TEMA 9: TECNOLOGÍA DIGITAL.

TECNOLOGÍA DE COMPUTADORES. CURSO 2007/08Inocente Sánchez Ciudadd. Potencia.Los circuitos electrónicos necesitan alimentarse con energía eléctrica para funcionar.La potencia consumida por el circuito o consumo se especifica en términos de la corriente I cc queproporciona la alimentación V cc . Se define la potencia como el producto de la tensión de alimentación por lacorriente consumida.P c = V cc I cc5 v x (11+20)/2 mA = 77 mW para 4 puertas, 19 mW por puertaEl consumo no es del mismo dependiendo de cómo sean las salidas. En tal caso de define la potenciacomo la media entre el caso de que todas las salidas estén a nivel alto y el caso en que todas las salidas esténa nivel bajo.Existe una relación directa entre la potencia y la velocidad de funcionamiento. A mayor consumo,mayor velocidad. En algunas ocasiones habrá que optar por una solución de compromiso, puesto que ni lapotencia alta ni la velocidad lentas interesan.e. Curva de transferencia.f. Temperatura de trabajo.Especifica las temperaturas máxima y mínima de funcionamiento y de almacenamiento. Los valoresson distintos según las aplicaciones:Uso comercial 0ºC 70º CUso militar -55ºC 125ºCTema 9: Tecnología digital 4

TECNOLOGÍA DE COMPUTADORES. CURSO 2007/08Inocente Sánchez Ciudad9.5. Familias lógicas.Se llaman familias lógicas a las configuraciones genéricas de circuitos para implementar las unidadeselementales lógicas.Los elementos de una misma familia lógica son compatibles, es decir, utilizan los mismos niveles detensión y corriente para representar los niveles lógicos.Pueden existir incompatibilidades entre distintas familias; en este caso serían necesarios adaptadorespara acondicionar los niveles de tensión de unas y otras.Las familias lógicas principales son:1) Bipolares.2) Unipolares (MOS).Dentro de la familia bipolar, están la RTL (Resistor Transistor Logic), DTL (Diode Transistor Logic),ambas OBSOLETAS, TTL (Transistor Transistor Logic), la ECL (Emiter Coupled Logic) y la IIL (IntegratedInjection Logic). Tiene mayor velocidad y mayor consumo que las restantes familias. La familia ECL tiene mayorconsumo que la TTL, pero es más rápida. La IIL es la que más se acerca a la familia ideal, pero es la máscompleja. Es la de mayor escala de integración.La familia unipolar tiene mayor densidad de integración que la bipolar y menor consumo, aunque menorvelocidad. Es más adecuada para alta y muy alta escala de integración. Dentro de esta familia se encuentra laNMOS, PMOS y CMOS.PMOS. Obsoleta. Con transistores de canal p.NMOS. Más rápida que PMOS. Transistores de canal n.CMOS. Complementario. Muy bajo consumo.. V cc = 3 a 15 V.HCMOS. Versión mejorada de la CMOS.HMOS. MOS avanzada. Muy alta escala de integración. Un millón de transistores en un chip.9.5.1. Circuitos TTL: dispositivos 7400.En 1964 Texas Instruments introduce la lógica transistor-transistor (TTL), que es una familia dedispositivos digitales ampliamente utilizada. Se caracteriza por ser:1) Rápida.2) Poco costosa.3) Fácil de usar.Se estudiarán los siguiente tipos de TTL.Retardo (ns) Potencia (mW)a) Normalizado o estándar. 7408 10 10b) Alta velocidad. 74H08 6 22c) Baja potencia. 74L08 33 1d) Schottky. 74S08 3 22e) Schottky de baja potencia. 74LS08 6 a 10 2f) Schottky avanzado 74AS08 1,5 20g) Schottky avanzado baja potencia 74ALS08 4 1h) Rápida (TTL Fast) 74F08 2,5 4Tema 9: Tecnología digital 5

TECNOLOGÍA DE COMPUTADORES. CURSO 2007/08Inocente Sánchez CiudadLa familia 7400 es un conjunto de circuitos integrados digitales que comienzan con 74XX y se haconvertido en la más utilizada en circuitos integrados bipolares. Está constituída por transistores bipolares yresistencias.La alimentación es de 5 V. El fan-out de la lógica TTL es 10. Como la corriente que circula por unasalida a nivel bajo es de 1,6 mA, esto quiere decir que la máxima corriente que puede absorbe el colector deuna puerta es de 16 mA.Como se puede ver esta familia tiene compatibilidad, es decir, se pueden colocar unos detrás de otrosporque los niveles de tensión son:V IHmin = 2,0 VV ILmax = 0,8 VV OHmin = 2,4 VV OLmax = 0,4 Ven la mayor parte de los casos, y si no son estos valores, son muy parecidos.9.5.2. Circuitos CMOS.1) Muy bajo consumo.2) Amplio margen de tensión de alimentación.3) Alta inmunidad al ruido.Serie 74C00.National Semiconductor Corporation fue la primera que introdujo la serie 74C00, que es una familia quees compatible pin a pin con dispositivos TTL de números de serie similares.Serie 74HC00.El principal inconveniente de los CMOS es que son algo lentos, lo que limita su máxima frecuencia detrabajo. Los 74HC00 son totalmente compatibles con TTL y son más rápidos.Serie 4000B. Tiene muchas funciones que no ofrece la serie 74C00, pero no es compatible con losdispositivos TTL.Los circuitos CMOS (Complementary MOS) están compuestos por MOS de canal n y canal p. Tienenmenor consumo que los circuitos TTL, ya que en reposo, es decir, cuando no hay cambios de niveles lógicos,su consumo es prácticamente nulo (5 nW).Tema 9: Tecnología digital 6