Familias Lógicas

Una familia lógica se puede definir como la estructura básica a partir de la cuál se pueden construir las diferentes compuertas lógicas.

Estas familias pueden clasificarse en dos grupos, dependiendo de los dispositivos semiconductores en los que se basan:

1. Familias Bipolares: Estas emplean transistores bipolares y diodos, es decir, dispositivos de unión. Las familias bipolares más importantes son la TTL y la ECL.

• TTL: (Transistor Transistor Logic). Esta familia es de las más usadas en la producción de dispositivos MSI. Esta basada en el transistor multi-emisor. Este es una transistor con una sola base, un solo conector pero con varios emisores.

Continuación se muestra el circuito básico de la tecnología TTL:

Las características básicas de esta familia son:

* El voltaje de alimentación es de 5V

*Salida de voltaje para el 0 Lógico es de 0.2V

*Salida de voltaje para el 1 Lógico es de 3.0V

También, el circuito lógico TTL básico es la compuerta NAND, y que con el transistor multi-emisor se lograr obtener las operaciones AND y OR.

Dentro de esta familia se encuentran otras:

-Serie 74L, es TTL de bajo consumo de potencia.

-Serie 74H, es TTL de alta velocidad.

-Serie 74S, es TTL Schottky

-Serie 74LS, es TTL Schottky de bajo consumo de potencia.

-Serie 74AS, es TTL Schottky avanzada.

-Serie 74ALS, es TTL Schottky avanzada de bajo consumo de potencia.

• ECL: (Emitter Coupled Logic). La familia ECL se basa en un amplificador diferencial. Esto hace que su velocidad respecto a las TTL sea mucho mejor, esto se debe a que en la tecnología ECL los transistores nunca se saturan, como suele suceder en los TTL.

La tecnología ECL no es tan utilizada como la TTL, excepto en aplicaciones de muy alta frecuencia donde su velocidad es superior, además sus márgenes de ruido son bajos pero su alto consumo de potencia la pone en desventaja frente a las otras familias.

Al igual que la familia TTL, la familia ECL tiene una salida de voltaje para el 0 Lógico que es de -1.7V y para el 1 Lógico que es de -0.8V.

2. Familias MOS: Estas emplean transistores MOSFET, es decir, transistores de efecto campo. Las familias más importantes son la CMOS y la NMOS.

• NMOS: Se basa en el uso únicamente de transistores NMOS para obtener la función lógica.

En la familia NMOS se puede construir cualquier función arbitraria, como las siguientes:

-La conexión en paralelo de 2 o más transistores actuaran como una compuerta OR

-La conexión en serie de 2 o más transistores actuaran como una compuerta AND

Sin embargo, al igual que la familia TTL, siempre devuelve el complemento de la función.

El NMOS es más veloz que el PMOS, pero también es más costoso en su fabricación, pero actualmente es el tipo de tecnología que mas se usa en la fabricación de circuitos integrados.

• CMOS: Esta familia se basa en la utilización de transistores NMOS y PMOS como interruptores, NMOS suministrando el nivel bajo y PMOS el nivel alto.

Esta familia al igual que la TTL, posee diferentes series y cada una posee una característica especial, como las series 4000 y 74C las cuales funcionan con valores de VDD de 6 a 15 V, y las series 74HC y 74 HCT funcionan con voltajes de 2 a 6 V.

Algunos dispositivos CMOS son compatibles en terminal por terminal y función con dispositivos TTL, lo que hace posible cambiar circuitos TTL por circuitos CMOS.

Al igual que con la familia NMOS, se pueden construir cualquier formula compleja, pero en cambio se cambia la disposición de los transistores

-La conexión en serie forma una operación OR

-La conexión en paralelo forma una operación AND.

Las diferentes series de las CMOS son:

-Serie 4000/14000

-Serie 74C

-Serie 74HC, CMOS de alta velocidad

-Serie 74HCT

Todas estas tecnologías permiten la producción de las compuertas que son la base de las tecnologías digitales actuales, todas teniendo características respectivas que permiten su uso en diferentes situaciones y escenarios, lo que las hace muy versátiles y útiles para el desarrollo tecnológico moderno.

Información tomada de:

http://www.uhu.es/raul.jimenez/DIGITAL_I/dig1_vii.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/NMOS

http://html.rincondelvago.com/electronica-digital_9.html