Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Familia Lógica TTL

No description
by

Juan Bathory

on 8 May 2015

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Familia Lógica TTL

TTL (Transistor-Transistor Logic).
TTL pertenece a las familias lógicas; es 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. Las características de la tecnología utilizada en la familia TTL condicionan los parámetros que se describen en sus hojas de características, según el fabricante.
La familia lógica-transistor-transistor se desarrolló usando interruptores a transistor para las operaciones lógicas, y define los valores binarios como
0 V a 0,8 V = lógica 0
2 V a 5 V = lógica 1
La familia TTL es la más grande de los circuitos integrados (ICs. No son caros, pero consumen mucha energía y deben alimentarse con +5 voltios. Las puertas individuales, pueden consumir de 3 a 4 mA.
Las versiones Schottky de bajo consumo de chips TTL, solo consumen un 20% de energía pero son más caras. Los números de piezas de estos chips llevan LS en el centro de su nomenclatura.
Los circuitos integrados de la familia lógica TTL, tienen una designación de pieza formada por un número de cuatro a cinco dígitos. Con la incorporación de otros tipos de construcciones de dispositivos, se añadieron letras al centro de la numeración, para recordar al usuario que no se está utilizando el chip básico TTL. Los números de dispositivos que empiezan con un prefijo corresponden a su serie, seguida por otro número que identifica el chip individual.
7400 es la designación TTL.
Esta familia es la primera que surge y aún se utiliza en aplicaciones que requieren dispositivos SSI y MSI. El circuito lógico TTL básico es la compuerta NAND.

Familia Lógica TTL
SERIES DE LA FAMILIA TTL

La familia TTL correspondiente a la serie 74 o 54 (aplicaciones militares) se divide a su vez en otras ocho subfamilias, que difieren unas de otras en cuanto a las prestaciones que ofrecen.
La familia TTL viene identificada de la siguiente forma:
( )74X...X( )
Donde el espacio en blanco que antecede al número 74, identifica al fabricante
de ese circuito integrado (C.I). Así se corresponden:
SN: Texas Instruments.
DM: National Semiconductor.
S: Signetics.
Las "X´s" que preceden al número 74 indican primero la subfamilia a la que
pertenece el C.I, mediante una, dos o tres letras. Para posteriormente indicar el tipo de
puertas contenidas en el y el número de entradas que tienen cada una de ellas.
El paréntesis de la derecha indica el tipo de encapsulado. Por ejemplo, si el
espacio en blanco contiene una de estas letras indica que el encapsulado es:
J: DIP cerámico.
N: plástico.
L: cápsula cilíndrica de metal, etc.
A continuación se describirán las características más importantes de cada una de
las subfamilias.

Diferencias entre las familias TTLy CMOS.
Las diferencias más importantes entre ambas familias son:

a.-) En la fabricación de los circuitos integrados se usan transistores bipolares para el TTL y transistores MOSFE para la tecnología CMOS.
b.-) Los CMOS requieren de mucho menos espacio (área en el CI) debido a lo compacto de los transistores MOSFE . Además debido a su alta densidad de integración, los CMOS están superando a los CI bipolares en el área de integración a gran escala.
c.-) Los circuitos integrados TTL Son de mayor consumo de potencia que los CMOS.
d.-) Los CMOS son más lentos en cuanto a velocidad de operación que los TTL.
e.-) Los TTL tienen una menor inmunidad al ruido que los CMOS.
f.-) Los CMOS presenta un mayor intervalo de voltaje y un factor de carga más elevado que los TTL.
En resumen podemos decir que: TTL: diseñada para una alta velocidad. CMOS: diseñada para un bajo consumo. Actualmente dentro de estas dos familias se han creado otras, que intentan conseguir lo mejor de ambas: un bajo consumo y una alta velocidad. La familia lógica ECL se encuentra entre la TTL y la CMOS. Esta familia nació como un intento de conseguir la rapidez de TTL y el bajo consumo de CMOS, pero en raras ocasiones es empleada.

Memoria PROM
PROM es el acrónimo de programmable read-only memory, que significa «memoria de solo lectura programable». Es una memoria digital donde el valor de cada bit depende del estado de un fusible que puede ser quemado una sola vez. Una PROM común se encuentra con todos los bits en valor 1 como valor por defecto de las fábricas; el quemado de cada fusible, cambia el valor del correspondiente bit a 0. La programación se realiza aplicando pulsos de altos voltajes que no se encuentran durante operaciones normales (12 a 21 voltios).
La memoria PROM fue inventada en 1956 por Wen Tsing Chow. La invención fue concebida a petición de la Fuerza aérea de los Estados Unidos, para conseguir una forma más segura y flexible para almacenar las constantes de los objetivos en la computadora digital del Misil Balistico Intercontinental Atlas.
Las modernas implementaciones comerciales de las PROM, EPROM y EEPROM basadas en circuitos integrados, borrado por luz ultravioleta, y varias propiedades de los transistores, aparecen unos diez años después. Hasta que esas nuevas implementaciones fueron desarrolladas, fuera de aplicaciones militares, era más barato fabricar memorias ROM que utilizar una de las nuevas caras tecnologías desarrolladas y fabricados por los contratistas de misiles de las fuerzas aéreas.
De todas formas, en misiles, naves espaciales, satélites y otras aplicaciones de mucha confiabilidad, siguen en uso muchos de los métodos de la implementación original de los años 1950.

Familia Lógica TTL
Aplicaciones
Entre las aplicaciones de la tecnología TTL se encuentra su empleo en microprocesadores, memorias RAM y PROM que interconecta puertas lógicas.
Memorias RAM
En la RAM se cargan todas las instrucciones que ejecutan la unidad central de procesamiento (procesador) y otras unidades de cómputo.
Se denominan «de acceso aleatorio» porque se puede leer o escribir en una posición de memoria con un tiempo de espera igual para cualquier posición, no siendo necesario seguir un orden para acceder (acceso secuencial) a la información de la manera más rápida posible.


Microprocesador 8x300

Los microprocesadores 8X300 y 8X305, de Signetics, están fabricados en tecnología bipolar Schottky. Opera sobre datos de 8 bits, con un ciclo de instrucción de 250 ns, durante el cual lee el dato de memoria, lo enmascara y rota, realiza una operación en la ALU y lo reescribe en la memoria. Son considerados como los precursores de los DSP o Procesamiento digital de señales .
Aplicaciones
TTL ESTÁNDARD
-Es la única serie de la familia TTL que no posee letra identificativa de subfamilia.
-El siguiente ejemplo, representa como vendría identificado un circuito integrado correspondiente a esta serie.
SN7400

-Esta definición indica que el C.I. ha sido fabricado por Texas Instruments, correspondiente a la serie comercial 74 estándar. Como se puede ver, después de 74 no hay ninguna letra identificativa al ser la serie estándard y los "00" informan que el chip está formado por 4 puertas NAND de dos entradas cada una. En cuanto al retardo de propagación o velocidad de respuesta del circuito, el de esta serie es de 9 nanosegundos.
Typ Max
tPLH 11 ns 22 ns
tPHL 7 ns 15 ns

TTL DE BAJO CONSUMO

-Se le puede identificar mediante la letra "L" que precede a 74.
Como su nombre indica, esta puerta tiene un consumo menor que la anterior (1 mW).
-Su estructura es similar a la TTL estándard, pero reduce el consumo,
a espensas de una reducción en la velocidad de respuesta del circuito
-presenta un aumento del retardo de propagación, siendo en este caso de 33 ns.

-Esta serie tiene la menor disipación de potencia de todas las subfamilias, junto con la 74ALS. Hoy en día ha quedado obsoleta con la aparición de otras subfamilias posteriores, que presentan más bajos consumos de potencia y mayor velocidad de respuesta, como es el caso de las series 74LS y 74ALS.

-El siguiente ejemplo define una C.I. fabricado por Signetics, correspondiente a esta serie y que contiene cuatro puertas NOR de dos entradas cada una.

S74L02

TTL DE ALTA VELOCIDAD
-Identificada por la letra "H". Es una versión modificada de la serie estándar.
- se consigue una corriente de salida mayor como consecuencia un aumento de la velocidad de respuesta de la puerta y un aumento de la disipación de potencia de la puerta (23 mW).
-el siguiente ejemplo, que define al circuito integrado TTL de alta velocidad, cuya constitución interna está formada por tres puertas AND de tres entradas cada una y fabricado por Texas Instruments.
SN74H10

TTL SCHOTTKY
Su letra identificativa se corresponde con la "S"
-La serie 74S es dos veces más rápida que la serie 74H y el consumo de potencia es muy similar. Esta es la razón por la que la serie 74H ya ha quedado en desuso. La siguiente definición, se corresponde con un circuito integrado fabricado por National Semiconductor, formado por seis inversores a colector abierto, definido esto último mediante la numeración “07”.
DM74S07

TTL SCHOTTKY AVANZADA DE BAJO CONSUMO DE POTENCIA
-De todas las series TTL, es junto con la 74L la que ofrece una menor disipación
de potencia (1 mW).
-Es la tercera en ofrecer una mayor velocidad de respuesta, con un
retardo de propagación de 4 ns.
-Se identifica mediante las letras "ALS". Como ejemplo, un C.I. que contiene un
decodificador BCD/7 SEGMENTOS con salidas complementadas a colector abierto y
fabricado por Signetics.
S74ALS46
TTL SCHOTTKY AVANZADA DE FAIRCHILD
-Es la última serie Schottky aparecida en lógica TTL. Posee una alta impedancia
de entrada, cualidad que le permite la interconexión directa con los circuitos
correspondientes a las series TTL`s (LS, ALS) y CMOS.
-Debido a su alta velocidad de conmutación, puede incluso competir con la lógica
ECL de 10K.



La siguiente tabla, contiene los valores de las características más representativas
de las diferentes series TTL. Todos los valores se refieren a una puerta NAND, excepto
el de la frecuencia de reloj, que corresponde al valor máximo de la frecuencia que se
puede emplear para cambiar de estado un flip-flop JK.



Circuitos Lógicos

Si en el circuito inversor se reemplaza el transistor Q1 por un transistor multiemisor se puede construir una compuerta NAND de tantas entradas como emisores tenga Q1.
En la figura se muestra el esquema de un transistor multiemisor. Su fabricación es similar a la de un transistor común, salvo que se difunden varios emisores dentro de la base a fin de disponer de varias junturas B-E en paralelo.
En la figura 3-6 se muestra el circuito esquemático de una compuerta NAND TTL de dos entradas en el cual el transistor de entrada, Q1, tiene dos emisores.

Compuerta NAND TTL
Cuando al menos una de sus dos junturas base emisor de Q1se polariza directamente Q1 entra en conducción provocando el corte de Q2, y la salida se fuerza a su estado alto. La condición para que la salida del circuito esté en estado bajo es que todas las entradas estén en estado alto. Cuando todas las entradas se encuentran en valor alto, Q1 conduce en zona inversa (intercambia la función de los terminales de colector y emisor) habilitando la conducción de Q2 y forzando el estado bajo en la salida del circuito.
Gracias Por su Atención
Juan Manuel Vázquez Matías
Ricardo Isaac Fragoso Ramirez
Juan Daniel Velazco Aguilar
Juan Manuel Balderas Sánchez
Luis Daniel Bandin Martínez
Los circuitos están diseñados para que los transistores conmuten entre corte y saturación para una tensión de alimentación nominal de cinco voltios con tolerancia del 5% (VALIMTTL = 5V ± 0,25 V). La saturación de los mismos está asegurada con la entrada correspondiente con una tensión no inferior a 2V, mientras que el corte se asegura con una tensión en la entrada no mayor a 0,8V.
A continuación se muestran las topologías circuitales básicas de esta tecnología, la compuerta NOT (inversor) y la compuerta NAND, mediante circuitos simplificados que las representan adecuadamente y permiten analizar su funcionamiento. Todas los otros circuitos se obtienen combinando estas topologías, por ejemplo: una compuerta AND se obtiene negando la salida de una compuerta NAND, una compuerta OR se obtiene negando las entradas de una NAND o una compuerta NOR negando las entradas de una AND.
Circuitos TTL
El circuito básico implementado en tecnología TTL es el inversor. Su topología puede verse en la figura. La resistencias del circuito tienen los valores adecuados para que los transistores en conducción
permanezcan saturados para una tensión de alimentación entre 5V ± 0,25 V.
Con la entrada (e) en un nivel bajo (tensión positiva contra masa no mayor a 0,8V), el transistor Q1 tiene la juntura B-E polarizada directamente y está en condiciones de conducir. La conexión del colector de Q1 a la base de Q2 no permite la circulación de corriente, a excepción de alguna corriente de fuga que circule por la base de Q2, forzando la saturación de Q1 y el corte de Q2. El corte de Q2 provoca el corte de Q4 aislando la salida (s) de masa. Al mismo tiempo habilita la conducción de Q3 y del diodo D ligando la salida a VCC a través de un camino de baja impedancia.
Inversor TTL
Cuando se conecta una carga a la salida en estado alto el circuito está en condiciones de entregar potencia a la misma. Debido a la caída de tensión en R4 (valor aproximado de 180Ω), la caída de tensión entre colector y emisor de Q3 y en bornes del diodo D, el nivel alto de tensión de salida se asegura en 2,7V para una corriente máxima de salida de 400 μA. Cualquier carga que supere este requerimiento de potencia provocaría un descenso en el nivel de tensión de salida por debajo del valor asegurado, ya que permitiría la conducción de Q3 en zona activa.
Cualquier valor de tensión en la entrada por encima de 2V eleva el potencial del emisor de Q1 por encima del potencial de su colector forzando su funcionamiento en modo inverso (emisor funciona como colector y viceversa) y permitiendo la polarización directa de las junturas base – emisor de Q2 y Q4. Estos dos últimos transistores entran en saturación, por lo que la tensión C-E de Q2 no alcanza a polarizar en directa la juntura
base emisor de Q3 y el diodo D.
El corte de Q3 aísla la salida de VCC, mientras que la conducción de Q4 la conecta a masa a través de un camino de baja impedancia forzando un estado bajo. Si desde el exterior no se fuerza una corriente de colector en Q4 que le permita conducir en activa, el transistor permanece saturado y la salida permanece en estado bajo (por debajo de los 0,3V). El circuito está diseñado para que Q4 permanezca saturado mientras su corriente de colector no supere IOL y, en consecuencia, la salida del inversor en este estado tensión colectoremisor de Q4) no supera los 0,3V.
Los circuitos de la familia consumen potencia aún en un estado estable (potencia estática) siendo este consumo prácticamente independiente del estado de la salida. En cada conmutación, como el transistor cortado entra en conducción antes de que el que estaba saturado llegue al corte, los transistores Q3 y Q4 conducen simultáneamente por un breve lapso provocando un pico de consumo en la etapa de salida (potencia dinámica).
Full transcript