Familia lógica

37
Transistor como interruptor Un transistor funciona como un interruptor para el circuito conectado al colector (Rc) si se hace pasar rápidamente de corte a saturación y viceversa. En corte es un interruptor abierto y en saturación es un interruptor cerrado. Los datos para calcular un circuito de transistor como interruptor son: el voltaje del circuito que se va a encender y la corriente que requiere con ese voltaje. El voltaje Vcc se hace igual al voltaje nominal del circuito, y la corriente corresponde a la corriente Icsat. Se calcula la corriente de saturación mínima, luego la resistencia de base mínima: I BSAT min = Icsat / b R BMax = Von/I Bsat min Donde Von es el voltaje en la resistencia de base para encender el circuito, el circuito debe usar una R B por lo menos 4 veces menor que R Bmax. Adicionalmente se debe asegurar un voltaje en R B de apagado Voff que haga que el circuito entre en corte.

Transcript of Familia lógica

Page 1: Familia lógica

Transistor como interruptor

Un transistor funciona como un interruptor para el circuito

conectado al colector (Rc) si se hace pasar rápidamente de corte a

saturación y viceversa. En corte es un interruptor abierto y en saturación

es un interruptor cerrado. Los datos para calcular un circuito de transistor

como interruptor son: el voltaje del circuito que se va a encender y la

corriente que requiere con ese voltaje. El voltaje Vcc se hace igual al

voltaje nominal del circuito, y la corriente corresponde a la corriente Icsat.

Se calcula la corriente de saturación mínima, luego la resistencia de base

mínima:

IBSAT min = Icsat / b

RBMax = Von/IBsat min

Donde Von es el voltaje en la resistencia de base para encender el

circuito, el circuito debe usar una RB por lo menos 4 veces menor que

RBmax.

Adicionalmente se debe asegurar un voltaje en RB de apagado Voff

que haga que el circuito entre en corte.

Transistor IGBT

Page 2: Familia lógica

Símbolo más extendido del IGBT: Gate o puerta (G), colector (C) y

emisor (E)

El transistor bipolar de puerta aislada (IGBT, del inglés Insulated

Gate Bipolar Transistor) es un dispositivo semiconductor que

generalmente se aplica como interruptor controlado en circuitos de

electrónica de potencia. Este dispositivo posee la características de las

señales de puerta de los transistores de efecto campo con la capacidad

de alta corriente y voltaje de baja saturación del transistor bipolar,

combinando una puerta aislada FET para la entrada e control y un

transistor bipolar como interruptor en un solo dispositivo. El circuito de

excitación del IGBT es como el del MOSFET, mientras que las

características de conducción son como las del BJT.

Los transistores IGBT han permitido desarrollos hasta entonces no

viables en particular en los Variadores de frecuencia así como en las

aplicaciones en maquinas eléctricas y convertidores de potencia que nos

acompañan cada día y por todas partes, sin que seamos particularmente

conscientes de eso: automóvil, tren, metro, autobús, avión, barco,

ascensor, electrodoméstico, televisión, domotica, Sistemas de

Alimentación Ininterrumpida o SAI (en Inglés UPS), etc.

Características:

Page 3: Familia lógica

Sección de un IGBT

El IGBT es adecuado para velocidades de conmutación de hasta 20

KHz y ha sustituido al BJT en muchas aplicaciones. Es usado en

aplicaciones de altas y medias energía como fuente conmutada, control

de la tracción en motores y cocina de inducción. Grandes módulos de

IGBT consisten en muchos dispositivos colocados en paralelo que pueden

manejar altas corrientes del orden de cientos de amperios con voltajes de

bloqueo de 6.000 voltios.

Se puede concebir el IGBT como un transistor darlington híbrido.

Tiene la capacidad de manejo de corriente de un bipolar pero no requiere

de la corriente de base para mantenerse en conducción. Sin embargo las

corrientes transitorias de conmutacion de la base pueden ser igualmente

altas. En aplicaciones de electronica de potencia es intermedio entre los

tiristores y los mosfet. Maneja más potencia que los segundos siendo más

lento que ellos y lo inverso respecto a los primeros.

Circuito equivalentede un IGBT

Este es un dispositivo para la conmutación en sistemas de alta

tensión. La tensión de control de puerta es de unos 15 V. Esto ofrece la

Page 4: Familia lógica

ventaja de controlar sistemas de potencia aplicando una señal eléctrica de

entrada muy débil en la puerta.

Puerta lógica

Una puerta lógica, o compuerta lógica, es un dispositivo

electrónico que es la expresión física de un operador booleano en la

lógica de conmutación. Cada puerta lógica consiste en una red de

dispositivos interruptores que cumple las condiciones booleanas para el

operador particular. Son esencialmente circuitos de conmutación

integrados en un chip.

Claude Elwood Shannon experimentaba con relés o interruptores

electromagnéticos para conseguir las condiciones de cada compuerta

lógica, por ejemplo, para la función booleana Y (AND) colocaba

interruptores en circuito serie, ya que con uno solo de éstos que tuviera la

condición «abierto», la salida de la compuerta Y sería = 0, mientras que

para la implementación de una compuerta O (OR), la conexión de los

interruptores tiene una configuración en circuito paralelo.

La tecnología microelectrónica actual permite la elevada

integración de transistores actuando como conmutadores en redes lógicas

dentro de un pequeño circuito integrado. El chip de la CPU es una de las

máximas expresiones de este avance tecnológico. En nanotecnología se

está desarrollando el uso de una compuerta lógica molecular, que haga

posible la miniaturización de circuitos.

Lógica directa

Page 5: Familia lógica

Puerta SI o Buffer:

Page 6: Familia lógica

Símbolo de la función lógica SI a) Contactos, b) Normalizado y c)

No normalizado

La puerta lógica SI, realiza la función booleana igualdad. En la

práctica se suele utilizar como amplificador de corriente (buffer en inglés).

La ecuación característica que describe el comportamiento de la

puerta SI es:

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta SIEntrada ASalida A0011

Puerta Y (AND) :

Símbolo de la función lógica Y a) Contactos, b) Normalizado y c) No

normalizado

La puerta lógica Y, más conocida por su nombre en inglés AND,

realiza la función booleana de producto lógico. Su símbolo es un punto (·),

aunque se suele omitir. Así, el producto lógico de las variables A y B se

indica como AB, y se lee A y B o simplemente A por B.

La ecuación característica que describe el comportamiento de la

puerta AND es:

Su tabla de verdad es la siguiente:

Page 7: Familia lógica

Tabla de verdad puerta ANDEntrada AEntrada BSalida

AB000010100111Se puede definir la puerta AND, como aquella

compuerta que entrega un 1 lógico sólo si todas las entradas están a nivel

alto 1.

Puerta O (OR) :

Símbolo de la función lógica O a) Contactos, b) Normalizado y

c) No normalizado

La puerta lógica O, más conocida por su nombre en inglés OR,

realiza la operación de suma lógica.

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta

OR es:

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta OREntrada AEntrada BSalida A +

B000011101111Podemos definir la puerta O como aquella que

proporciona a su salida un 1 lógico si al menos una de sus entradas está

a 1.

Puerta OR-exclusiva (XOR) :

Símbolo de la función lógica O-exclusiva. a) Contactos, b)

Normalizado y c) No normalizado

Page 8: Familia lógica

La puerta lógica O-exclusiva, más conocida por su nombre en

inglés XOR, realiza la función booleana A'B+AB'. Su símbolo es el más (+)

inscrito en un círculo. En la figura de la derecha pueden observarse sus

símbolos en electrónica.

La ecuación característica que describe el comportamiento de la

puerta XOR es:

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta XOREntrada AEntrada BSalida A

B000011101110Se puede definir esta puerta como aquella que da por

resultado uno, cuando los valores en las entradas son distintos. ej: 1 y 0,

0 y 1 (en una compuerta de dos entradas).Si la puerta tuviese tres o más

entradas, la XOR tomaría la función de suma de paridad, cuenta el

número de unos a la entrada y si son un número impar, pone un 1 a la

salida, para que el número de unos pase a ser par. Esto es así porque la

operación XOR es asociativa, para tres entradas escribiríamos: a (b c) o

bien (a b)c. Su tabla de verdad sería:

XOR de tres entradasEntrada AEntrada

BEntrada CSalida A B

C00000011010101101001101011001111

Lógica negada

Puerta NO (NOT):

Símbolo de la función lógica NO a) Contactos, b) Normalizado

y c) No normalizado

Page 9: Familia lógica

La puerta lógica NO (NOT en inglés) realiza la función booleana

de inversión o negación de una variable lógica.

La ecuación característica que describe el comportamiento de la

puerta NOT es:

Page 10: Familia lógica
Page 11: Familia lógica

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta NOTEntrada ASalida 0110Se puede

definir como una puerta que proporciona el estado inverso del que esté en

su entrada.

Puerta NO-Y (NAND) [editar]

Símbolo de la función lógica NO-Y. a) Contactos, b)

Normalizado y c) No normalizado

La puerta lógica NO-Y, más conocida por su nombre en inglés

NAND, realiza la operación de producto lógico negado. En la figura de la

derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica.

La ecuación característica que describe el comportamiento de la

puerta NAND es:

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta NANDEntrada AEntrada BSalida

001011101110Podemos definir la puerta NO-Y como aquella que

proporciona a su salida un 0 lógico únicamente cuando todas sus

entradas están a 1.

Puerta NO-O (NOR) :

Símbolo de la función lógica NO-O. a) Contactos, b)

Normalizado y c) No normalizado

Page 12: Familia lógica

La puerta lógica NO-O, más conocida por su nombre en inglés

NOR, realiza la operación de suma lógica negada. En la figura de la

derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica.

La ecuación característica que describe el comportamiento de la

puerta NOR es:

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta NOREntrada AEntrada BSalida

001010100110Podemos definir la puerta NO-O como aquella que

proporciona a su salida un 1 lógico sólo cuando todas sus entradas están

a 0. La puerta lógica NOR constituye un conjunto completo de

operadores.

Puerta equivalencia (XNOR) :

Símbolo de la función lógica equivalencia. a) Contactos, b)

Normalizado y c) No normalizado

La puerta lógica equivalencia, más conocida por su nombre en

inglés XNOR, realiza la función booleana AB+A'B'. Su símbolo es un

punto (·) inscrito en un círculo. En la figura de la derecha pueden

observarse sus símbolos en electrónica. La ecuación característica que

describe el comportamiento de la puerta XNOR es:

Su tabla de verdad es la siguiente:

Page 13: Familia lógica

Tabla de verdad puerta XNOREntrada AEntrada BSalida

001010100111Se puede definir esta puerta como aquella que proporciona

un 1 lógico, sólo si las dos entradas son iguales, esto es, 0 y 0 ó 1 y 1

Familia lógica

En ingeniería electrónica, se puede referir a uno de dos conceptos

relacionados; una familia lógica de dispositivos circuitos integrados

digitales monolíticos, es un grupo de puertas lógicas (o compuertas)

construidas usando uno de varios diseños diferentes, usualmente con

niveles lógicos compatibles y características de fuente de poder dentro de

una familia. Muchas familias lógicas fueron producidas como

componentes individuales, cada uno conteniendo una o algunas funciones

básicas relacionadas, las cuales se podrían ser utilizadas como

“construcción de bloques” para crear sistemas o como por así llamarlo

“pegamento” para interconectar circuitos integrados más complejos.

También puede referirse a un conjunto de técnicas usadas para la

implementación de la lógica dentro de una larga escala de circuitos

integrados tal como un procesador central, memoria, u otra función

compleja; estas familias usan técnicas dinámicas registradas para

minimizar el consumo de energía y el retraso.

Tipos de Familias Lógicas :

Dentro de las familias lógicas se encuentran:

RTL (Lógica Resistencia-Transistor)

DTL (Lógica Diodo-Transistor)

ECL (Lógica de Acoplamiento de Emisor)

TTL (Lógica Transistor-Transistor)

Page 14: Familia lógica

MOS (Semiconductor Oxido Metal)

o PMOS (MOS tipo-P)

o NMOS (MOS tipo-N)

o CMOS (MOS Complementario)

o BiCMOS (CMOS Bipolar)

IIL ó I2L (Lógica Inyección Integrada)

1. RTL es el acrónimo inglés de Resistor Transistor Logic o Lógica de

resistencia-transistor. Fue la primera familia lógica en aparecer antes de

la tecnología de integración. Pertenece a la categoría de familias lógicas

bipolares, o que implican la existencia de dos tipos de portadores:

electrones y huecos.

Este tipo de circuitos, presenta el fenómeno denominado acaparamiento

de corriente que se produce cuando varios transistores se acoplan

directamente y sus características de entrada difieren ligeramente entre

sí. En ese caso uno de ellos conducirá antes que los demás colocados en

paralelo (acaparará la corriente), impidiendo el correcto funcionamiento

del resto.

En la Figura 1, se representa, a modo de ejemplo, una puerta lógica NOR

y su correspondiente circuito electrónico en lógica RTL.

Figura 1.-Circuito electrónico de una puerta NOR en tecnología RTL

En ella se puede apreciar como en serie con la base de cada uno de los

transistores se ha colocado una resistencia de compensación (Rc) de un

valor lo suficientemente elevado para que la repartición de corrientes sea

lo más igualada posible y no se produzca el fenómeno antes descrito.

Esta disposición de circuito presenta el inconveniente de que con la

adición de la resistencia Rc aumenta el retardo de conmutación, al tener

Page 15: Familia lógica

que cargarse y descargarse a través de la misma la capacidad de entrada

de los transistores aunque, por otra parte, tiene la ventaja de un mayor

factor de salida (fan-out). Por ello en el diseño de estos circuitos es

necesario un compromiso entre factor de salida y retardo de conmutación.

Valores normales son, un factor de salida de 4 ó 5, con un retardo de

conmutación de 50 nanosegundos.

Por otra parte, tiene una inmunidad al ruido relativamente pobre. El

margen de ruido de la tensión lógica 0 a la tensión del umbral es de unos

0.5 voltios, pero de la tensión lógica 1 a la tensión de umbral es de

solamente unos 0.2 voltios.

Es posible mejorar el tiempo de propagación añadiendo un condensador

en paralelo con cada una de las resistencias Rc, con lo que obtendríamos

una nueva familia lógica, que se denominaría RCTL. Sin embargo, el

elevado número de resistencias y condensadores dificulta la integración

por lo que tanto esta técnica, como la RTL, no se utiliza en los modernos

diseños aunque pueda aún encontrarse en equipos muy antiguos.

2. DTL

El DTL, o Diodo Transistor Logic es un diodo que trabaja con

tensiones de Vbase = − 2V y VCC = 4V. Al tener una tensión de base de -

2V se necesitaba una fuente adicional y por ello aparece en 1964 la DTL

modificada.

Características típicas:

VOH = 4.8V, VOL = 0.2V, VIH = 1.5V, VIL = 1.2V, PDPuerta = 10mW, tP =

30ns, Fan − Out = 8.00, Alimentacion = 5V.

3. Tecnología TTL

Acrónimo Inglés de Transistor-Transistor Logic o "Lógica Transistor a

Transistor". Es una familia lógica o lo que es lo mismo, una tecnología de

Page 16: Familia lógica

construcción de circuitos electrónicos digitales. En los componentes

fabricados con tecnología TTL los elementos de entrada y salida del

dispositivo son transistores bipolares.

Historia :

Aunque la tecnología TTL tiene su origen en los estudios de Sylvania, fue

Signetics la compañía que la popularizó por su mayor velocidad e

inmunidad al ruido que su predecesora DTL, ofrecida por Fairchild

Semiconductor y Texas Instruments, principalmente. Texas Instruments

inmediatamente pasó a fabricar TTL, con su familia 74xx, que se

convertiría en un estándar de la industria.

Familias TTL:

Los circuitos de tecnología TTL se prefijan normalmente con el número 74

(54 en las series militares e industriales). A continuación un código de una

o varias cifras que representa la familia y posteriormente uno de 2 a 4 con

el modelo del circuito.

Con respecto a las familias cabe distinguir:

TTL : Serie estándar

TTL-L (low power) : Serie de bajo consumo

TTL-S (schottky) : Serie rápida (usa diodos Schottky)

TTL-AS (advanced shottky) : Versión mejorada de la serie anterior

TTL-LS (low power shottky) : Combinación de las tecnologías L y S (es

la familia más extendida)

TTL-ALS (advanced low power shottky) : Versión mejorada de la serie

AS

TTL-F (FAST : fairchild advanced schottky)

TTL-AF (advanced FAST) : Versión mejorada de la serie F

TTL-HC (high speed C-MOS) : Realmente no se trata de tecnología TTL

bipolar sino CMOS

Page 17: Familia lógica

TTL-HCT (high speed C-MOS) : Serie HC dotada de niveles lógicos

compatibles con TTL

2. Puerta NAND en tecnología TTL estándar (N)

Tecnología:

La tecnología TTL se caracteriza por tener tres etapas, siendo la

primera la que le nombre:

Etapa de entrada por emisor. Se utiliza un transistor multiemisor en lugar

de la matriz de diodos de DTL.

Separador de fase. Es un transistor conectado en emisor común que

produce en su colector y emisor señales en contrafase.

Driver. Está formada por varios transistores, separados en dos grupos.

El primero va conectado al emisor del separador de fase y drenan la

corriente para producir el nivel bajo a la salida. El segundo grupo va

conectado al colector del divisor de fase y produce el nivel alto.

Esta configuración general varía ligeramente entre dispositivos de

cada familia, principalmente la etapa de salida, que depende de si son

búferes o no y si son de colector abierto, tres estados (ThreeState), etc.

Mayores variaciones se encuentran entre las distintas familias: 74N, 74L y

74H difieren principalmente en el valor de las resistencias de polarización,

pero la mayoría de los 74LS (y no 74S) carecen del transistor multiemisor

característico de TTL. En su lugar llevan una matríz de diodos Schottky

(como DTL). Esto les permite aceptar un margen más amplio de tensiones

de entrada, hasta 15V en algunos dispositivos, para facilitar su interface

con CMOS. También es bastante común, en circuitos conectados a

Page 18: Familia lógica

buses, colocar un transistor pnp a la entrada de cada línea, para disminuir

la corriente de entrada y así la cargar menos el bus. Existen dispositivos

de interface que integran impedancias de adaptación al bus para disminuir

la reflexiones u aumentar la velocidad.

4. Tecnología CMOS

3. Un inversor en tecnología CMOS

CMOS (del inglés Complementary Metal Oxide Semiconductor,

"Semiconductor Complementario de Óxido Metálico") es una de las

familias lógicas empleadas en la fabricación de circuitos integrados

(chips). 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.

Page 19: Familia lógica

En la actualidad, la inmensa mayoría de los circuitos integrados que se

fabrican son de tecnología CMOS. Esto incluye microprocesadores,

memorias, DSPs y muchos otros tipos de chips digitales.

Principio de funcionamiento:

Page 20: Familia lógica
Page 21: Familia lógica

4. Inversor estático CMOS

En un circuito CMOS, la función lógica a sintetizar se implementa por

duplicado mediante dos circuitos: uno basado exclusivamente en

transistores pMOS, y otro basado exclusivamente en transistores nMOS.

El circuito pMOS es empleado para propagar el valor binario 1 , y el

circuito nMOS para propagar el valor binario 0. 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 drenador y por 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 drenador y por 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 o 1, siempre y cuando

aún esté dentro de los márgenes de ruido.

Ventajas e inconvenientes:

La familia lógica tiene una serie de ventajas que la hacen superior a

otras en la fabricación de circuitos integrados digitales:

El bajo consumo de potencia, 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.

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.

Page 22: Familia lógica

Los circuitos CMOS son sencillos de diseñar.

La tecnología de fabricación está muy desarrollada, y es posible

conseguir densidades de integración muy altas a un precio mucho menor

que otras tecnologías

Algunos de los inconvenientes son los siguientes:

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).

CMOS analógicos:

Los transistores MOS también se emplean en circuitos analógicos,

debido a dos características importantes:

Alta impedancia de entrada: La puerta de un transistor MOS viene a

ser un pequeño condensador, por lo que no existe corriente de

polarización.

Reducida resistencia de canal: Un MOS saturado se comporta como

una resistencia cuyo valor depende de la superficie del transistor. Es

Page 23: Familia lógica

decir, que si se le piden corrientes reducidas, la caída de tensión en el

transistor llega a ser muy reducida.

Estas características posibilitan la fabricación de amplificadores

operacionales "Rail-to-Rail, en los que el margen de la tensión de salida

abarca desde la alimentación negativa a la positiva. También es útil en la

realización de reguladores de tensión "Low-Dropout, filtros de

capacidades conmutadas, etc.

CMOS y Bipolar:

Se emplean circuitos mixtos bipolar y CMOS tanto en circuitos

analógicos como digitales, en un intento de aprovechar lo mejor de ambas

tecnologías. En el ámbito analógico destaca la tecnología BiCMOS, que

permite mantener la velocidad y precisión de los circuitos bipolares, pero

con la alta impedancia de entrada y márgenes de tensión CMOS. En

cuanto a las familias digitales, la idea es cortar las líneas de corriente

entre alimentación y masa de un circuito bipolar, colocando transistores

MOS. Esto debido a que un transistor bipolar se controla por corriente,

mientras que uno MOS, por tensión.

Page 24: Familia lógica
Page 25: Familia lógica

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).

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).

5. ECL

Emitter Coupled Logic (Lógica de emisores acoplados). Pertenece

a la familia de circuitos MSI implementada con tecnología bipolar; es la

más rápida disponible dentro de los circuitos de tipo MSI.

Historia:

Puertas con diseños ECL se han implementado hasta con tubos de vacío,

y por supuesto con transistores discretos. Y la primera familia con diseño

ECL, la ECL I, apareció en el año 62 con las primeras familias de circuitos

integrados. Ya en aquella época se trataba de la familia más rápida (un

retardo de propagación típico de 8ns.), y también, era ya, la que más

disipaba.

En la actualidad puede parecer que 8ns es mucho cuando hay

circuitos CMOS que con un consumo muy bajo (sobre todo estático)

superan con creces esta prestación, pero en realidad la tecnología ECL

también ha evolucionado tanto en diseño como en fabricación, y en la

Page 26: Familia lógica

actualidad se consiguen retardos netamente inferiores al ns, con un

consumo alto pero no desorbitado.

Introducción:

A pesar de su limitada utilización, se trata de unas de las familias

lógicas de más raigambre, y rancio abolengo, dentro de las tecnologías

digitales. Incluso se podría decir que dentro de la electrónica en general,

pues el par diferencial, en el que se basa la familia, domina ampliamente

los circuitos integrados analógicos.

Como familia bipolar que es, el margen de ruido no es bueno. En

este caso no sólo es reducido en margen a nivel bajo, sino que también lo

es el margen a nivel alto. Esto es consecuencia de la reducida excursión

lógica. Y la razón es que para conseguir velocidad deben variar poco los

valores de tensión.

El principio que guía a la familia es tratar de evitar a toda costa que

los transistores que configuran el circuito entren en saturación. Por lo que

las conmutaciones serán entre corte (o casi corte) y conducción. Por lo

tanto siempre vamos a tener transistores conduciendo, con lo que el

consumo es continuo. Es decir no sólo hay picos de corriente en las

transiciones, sino que siempre tendremos un consumo apreciable en el

circuito. Por otro lado la presencia de corrientes significativas en el circuito

en todo momento, hace que el fan-out sea bueno.

Es la forma de lógica más rápida, ya que los dispositivos activos se

las arreglan para trabajar fuera de la saturación. También se hace aun

mucho más rápida haciendo que las variaciones de señal lógicas sean

aun menores (Dt=800mV), eso hace que el tiempo de carga y descarga

de C de carga y parasitas sean aun menores...

El circuito ECL se basa en el uso de un interruptor de dirección de

corriente, que se puede construir con un par diferencial, que se polariza

Page 27: Familia lógica

con un voltaje Vr y de corriente I cte ambos. la naturaleza diferencial del

circuito lo hace menos suceptible a captar ruido.

Existen 2 formas conocidas, la ECL 100k y la ECL 10K, la 100k es

más rápida pero consume mayor corriente.

Page 28: Familia lógica

Republica Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Educación SuperiorInstituto Universitario de Tecnología Pedro Emilio Coll

Maracaibo-Edo Zulia

Page 29: Familia lógica
Page 30: Familia lógica

Br. Leonardo Garcia C.I 18.282.718Br. Miguel Stand C.I 84.397.054

Br. Fernando Gonzales C.I 17.461.501Tutor Academico:

Atilio Barrios

Maracaibo, Abril de 2008

Page 31: Familia lógica