FAMILIAS DE CIRCUITOS INTEGRADOS

Una familia lógica es el conjunto de circuitos integrados (CI’s) los cuales pueden ser interconectados entre si sin ningún tipo de Interfase o aditamento, es decir, una salida de un CI puede conectarse directamente a la entrada de otro CI de una misma familia. Se dice entonces que son compatibles.

Un circuito integrado (CI), también conocido como chip, microchip, es una estructura de pequeñas dimensiones de material semiconductor, normalmente silicio, de algunos milímetros cuadrados de superficie (área), sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado de plástico o de cerámica. El encapsulado posee conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre el Circuito Integrado y un circuito impreso.

Disipación de Potencia

Capacidades y Autoindicaciones parásitas

Límites en los Componentes

Densidad de Integración

TTL es una de las familias lógicas de uso mas extendido, en particular para aplicaciones que requieren pequeña y mediana escala de integración (SSI y MSI).

Ventajas

La tecnología TTL tiene mayor inmunidad al ruido.

Menor retraso de propagación.

Permite desarrollar mas funciones.

Su rapidez es incomparable con otras familias lógicas

Desventajas

La disipación de potencia.

Muy altos costos de fabricación.

Su voltaje de alimentación es negativo al igual que los niveles lógicos.

Familias con Transistores Bipolares

TTL y ECL

TTL Estándar

TTL de Baja Potencia

Shoottky

Familias con Transistores MOSFET

CMOS, NMOS Y PMOS

CMOS Estándar

CMOS HC

CMOS HCT

Pueden ser desde simples puertas lógicas
AND, OR, NOT, hasta los más complicados como los microprocesadores.

Niveles Lógicos

Para que un CI TTL opere adecuadamente, el fabricante especifica que una entrada baja varíe de 0 a 0.8V y una alta varíe de 2 a 5V. La región que esta comprendida entre 0.8 y 2V se le denomina región prohibida o de incertidumbre y cualquier entrada en este rango daría resultados impredecibles.

Velocidad de Operación

La familia TTL se caracteriza por su alta velocidad (bajo retardo de propagación) mientras que la familia CMOS es de baja velocidad, sin embargo la subfamilia de CI CMOS HC de alta velocidad reduce considerablemente los retardos de propagación.

Fan-Out o Abanico de Salida

Al interconectar dos dispositivos TTL (un excitador que proporciona la señal de entrada a una carga) fluye una corriente convencional entre ellos.

Cuando hay una salida baja en el excitador, este absorbe la corriente de la carga y cuando hay una salida alta en el excitador, la suministra. En este caso la corriente de absorción es mucho mayor a la corriente de suministro

Para construir circuitos integrados digitales además de los transistores bipolares se emplean circuitos basados en transistores MOSFET (MOS Field-Effect transistor, transistor de efecto campo MOS) de canal N (NMOS) y de canal P (PMOS). Hoy en día rara vez se usa la tecnología PMOS. Los circuitos NMOS son mas fáciles de fabricar, y por lo tanto mas económicos. Pero la tecnología CMOS es ahora la dominante debido a su bajo consumo. Las siglas corresponden a Complementary Metal-oxide semiconductor. El término complementario se refiere a la utilización de dos tipos de transistores en el circuito de salida, en una configuración similar a la toten-pole de la familia TTL. Se usan conjuntamente MOSFET de canal N y de canal P

El primer fabricante que produjo lógica CMOS, denomino a estos circuitos integrados como la serie 4000 (4000, 4001, etc.).

Ventajas

El bajo consumo de potencia estática.

Son robustos frente a ruido o degradación de señal debido a la impedancia de metal de interconexión.

Los circuitos CMOS son sencillos de diseñar.

La tecnología de fabricación esta muy desarrollada. Y es posible conseguir densidades de integración muy altos a un precio mucho menor que otras tecnologías.

Desventajas

La velocidad de los circuitos CMOS es comparativamente menor que las otras familias lógicas.

Son vulnerables a LATCH-UP (tiristor parasito) produce un camino de baja resistencia que acarrea a la destrucción del dispositivo.

Según se va reduciendo el tamaño de los transistores, las corrientes parasitorias empiezan a ser comparables a las corrientes dinámicas (debido a la conmutación de los dispositivos).