FAMILIAS LOGICAS
FAMILIAS LOGICAS DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Una familia lógica es el conjunto de circuitos integrados (CI’s) los cuales pueden ser interconectados entre si sin ningún tipo de Interfase o aditamento, es decir, una salida de un CI puede conectarse directamente a la entrada de otro CI de una misma familia. Se dice entonces que son compatibles.
Las familias pueden clasificarse en bipolares y MOS. podemos mencionar algunos ejemplos. Familias bipolares: RTL, DTL, TTL, ECL, HTL, IIL. Familias MOS: PMOS, NMOS, CMOS. Las tecnologías TTL (lógica transistor- transistor) y CMOS (metal oxido-semiconductor complementario) son los mas utilizadas en la fabricación de CI’s SSI (baja escala de integración) y MSI (media escala de integración).
Para que un CI TTL opere adecuadamente, el fabricante especifica que una entrada baja varíe de 0 a 0.8V y una alta varíe de 2 a 5V. La región que esta comprendida entre 0.8 y 2V se le denomina región prohibida o de incertidumbre y cualquier entrada en este rango daría resultados impredecibles.
Los rangos de salidas esperados varían normalmente entre 0 y 0.4V para una salida baja y de 2.4 a 5V para una salida alta.
La diferencia entre los niveles de entrada y salida (2-2.4V y 0.8-0.4V) es proporcionarle al dispositivo inmunidad al ruido que se define como la insensibilidad del circuito digital a señales eléctricas no deseadas.
Para los CI CMOS una entrada alta puede variar de 0 a 3V y una alta de 7 a 10V (dependiendo del tipo de CI CMOS). Para las salidas los CI toman valores muy cercanos a los de VCC Y GND (Alrededor de los 0.05V de diferencia).
Este amplio margen entre los niveles de entrada y salida ofrece una inmunidad al ruido mucho mayor que la de los CI TTL.
Cuando se presenta un cambio de estado en la entrada de un dispositivo digital, debido a su circuitería interna, este se demora un cierto tiempo antes de dar una respuesta a la salida. A este tiempo se le denomina retardo de propagación. Este retardo puede ser distinto en la transición de alto a bajo (H-L) y de bajo a alto (L-H).
La familia TTL se caracteriza por su alta velocidad (bajo retardo de propagación) mientras que la familia CMOS es de baja velocidad, sin embargo la subfamilia de CI CMOS HC de alta velocidad reduce considerablemente los retardos de propagación.
Al interconectar dos dispositivos TTL (un excitador que proporciona la señal de entrada a una carga) fluye una corriente convencional entre ellos.
Cuando hay una salida baja en el excitador, este absorbe la corriente de la carga y cuando hay una salida alta en el excitador, la suministra. En este caso la corriente de absorción es mucho mayor a la corriente de suministro.
Estas corrientes determinan el fan-out que se puede definir como la cantidad de entradas que se pueden conectar a una sola salida, que para los CI’s TTL es de aproximadamente de 10. Los CI’s CMOS poseen corrientes de absorción y de suministro muy similares y su fan-out es mucho mas amplio que la de los CI’s TTL. Aproximadamente 50.
En muchos circuitos lógicos hay condiciones de entrada para las que no se especifican los niveles de salida, en la mayoría de los casos es por que estas condiciones nunca se presentaran o simplemente el nivel lógico de la salida es irrelevante.
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A |
B |
C |
Q |
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0 |
0 |
0 |
0 |
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0 |
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1 |
0 |
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0 |
1 |
0 |
0 |
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0 |
1 |
1 |
X |
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1 |
0 |
0 |
X |
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1 |
0 |
1 |
1 |
A·B·C |
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1 |
1 |
0 |
1 |
A·B·C |
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1 |
1 |
1 |
1 |
A·B·C |
Tabla 7
En la tabla de verdad no se especifica el nivel de salida para las condiciones "0,1,1" y "1,0,0".
En su lugar se coloca una x que representa la condición no importa. La persona que este realizando la simplificación tiene la libertad de determinar el nivel lógico para la salida de la condición "no importa", con el fin de producir la expresión mas simple. Realicemos la simplificación:
Figura 15: Simplificación de diagramas de Karnaugh con condiciones "no importa"
de esta manera obtenemos que: Q = A.
En muchos casos se trabaja con el código BCD, sabemos que en este codigo existen 6 cobinaciones que son prohibidas (1010,1011,1101, 1110,1111), estas condiciones tambien son llamadas condiciones no importa.
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8 |
4 |
2 |
1 |
Q |
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0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
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0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
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0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
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0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
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0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
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0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
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0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
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0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
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1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
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1 |
0 |
0 |
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1 |
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1 |
0 |
1 |
0 |
X |
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1 |
0 |
1 |
1 |
X |
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1 |
1 |
0 |
0 |
X |
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1 |
1 |
0 |
1 |
X |
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1 |
1 |
1 |
0 |
X |
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1 |
1 |
1 |
1 |
X |
Tabla 8: Términos irrelevantes en los números BCD
Figura 16: Simplificación