Familias Logicas

Familia lógica TTL

Es una de la más usada y popular con amplia difusión comercial. En general, todos los fabricantes de CI tienen una línea de productos TTL. Esta familia, consta a su vez de subfamilias lógicas, siendo las siguientes:

-TTL estándar

-TTL de baja potencia o bajo consumo.

-TTL de alta velocidad.

-TTL Schottky.

-TTL Schottky de baja potencia.

Esta familia es una de las más empleadas en la construcción de dispositivos MSI (dispositivos de media escala de integración). Esta basada en el transistor multi-emisor. Este transistor es un transistor con varios emisores, una sola base y un solo colector.

Operación del circuito-estado BAJO

Aunque este circuito parece extremadamente complejo, podemos simplificar un tanto su análisis utilizando el diodo equivalente del transistor Q1 con múltiples emisores, como se muestra en la figura 8-7(b). Los diodos D2 y D3 representan las dos uniones E-B de Q1 y D4 es la unión base-colector (C-B). En el siguiente análisis utilizaremos esta representación para Q1.

Primero, consideremos el caso donde la salida en BAJA. La figura 8-8(a) muestra esta situación con las entradas A y B ambas en +5 V. Los +5 V de los cátodos D2 y D3 apagaran estos diodos y casi no conducirán corriente. La fuente de +5 V aplica corriente a través de R1 y D4 en la base Q2, que se enciende. La corriente del emisor de Q2 fluirá hasta la base de Q4 y volver sobre Q4. Al mismo tiempo, el flujo de la corriente del colector de Q2 produce una caída de voltaje a través de R2 que reduce el voltaje del colector a un valor bajo que es insuficiente para encender Q3.

El voltaje presente en el colector de Q2 se muestra aproximadamente como 0.8 V. Esto se debe a que el emisor de Q2 está en 0.7 V respecto a tierra, debido al voltaje de polarización directa E-B de Q4, ya que el voltaje de Q2 es 0.1 Ven relación con el emisor, debido a VCE (sat.). Este voltaje de 0.8 V en la base Q3 no es suficiente para polarizar directamente la unión E-B de Q3 y el diodo D1. De hecho, D1 se necesita para mantener a Q3 apagado en esta situación.

Con Q4 encendido, la terminal de salida X estará en un voltaje muy bajo, ya que la resistencia del estado de encendido de Q4 será baja (1-25 Ω). En realidad, el voltaje de salida, VOL, dependerá de cuanta corriente de colector conduzca Q4. Con Q3 apagado no hay corriente que fluya en la terminal de +5 V a través de R4. Como veremos, la corriente de colector de Q4 procederá de las entradas TTL a las que esta conectada la terminal X.

Es importante observar que las entradas ALTAS en A y B suministran solamente la minúscula corriente de fuga en los diodos. Comúnmente, esta corriente IIH es solo alrededor de 10 µA, a la temperatura ambiente.

Operación del circuito-Estado alto

La figura 8-8(b) muestra la situación donde la salida del circuito es ALTA. Esta situación puede ser producida una u otra, o ambas entradas a BAJO. Aquí, la entrada B se conecta a tierra. Esta polarización de D3 será de modo que la corriente fluya desde la fuente terminal de +5 V a través de R1 y D3 y a través de la terminal B a tierra. El voltaje directo a través de D3 mantendrá el punto Y aproximadamente 0.7 V. Este voltaje no es suficiente para polarizar en directo a D4 y provocar y provocar la conducción en la unión E-B de Q2.

Con Q2 apagado no hay corriente de base para Q4 y este se apaga. Ya que no hay corriente de colector en Q2, el voltaje en la base Q3 será lo suficientemente grande para polarizar a Q3 y D1, de modo que Q3 conduzca. En realidad Q3 actúa como un emisor-seguidor, debido a que la terminal de salida X esta esencialmente en su emisor. Sin una carga conectada del punto X a tierra, VOH estará alrededor de 3.4 a 3.8 V, por las dos caídas de voltajes de los diodos de 0.7 V (E-B de Q3 y D1 ) se restan de los 5 V aplicados a la base Q3. Este voltaje disminuirá con la carga, debido a que ésta consumirá la corriente de emisor de Q3, que a su vez consume corriente de base a través de R2, incrementando la caída de voltaje a través de R2.

Es importante observar que existe una corriente sustancial que retorna a través de la terminal de entrada B a tierra. Esta corriente LIL es comúnmente alrededor de 1.1 mA. La entrada B BAJA actúa como disipador a tierra para esta corriente.

Parámetros eléctricos de los estados altos y bajos de las puertas lógicas TTL (serie

54/74 de Texas)

Estado lógico alto:

Voltaje de entrada de nivel alto: VIH debe ser 2 V o más

Corriente de entrada de nivel alto: IIH no excederá de 40 μA (entrante al circuito)

Voltaje de salida de nivel alto: VOH será de 2,4 V o más

Corriente de salida de nivel alto: IOH no debe superar los 400 μA (saliente del circuito)

Estado lógico bajo:

Voltaje de entrada de nivel bajo: VIL no debe exceder de 0,8 V

Corriente de entrada de nivel bajo: IIL un máximo de 1,6 mA (saliente del circuito)

Voltaje de salida de nivel bajo: VOL no debe exceder de 0,4 V

Corriente de salida de nivel bajo: IOL no debe superar los 16 mA (entrante al circuito)

Inmunidad al ruido:

Este parámetro determina el máximo nivel de tensión de ruido que puede incorporarse a los niveles de tensión en alto o bajo de las compuertas, sin que se afecte el estado lógico de las mismas. Para la familia TTL vemos que el margen de ruido resulta:

VNH = V0H – VIH = 2,4 – 2,0 = 400μvolt

VNL = VIL - V0H = 0,8 – 0,4 = 400μvolt

Conexión de salidas TTL entre sí

Por raro que parezca, hay situaciones en las cuales es ventajoso conectar las salidas de dos o más compuertas lógicas (u otros dispositivos). Siempre que así se hace, hay que preocuparse por la situación en las cual la salida de una compuerta trata de irse a BAJA mientras que la salida de otra trata de irse ALTA; debido a que las dos están ligadas entre sí, surge un conflicto entre ALTA y BAJA. Como enseguida

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