasson bajas, y una salida alta cuando existe por lo menos un alto en cualquiera desus 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 estaoperación se le denomina también suma lógica.

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

Esta misma idea puede ampliarse a más de dos entradas Por ejemplo si tuviéramostres entradas la tabla lógica que se muestra a continuación nos demuestra unavez más que la salida 1 se dará en el caso de que una o más entradas sean1.Este es el principio general es el mismo que rige para compuertas OR concualquier número de entradas .

Mediante el uso del lenguaje del álgebra booleana , la salida x puedeexpresarse como X = A B C, donde una vez debe hacerse hincapié en que elsigno representa la operación OR. Por consiguiente la salida de cualquiercompuerta 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 unasalida alta cuando todas sus entradas son altas y una salida baja cuando hay unalto en cualquiera de sus entradas .

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

Es un circuito con dos o mas entradas, la salida de estas es igual alproducto AND de las entradas lógicas es decir S = A.B Es un circuito que operaen 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,. Aligual que en el caso del circuito OR también se cumple que esta operacióntambién se cumpla para más de dos entradas . En la figura que se muestra acontinuación se encuentra una tabla con tres entradas. Cabe resaltar que lasalida de la compuerta es 1 solamente en el caso que A = B = C = 1. La expresiónpara la salida sería la siguiente X =ABC.

Se debe tener cuidado a la hora de observar los símbolos para operar dadoque como son un poco parecidos podría haber una equivocación y obviamente estosería 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 elcaso de que la variable fuera B si la sometemos a la operación NOT el resultadosería X = Ā.Existen varias formas de expresar esta operación una de ellases: X es igual a la inversa de A o X es igual a no A. Lo que indica la negaciónvendría 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 ocomplementador puesto que también pudimos haber dicho Ā es el complementode A.

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

Circuitos NAND y NOR

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

Par realiza con puertas NAND ( NOR) la expresión mínima de la funciónobtenida por el método tabular o el método numérico, se aplicaran lassiguientes reglas cuya validez se deduce de los postulados y teoremasexistentes.

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 igualesa las de la puerta NOR sustituyendo la palabra suma por producto, lo cual se haindicado incluyendo la palabra suma entre paréntesis en las reglas que acabamosde indicar.

Los circuitos internos utilizan los chips, por ser más fiables y económicos.Una de sus finalidades corresponde al funcionamiento del encendido totalmenteelectrónico; en donde por medio de la UCE (Unidad Central Electrónica) va acalcular 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 requiereutilizar una compuerta. Utilizar un circuito integrado y sólo disponer de unacompuerta de éste es muy ineficaz. Para evitar este problema realizaremosalgunos dispositivos digitales con componentes discretos y/o con otrosdispositivos, con el fin de optimizar algunos circuitos.

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

NOT:

El primer circuito es el más simple y el más usado. El transistor escualquier transistor pequeño. R1 es de 10k, mientras que R2 adopta unvalor 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, perosu respuesta es casi igual al de una compuerta del tipo CD4XXX. Con lo cual debeser 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. Losdiodos son cualquier diodo pequeño y la resistencia es de 10k. Sinembargo, el segundo ofrece características mucho más similares a las de uncircuito integrado. Para agregar más entradas a la compuerta, basta sólocolocar tantos diodos en paralelo con D1 y D2 como entradas adicionales serequiera. Aquí se observa una nueva ventaja de la "fabricación" decompuertas: es perfectamente factible realizar una AND ó una OR con 30 ó 40entradas, 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 lasimilitud de respuesta entre ambos diseños.

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

Si bien, como se explicó arriba, realizar una compuerta con componentesdiscretos es útil en algunas circunstancias, en otras es necesario crear uncomponente digital a partir de otros. Por ejemplo: si se dispone de un circuitointegrado con 4 compuertas NAND, del que se utilizan 3 y se requiere unacompuerta "NOT", no hace falta colocar otro CI con una compuerta NOTes 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: