Sistemas Digitales Familias CI
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Sistemas Digitales
Familias LógicasIng. Douglas Quesada Zúñiga
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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"
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'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
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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.
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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.
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8eminología empleada
• 0a(metos de coiente % -olta+e
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8eminología empleada
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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.
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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 )
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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.
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e#ueimientos de 0otencia@l igual #ue los tiempos de tansición6 las coientes de consumo paa
@mos casos no necesaiamente es la misma.
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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.
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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.
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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="
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Lógica de Suministo de Coiente %Consumo de Coiente
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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
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Compueta 5@5D
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;peación $stado de la salida ena+o
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;peación $stado de la salida enalto
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@cción de Consumo deCoiente
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@cción de Suministo deCoiente
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Cicuito de Salida !8ótem" 0us4 and0ull
• QB pemite contola la coiente %
po lo tanto la disipación de potenciacuando la salida esta en a+o.
• Sin QB6 la coiente de colecto de Q
seía ele-ada cuando la salida esten estado a+o6 po tanto la potenciase dispaaía % no seía 3uncional.
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Compueta 5; 88L
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Caacteísticas de la Seie 88L$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"
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Seie $st(nda 88L
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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 ?.
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S
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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.
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Compaación enteSu3amilias
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Caga % Facto de Caga CI 88L
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*nidades de Caga
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88L 8es $stados
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'enta+a de los 8es $stados
• $l tece estado impide #ue lacone=ión paalela sea un polemasin saci/ca la -elocidad deconmutación.
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9uHe de 8ece $stado
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Cone=ión Salida 8ece$stado
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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.
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Cicuito $CL (sico
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$CL $miso < Seguido
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; % 5; $CL
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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.
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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.
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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.
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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
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M;SF$8 como Inteupto
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M;SF$8 8I0; 5 % 8I0; 0
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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
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In-eso 5<M;S
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5@5D 5<M;S
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5; 5<M;S
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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
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Caacteísticas de los M;S
• 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.
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Caacteísticas de los M;S
• 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.
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8ecnología CM;S
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5@5D CM;S
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5; CM;S
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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.
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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
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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
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?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
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@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
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'aloes lógicos paa la3amilias