Monografía De Circuitos Integrados 2f714d

INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICO PÚBLICO “SIMÓN BOLÍVAR”

“ELECTRÓNICA DIGITAL”

ALUMNO:

Jordan Martinez

SEMESTRE:

II ciclo

CARRERA:

Electrónica Industrial

PROFESOR:

Cesar Cabrera Contreras

2017

PRÓLOGO Los circuitos integrados (CI) son aquellos que están compuestos de un conjunto de resistencias, diodos, transistores, condensadores, etc: interconectados y fabricados en un chip o pastilla semiconductora de silicio. Estos se clasifican en dos grupos de acuerdo al tipo de transistores que utilizan: bipolares y MOS, los bipolares se subdividen en las siguientes familias lógicas: RTL, DTL, ECL, RL y TTL (series 74, 74S, 74L, 74LS, 74H, 74AS, 74ALS); y los MOS en: NMOS, PMOS, CMOS (series 40, 45, 74C, 74HC, 74HCT) y MOS. Además los CI tienen escala de integración dividiéndose en 4 categorías tales como: SSI, MSI, LSI y VLSI. Las características generales más resaltantes de los CI son su velocidad, su consumo de potencia, su inmunidad al ruido y su confiabilidad. La familia lógica TTL tiene 2 versiones la serie 54 y la serie 74; esta se divide en subfamilias: TTL estándar, Schottky (S), de baja potencia(L), Schottky de baja potencia (LS), de alta velocidad(H), Schottky avanzada(AS), Schottky de baja potencia avanzada(ALS). La familia lógica CMOS se agrupan en: CMOS estándar, de alta velocidad (HC), CMOS compatible con TTL (HCT) y equivalente a TTL(C). La lógica digital es una ciencia de razonamiento numérico aplicada a circuitos electrónicos, pero los sistemas digitales se diseñan a partir de compuertas; las cuales son bloques que realizan operaciones lógicas y toman decisiones, no obstante, los operadores lógicos básicos son AND, OR, y NOT. En electrónica digital existen 8 compuertas lógicas las cuales son: AND, OR, NOT, YES, NAND, NOR, XOR y XNOR. La compuerta AND de 2 o más entradas tienen un nivel alto en su salida cuando todas sus entradas están en alto y un bajo cuando por lo menos una de ellas o todas están en bajo, la compuerta OR tiene un nivel bajo en su salida cuando todas sus entradas están en bajo y uno alto cuando al menos hay una o todas están en alto, la compuerta NAND tienen un bajo en su salida cuando todas sus entradas están en alto y un alto cuando al menos una de ellas está en bajo, la compuerta NOR tiene un alto en su salida cuando todas sus entradas están en bajo y un bajo cuando al menos una de ellas está en alto, la compuerta OR exclusiva o XOR tiene una salida alta cuando una de sus entradas es baja y la otra alta; y una salida baja cuando ambas entradas son altas o bajas, compuerta NOR exclusiva o XNOR tiene salida baja cuando una de sus entradas es baja y la otra alta ;y alta cuando ambas entradas son altas o bajas y por ultimo las compuertas especiales son 3 : la de colector abierto, Schmitt- trigger y buffer.

Dedicamos está monografía a nuestros padres, amigos y profesores por todo el apoyo que nos brindaron.

Resumen ELECTRÓNICA DIGITAL CAPÍTULO I: CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES Los circuitos integrados (CI) son un conjunto de componentes fabricados en un chip o pastilla semiconductora de silicio; se presentan en el tipo DIP (Dual In-line Package) o doble hilera, las configuraciones de estos son la de 8, 14, 16, 24, 40 y 64 pines. El código que tiene cada CI indica la manufacturación de tal chip los cuales las dos primeras cifras nos da a conocer el año y las dos últimas al mes o semana por lo tanto tales chips se clasifican en dos grupos: bipolares (el cual se fabrican con transistores bipolares tipo NPN y PNP) y MOS (que utiliza el MOSFET). Las familias lógicas son un grupo de chips fabricados de acuerdo a la misma tecnología y eléctricamente compatibles; las familias de los circuitos integrados son: en bipolares (RTL, DTL, ECL, RL y TTL (series 74, 74S, 74L, 74LS, 74H, 74AS, 74ALS); y los MOS en: NMOS, PMOS, CMOS (series 40, 45, 74C, 74HC, 74HCT) y MOS. Además, los CI tienen escala de integración dividiéndose en 4 categorías tales como: SSI (contiene menos de 13 compuertas), MSI (contienen 13 a 100 compuertas), LSI (contienen de 100 a 1000 compuertas) y VLSI (contienen más de 1000 compuertas). Prácticamente los CI se fabrican en pastillas de silicio, siendo de pureza del orden 99.9999999% produciéndose a partir de bióxido de silicio (SiO2), luego se cortan, después se pone una película en la superficie siendo está bombardeada por un alineador óptico (fotolitografía); a continuación, se eleva a altas temperaturas formando capas y repetir el proceso desde el inicio, así sucesivamente.

CAPÍTULO II: FAMILIAS LÓGICAS DE CIRCUITOS INTEGRADOS Las familias lógicas son un grupo de chips fabricados con una tecnología común y compatible entre sí; las características generales más resaltantes de los CI son su velocidad, su consumo de potencia, su inmunidad al ruido y su confiabilidad. La familia lógica TTL tiene 2 versiones la serie 54 y la serie 74; esta se divide en subfamilias: TTL estándar, Schottky(S), de baja potencia(L), Schottky de baja potencia (LS), de alta velocidad(H), Schottky avanzada(AS), Schottky de baja potencia avanzada(ALS); en la actualidad el 74LS es la serie más utilizada e importante, no obstante, sus características de los TTL son: su alta velocidad de operación , alta disipación de potencia, tensión de alimentación nominal +5V, niveles de voltaje de 0 a 0.8V para el estado bajo y de 2.4 a 5.0V para el estado alto. La familia lógica CMOS se agrupan en: CMOS estándar, de alta velocidad (HC), CMOS compatible con TTL (HCT) y equivalente a TTL(C), por lo que sus características son: baja disipación de potencia, buena velocidad de operación, amplios márgenes de tensión de alimentación, niveles de voltaje de 0 a 0.3 VDD para el estado bajo y de 0.7 a 10 VDD para el estado alto. Todos los dispositivos CMOS son susceptibles al daño por descarga electrostática en cualquiera de sus pines.

CAPÍTULO III: LÓGICA DIGITAL La lógica es la aplicación de principios de razonamiento para la demostración y derivación de proposiciones (expresión verbal de un juicio acerca de algo) , no obstante la lógica digital es una ciencia de razonamiento numérico aplicada a circuitos electrónicos, ya que , los operadores lógicos básicos son el AND (*), OR (+) y NOT (-) que a su vez estas son las compuertas básicas. Por lo tanto, hay dos valores o estados en lógica: 0 (off) y 1 (on). En la lógica positiva el estado lógico 1 indica nivel alto o high (h) y el estado lógico 0 indica nivel bajo o low (l); en la lógica negativa el 1 es nivel bajo y el 0 nivel alto. Existen situaciones en la que es deseable aislar el terminal de salida del resto de la circuitería en el cual no es te en alto ni en bajo (flotante o libre); la solución es la lógica de tres estados o lógica tri-state. Esta lógica tiene tres niveles: alto, bajo y flotante (alta impedancia o Hi-Z).

CAPÍTULO IV: COMPUERTAS AND, OR Y NOT Las compuertas o gates son los bloques básicos de cualquier circuito digital, en la electrónica digital existen 8 compuertas lógicas: AND, OR, NOT, YES, NAND, NOR, XOR y XNOR. En general una compuerta AND de dos o más entradas entrega un alto en su salida cuando sus entradas están en alto y un bajo cuando hay una o todas bajas; una compuerta OR de dos o más entradas entrega un bajo en su salida cuando todas sus entradas están en bajo y un alto cuando una de ellas, o todas, están en alto. Y por último la compuerta NOT son dispositivos con una línea de entrada y salida, que entrega una salida alta cuando su entrada es baja y una baja cuando su entrada es alta.

CAPÍTULO V: COMPUERTAS NAND, NOR, XOR y XNOR En general, una compuerta NAND de dos o más entradas entrega un bajo en su salida cuando todas sus entradas están en alto y un alto cuando por lo menos una de ellas está en bajo; una compuerta NOR de dos o más entradas entrega un alto en su salida cuando todas sus entradas están en bajo y un bajo cuando por lo menos una está en alto; La compuerta OR EXCLUSIVA dispone solo de dos líneas de entrada y una de salida la cual entrega una salida alta cuando una de sus entradas baja y la otra alta; y una baja cuando ambas entradas son altas o bajas y por ultimo la compuerta NOR EXCLUSIVA es opuesta al XOR, entrega una salida baja cuando una de sus entradas es baja y la otra alta, y un alta cuando ambas entradas son altas o bajas.

CAPÍTULO VI: COMPUERTAS ESPECIALES Las compuertas de colector abierto son una variante de las compuertas TTL comunes, estas se caracterizan por manejar voltajes de salida superiores al de alimentación y porque se pueden conectar en paralelo. Asimismo; las compuertas Schmitt-trigger son dispositivos que se utilizan para convertir señales imperfectas, lentas o con ruidos en señales digitales bien definidas, rápidas y sin ruido, Estas compuertas se caracterizan por poseer una propiedad llamada histéresis que la hace inmune al ruido y les permite trabajar con señales digitales no ideales; de este modo, Los buffers o separadores son compuertas con alta capacidad de corriente de salida, gracias a esta característica les permite manejar directamente LED´s, relés, etc. Tales compuertas se utilizan como amplificadores de corriente, no obstante, existen dos tipos de buffers: inversores y no inversores. Los buffers inversores operan como inversores convencionales: un alto o un bajo en la entrada provocan un bajo o un alto en la salida (el buffer no inversor es más potente); y los buffers no inversores (llamada también compuerta YES), entregando el mismo nivel lógico que reciben, es decir, tiene un alto o un bajo en la entrada entonces en la salida obtendrá un alto o un bajo.

ÍNDICE pág. Prólogo Dedicatoria Resumen

ii iii iv CAPÍTULO I CIRCUITOS INTEGRADOS

1. CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES 1.1. Qué son circuitos integrados

10

1.2. Tecnologías de fabricación

11

1.3. Breve historia

12

1.4. Escalas de integración

13

1.5. Como se fabrican los circuitos integrados

14

CAPÍTULO II FAMILIAS LÓGICAS 2. FAMILIAS LÓGICAS DE CIRCUITOS INTEGRADOS 2.1. Qué es una familia lógica

15

2.2. Características generales de la familias lógicas

15

2.3. Niveles lógicos de voltaje

15

2.4. Circuitos integrados TTL

16

2.5. Familia TTL estándar

16

2.6. Características de los circuitos integrados TTL

16

2.7. Otros circuitos integrados TTL

17

2.8. Circuitos integrados CMOS

17

2.9. Familia CMOS estándar

17

2.10. Características de los circuitos integrados CMOS

17

2.11. Otros circuitos integrados CMOS

18

2.12. Comparación de las familias lógicas

18

2.13. El fenómeno de las descargas electrostáticas

18

CAPÍTULO III LÓGICA 3. LÓGICA DIGITAL 3.1. Qué es la lógica

19

3.2. Lógica digital

19

3.3. Lógica positiva y lógica negativa

19

3.4. Lógica de tres estados

19

CAPÍTULO IV COMPUERTAS I 4. COMPUERTAS AND, OR Y NOT 4.1. Qué es una compuerta

20

4.2. Compuerta AND de dos y varias entradas

20

4.3. Compuertas OR de dos y varias entradas

20

4.4. Compuertas NOT o inversores

20

CAPÍTULO V COMPUERTAS II 5. COMPUERTAS NAND, NOR, XOR Y XNOR 5.1. Compuerta NAND de dos y varias entradas

21

5.2. Compuerta NOR de dos y varias entradas

21

5.3. Compuerta OR EXCLUSIVO o XOR

22

5.4. Compuerta NOR EXCLUSIVO o XNOR

22

CAPÍTULO VI COMPUERTAS III 6. COMPUERTAS ESPECIALES 6.1. Compuertas de tres estados

24

6.2. Compuertas de colector abierto

25

6.3. Compuertas Schmitt-trigger

26

6.4. Compuertas buffer

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Conclusiones

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Referencias bibliográficas

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CAPÍTULO I 1. CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES 1.1. QUÉ SON LOS CIRCUITOS INTEGRADOS Los circuitos integrados (CI) son un conjunto de componentes fabricados en un chip o pastilla semiconductora de silicio, siendo el caso de una pastilla típica, sus dimensiones son aproximadamente de 2.5 a 6.5mm de lado y 0.5 mm de espesor por lo que su presentación son de tipo DIP (Dual In-Line Package) o doble hilera, ya que, la enumeración de sus pines se comienza por el pin N° 1, localizado por una muesca o ranura en el chip procediéndose de izquierda a derecha en sentido antihorario a enumerar (figura 1).

Fig. 1 Las configuraciones más comunes de los CI tipo DIP son: 8, 14, 16, 24, 40, y 64 pines. Cada cápsula trae consigo impreso la información respecto a los fabricantes (figura 2), la referencia del dispositivo y la fecha de fabricación.

Fig. 2

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1.2. TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN Los circuitos integrados digitales se clasifican de acuerdo al tipo de transistores utilizados tales como bipolares (utilizan transistores bipolares tipo NPN y PNP) y MOS (utilizan los MOSFETs). Una familia lógica es una agrupación de chips que comparte tecnología en común y son compatibles entre sí (figura 3).

Fig. 3

1.3. BREVE HISTORIA El primer circuito integrado digital fue concebido por Jack Kilby de Texas Instruments en 1959, el flip-flop de Kilby apenas contenía 4 transistores, una cifra insignificante en la actualidad. La primera familia de circuitos integrados digitales fue la serie 900 de Fairchild Semiconductor (1961) denominada RTL (Resistor-Transitor Logic) (figura 4).

Fig. 4

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La familia RTL dio paso a otra familia llamada DTL (Diode Transistor Logic) (figura 5).

Fig. 5

La siguiente familia en aparecer fue TTL (1962) (Transistor- Transistor Logic), el cual solo utilizaba transistores; con el tiempo se impuso en el mercado la serie TTL 74XX lanzada por Texas Instruments (figura 6).

CIRCUITO INTEGRADO TTL

Fig. 6

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En 1962, Steven Hosfstein y Federic Heiman de la RCA, desarrollaron el transistor MOS o MOSFET; en 1963 producían chips permitiendo el surgimiento de familias como el PMOS, NMOS y la MOS complementaria (CMOS)(Figura 7). CIRCUITO INTEGRADO CMOS

Fig. 7

Dentro de la familia CMOS se impuso en el mercado la serie 40XX. Posteriormente la RCA se interesó más por la tecnología bipolar, ya que, era más rentable por que los MOS eran más lentos que los bipolares y requerían diferentes fuentes de alimentación. Sin embargo, MOS resurgió en 1967 con la fabricación de la primera memoria MOS (una ROM de 64 bits) hecha por Fairchild consolidándose en 1971 con la introducción del primer microprocesador (4004, de 4 bits) por parte de Intel Corporation.

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1.4. ESCALAS DE INTEGRACIÓN Además, los CI tienen escala de integración dividiéndose en 4 categorías tales como: SSI (contiene menos de 13 compuertas), MSI (contienen 13 a 100 compuertas), LSI (contienen de 100 a 1000 compuertas) y VLSI (contienen más de 1000 compuertas).

1.5. CÓMO SE FABRICAN LOS CIRCUITOS INTEGRADOS Prácticamente los CI digitales en la actualidad se fabrican a partir de pastillas de silicio, siendo de pureza del orden 99.9999999% produciéndose a partir de bióxido de silicio (SiO2), principal constituyente de la arena. Una vez sintetizado, el silicio se funde en una atmósfera inerte y se cristaliza en forma de barras, con la que cada barra es cortada en pastillas de 0.25 a 0.50 mm de espesor. Una pastilla es aislante por lo que los transistores se crean agregando impurezas (proceso denominado dopado) y las conexiones se realizan a través de líneas metálicas (denominado rasgos). El dopado se realiza por difusión a altas temperaturas, cada rasgo se forma sobres la pastilla rociando en algunas regiones photoresist (químico protector sensible a la luz), el cual forma una capa delgada e la superficie de la pastilla; asimismo esta es bombardead por un alineador óptico, eliminando así el photoresist (proceso denominado fotolitografía). Por consiguiente, la pastilla se calienta a altas temperaturas, originando que el silicio no procesado en la superficie se convierta en oxido de silicio (SiO2). De esta manera se obtiene el primer nivel de metalización del chip, repitiéndose el mimo proceso desde el inicio para seguir obteniendo los siguientes niveles (este es el proceso de manufacturación de un circuito integrado) (figura 8).

Fig. 8

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CAPÍTULO II

2. FAMILIAS LÓGICAS DE CIRCUITOS INTEGRADOS 2.1. QUÉ ES UNA FAMILIA LÓGICA Una familia lógica es un grupo de dispositivos digitales que comparten una tecnología en común y son compatibles entre sí.

2.2. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS FAMILIAS LÓGICAS Las características más importantes de un circuito integrado digital son las siguientes: A) Velocidad (miden la rapidez de respuesta de las salidas a cualquier cambio en sus entradas). B) Consumo de potencia (miden la cantidad de corriente o de potencia que consume un CI en operación). C) Inmunidad al ruido (mide la sensibilidad ante el ruido electromagnético). D) Confiabilidad (mide el periodo útil de servicio).

2.3. NIVELES LÓGICOS DE VOLTAJE En todo CI los estados lógicos 1 y 0 se implementan con niveles de voltaje (figura 9).

Fig. 9 Generalmente el V0 corresponde a el nivel de 0 voltios y V3 al de voltaje de alimentación (5V, 9V, etc).

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2.4 CIRCUITOS INTEGRADOS TTL La familia TTL está disponible en dos versiones: la serie 54 (destinada a aplicaciones militares) y la serie 74 (destinada a aplicaciones industriales y de propósito general. La serie 54 tiene rango de temperatura y voltaje (desde -55 hasta 125°C) y la serie 74 (de 0 a 70°C) Esta familia se divide en las siguientes subfamilias:  TTL estándar  TTL Schottky (S)  TTL de baja potencia (L)  TTL Schottky de baja potencia (LS)  TTL de alta velocidad (H)  TTL Schottky avanzada(AS)  TTL Schottky de baja potencia avanzada (ALS)

2.5. FAMILIA TTL ESTÁNDAR La familia TTL estándar comprende los dispositivos que se designan como 74xx, 74xxx, 8xxx y 96xx.

2.6. CARACTERÍSTICAS DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS TTL Las características de la familia TTL estándar son las siguientes: A) Alta velocidad de operación: generalmente trabajan de 18 a 20 MHz a excepciones hasta de 80 MHz. El tiempo o retardo de propagación de un CI es el tiempo que toma un cambio lógico en aquel. B) Alta disipación de potencia: los TTL disipan típicamente de 1 a 25 milivatios por compuerta. C) Tensión de alimentación nominal de +5V: los CI TTL pueden operar entre 4.75 y 5.25V. D) Niveles de voltaje: de 0 a 0.8V para el estado bajo (0 lógico) y de 2.4 a 5.0V para el estado alto (1 lógico). El máximo voltaje positivo es de +5.5V y máximo negativo es -0.5V.

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2.7. OTROS CIRCUITOS INTEGRADOS TTL      

TTL de baja potencia: comprende los dispositivos tales como 74Lxx y 74Lxxx. TTL de alta velocidad: comprende los 74Hxx y 74Hxxx. TTL Schottky: comprende los 74Sxx y 74Sxxx. TTL Schottky de baja potencia: comprende los 74LSxx y 74LSxxx. TTL Schottky avanzada de baja potencia: comprende los 74ALSxx y 74ALSxxx. TTL Schottky avanzada: comprende los 74ASxx y 74ASxxx.

2.8. CIRCUITOS INTEGRADOS CMOS La familia CMOS utiliza transistores MOSFET complementarios (canal N y canal P). CMOS es una abreviación de Complementary Metal Oxide Semiconductors las cuales se dividen en las siguientes subfamilias:    

CMOS estándar CMOS de alta velocidad (HC) CMOS compatible con TTL (HCT) CMOS equivalente a TTL(C)

2.9. FAMILIA CMOS ESTÁNDAR Esta familia comprende los dispositivos 40XX y 45XX, de este modo existen dos series: la serie A y la serie B; la diferencia de estos es que los CMOS B contienen una circuitería interna de protección que reduce el riesgo de daño por descarga electrostática.

2.10. CARACTERÍSTICAS DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS CMOS Las características de estos CI son los siguientes: A) Baja disipación de potencia: una compuerta consuma alrededor de 10 nanovatios. B) Buena velocidad de operación: los CMOS son más lentos que los TTL pero son lo suficiente rápidos para diversas aplicaciones, el tiempo de propagación es de 10 a 50 nanosegundos por compuerta. C) Amplios márgenes de tensión de alimentación: los dispositivos 40XXA pueden operar entre +3 y +15V y la serie 40XXB con tensiones entre +3 y +18V. D) Niveles de voltaje: de 0 a 0.3 VDD para el estado bajo y de 0.7 a 10 VDD para el estado alto. E) Alta inmunidad al ruido: los CMOS son inmunes al ruido electromagnético.

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2.11. OTROS CIRCUITOS INTEGRADOS CMOS   

CMOS equivalente a TTL: comprende los 74CXX y 74CXXX. CMOS de alta velocidad: comprende los 74HCxx y 74HCxxx. CMOS de alta velocidad con entradas TTL: comprende los 74HCTxx y 74HCTxxx.

2.12. COMPARACIÓN DE FAMILIAS LÓGICAS Una tecnología ideal debería ser dispositivos con velocidades muy altas y un consumo de potencia bajo, pero analizando las tecnologías anteriormente mencionadas no existe una que satisfaga ambas condiciones.

2.13. EL FENÓMENO DE LAS DESCARGAS ELECTROSTÁTICAS EN CMOS L a electricidad estática es producida consciente o inconsciente de altos voltajes en la superficie de un material aislante. Por ejemplo, si uno camina por la alfombra seca generaría un voltaje de 35KV.

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CAPÍTULO III 3. LÓGICA DIGITAL

3.1. QUÉ ES LA LÓGICA La lógica es la aplicación de principios de razonamiento para la demostración y derivación de proposiciones (expresión verbal de un juicio acerca de algo). 3.2. LÓGICA DIGITAL La lógica digital es una ciencia de razonamiento numérico aplicada a circuitos electrónicos. Los diseños de sistemas digitales son a partir de compuertas, tales compuertas son bloques que realizan operaciones lógicas y toman decisiones. Los operadores lógicos básicos son el AND (*), OR (+) y NOT (-) que a su vez estas son las compuertas básicas. Por lo tanto, hay dos valores o estados en lógica: 0 (off) y 1 (on).

3.3. LÓGICA POSITIVA Y LÓGICA NEGATIVA En la lógica positiva el estado lógico 1 indica nivel alto o high (h) y el estado lógico 0 indica nivel bajo o low (l); en la lógica negativa el 1 es nivel bajo y el 0 nivel alto.

3.4. LÓGICA DE TRES ESTADOS Existen situaciones en la que es deseable aislar el terminal de salida del resto de la circuitería en el cual no es te en alto ni en bajo (flotante o libre); la solución es la lógica de tres estados o lógica tristate. Esta lógica tiene tres niveles: alto, bajo y flotante (alta impedancia o Hi-Z).

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CAPÍTULO IV 4. COMPUERTAS AND, OR Y NOT 4.1. QUÉ ES UNA COMPUERTA Las compuertas o gates son los bloques básicos de cualquier circuito digital, en la electrónica digital existen 8 compuertas lógicas: AND, OR, NOT, YES, NAND, NOR, XOR y XNOR (figura 10).

Fig. 10

4.2. COMPUERTAS AND DE DOS Y VARIAS ENTRADAS (A*B o A y B) En general una compuerta AND de dos o más entradas entrega un alto en su salida cuando sus entradas están en alto y un bajo cuando hay una o todas bajas. (figura 11).

Fig. 11

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4.3. COMPUERTAS OR DE DOS Y VARIAS ENTRADAS (A+B u A o B) En general una compuerta OR de dos o más entradas entrega un bajo en su salida cuando todas sus entradas están en bajo y un alto cuando una de ellas, o todas, están en alto (figura 12).

Fig. 12

4.4. COMPUERTAS NOT O INVERSORES Dispositivo con una línea de entrada y salida, que entrega una salida alta cuando su entrada es baja y una baja cuando su entrada es alta (figura 13).

Fig. 13

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CAPÍTULO V 5. COMPUERTAS NAND, NOR, XOR y XNOR 5.1. COMPUERTAS NAND DE DOS Y VARIAS ENTRADAS (A y B negado) En general, una compuerta NAND de dos o más entradas entrega un bajo en su salida cuando todas sus entradas están en alto y un alto cuando por lo menos una de ellas está en bajo (figura 14).

Fig. 14 5.2. COMPUERTA NOR DE DOS Y VARIAS ENTRADAS (A o B negado) En general, una compuerta NOR de dos o más entradas entrega un alto en su salida cuando todas sus entradas están en bajo y un bajo cuando por lo menos una está en alto (figura 15).

Fig. 15

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5.3. COMPUERTA OR EXCLUSIVA O XOR (A o B exclusiva) Esta compuerta dispone solo de dos líneas de entrada y una de salida la cual entrega una salida alta cuando una de sus entradas baja y la otra alta; y una baja cuando ambas entradas son altas o bajas (figura 16).

Fig. 16

5.4. COMPUERTA NOR EXCLUSIVA O XNOR (A o B exclusiva negada) Esta compuerta es opuesta al XOR, entrega una salida baja cuando una de sus entradas es baja y la otra alta, y una alta cuando ambas entradas son altas o bajas (figura 17).

Fig. 17

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CAPÍTULO VI 6. COMPUERTAS ESPECIALES 6.1. COMPUERTAS DE TRES ESTADOS Además de los dos estados comunes (alto y bajo o 1 y 0), las compuertas de tres estados nos proporcionan un tercer estado llamado Hi-Z o de alta impedancia. Por lo tanto existen situaciones donde es deseable aislar el terminal de salida del resto de la circuitería con el fin de obtener un punto flotante (ni en alto o bajo); no obstante, dispositivos tir-state se caracterizan por poseer una entrada de control llamado habilitador o línea de inhibición (figuras 18 y 19).

Fig. 18

Fig. 19

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6.2. COMPUERTA DE COLECTOR ABIERTO Las compuertas de colector abierto son una variante de las compuertas TTL comunes, estas se caracterizan por manejar voltajes de salida superiores al de alimentación y porque se pueden conectar en paralelo (figura 20).

Fig. 20 En la figura 20 se conecta resistencia entre la salida y el positivo de la fuente, a esta se le denomina resistencia de arrastre o de pull-up o resistencia externa. Aunque la mayor parte de los casos se prefiere utilizar dispositivos con salidas totem-pole (el cual permite que puedan operar a muy altas velocidades ya que en estas salidas no requieren de resistencias externas). VENTAJAS:   

Pueden manejar directamente LED´s, displays, relés y otros. Pueden conectarse entre sí varias salidas. Pueden manejar voltajes de salida más altos que el de alimentación.

Todo esto es posible siempre y cuando tal dispositivo tenga una resistencia externa o pull-up para operar correctamente.

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6.3. COMPUERTAS SCHMITT-TRIGGER Las compuertas Schmitt-trigger son dispositivos que se utilizan para convertir señales imperfectas, lentas o con ruidos en señales digitales bien definidas, rápidas y sin ruido (figura 21).

Fig. 21 Estas compuertas se caracterizan por poseer una propiedad llamada histéresis que la hace inmune al ruido y les permite trabajar con señales digitales no ideales.

6.4. COMPUERTAS BUFFER Los buffers o separadores son compuertas con alta capacidad de corriente de salida, gracias a esta característica les permite manejar directamente LED´s, relés, etc. Tales compuertas se utilizan como amplificadores de corriente, no obstante existen dos tipos de buffers: inversores y no inversores (figura 22).

Fig. 22

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Los buffers inversores operan como inversores convencionales: un alto o un bajo en la entrada provocan un bajo o un alto en la salida (el buffer no inversor es más potente); y los buffers no inversores (llamada también compuerta YES), entregando el mismo nivel lógico que reciben, es decir, tiene un alto o un bajo en la entrada entonces en la saluda obtendrá un alto o un bajo.

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CONCLUSIONES

*Los circuitos integrados (CI) son aquellos que están compuestos de un conjunto de resistencias, diodos, transistores, condensadores, etc: interconectados y fabricados en un chip. *Existen dos tipos de CI los que utilizan transistores: bipolares y MOS. *Los CI bipolares se subdividen en las siguientes familias lógicas: RTL, DTL, ECL, RL y TTL (series 74, 74S, 74L, 74LS, 74H, 74AS, 74ALS); y los MOS en: NMOS, PMOS, CMOS (series 40, 45, 74C, 74HC, 74HCT) y MOS. * Los CI tienen 4 categorías de escala de integración tales como: SSI, MSI, LSI y VLSI. *Las características generales más resaltantes de los CI son su velocidad, su consumo de potencia, su inmunidad al ruido y su confiabilidad. *La familia lógica TTL tiene 2 versiones la serie 54 y la serie 74; esta se divide en subfamilias: TTL estándar, Schottky (S), de baja potencia(L), Schottky de baja potencia (LS), de alta velocidad(H), Schottky avanzada(AS), Schottky de baja potencia avanzada(ALS). *La familia lógica CMOS se agrupan en: CMOS estándar, de alta velocidad (HC), CMOS compatible con TTL (HCT) y equivalente a TTL(C). *La lógica digital es una ciencia de razonamiento numérico aplicada a circuitos electrónicos. *Los operadores lógicos básicos son AND, OR, y NOT. *En electrónica digital existen 8 compuertas lógicas las cuales son: AND, OR, NOT, YES, NAND, NOR, XOR y XNOR. Además hay compuertas especiales las cuales son 3: la de colector abierto, Schmitttrigger y buffer. *En la compuerta AND, cuando en la entrada tienen: ceros, unos y/o son diferentes entonces en la salida tendrán: ceros, unos y ceros; asimismo en la compuerta NAND, con la entradas anteriores la salida serán lo contrario que el AND: uno, cero y uno; de este mismo modo para la compuerta OR las salidas serán: cero, uno y uno; no obstante para la compuerta NOR será lo contrario del OR: uno, cero y cero; por lo que para la compuerta OR EXCLUSIVO serán: cero, cero y uno; por consiguiente para la compuerta NOR EXCLUSIVO será lo contrario que el OR EXCLUSIVO: uno, uno y cero y por último la compuerta NOT su salida es lo contrario de su entrada siempre.

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REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA *Libro de electrónica digital vol.1, autor: Felipe González G. *https://www.ecured.cu/Compuertas_TTL *https://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_NOT *http://electronicacompleta.com/lecciones/compuertas-logicas/

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