Sistemas Digitales Familias CI

7/24/2019 Sistemas Digitales Familias CI

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Sistemas Digitales

Familias LógicasIng. Douglas Quesada Zúñiga



La tecnología CI

• Menos de 12 compuetas po CI !SSI"Integación a pe#ueña escala

• $nte 12 % && compuetas po CI!MSI" Integación a Mediana $scala

• Decenas a miles de compuetas poCI !LSI % 'LSLI"

• M(s de 1)) mil compuetas po CI!*LSI"



'enta+as de los CI

• ,an integación

• Se e-ita el caleado

•

M(s con/ailidad• 0oducción en gan escala

• educción de la potencia elctica

necesaia• Meno en3iamiento



Des-enta+as de los CI

• Limitación en el mane+o de coientealta.

• La integación 4ace #ue latempeatua aumente.

• 5o pueden implanta inductoes6capacitoes6 tans3omadoes6 etc.



Familias Lógicas m(s comunes

• Según la di3eencia de componentepincipal en su cicuiteía7 – 88L % $CL7 *so de tansistoes ipolaes

!9:8"

– 0M;S6 5M;S % CM;S7 *so detansistoes unipolaes M;SF$8.



8eminología empleada

• 0a(metos de coiente % -olta+e



8eminología empleada



Fan<out

• Facto de Caga de Salida – M(=ima cantidad de entadas lógicas

#ue la salida de un CI puede mane+a en

3oma con/ale. – Si el númeo es e=cedido no se

gaanti>a el uen 3uncionamiento de la

aplicación.



etasos de la 0opagación

• Son los etasos #ue e=peimentanlas señales analógicas al ecoe uncicuito7

– t0L?7 tiempo de etaso de pasa de

estado lógico ) al 1.

– t0?L7 tiempo de etaso de pasa de

estado lógico 1 al )



e#ueimientos de 0otencia

• La potencia e#ueida po los CI essuministada po una o -aias3uentes eti#uetadas como 'CC o 'DD.

• La potencia consumida es elpoducto de 'CC % la ICC !coiente

entegada po la 3uente".

• 'aía según los estados lógicos de loscicuitos en el encapsulado.



e#ueimientos de 0otencia@l igual #ue los tiempos de tansición6 las coientes de consumo paa

@mos casos no necesaiamente es la misma.



0oducto 'elocidad<0otencia

• Las di3eentes 3amilias % su3amilias deCI pesentas di-esidad en lospa(metos de tiempo pomedio de

popagación % de consumo depotencia.

• 0aa eali>a compaaciones ente ellas

se utili>a el poducto 'elocidad<potencia #ue tiene unidad de :oules.

• Con3ome m(s pe#ueño sea el

poducto6 me+o es el dispositi-o.



Inmunidad al uido

• $l uido puede poduci alteacionesde las señales lógicas supeandoselos umales 'I?!mín" % 'IL !ma=".

• La inmunidad al uido es lacapacidad de toleancia de uido enlas entadas del CI.

• La medida cualitati-a de inmunidadal uido se llama Magen de uido.



Inmunidad al uido

•

Magen de uido en estado alto '5?A';?!mín"<'I?!mín"

• Magen de uido en estado a+o '5LA'IL!ma="<

';L!ma="



Lógica de Suministo de Coiente %Consumo de Coiente



Familia 88L

• Lógica 8ansisto<8ansisto

• @plicaciones con dispositi-os SSI %MSI.

• Si-en de tansición con cicuitosm(s comple+os.

• $st( siendo despla>ada po la 3amiliaCM;S.

• $l cicuito lógico (sico de 88L es la5@5D



Compueta 5@5D



;peación $stado de la salida ena+o



;peación $stado de la salida enalto



@cción de Consumo deCoiente



@cción de Suministo deCoiente



Cicuito de Salida !8ótem" 0us4 and0ull

• QB pemite contola la coiente %

po lo tanto la disipación de potenciacuando la salida esta en a+o.

• Sin QB6 la coiente de colecto de Q

seía ele-ada cuando la salida esten estado a+o6 po tanto la potenciase dispaaía % no seía 3uncional.



Compueta 5; 88L



Caacteísticas de la Seie 88L$st(nda

• Seie E !la seie tiene m(stoleancia a la tempeatua % 3uentesde alimentación".

• Los CI 88L son ceados po -aios3aicantes #ue 4an adoptado elmismo sistema de numeación

agegando7 – 8e=as Instuments S5 !$:7 S5)2"

– 5ational Instuments DM !$:7 DM)2"

–Signetics S !$:7 S)2"



Seie $st(nda 88L



Su3amilias CI 88L

• L % ?7 9a+a potencia % alta -elocidadespecti-amente. *san el mismo cicuito#ue la seie est(nda peo con modi/cación

de -aloes de componentes.• S % 88L Sc4ottG%7 Las seies anteioes

taa+an con 9:8 como conmutado!encendido<apagado" a3ectando el tiempo

de conmutación. $sta -esión no pemite#ue los 9:8 ente en satuación adicionandoun S9D ente ase % colecto de lostansistoes. Simila en consumo a la ?.



S



Su3amilias CI 88L

• LS !a+o consumo"7 'esión de laS con meno consumo de potencia% -elocidad. *tili>a esistoes de

-alo ma%o especto a las S.• @S !a-an>ada"7 me+oa el 3an<out %

el poducto -elocidad<potencia

especto a la seie S.• @LS7 Seie #ue tiene me+oas

especto a la seie @S.



Compaación enteSu3amilias



Caga % Facto de Caga CI 88L



*nidades de Caga



88L 8es $stados



'enta+a de los 8es $stados

• $l tece estado impide #ue lacone=ión paalela sea un polemasin saci/ca la -elocidad deconmutación.



9uHe de 8ece $stado



Cone=ión Salida 8ece$stado



Familia $CL CI Digitales

• Mientas la 3amilia 88L taa+o con 8ansistoes #ue taa+an conconmutadoes ente satuación % cote6

$CL !Lógica @coplada po $miso" e-itaestos estados6 me+oando la -elocidadtotal de conmutación.

• 8amin se le conoce como CML !Lógica

de modo de coiente"6 deido a #ue unacoiente de polai>ación /+a6 meno #ue Ic!sat" es conmutada ente los tansistoes.



Cicuito $CL (sico



$CL $miso < Seguido



; % 5; $CL



Caacteísticas de $CL

• $l tiempo de popagación es deapo=imadamente 1ns !casi igual a la@S"

•

Los ni-eles lógicos son <).J' % <1.' paa el1 % ) lógicos.

• $n el peo de los casos el Magen de uidoes de 2)m' !elati-amente a+a paa

usase en amientes industiales"• $limina la necesidad de in-esoes %a #ue

en el mismo CI se poduce el complemento.



Caacteísticas de $CL

• Deido a su a+a impedancia de salida6 elF@5<;*8 se encuenta alededo de 2.

• Su disipación típica es de apo=imadamente

2mK6 un poco ma%o #ue la @S.• $l uido poducido po los camio de

coiente de polai>ación se -e disminuidodeido a #ue en esta tecnología el u+o de

coiente pemanece constanteindependientemente del estado de lasalida.



8ecnología M;S

• Son CI constuidos con M;SF$8

• Las -enta+as de los M;SF$87 9a+ocosto de constucción6 consume pocapotencia % son pe#ueños3ísicamente.

• Son comunes en tecnologías LSI %

'LSI !$+7 C4ips de Memoia %Micopocesadoes"

• 8iene como des-enta+a su -elocidad

de popagación.



CIs con M;SF$8•

Se utili>an e=clusi-amente M;SF$8de eni#uecimiento.

• $l 3uncionamiento de los M;SF$8 es

tipo inteupto.• La esistencia ente la compueta %

el canal es ele-ada



M;SF$8 como Inteupto



M;SF$8 8I0; 5 % 8I0; 0



CIs con M;SF$8

• Se di-iden en tes categoías7 – 0M;S7 M;SF$8 D$ $5IQ*$CIMI$58; 8I0; 0

– 5M;S7 M;SF$8 D$ $5IQ*$CIMI$58; 8I0; 5

– CM;S7 M;SF$8 C;M0L$M$58@I;S

8I0; 0 N 5.• 5M;S N 0M;S son tienen m(s

integación

•

5M;S pesenta m(s -elocidad #ue



In-eso 5<M;S



5@5D 5<M;S



5; 5<M;S



Caacteísticas de los M;S

• 'elocidad de ;peación7 Son m(s lentas#ue 88L !)ns". 8iene #ue -e con lacapacitancia % la esistencia de entada

altas.• Magen de uido7 8ienen magen de uido

alto !1.' típico % es dependiente de la3uente de polai>ación"

• F@5<;*87 Su esistencia de entadaele-ada 4ace #ue el 3acto de caga seaele-ado6 aun#ue depende de la 3ecuencia

de la señal




• Consumo de 0otencia7 Deido al -alo delas esistencias !altas" el consumo depotencia es mu% a+o. !típico ).1mK paa

un in-eso". $ste a+o consumo depotencia lo 4ace ideal paa LSI % 'LSI.

• Comple+idad del 0oceso7 @l utili>ase solo5<M;S la constucción es la m(s sencilla.

La -elocidad de popagación 4a 4ec4o #ue 88L domine en tecnologías SSI % MSI. 0eoCM;S si 4a competido en MSI con 88L.




• La $SD !Descaga $lectost(tica"tiene especial e3ecto en dispositi-oscon esistencia de entada ele-ada6

con lo cual una pe#ueña cagaelectost(tica podía ocasiona ladestucción del dispositi-o.



8ecnología CM;S



5@5D CM;S



5; CM;S



Compaación ente 3amilias

• Compatile con teminales7Con/guación de teminales idntica.

• Compatile 3uncionalmente7 Misma

cantidad % tipo de compuetas en elCI.

• $lcticamente compatiles7 0ueden

conectase sin necesidad deelectónica en medio.



Seies )))E1)))

• ))) !C@" E1))) !Motoola"compatiles ente sí.

• Suministo de -olta+e ele-ado !4asta

1 '"6 disipación de potencia mu%a+a.

• Son mu% lentos -s 88L % oto CM;S

con capacidades mu% a+as decoiente de salida.

• 8eminales no compatiles ni

elcticamente compatiles con 88L



Seie C

• Compatiles en teminal % 3uncióncon 88L.

• Compaten numeación.

• 9uena cantidad de 3unciones 88L seencuentan en CM;S po lo #uepueden eempla>ase.

• Caacteísticas de 3uncionamientoseme+antes a las de las seie ))).

?CE?C8 !CM;S alta



?CE?C8 !CM;S alta-elocidad"

• Me+oa en 1) -eces la -elocidad deconmutación de la seie C.Compaale con la seie LS.

• Capacidad de coiente de salidasimila a la C.

• Funcionales % teminales compatiles

con 88L.• ?C8 elcticamente compatiles con 88L. ?C no lo es.

@C E @C8 !CM;S



@C E @C8 !CM;S@'@5Z@D;"

• Funcionalmente e#ui-alente a 88L

• 5o compatile en teminales con 88L6uscando la inmunidad al uido en uicación

de teminales.• Los @C no son elcticamente compatiles

con 88L peo los @C8 si lo son.

• La numeación del CI inicia con 11 %

completa con el e#ui-alente en numeaciónde las otas seies6 los númeos de ellenoson O)P.

$:7 @C11))A ?C)

'aloes lógicos paa la



'aloes lógicos paa la3amilias

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