TTL Y CMOSUNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA

ING. SISTEMAS INFORMÁTICA

DARIO VALVERDE QUISPE GOMEZ

TTL

• SIGLA EN INGLÉS DE TRANSISTOR-TRANSISTOR LOGIC

• LOGICA DE TRANSITOR A TRANSISTOR

• SUS ELEMENTOS DE ENTRADA Y SALIDA SON TRANSISTORES BIPOLARES

TTLRANGOS DE VOLTAJE DE ALIMENTACIÓN Y

TEMPERATURA• VOLTAJE NOMINAL DE 5V.

• LA SERIE 74 DE 4.75 A 5.25 V

• LA SERIE 54 DE 4.5 HASTA 5.5 V.

• LA SERIE 74 TEMPERATURAS DE 0ºC HASTA 70º C

• LA SERIE 54 TEMPERATURAS DE -55ºC A 125º C.

• LA SERIE 54 TIENE UN COSTO MAYOR DADA SU MAYOR TOLERANCIA.

• ESTA SERIE SE EMPLEA SOLO EN APLICACIONES DONDE DEBE MANTENERSE LA OPERACIÓN CONFIABLE SOBRE UN AMPLIO MARGEN DE CONDICIONES EXTERNAS.

TTL DISIPACIÓN DE POTENCIA

• UNA COMPUERTA NAND TTL ESTÁNDAR DISIPA UNA POTENCIA PROMEDIO DE 10 MW.

• ICC(PROMEDIO) = 8 MA Y UNA PD(PROMEDIO) =

8MA X 5 V = 40 MW.

• ESTA ES LA POTENCIA TOTAL REQUERIDA POR LAS CUATRO COMPUERTAS DEL ENCAPSULADO

• DE ESTE MODO, UNA COMPUERTA NAND REQUIERE UNA POTENCIA PROMEDIO DE 10 MW

TTL FACTOR DE CARGA DE SALIDA

• ES UNA MEDIDA DEL NÚMERO DE ENTRADAS QUE UNA COMPUERTA PUEDE CONTROLAR SIN EXCEDER LAS ESPECIFICACIONES DE LA MISMA.

• EL FLUJO DE CORRIENTE EN UNA DE ENTRADA O SALIDA SE CONSIDERA POSITIVO SI FLUYE HACIA ADENTRO Y SE CONSIDERA NEGATIVA SI FLUYE HACIA AFUERA DE LA TERMINAL.

• CUANDO CONECTAMOS UNA SALIDA CON UNA O MÁS ENTRADAS, LA SUMA ALGEBRAICA DE LAS CORRIENTES DEBE DAR CERO.

TTL TRANSITORIOS DE CORRIENTE

• ESTE EFECTO GLOBAL SE PUEDE RESUMIR COMO SIGUE: SIEMPRE QUE UNA SALIDA TTL TIPO TÓTEM PASA DE BAJO A ALTO, SE CONSUME UNA ESPIGA DE CORRIENTE DE LA AMPLITUD DE LA

FUENTE DE ALIMENTACIÓN VCC.

• EN UN CIRCUITO O SISTEMA DIGITAL PUEDE HABER MUCHAS SALIDAS TTL CAMBIANDO DE ESTADO AL MISMO TIEMPO, CADA UNA CONSUMIENDO UNA ESPIGA ANGOSTA DE CORRIENTE DE LA FUENTE DE PODER.

NAND TTL

INVERSOR TTL

NOR TTL

OTRAS COMPUERTAS TTL

FAMILIA LOGICA CMOS

• COMPLEMENTARY METAL-OXIDE-SEMICONDUCTOR, "ESTRUCTURAS SEMICONDUCTOR-ÓXIDO-METAL COMPLEMENTARIAS”

• 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.

CMOSVOLTAJE DE ALIMENTACIÓN

• LAS SERIES 4000 Y 74C FUNCIONAN CON VALORES DE VDD, QUE

VAN DE 3 A 15 V

• LAS SERIES 74HC Y 74RCT FUNCIONAN CON UN MENOR MARGEN DE 2 A 6 V.

• CUANDO SE EMPLEAN DISPOSITIVOS CMOS Y TTL, JUNTOS, ES USUAL QUE EL VOLTAJE DE ALIMENTACIÓN SEA DE 5

• SI LOS DISPOSITIVOS CMOS FUNCIONAN CON UN VOLTAJE SUPERIOR A 5V PARA TRABAJAR JUNTO CON TTL SE DEBEN DE TOMAR MEDIDAS ESPECIALES.

CMOSNIVELES DE VOLTAJE

• De esta forma, cuando un CMOS funciona con VDD = 5 V, acepta voltaje de

entrada menor que VIL(máx) = 1.5 V como BAJO, y cualquier voltaje de entrada

mayor que VIH (mín) = 3.5 V como ALTO.VOL (MAX) 0V

VOH (MIN) VDD

VIL (MAX) 30% VDD

VIH (MIN) 70% VDD

CMOSINMUNIDAD AL RUIDO

Los márgenes de ruido son los mismos en ambos estados y dependen de VDD. En VDD = 5 V, los márgenes de ruido son 1.5 V. Observamos una mayor inmunidad al ruido que las TTL

INVERSOR CMOS

NAND CMOS

NOR CMOS

DISIPACIÓN DE POTENCIA TTL Y CMOS

• LA DISIPACIÓN DE POTENCIA EN UN CIRCUITO TTL ES ESENCIALMENTE CONSTANTE DENTRO DE SU RANGO DE FRECUENCIAS DE OPERACIÓN.

• EN CMOS LA DISIPACIÓN DE POTENCIA DEPENDE DE LA FRECUENCIA

• . EN CONDICIONES ESTÁTICAS ES EXTREMADAMENTE BAJA Y AUMENTO A CUANDO CRECE LA FRECUENCIA

• LOS CIRCUITOS CMOS PRESENTAN BAJA DISIPACIÓN ESTÁTICA Y UNA SIGNIFICATIVA DISIPACIÓN DINÁMICA

CUADRO COMPARATIVO

PARAMETRO

TTL estándar

TTL 74L

TTL Schottky de baja potencia (LS)

Fairchild 4000B CMOS (con Vcc=5V)

Fairchild 4000B CMOS (con Vcc=10V)

Tiempo de propagación

10 ns 33 ns 5 ns 40 ns 20 ns

Frecuencia maxima de funcionamiento

35 MHz 3 MHz 45 MHz 8 MHz 16 MHz

Potencia disipada

10 mW 1 mW 2 mW 10 nW 10 nW

Margen de ruido admisible

1 V 1 V 0'8 V 2 V 4 V

DISIPACIÓN DE POTENCIA TTL Y CMOS

• EN LOS CIRCUITOS CMOS ACTUALES, LA MAYOR PARTE DEL CONSUMO DE POTENCIA SE PRODUCE EN LAS TRANSICIONES ENTRE ESTADOS.

• A MAYOR VELOCIDAD (MAYOR NÚMERO DE CAMBIOS POR UNIDAD DE TIEMPO), MAYOR CONSUMO

RANGOS DE TEMPERATURA

• TTL

• LA SERIE 74 TEMPERATURAS DE 0ºC HASTA 70º C

• LA SERIE 54 TEMPERATURAS DE -55ºC A 125º C.

• CMOS

• PARA CLIENTES INDUSTRIALES QUE PUEDE RESISTIR UNA TEMPERATURA -40 A 115 GRADOS CELSIUS.

CARACTERÍSTICAS

• SU TENSIÓN DE ALIMENTACIÓN CARACTERÍSTICA SE HALLA COMPRENDIDA ENTRE LOS 4,75V Y LOS 5,25V. NORMALMENTE TTL TRABAJA CON 5V.

• LOS NIVELES LÓGICOS VIENEN DEFINIDOS POR EL RANGO DE TENSIÓN COMPRENDIDA ENTRE 0,0V Y 0,8V PARA EL ESTADO L (BAJO) Y LOS 2,4V Y VCC PARA EL ESTADO H (ALTO).

• LA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN ENTRE LOS ESTADOS LÓGICOS ES SU MEJOR BASE, SI BIEN ESTA CARACTERÍSTICA LE HACE AUMENTAR SU CONSUMO SIENDO SU MAYOR ENEMIGO. MOTIVO POR EL CUAL HAN APARECIDO DIFERENTES VERSIONES DE TTL COMO FAST, LS, S, ETC Y ÚLTIMAMENTE LOS CMOS: HC, HCT Y HCTLS. EN ALGUNOS CASOS PUEDE ALCANZAR POCO MÁS DE LOS 250 MHZ.

• LAS SEÑALES DE SALIDA TTL SE DEGRADAN RÁPIDAMENTE SI NO SE TRANSMITEN A TRAVÉS DE CIRCUITOS ADICIONALES DE TRANSMISIÓN (NO PUEDEN VIAJAR MÁS DE 2 M POR CABLE SIN GRAVES PÉRDIDAS).

EN UN ARDUINO NANO

Familia CMOS

Familia TTL