Universidad Autónoma De Santo DomingoFacultad de Ingeniería

Escuela de Electromecánica

Tema:

FAMILIAS LÓGICAS

Sustentante:

FRANCISCO GIL CH-6945

Ciudad UniversitariaMarzo/2012

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INDICE

1. Familias Lógicas De Circuitos Integrados...........................................................................3

1.1. Características Generales...........................................................................................4

2. Circuitos Integrados TTL....................................................................................................6

2.1. Características............................................................................................................6

2.2. Subfamilias.................................................................................................................7

2.3. Aplicaciones..............................................................................................................11

3. Circuitos Integrados ECL..................................................................................................12

4.1 Aplicaciones...............................................................................................................12

4. Circuitos Integrados IIL ó I2L............................................................................................13

5. Circuitos Integrados MOS................................................................................................14

4.1. Características..........................................................................................................14

6. Circuitos Integrados CMOS..............................................................................................17

3.1. Características..........................................................................................................17

3.2. Subfamilias...............................................................................................................17

3.3. Ventajas y desventajas.............................................................................................19

3.4. Aplicaciones..............................................................................................................20

Anexo.................................................................................................................................. 21

Bibliografía..........................................................................................................................22

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1. Familias Lógicas De Circuitos Integrados

La selección de la familia lógica más adecuada es un paso clave y decisivo en el diseño de cualquier aplicación con circuitos integrados digitales. Algunos diseños requieren operar a altas velocidades, otros con bajos consumos de potencia y otros más con costos reducidos. Aquí se proporciona toda la información necesaria para ayudar a los usuarios de chips TTL y CMOS a escoger la subfamilia que mejor se adapta a sus necesidades particulares.

Una familia lógica es un grupo de dispositivos lógicos integrados (compuertas, flip flops, decodificadores, contadores, registros, etc.) que comparten una tecnología común de fabricación y son eléctricamente compatibles entre sí, es decir, tienen estandarizadas sus características de entrada y de salida. Como resultado de esta estandarización, la interconexión entre dispositivos lógicos de una misma familia es sencilla y directa, es decir no requiere de etapas adicionales de acoplamiento.

Actualmente, la mayor parte de los circuitos integrados digitales son de tecnología bipolar o MOS. Los primeros están basados en el uso de transistores bipolares NPN y/o PNP, y los segundos en el uso de MOSFETs o transistores de efecto de campo de compuerta aislada de canal N y/o canal P. Dentro de cada una de estas tecnologías existen varias familias y subfamilias, diferenciadas principalmente por sus características de velocidad, consumo de potencia y densidad de integración.

Las familias bipolares más utilizadas son la TTL (Transistor-Transistor Logic: lógica de transistor-transistor), la ECL (Emitter-Coupled Logic: lógica de emisor acoplado) y la I2L (Integrated Injection Logic: lógica de inyección integrada). En el pasado fueron también muy populares las familias DTL (Diode-Transistor Logic: lógica de diodo-transistor), RTL (Resistor-Transistor Logic: lógica de resistencia-transistor) y HLL (High Level Logic: lógica de alto nivel), hoy prácticamente obsoletas. Dentro de las familias MOS, las más conocidas son la PMOS (MOS de canal P), la NMOS (MOS de canal N) y la CMOS (MOS complementaria). También existen variantes estructurales de estos procesos como VMOS, DMOS, HMOS, COS/ MOS, etc.

Recientemente, como resultado de la evolución natural de los procesos de fabricación de circuitos integrados, han surgido otras nuevas tecnologías tendientes a incrementar la complejidad de las funciones lógicas que pueden implementarse en un chip y lograr que los circuitos lógicos operen a frecuencias cada vez más altas. Las mas avanzadas hasta el momento de basan en el uso de semiconductores de arseniuro de galio (GaAs) y de dispositivos superconductores. En nuestro caso nos referiremos exclusivamente a las familias TTL, CMOS, ECL e I2L.

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1.1. Características Generales

Niveles Lógicos

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.

Velocidad De Operación

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.

Fan-Out O Abanico De Salida

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.

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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.

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2. Circuitos Integrados TTL

TTL es la sigla en inglés de transistor-transistor logic, es decir, "lógica transistor a transistor". Es una familia lógica o lo que es lo mismo, una tecnología de construcción de circuitos electrónicos digitales. En los componentes fabricados con tecnología TTL los elementos de entrada y salida del dispositivo son transistores bipolares.

Introducida originalmente por Texas Instruments en 1964, la familia TTL es de gran aceptación en el diseño de sistemas lógicos debido principalmente a su alta velocidad de operación, su fácil disponibilidad y su bajo costo. La mayor parte de los dispositivos TTL se especifican mediante una referencia de la forma AA74xxyy, donde AA es el código que identifica al fabricante (DM, SN, MM, TC, etc.), xx un código que identifica la subfamilia del dispositivo (LS, S, AS, etc.) y yy un número de dos o tres cifras que identifica la función del mismo.

El 74LS00, por ejemplo, contiene 4 compuertas NAND de 2 entradas de tecnología TTL Schottky de bajo consumo de potencia, mientras que el 7490 contiene un contador decimal de 4 bits de tecnología TTL estándar. La serie 74, en general, se destina para aplicaciones industriales y de propósito general. También se dispone de una serie 54, funcionalmente equivalente a la serie 74, destinada a aplicaciones militares. Esta última se caracteriza principalmente por su amplio rango de temperaturas de operación (55°C a +125°C contra 0°C a +70°C).

2.1. Características

Su tensión de alimentación característica se halla comprendida entre los 4.75v y los 5.25V (como se ve un rango muy estrecho).

Los niveles lógicos vienen definidos por el rango de tensión comprendida entre 0.2V y 0.8V para el estado L (bajo) y los 2.4V y Vcc para el estado H (alto). Los circuitos integrados TTL, en general, operan con una tensión de alimentación nominal de +5V e interpretan niveles lógicos de voltaje como se indica en la figura 1. Específicamente, cualquier voltaje entre 0V y 0.8V (VIL, MAX) será interpretado por una entrada TTL como un bajo (0), y cualquier voltaje entre 2.0V (VIH, MIN) y 5.0V como un alto (1). Los voltajes de entrada entre 0.8V y 2.0V se consideran inválidos en TTL porque producen estados de salida indeterminados.

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Consecuentemente, los dispositivos TTL entregan voltajes de salida entre 0 y 0.4V (VOL, MAX) para el estado bajo (0) y entre 2.4V (VOH, MIN) y 5.0V para el estado alto (1). La diferencia de 0.4V entre VIL, MIN y VOL, MAX, y entre VOH, MIN y VIH, MIN, se denomina margen de ruido. Este margen de voltaje asegura que un pequeño transitorio de ruido (interferencia) en una línea de conexión no cambie el estado de la siguiente etapa.

2.2. Subfamilias

Actualmente, la familia TTL comprende varias subfamilias que representan la búsqueda de un compromiso entre la necesidad de obtener altas velocidades de operación y la de reducir el consumo de potencia. Las más importantes son la estándar (74), la de baja potencia (74L), la de alta velocidad (74H), la Schottky (74S), la Schottky de bajo consumo (74LS) y las Schottky avanzadas (74AS y 74ALS). A continuación se resumen las características generales de cada una.

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Familia TTL estándar. Comprende los dispositivos identificados como 74xx, por ejemplo 7402 o 74157. Se caracteriza por su alta velocidad de operación (típicamente por encima de 20MHz) y su alto consumo de potencia (1 a 25 mW por compuerta). En la figura 2 se muestra la estructura básica de una compuerta TTL estándar. Con ligeras modificaciones, esta configuración se mantiene para las otras familias TTL.

TTL de baja potencia (L). Comprende los dispositivos identificados en forma genérica como 74Lxx, por ejemplo 74L04 o 74L574. Consume 10 veces menos potencia que TTL estándar pero es 4 veces más lenta. Esto se debe a que utiliza resistencias de valores relativamente altos. Por ejemplo, algunas resistencias de 4kohms y 1.6kohms de la configuración estándar son sustituidas por resistencias de 40kohms y 20k, respectivamente.

TTL de alta velocidad (H). Comprende los dispositivos identificados como 74Hxx, por ejemplo 74H08 o 74H368. Consume 2.5 veces más potencia que TTL estándar pero es 2 veces más rápida. Esto se debe a que utiliza resistencias de valores relativamente bajos. Por ejemplo, algunas resistencias de 4kohms y 1.6kohms de la configuración estándar son sustituidas por resistencias de 2.8k ohms y 760 ohms, respectivamente.

TTL Schottky. Comprende los dispositivos identificados como 74Sxx, por ejemplo 74S30 o 74S244. Consume 1.8 veces más potencia que TTL estándar pero es 4 veces más rápida. Esto se debe a que utiliza diodos Schottky entre la base y el colector de cada transistor, constituyendo lo que se denomina un transistor Schottky, figura 3. Estos últimos trabajan como interruptores no saturados y pueden cambiar rápidamente de un estado a otro. En la figura 4 se muestra la estructura típica de una compuerta TTL-S.

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TTL Schottky de baja potencia. Comprende los dispositivos designados como 74LSxx, por ejemplo 74LS51 o 74LS373. Consume 5 veces menos potencia que TTL estándar y es igual de rápida. Esto se debe a que utiliza transistores Schottky no saturados y valores de resistencia relativamente altos comparados con la serie 74S. Es la subfamilia TTL más utilizada. En la figura 5 se muestra la estructura típica de una compuerta TTL-LS.

TTL Schottky avanzada. Comprende los dispositivos designados como 74ASxx, por ejemplo 74AS157 o 74AS240. Proporciona las más altas velocidades que el estado actual de la tecnología bipolar puede ofrecer (más de 600 MHz) y su consumo es intermedio entre TTL estándar y TTL-LS (menos de 7mW por compuerta).

TTL Schottky avanzada de baja potencia. Comprende los dispositivos designados en forma genérica como 74ALSxx, por ejemplo, 74ALS86 o 74ALS574. Consume la mitad de potencia

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de TTL LS y es dos veces más rápida. Una compuerta 74ALS tiene típicamente una disipación de potencia del orden de 1mW y un tiempo de propagación del orden de 4 ns.

Además de sus características de velocidad y potencia, las subfamilias TTL anteriores se diferencian también por sus características de carga, es decir la corriente que demanda una entrada de la fuente de señal y la corriente que puede entregar una salida al circuito de carga. Estas características, denominadas respectivamente abanico de entrada (fan-in) y abanico de salida (fan-out), determinan el número máximo de entradas de una misma subfamilia que pueden ser conectados a una salida de la misma u otra subfamilia.

Una entrada TTL estándar, por ejemplo, se comporta como una fuente de corriente de 1.8mA. A este valor se le asigna un fan-in de 1. Una salida TTL estándar, por su parte, se comporta como una fuente de voltaje con una capacidad de corriente máxima de 18mA. Esto implica que puede impulsar hasta 10 entradas TTL del mismo tipo. En otras palabras, tiene un fan out de 10. En la tabla 1 se relacionan las características de carga típicas de otras subfamilias TTL comunes.

Tabla 1. Características de carga de subfamilias TTL comunes

Como sus características de voltaje son las mismas (La familia lógica TTL trabaja normalmente a +5V), analizaremos las velocidades y consumo de potencia de ellas.

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Tabla 2.

Observemos que las subfamilias Schottky de baja potencia como la Schottky avanzada de baja potencia reúnen excelentes características de alta velocidad y bajo consumo de potencia.

Debido a su configuración interna, las salidas de los dispositivos TTL NO pueden conectarse entre si a menos que estas salidas sean de colector abierto o de tres estados.

2.3. Aplicaciones

Las aplicaciones más comunes de la tecnología TTL son las siguientes:

Microprocesadores, como el 8X300, de Signetics, la familia 2900 de AMD y otros. Memorias RAM Memorias PROM PAL, Programmable Array Logic, consistente en una PROM que interconecta las

entradas y cierto número de puertas lógicas.

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3. Circuitos Integrados ECL

Introducida por Motorola en 1962 como MECL I, la tecnología ECL (Emitter-Coupled Logic), basada en el uso de transistores bipolares actuando como interruptores no saturados, se caracteriza principalmente por proveer tiempos de propagación muy cortos, típicamente entre 1ns y 8ns, comparables a los de la subfamilia TTL Schottky avanzada. Por esta razón es muy utilizada en aplicaciones de alta frecuencia. Sus principales desventajas son el alto consumo de potencia y su incompatibilidad con TTL. En la figura 8 se muestra la estructura típica de una compuerta ECL.

Los circuitos integrados ECL operan generalmente con una tensión de alimentación nominal de -5.2V y vienen actualmente en cuatro series, denominadas MECL I, II, III y 10000, todas ellas fabricadas casi que exclusivamente por Motorola. En particular, un dispositivo MECL 10000, por ejemplo el MC10102, interpreta como 1s voltajes entre 0 y -1.105V, y como Os voltajes entre -1.475V y 5.2V. Consecuentemente, produce niveles de salida altos (s) entre 0 y -0.98V, y bajos (Os) entre -1.63V y -5.2V.

4.1 Aplicaciones

Matrices lógicas. Memorias (Motorola, Fairchild). Microprocesadores (Motorola, F100 de Ferranti). Para mejorar las prestaciones de la tecnología CMOS, la ECL se incorpora en ciertas

funciones críticas en circuitos CMOS, aumentando la velocidad, pero manteniendo bajo el consumo total.

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4. Circuitos Integrados IIL ó I2L La tecnología I2L (Integrated Injection Logic), se caracteriza principalmente por su bajo consumo de potencia y su alta capacidad de integración. Por esta razón se utiliza principalmente en chips de alta densidad como relojes, sintetizadores de sonidos, microprocesadores, etc., combinada generalmente con circuitería análoga. En la figura 9 se muestra la estructura típica de una compuerta I2L. Los transistores Q1 y Q2, en particular, actúan como fuentes de corriente constante, el valor de la cual, llamada corriente de inyección, se programa mediante una resistencia externa.

Típicamente, la corriente de inyección está en el rango de 10nA a 100µA. Seleccionando adecuadamente dicha corriente usted puede controlar fácilmente el tiempo de propagación y el consumo de corriente por compuerta. Los dispositivos EL pueden trabajar con tensiones de alimentación (Vcc) desde 1V hasta más de 15V e interpretan las entradas flotantes o con más de 0.7V como altos (1s) y las entradas a tierra o con menos de 0.4V como bajos (0s). Consecuentemente producen niveles de salida altos (1s) del orden de +Vcc y bajos (0s) del orden de 0.4Vcc. La principal desventaja de esta tecnología radica en que necesita un paso más en el proceso de fabricación que la tecnología MOS, su competidor más in-mediato en el exclusivo mercado de la integración a gran escala (LSI).

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5. Circuitos Integrados MOS

Los transistores de la tecnología MOS (Metal Oxide Semiconductors) son transistores de efecto de campo a los que llamamos MOSFET, la gran mayoría de los circuitos integrados digitales MOS se fabrican solamente con este tipo de transistores.

El MOSFET tiene varias ventajas: es muy simple, poco costoso, pequeño y consume muy poca energía. Los dispositivos MOS ocupan mucho menos espacio en un CI que los BJT, un MOSFET requiere de 1 mílesimo cuadrado del area del CI mientras que un BJT ocupa 50 mílesimos del area del CI. Esta ventaja provoca que los circuitos integrados MOS estén superando por mucho a los bipolares en lo que respecta a la integración a gran escala (LSI, VLSI). Todo esto significa que los CI MOS pueden tener un número mucho mayor de elementos en un solo subestrato que los circuitos integrados bipolares.

La velocidad de este tipo de tecnología es relativamente lenta cuando se compara con los BJT, esto se puede considerar como una de sus principales desventajas.

Los CI digitales MOS utilizan exclusivamente MOSFET de incremento, además nos interesa utilizarlos solamente como interruptores al igual que se usan los BJT en la familia TTL.

En los MOSFET canal N, el voltaje de la compuerta a la fuente VGS es el voltaje que determina si el dispositivo esta en ENCENDIDO o en APAGADO. Cuando VGS = 0 V, la resistencia del canal es muy alta, o sea, que no existe un canal conductor entre la fuente y el drenaje ya que para propósitos prácticos esto es un circuito abierto. Mientras VGS sea cero o negativo el dispositivo permanecerá apagado. Cuando VGS se hace positivo, en particular un valor mayor al voltaje de umbral (VT) que por lo general es de 1.5 V, el MOSFET conduce. En este caso el dispositivo esta encendido y la resistencia del canal, entre la fuente y el drenaje, es de 1 k. El MOSFET canal P opera exactamente igual excepto que emplea voltajes de polaridad opuesta. Para encender los P-MOSFET, debe aplicarse un voltaje VGS negativo que exceda VT.

Los circuitos integrados P-MOS y N-MOS tiene una mayor densidad de integración por lo que son más económicos que los CMOS. Los N-MOS son más comúnmente utilizados que los P-MOS, ya que son dos veces más rápidos y tienen cerca de dos veces la densidad de integración de los P-MOS.

4.1. Características

Velocidad de Operación 50 nsMargen de Ruido 1.5 VFactor de Carga 50Consumo de Potencia 0.1 mW

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Como podemos ver los circuitos MOS tiene algunos aspectos mejores y otros peores en comparación con los TTL o los ECL. El tiempo de retardo tan alto se debe a la alta resistencia de entrada que tienen estos dispositivos y a la capacitancia de entrada razonablemente alta. Los MOS consumen muy pequeñas cantidades de potencia por lo que son ampliamente utilizados para el LSI y el VLSI, donde se guardan grandes cantidades de compuertas en un solo encapsulado sin ocasionar sobrecalentamiento. Otro aspecto favorable es que los MOS son muy simples de fabricar, no requiere de otros elementos como resistencias o diodos. Esta característica y su bajo consumo de potencia son la causa de su gran auge en el campo digital.

Inversor MOS

T1 se comporta como la resistencia de polarización.

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Los dispositivos MOS son sensibles a daño por electricidad estática. Al grado de que las mismas cargas almacenadas en el cuerpo humano pueden dañarlos. La descarga electrostática provoca grandes pérdidas de estos dispositivos y circuitos electrónicos por lo que se deben tomar medidas especiales como: conectar todos los instrumentos a tierra física, conectarse a sí mismo a tierra física, mantener los CI en una esponja conductora o en papel aluminio; todo esto para evitar cargas electrostáticas que puedan dañar los dispositivos MOS.

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6. Circuitos Integrados CMOS

La familia CMOS o MOS complementaria es de gran aceptación en el diseño de sistemas digitales debido principalmente a su bajo consumo de potencia, su alta capacidad de integración, su buena inmunidad al ruido, su fácil disponibilidad y su bajo costo. Su principal característica consiste en la utilización conjunta de transistores de tipo pMOS y tipo nMOS configurados de tal forma que, en estado de reposo, el consumo de energía es únicamente el debido a las corrientes parásitas. En la actualidad, la mayoría de los circuitos integrados que se fabrican utilizan la tecnología CMOS. Esto incluye microprocesadores, memorias, procesadores digitales de señales y muchos otros tipos de circuitos integrados digitales cuyo consumo es considerablemente bajo.

3.1. Características

En un circuito CMOS, la función lógica a sintetizar se implementa por duplicado mediante dos circuitos: uno basado exclusivamente en transistores pMOS (circuito de pull-up), y otro basado exclusivamente en transistores nMOS (circuito de pull-down). El circuito pMOS es empleado para propagar el valor binario 1 (pull-up), y el circuito nMOS para propagar el valor binario 0 (pull-down). Véase la figura. Representa una puerta lógica NOT o inversor.

Cuando la entrada es 1, el transistor nMOS está en estado de conducción. Al estar su fuente conectada a tierra (0), el valor 0 se propaga al drenaje y por lo tanto a la salida de la puerta lógica. El transistor pMOS, por el contrario, está en estado de no conducción. Cuando la entrada es 0, el transistor pMOS está en estado de conducción. Al estar su fuente conectada a la alimentación (1), el valor 1 se propaga al drenaje y por lo tanto a la salida de la puerta lógica. El transistor nMOS, por el contrario, está en estado de no conducción.

Otra de las características importantes de los circuitos CMOS es que son regenerativos: una señal degradada que acometa una puerta lógica CMOS se verá restaurada a su valor lógico inicial 0 ó 1, siempre y cuando aún esté dentro de los márgenes de ruido que el circuito pueda tolerar.

3.2. Subfamilias

Incluye principalmente las siguientes series o subfamilias:

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CMOS estándar. Llamada también serie 4000B. Comprende los dispositivos identificados como 40xxB, 45xxB y 47xxB, por ejemplo 4011B, 4528B y 4724B. Se caracteriza por su baja disipación de potencia (cerca de 10nW por compuerta) y su moderada velocidad de operación (menos de 10MHz). Opera con tensiones de alimentación (VDD) desde 3V hasta 18V e interpreta niveles de voltaje de entrada como se indica en la figura 6, es decir desde 0 hasta 1/3 de VDD como bajos (Os) y desde 2/3 de VDD hasta VDD como altos (1s). Consecuentemente, produce niveles de salida muy próximos a 0V para el estado bajo (0) y muy próximos a +VDD para el estado alto (1). En la figura 7 se muestra la estructura típica de una compuerta CMOS.

También se dispone de una serie CMOS estándar 4000A, más económica, formada por dispositivos identificados como 40xxA o 40xx, digamos 4002A o 4013, que opera con tensiones de alimentación desde 3V hasta 15V y tiene la misma definición de niveles de la serie 4000B. Sin embargo, opera a frecuencias más bajas y tiene una menor capacidad de corriente de salida. Además, es más sensible al daño por electricidad estática.

CMOS equivalente a TTL. Comprende los dispositivos designados como 74Cxx, por ejemplo 74C14 y 74C164: Los mismos son funcionalmente equivalentes a los de la serie TTL 74L y tienen la misma distribución de pines. Es un 50% más rápida que la serie 4000B, pero consume un 50% más de potencia. Opera con tensiones de alimentación desde 3V hasta 15V, excepto algunos casos particulares, y responde a niveles lógicos CMOS estándares. Muchas funciones 74C no están disponibles en TTL.

CMOS de alta velocidad. Comprende los dispositivos designados como 74HCxx, por ejemplo 74HC74 o 74HC259. Los mismos son funcionalmente equivalentes a los de la serie TTL 74LS, tienen la misma distribución de pines y ofrecen velocidades de conmutación comparables. Opera con tensiones de alimentación desde 2V hasta 6V y niveles lógicos

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CMOS estándares. Es la tecnología que proporciona actualmente el mejor compromiso entre velocidad de operación y consumo de potencia.

CMOS de alta velocidad con entradas TTL. Comprende los dispositivos designados como 74HCTxx, por ejemplo 74HCT04 o 74HCT374. Los mismos son funcionalmente equivalentes a los de la serie 74HC, operan con el mismo rango de tensiones de alimentación y tienen la misma distribución de pines, excepto que sus entradas son compatibles con niveles lógicos TTL. Es la mejor alternativa de que se dispone actualmente para convertir sistemas basados en lógica TTL a lógica CMOS.

Otras subfamilias CMOS menos conocidas, caracterizadas principalmente por su alta velocidad, son las series 74HVCxx (CMOS de muy alta velocidad), 74VHCTxx (HVC compatible con TTL), 74ABT (BiCMOS avanzada compatible con TTL), 74ACxx (CMOS avanzada), 74ACT (AC compatible con TTL), 74FCT (CMOS rápida compatible con TTL), etc. También se dispone de dispositivos CMOS y TTL para lógica de 3.3V, como las populares familias 74VCX, 74LCX, 74LVX, 74LVXT, 74LVQ, 74LVCH y 74LVT de Fairchild, Toshiba y otros fabricantes.

3.3. Ventajas y desventajas

Ventajas:

El bajo consumo de potencia estática, gracias a la alta impedancia de entrada de los transistores de tipo MOSFET y a que, en estado de reposo, un circuito CMOS sólo experimentará corrientes parásitas. Esto es debido a que en ninguno de los dos estados lógicos existe un camino directo entre la fuente de alimentación y el terminal de tierra, o lo que es lo mismo, uno de los dos transistores que forman el inversor CMOS básico se encuentra en la región de corte en estado estacionario.

Gracias a su carácter regenerativo, los circuitos CMOS son robustos frente a ruido o degradación de señal debido a la impedancia del metal de interconexión.

Los circuitos CMOS son sencillos de diseñar.

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La tecnología de fabricación está muy desarrollada, y es posible conseguir densidades de integración muy altas a un precio mucho menor que otras tecnologías.

Desventajas:

Los dispositivos CMOS son muy susceptibles al daño por descargas electrostáticas entre un par de pines.

Debido al carácter capacitivo de los transistores MOSFET, y al hecho de que estos son empleados por duplicado en parejas nMOS-pMOS, la velocidad de los circuitos CMOS es comparativamente menor que la de otras familias lógicas.

Son vulnerables a latch-up: Consiste en la existencia de un tiristor parásito en la estructura CMOS que entra en conducción cuando la salida supera la alimentación. Esto se produce con relativa facilidad debido a la componente inductiva de la red de alimentación de los circuitos integrados. El latch-up produce un camino de baja resistencia a la corriente de alimentación que acarrea la destrucción del dispositivo. Siguiendo las técnicas de diseño adecuadas este riesgo es prácticamente nulo. Generalmente es suficiente con espaciar contactos de sustrato y pozos de difusión con suficiente regularidad, para asegurarse de que está sólidamente conectado a masa o alimentación.

Según se va reduciendo el tamaño de los transistores, las corrientes parásitas empiezan a ser comparables a las corrientes dinámicas (debidas a la conmutación de los dispositivos).

3.4. Aplicaciones

Memorias. Fabricación de microprocesadores. ASCI's (Application Specific Integrated Circuits).

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Anexo

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Bibliografía

https://sites.google.com/site/nauravila/familiaslógicasIng. Naur Avila Estrada

http://sergiorendain.blogspot.com/2011/02/familias-logicas-ttl-y-cmos.htmlSergio Orendain

http://ladelec.comCursos, servicios, productos y circuitos.

http://www.uned.es/ca-bergara/ppropias/Morillo/web_et_dig/04_fam_log_mos/transp_fam_logi_mos.pdfUniversidad Nacional de Educación a Distancia.

http://html.rincondelvago.com/electronica-digital_9.html

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