Familias Lógicas TTL y CMOS

Análisis de las Familias Lógicas TTL y CMOS: Características y Aplicaciones

Programación de Sistemas Reconfigurables Maestra: Patricia Ventura Ñuñez Alumno: Rodrigo Axel Serrano Pino Seccion: D08 Fecha: 20/10/2024

Análisis de las Familias Lógicas TTL y CMOS: Características y Aplicaciones

En el diseño de circuitos digitales, las familias lógicas TTL (Transistor-Transistor Logic) y CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) representan dos de las tecnologías más importantes y ampliamente utilizadas. Ambas tienen características eléctricas distintivas, diferentes niveles de consumo de energía y diversas aplicaciones en la electrónica moderna. Esta presentación analizará en detalle las características principales de cada familia, desde los parámetros eléctricos hasta los tiempos de propagación y el consumo de potencia. Además, se compararán sus ventajas y desventajas, proporcionando una visión clara de cómo estas tecnologías impactan en el desarrollo de circuitos integrados hoy en día.

Resumen

Las familias lógicas TTL y CMOS son fundamentales en el desarrollo de circuitos digitales, cada una con características eléctricas y operativas únicas. La tecnología TTL, basada en transistores bipolares, se destaca por su velocidad y robustez, mientras que CMOS, utilizando transistores de efecto de campo, es conocida por su bajo consumo de energía y alta inmunidad al ruido. Esta presentación explorará sus principales características, diferencias clave y aplicaciones, proporcionando una visión comparativa que ayudará a comprender cómo se utilizan en la electrónica actual.

Índice

Familia Lógica TTL

Familia Lógica CMOS

Data Sheets

Tabla Comparativa TTL Y CMOS

Conclusión

Bibliografías

Familia Lógica TTL (Transistor-Transistor Logic)

Parámetros adicionales

Inmunidad al ruido: Aproximadamente 0.4V 10. VNH (Márgen de ruido en alto): 0.4V 11. VNL (Márgen de ruido en bajo): 0.4V Márgen de ruido: TTL tiene un menor márgen de ruido que CMOS. Fan-out: 10 Tiempos de propagación: tPLH y tPHL: Generalmente entre 10 ns y 33 ns para el 74LS08. Requerimientos de potencia: TTL consume más potencia que CMOS, alrededor de 10 mW por puerta. Velocidad de conmutación: TTL es más rápida que CMOS a bajas frecuencias, con tiempos de propagación típicos de unos 10 ns en la serie LS. Arreglos de salida en TTL: 12. Salida Totem-Pull en TTL: Ofrece buena velocidad y es la más común. 13. Salida de colector abierto: Permite múltiples salidas conectadas a la misma línea. 14. Tercer estado: Se puede desconectar la salida.

Tipo de transistor: Utiliza transistores bipolares (BJT - Bipolar Junction Transistor). Características Eléctricas (74LS08 como ejemplo): 1. VIH (mín.): Voltaje mínimo para entrada en nivel alto: 2.0V. 2. VIL (máx.): Voltaje máximo para entrada en nivel bajo: 0.8V. 3. VOH (mín.): Voltaje de salida mínimo en nivel alto: 2.7V. 4. VOL (máx.): Voltaje de salida máximo en nivel bajo: 0.5V. 5. IIH: Corriente de entrada para nivel alto: 20 µA. 6. IIL: Corriente de entrada para nivel bajo: -0.4 mA. 7. IOH: Corriente de salida para nivel alto: -0.4 mA. 8. IOL: Corriente de salida para nivel bajo: 8 mA. 9. VCC: Voltaje de alimentación: 5V.

Familia Lógica CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)

Parámetros adicionales

Inmunidad al ruido: Mucho mayor que TTL, con márgenes más amplios. 10. VNH (Márgen de ruido en alto): 1.5V 11. VNL (Márgen de ruido en bajo): 1.5V Márgen de ruido: CMOS tiene un márgen de ruido más alto que TTL. Fan-out:Virtualmente ilimitado (para la mayoría de las aplicaciones prácticas). Tiempos de propagación: tPLH y tPHL: Generalmente entre 30 ns y 100 ns para el 4081. Requerimientos de potencia: CMOS consume mucha menos potencia que TTL, del orden de 0.01 mW por puerta. Velocidad de conmutación: CMOS es más lenta que TTL en general, con tiempos de propagación más largos, pero ha mejorado con versiones modernas. Arreglos de salida en TTL: 12. Salida Totem-Pull en CMOS: Proporciona alta velocidad y mayor eficiencia energética. 13. Salida de colector abierto: Similar a colector abierto en TTL. 14. Tercer estado: Disponible en la mayoría de los circuitos CMOS.

Tipo de transistor: Utiliza transistores de efecto de campo (FET - Field Effect Transistor). Características Eléctricas (CD4081 como ejemplo). 1. VIH (mín.): Voltaje mínimo para entrada en nivel alto: 3.5V (con Vcc de 5V). 2. VIL (máx.): Voltaje máximo para entrada en nivel bajo: 1.5V. 3. VOH (mín.): Voltaje de salida mínimo en nivel alto: 4.95V (con VCC de 5V). 4. VOL (máx.): VVoltaje de salida máximo en nivel bajo: 0.05V. 5. IIH: Corriente de entrada para nivel alto: 1 µA. 6. IIL: Corriente de entrada para nivel bajo: -1 µA. 7. IOH: Corriente de salida para nivel alto: -0.25 mA. 8. IOL: Corriente de salida para nivel bajo: 0.25 mA. 9. VCC: Voltaje de alimentación: 3V a 15V.

Data Sheets

SN74LS08

SN74151A

CD4081B

Tabla comparativa entre TTL y CMOS

Conclusión: Ventajas de TTL: Mayor velocidad en aplicaciones específicas. Más resistente a interferencias electromagnéticas. Desventajas de TTL: Alto consumo de energía y generación de calor. Menor densidad de integración y más costo en aplicaciones complejas. Ventajas de CMOS: Bajo consumo de energía y generación de calor. Alta densidad de integración, permitiendo más funciones en un espacio reducido. Desventajas de CMOS: Generalmente más lento que TTL. Menos resistente a ruidos eléctricos. Ambas tecnologías tienen sus propias ventajas y desventajas, y la elección entre TTL y CMOS dependerá de las necesidades específicas del diseño y de la aplicación.

Bibliografías

• "Sistemas Digitales: Principios y Aplicaciones" Ronald J. Tocci, Neal S. Widmer, y Gregory L. Moss
• Monografias.com –"Familias Lógicas TTL y CMOS"
• Tutoriales de Electrónica – Comparación entre TTL y CMOS
• "Circuitos Digitales y Microprocesadores" Jacob Millman