Universidad Antonio Nariño Sede Tunja, Comparación Entre Familias Lógicas TTL y CMOS.
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COMPARACIÓN ENTRE FAMILIAS DE COMPUERTAS LÓGICAS TTL Y CMOS. Sergio Danilo Hernández Hernández.
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RESUMEN:
En este informe se mostraran las principales diferencias de las familias lógicas TTL y CMOS usadas en aplicaciones digitales mirando sus ventajas y d esventajas.
Conocer aplicaciones de las familias lógicas TTL y CMOS.
3 .MARCO TEÓRICO.
ABSTRACT: This report summarizes the main differences in TTL and CMOS logic families used in digital applications watching his show advantages and disadvantages.
3.1 Familia lógica TTL. Dentro de las familias que utilizan como elementos activos los transistores transistores bipolares, el estándar es la lógica de transistor-transistor (TTL) introducida en 1962. La familia original con el correr del tiempo se amplió a un conjunto de familias lógicas que, si bien tienen diferencias en cuanto a velocidad, consumo de energía y costo, son todas compatibles entre sí; es decir que en un mismo sistema digital digital pueden utilizarse componentes componentes de varias familias TTL sin problemas de interconexión entre ellos.
PALABRAS CLAVE: Familias, lógicas, TTL, CMOS.
1 .INTRODUCCIÓN Una familia lógica está constituida por un conjunto de dispositivos lógicos construidos con la misma tecnología (basada en transistores) y que por lo tanto tienen las mismas características, además de ser compatibles al poder conectarse entre sí. En la figura 6.22 se muestra una clasificación de las principales familias lógicas.
La familia lógica TTL (Transistor Transistor Logic) es una de las más populares, siendo ampliamente utilizada en el rango SSI y MSI debido a su buena velocidad, a su flexibilidad lógica y a su gran número de bloques funcionales integrados disponibles. Es una familia de lógica saturable construida con tecnología bipolar en las que sus transistores trabajan en corte y saturación. Aplicación Además de los circuitos LSI y MSI las tecnologías LS y S también se han empleado en: Microprocesadores, como el 8X300, de Signetics, la familia 2900 de AMD y otros. Memorias RAM. Memorias PROM. Programmable array logic, o PAL, consistente en una PROM que interconecta las entradas y cierto número de puertas lógicas.
3.1.1 Características de la Familia TTL. Figura 1. Clasificación de las principales familias lógicas.
Su tensión de alimentación característica se halla comprendida entre los 4,75V y los 5,25V (como se ve, un rango muy estrecho). Normalmente TTL trabaja con 5V.
2 .OBJETIVOS. 2.1 Objetivo general. -
Los niveles lógicos vienen definidos por el rango de tensión comprendida entre 0,0V y 0,8V para el estado L (bajo) y los 2,4V y Vcc para el estado H (alto).
Comparar las diferencias entre la familia lógica TTL y la familia lógica CMOS.
La velocidad de transmisión entre los estados lógicos es su mejor base, si bien esta característica le hace aumentar su consumo siendo su mayor enemigo. Motivo por el cual han aparecido diferentes versiones de TTL como FAST, LS, S, etc y últimamente los CMOS: HC, HCT y HCTLS. En algunos casos puede alcanzar poco más de los 250 MHz.
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2.2 Objetivos específicos. -
Conocer referencias de circuitos integrados de las familias TTL y C MOS.
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. Las señales de salida TTL se degradan rápidamente si no se transmiten a través de circuitos adicionales de transmisión (no pueden viajar más de 2 m por cable sin graves pérdidas).
comparables a las corrientes dinámicas (debidas a la conmutación de los dispositivos). Aplicaciones En la actualidad, la mayoría de los circuitos integrados que se fabrican utilizan la tecnología CMOS. Esto incluye microprocesadores, memorias, procesadores digitales de señales y muchos otros tipos de circuitos integrados digitales cuyo consumo es considerablemente bajo.
3.2 Familia lógica CMOS. Esta familia basa su operación en la utilización de los transistores NMOS y PMOS funcionando como interruptores, de tal forma que los transistores NMOS suministran el nivel bajo (ya que no se degrada con la tensión umbral) y los transistores PMOS suministran el nivel alto (ya que no se degrada con la tensión umbral).
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3.2 Cuadros comparativos de las familias lógicas TTL y CMOS, de algunas referencias comerciales.
La familia lógica tiene una serie de ventajas que la hacen superior a otras en la fabricación de circuitos integrados digitales: -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.
Figura 2. Cuadro comparativo de consumo y retardo.
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. Algunos de las desventajas son las siguientes: -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.
Figura 3. Familias TTL y CMOS,
-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 contactos 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
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. comparaci%C3%B3n&source=bl&ots=NyswF04NP&sig=p3HDonCtZ7NhDhvRB24tzbl9-Nc&hl=es419&sa=X&ei=Lgv9U9yCNYHkoATkuYH4AQ&ved=0CF 0Q6AEwDA#v=onepage&q=familia%20ttl%20cmos%20c omparaci%C3%B3n&f=false.
Citado el día 26-08-2014.
Figura 4. Circuitos integrados comerciales de las familias lógicas TTL y CMOS.
4 .CONCLUSIONES. -Los circuitos integrados TTL son más rápidos en su tiempo de respuesta que los CMOS. -Los circuitos integrados CMOS consumen menos potencia que los TTL. -Los circuitos integrados TTL generan ruido. -En la fabricación de los circuitos integrados se usan transistores bipolares par el TTL y transistores MOSFET para la tecnología CMOS. -Los CMOS requieren de mucho menos espacio en el circuito debido a lo compacto de los transistores MOSFET. -Los circuitos integrados CMOS presentan problemas frente a la carga electroestática. -Los circuitos integrados CMOS tiene márgenes de ruido superiores a los TTL.
BIBLIOGRAFÍA. -http://es.wikipedia.org/wiki/Tecnolog%C3%ADa_TTL.
Citado el día 26-08-2014. - http://www.unicrom.com/Dig_Tecnologia_TTL.asp
Citado el día 26-08-2014. -http://books.google.com.co/books?id=PbBqRXHkyMC&pg=PA65&lpg=PA65&dq=familia+ttl+cmos+
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