Tecnología Ttl 6a4x10

Tecnología TTL. Las siglas en inglés significan transistor-transistor logic (lógica transistor a transistor). Tecnología de construcción de circuitos integrados electrónicos digitales basada en el uso de transistores bipolares, es característico el uso de transistores multiemisores. TTL sucedió a las tecnologías RTL (lógica resistencia-transistor) y DTL (lógica diodo-transistor). La familia TTL tuvo su origen en los estudios de Sylvania, pero fue Texas Instruments quien la insertó en el mercado con la fabricación de la serie 74xx, de mayor velocidad y mejor relación señal-ruido, convirtiéndose esta serie en el estándar de la familia. Aunque estos componentes actualmente son utilizados, su mayor empleo ocurrió en las décadas de 1960 y 1970. La familia original 74XX ya obsoleta dio lugar a varias subfamilias, buscando mejoras en el funcionamiento y compatibilidad con otros componentes. A qué subfamilia pertenece el componente, se indica en el centro de su nombre con una o varias letras después del número 74/54. Ejemplo 74LS00. El significado completo del nombre de los componentes pertenecientes a la serie 74xx es el siguiente:    

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Prefijo. SN, HD, MM, DM, indican el fabricante, Texas Instruments, Motorola, ON Semiconductor, Hitachi Semiconductor, Fairchild Semiconductor, Renesas, etc. El número 74/54, indica que es de uso comercial para el 74 y de diseño militar para 54. La diferencia radica en la temperatura de trabajo y en los niveles mínimo y máximo de la tensión de alimentación 5 volts típica. Las letras que siguen al número 74/54 indican la subfamilia, L, H, S, LS, AS, ALS, F. El número después de las letras de la subfamilia, indica el componente en sí (inversores, compuertas, contadores, registros, etc.). Si dos o más subfamilias tienen componentes con el mismo número significa que la función del componente es la misma. El sufijo (últimas letras) de tenerlo indica el encapsulado (P,J,N,D).

Respondiendo a exigencias aún mayores la serie 74xx incorporó componentes fabricados con tecnología CMOS (transistores complementarios MOS), dentro de estas subfamilias tenemos:        

C: CMOS 4–15 V HC: Alta velocidad CMOS HCT: Alta velocidad, lógica compatible con los niveles bipolares. AC: Advanced CMOS. ACQ: Advanced CMOS with Quiet outputs. FC: Fast CMOS AHC: CMOS de alta velocidad avanzada. ALVC: bajo voltaje 1.8–3.3 V

características generales      

Tensión de alimentación: 5 V típica, con rango entre los 4,75V y los 5,25V para la 74 y 4,5 V a 5,5 V para la 54. Lógica positiva: el “1”lógico es de mayor tensión que el “0” lógico. Rango de temperatura: de 0 °C a 70 °C para la serie 74 y de -55º a 125 °C para la 54. Niveles de tensión de entrada para el “0” lógico (VIL): entre 0V y 0,8V. Niveles de tensión de entrada para el “1” lógico (VIH): entre 2,4V y VCC Velocidad de transmisión entre los estados lógicos: alrededor de 400 Mhz.

Subfamilias

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Sin letras: estándar, obsoleta. L: (low power) bajo consumo de energía S: (Schottky) subfamilia de alta velocidad (usa diodos Schottky). AS: (advanced schottky) versión mejorada de la subfamilia anterior. LS : (low power schottky) combinación de las tecnologías L y S (es la subfamilia más utilizada). ALS : (advanced low power schottky) versión mejorada de la serie LS. F: (FAST, fairchild advanced schottky). AF (advanced FAST): versión mejorada de la subfamilia F.

Aplicaciones    

Microprocesadores, como el 8X300, de Signetics, la familia 2900 de AMD y otros. Memorias Circuitos digitales, entre ellos, contadores, compuertas, biestables, registros de desplazamiento, etc. PAL (arreglo lógico programable), para diseñar matrices decodificadoras.

La tecnología TTL se caracteriza por tener tres etapas, siendo la primera la que le nombra:   

Etapa de entrada por emisor: se utiliza un transistor multiemisor en lugar de la matriz de diodos de DTL. Separador de fase: es un transistor conectado en emisor común que produce en su colector y emisor señales en contrafase. Driver: está formada por varios transistores, separados en dos grupos. El primero va conectado al emisor del separador de fase y drenan la corriente para producir el nivel bajo a la salida. El segundo grupo va conectado al colector del divisor de fase y produce el nivel alto.

Esta configuración general varía ligeramente entre dispositivos de cada familia, principalmente la etapa de salida, que depende de si son búferes o no y si son de colector abierto, tres estados (ThreeState), etc. Se presentan mayores variaciones entre las distintas familias: 74N, 74L y 74H que difieren principalmente en el valor de las resistencias de polarización, pero los 74LS (y no 74S) carecen del transistor multiemisor característico de TTL. En su lugar llevan una matriz de diodos Schottky (como DTL). Esto les permite aceptar un margen más amplio de tensiones de entrada, hasta 15V en algunos dispositivos, para facilitar su interfaz con CMOS. También es bastante común, en circuitos conectados a buses, colocar un transistor PNP a la entrada de cada línea para disminuir la corriente de entrada y así cargar menos el bus. Existen dispositivos de interfaz que integran impedancias de adaptación al bus para disminuir la reflexiones o aumentar la velocidad.

TECNOLOGIA CMOS El semiconductor complementario de óxido metálico o complementary metal-oxidesemiconductor (CMOS) es una de las familias lógicas empleadas en la fabricación de circuitos integrados. Su principal característica consiste en la utilización conjunta de transistores de tipo pMOS y tipo nMOS configurados de forma tal que, en estado de reposo, el consumo de energía es únicamente el debido a las corrientes parásitas, colocado en la placa base. En la actualidad, la mayoría de los circuitos integrados que se fabrican usan la tecnología CMOS. Esto incluye microprocesadores, memorias, procesadores digitales de señales y muchos otros tipos de circuitos integrados digitales de consumo considerablemente bajo. Drenador (D) conectada a tierra (Vss), con valor 0; el valor 0 no se propaga al surtidor (S) y por lo tanto a la salida de la puerta lógica. El transistor pMOS, por el contrario, está en estado de conducción y es el que propaga valor 1 (Vdd) a la salida. Otra característica importante de los circuitos CMOS es que son “regenerativos”: una señal degradada que acometa una puerta lógica CMOS se verá restaurada a su valor lógico inicial 0 ó 1, siempre que aún esté dentro de los márgenes de ruido que el circuito pueda tolerar. Ventajas La familia lógica tiene una serie de ventajas que la hacen superior a otras en la fabricación de circuitos integrados digitales: 

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El bajo consumo de potencia estática, gracias a la alta impedancia de entrada de los transistores de tipo MOSFET y a que, en estado de reposo, un circuito CMOS sólo experimentará corrientes parásitas. Esto es debido a que en ninguno de los dos estados lógicos existe un camino directo entre la fuente de alimentación y el terminal de tierra, o lo que es lo mismo, uno de los dos transistores que forman el inversor CMOS básico se encuentra en la región de corte en estado estacionario. Gracias a su carácter regenerativo, los circuitos CMOS son robustos frente a ruido o degradación de señal debido a la impedancia del metal de interconexión. Los circuitos CMOS son sencillos de diseñar. La tecnología de fabricación está muy desarrollada, y es posible conseguir densidades de integración muy altas a un precio mucho menor que otras tecnologías.

Inconvenientes Algunos de los inconvenientes son los siguientes:  

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Debido al carácter capacitivo de los transistores MOSFET, y al hecho de que estos son empleados por duplicado en parejas nMOS-pMOS, la velocidad de los circuitos CMOS es comparativamente menor que la de otras familias lógicas. Son vulnerables a latch-up: Consiste en la existencia de un tiristor parásito en la estructura CMOS que entra en conducción cuando la salida supera la alimentación. Esto se produce con relativa facilidad debido a la componente inductiva de la red de alimentación de los circuitos integrados. El latch-up produce un camino de baja resistencia a la corriente de alimentación que acarrea la destrucción del dispositivo. Siguiendo las técnicas de diseño adecuadas este riesgo es prácticamente nulo. Generalmente es suficiente con espaciar os de sustrato y pozos de difusión con suficiente regularidad, para asegurarse de que está sólidamente conectado a masa o alimentación. Según se va reduciendo el tamaño de los transistores, las corrientes parásitas empiezan a ser comparables a las corrientes dinámicas (debidas a la conmutación de los dispositivos).

Se emplean circuitos mixtos bipolar y CMOS tanto en circuitos analógicos como digitales, en un intento de aprovechar lo mejor de ambas tecnologías. En el ámbito analógico destaca la tecnología BiCMOS, que permite mantener la velocidad y precisión de los circuitos bipolares, pero con la alta impedancia de entrada y márgenes de tensión CMOS. En cuanto a las familias digitales, la idea es cortar las líneas de corriente entre alimentación y masa de un circuito bipolar, colocando transistores MOS. Esto debido a que un transistor bipolar se controla por corriente, mientras que uno MOS, por tensión. La relevancia de estos inconvenientes es muy baja en el diseño microelectrónico actual.

Características de la lógica CMOS: • Disipación de baja potencia: La disipación de potencia depende de la potencia de la fuente de poder, su frecuencia, carga en la salida y el tiempo de arranque. A 1 MHz y a 50pF de carga, la disipación de potencia es típicamente 10nW por compuerta. • Retrasos de propagación corta: Depende de la fuente de poder, los retrasos de propagación son usualmente de 25 ns a 50 ns. • Tiempos de subida y bajada controlados: Los flancos de subida y de bajada son usualmente denominados como rampas en lugar de funciones de escalón, y tardan entre 20% – 40% más que los retrasos de propagación. • La inmunidad al ruido ronda el 50% o 45% de la oscilación lógica. • Niveles lógicos serán esencialmente iguales a la fuente de poder, esto debido a la alta impedancia de entrada. • Nivel de tensión desde 0 a VDD donde VDD es la fuente de tensión. Un nivel bajo es cualquier valor entre 0 y 1/3 de VDD mientras que un nivel alto se representa como cualquier valor entre 2/3 VDD y VDD. Características de la lógica TTL: • 10 mW de disipación de potencia por compuerta. • Retrasos de propagación son de 10ns al tratar con 15 pF/400 Ω de carga. • El rango de tensión está entre 0 y Vcc donde Vcc es usualmente 4.75V – 5.25V. Un nivel bajo es representado por niveles de tensión entre 0V– 0.8V, mientras que un nivel alto se representa por niveles de tensión entre 2V – Vcc. CMOS comparado con TTL: • Los componentes CMOS son usualmente más caros que los equivalentes en TTL. Sin embargo, la tecnología CMOS es más barata a nivel de sistema, esto debido a los chips que poseen un menor tamaño además que requieren menos regulación. • Los circuitos CMOS no drenan tanta potencia como los TTL en los períodos de inactividad. Sin embargo, el consumo de potencia de los CMOS se incrementa más rápidamente que los TTL al

aumentar la velocidad del reloj. Un menor consumo de corriente requiere menor distribución de la fuente de alimentación, teniendo como producto un diseño más sencillo y barato. • Debido a que los tiempos de subida y bajada son mayores, la transmisión de las señales digitales resulta más sencilla y barata con los chips CMOS. • Los componentes CMOS son más susceptibles a daños por descargas electrostáticas con respecto a los componentes TTL. En realidad la tendencia actual es que los TTL se estan obsoletando, debido principalmente a que son mas lentos y consumen mas energia que los CMOS, incluso muchos fabricantes estan ofreciendo chips CMOS completamente compatibles con la familia 74, solo cambia las siglas y listo Por Ejemplo: si antes pedias un 74LS138N ahora lo pides como 74HC138N o 74VHC138N La nomenclatura varia de fabricante a fabricante... pero en las tiendas les especificas que lo quieres version CMOS y ellos te dan el correcto Normalmente las versiones CMOS soportan rangos de voltajes mas elevados (3 a 6 V) pero casi siempre dan menos corriente (en rangos que van de 3 a 10mA).