Familias Digi2

7/24/2019 Familias Digi2

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FAMILIAS LOGICAS

Una familia lgica es un conjunto de circuitos integrados que

implementan distintas operaciones lgicas compartiendo la tecnologa

de fabricacin y en consecuencia, presentan caractersticas similares en

sus entradas, salidas y circuitos internos. La similitud de estas

caractersticas facilita la implementacin de funciones lgicas complejas

al permitir la directa interconexin entre los chips pertenecientes a una

misma familia. Teniendo en cuenta el tipo de transistores utilizados

como elemento de conmutacin, las familias lgicas pueden diidirse en

dos grandes grupos! las que utilizan transistores bipolares y las que

emplean transistores "#$.

Especifcaciones genricas de una amilia lgica

%stas especi&caciones son las que en general est'n incluidas en la hojade datos correspondiente a cada circuito que brinda el fabricante.

(entro de ellas algunas, como ser tensin de alimentacin y nieles de

tensin y corriente de entrada y salida, son iguales para todos los

circuitos de la familia con independencia de la funcin lgica que realiza

cada uno de ellos, de esta manera se asegura f'cil interconexin entre

ellos para implementar funciones lgicas m's complejas. )ay otras

caractersticas que dependen de la funcin que ejecuta el circuito, por

ejemplo el consumo de potencia y los tiempos de retardo, propagacin y

conmutacin, y en consecuencia sus alores y caractersticas puedendiferir de un integrante a otro.

RTL

*esistor+transistor logic+ *TL es el acrnimoingls de resistor transistor

logico lgica de resistencia-transistor. -ue la primera familia lgicaen

aparecer antes de la tecnologa de integracin. ertenece a la categora

de familias lgicas bipolares, o que implican la existencia de dos tipos de

portadores! electronesy huecos.

%ste tipo de red, presenta el fenmeno denominado acaparamiento decorrienteque se produce cuando arios transistores se acoplan

directamente y sus caractersticas de entrada di&eren ligeramente entre

s. %n ese caso uno de ellos conducir' antes que los dem's colocados en

paralelo /acaparar' la corriente0, impidiendo el correcto funcionamiento

del resto.
http://es.wikipedia.org/wiki/Acr%C3%B3nimohttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Familia_l%C3%B3gicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_uni%C3%B3n_bipolarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hueco_de_electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Familia_l%C3%B3gicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_uni%C3%B3n_bipolarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hueco_de_electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Acr%C3%B3nimo


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%n la -igura 1, se representa, a modo de ejemplo, una puerta lgica2#*

y su correspondiente circuito electrnico en lgica *TL.

-igura 1.+Circuito electrnico de una puerta NOR en tecnologa RTL.

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

transistores se ha colocado una resistencia de compensacin /*c0 de un

alor lo su&cientemente eleado para que la reparticin de corrientes

sea lo m's igualada posible y no se produzca el fenmeno antes

descrito.

%sta disposicin de circuito presenta el inconeniente de que con la

adicin de la resistencia *c aumenta el retardo de conmutacin, al tener

que cargarse y descargarse a tras de la misma la capacidadde

entrada de los transistores aunque, por otra parte, tiene la entaja de unmayor factor de salida /fan-out0. or ello en el dise3o de estos circuitos

es necesario un compromiso entre factor de salida y retardo de

conmutacin. 4alores normales son, un factor de salida de 5 6, con un

retardo de conmutacin de 67 nanosegundos.

or otra parte, tiene una inmunidad al ruido relatiamente pobre. %l

margen de ruido de la tensin lgica 7 a la tensin del umbral es de

unos 7.6 oltios, pero de la tensin lgica 1 a la tensin de umbral es de

solamente unos 7.8 oltios.

%s posible mejorar el tiempo de propagacin a3adiendoun condensadoren paralelo con cada una de las resistencias *c, con lo

que obtendramos una nuea familia lgica, que se denominara *9TL.

$in embargo, el eleado n:mero de resistencias y condensadores

di&culta la integracin por lo que tanto esta tcnica, como la *TL, no se

utiliza en los modernos dise3os aunque pueda a:n encontrarse en

equipos muy antiguos.
http://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_l%C3%B3gicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacitanciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Nanosegundohttp://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_l%C3%B3gicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacitanciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Nanosegundohttp://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctrico


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TL

La Diode-transistor logic/TL0, o lgica diodo!"ransis"or, es una

categora de circuitos digitalesinmediatamente anterior a la TTL/lgica

transistor+transistor0. *ecibe ese nombre porque la funcin de la puerta

lgica /p.e., ;2(0 la realiza una red de diodos mientras que la funcin deampli&cacin es realizada por un transistor /esto contrasta con la

lgica *TLy laTTL0.

%s un diodo que trabaja con tensiones de Vbase


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Los nieles lgicos ienen de&nidos por el rango de tensin comprendida

entre 7,74 y 7,@4 para el estado L /bajo0 y los 8,54 y 4cc para el estado

) /alto0.

La elocidad de transmisin entre los estados lgicos es su mejor base,

si bien esta caracterstica le hace aumentar su consumo siendo sumayor enemigo. "otio por el cual han aparecido diferentes ersiones

de TTL como -;$T, L$, $, etc y :ltimamente los 9"#$! )9, )9T y )9TL$.

%n algunos casos puede alcanzar poco m's de los 867 ")z.

Las se3ales de salida TTL se degradan r'pidamente si no se transmiten

a tras de circuitos adicionales de transmisin /no pueden iajar m's

de 8 m por cable sin graes prdidas0.

Tratando de me$orar sus condiciones en carga % &elocidad 'an aparecido

diferentes &ersiones de TTL como "#(T) (L) () etc % *ltimamente los TTL+HC) HCT % HCTL(,

TTL es"andar

%l circuito funciona con una alimentacin :nica de F 64, G 6 H y es

compatible con todos los circuitos de otras subfamilias TTL, as como

tambin con la familia lgica (TL. Tiene un retraso tpico de 17 ns,

temperatura de trabajo de 7I9 a E7I9, fan+out de 17, margen de ruido

en estado 7 y en 1 de 577 m4, una potencia de disipacin de 17 mJ or

puerta y una frecuencia maxima para los Kip+Kop de A6 ")z.9orresponde a la serie $2 651E5 de Texas, conocida y utilizada

mundialmente.

TTL de #a$a po"encia % L&TTL' serie ()*+) L,

Tiene un retraso de propagacin tpico de AA ns, una potencia de

consumo por puerta de 1 mJ y una frecuencia m'xima de A ")z de

funcionamiento para los Kip+Kop. $u empleo se especializa en

aplicaciones de bajo consumo y mnima disipacin.

TTL de al"a -elocidad ./TTL' Serie S0 () /*+) /,

Los par'metros tpicos de esta subfamilia son! retraso en la propagacin

por puerta de ? ns, consumo de 88 mJ por puerta y frecuencia

operatia m'xima de Kip+Kop de 67 ")z.

+ TTL $chottyM /$TTL, $erie $2 65 $NE5N$0


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%l circuito TTD, $chotty ha sido uno de los m's recientes desarrollos y

constituye el m's r'pido de las subfamilias TTL, aproxim'ndose su

elocidad a la familia lgica %9L. $e caracterizan por su rapidez, ya que

no almacenan cargas y porque son muy sencillos de fabricar.

%l circuito es similar al TTL de alta elocidad, pero la base de cadatransistor est' conectada al colector a tras de un diodo de $chotty. %l

diodo act:a como desiador deO exceso de corriente de base cuando el

transistor se actia, y guarda una carga almacenada, eitando la

saturacin de los transistores. La ausencia de+una carga almacenada

reduce el tiempo del cambio del transistor y aumenta la elocidad del

circuito. La subfamilia $chotty tiene una propagacin tpica de A ns, un

consumo de 1> mJ y una frecuencia m'xima de Kip+Kop de 186 ")z.

TTL Sc1o""23 de #a$a po"encia! .LSTTL' Serie () LS*+) LS,

%l circuito TTL $chotty de baja potencia es el Ui's reciente de la familia

TTL y con l se ha intentado llegar a un compromiso entre la elocidad y

la potencia consumida..

Tiene una propagacin tpica de 17 ns /igual que la TTL est'ndar0 y un

consumo por puerta de slo 8 mJ, con una frecuencia m'xima de Kip+

Kop de A6 ")z.

Aplicaciones

;dem's de los circuitos L$D y "$D descritos aqu, las tecnologas L$ y $

tambin se han empleado en!

P "icroprocesadores, como el @QA77, de $ignetics, la familia

8>77 de ;"( y otros.

P "emorias *;"

P "emorias *#"

P ;L, rogrammable ;rray Logic, consistente en una *#" que

interconecta las entradas y cierto n:mero de puertas lgicas.

CMOS


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n la Tecnologa TTL la discipacin de potencia en funcin de la

frecuencia es constante) como se puede obser&ar .ue en la Tecnologa

C/O( depende de la frecuencia,

0sta tecnologa puede traba$ar en un rango de &olta$e entre 1V % 23V %

un a*n un poco pasado de este rango) solo se recomienda no e4cederlos 25V d6ndole un tiempo de &ida ma%or % e&itando su prematuro

deterioro) debido al amplio abanico de &olta$es) los ni&eles lgicos

&ienen de7nidos a su &e8 por el rango de tensin comprendida

apro4imadamente entre los 9V % 2:1 de Vcc para el ni&el de estado ba$o

;L< % los 5:1 de Vcc % Vcc para el ni&el alto ;H3V % 3, 53V


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$on 29T, %-, 29%.

! Su#amilia CMOS e Al"a 7elocidad 36o compa"i#le con TTL

+)/C6/CT

$u mejora radica en un aumento de diez eces en la elocidad deconmutacin /comparable con la de los dispositios de la serie E5L$0.

#tra mejora es una mayor capacidad de corriente en las salidas mucho

mayor que los primeros 9Ds de las serie E577 9"#$. Los 9Ds E5)9N)9T

son compatibles en las terminales y equialentes funcionales de los 9Ds

TTL son el mismos n:mero de dispositios. Los dispositios E5)9T son

compatibles elctricamente con los TTL, pero los dispositios E5)9 no.

or ejemplo, esto signi&ca que un chip D24%*$#* hexadecimal E5)9T75

puede sustituir un chip E5L$75, y iceersa. Tambin signi&ca que un 9D

E5)9T puede conectarse directamente a cualquier 9D TTL.

E5)9 son 9T, %-, 29%. E5)9T son 9T, %-, 9%.

! Su#amilia CMOS E8ui-alen"e a TTL +)C

9omprende los dispositios designados como E59QQ y E59QQQ /E5915,

E591?5, etc0. $on pin por pin y funcin por funcin equialentes a los

dispositios TTL correspondientes /especialmente los de la serie E5L0.

9onseran todas las caractersticas comunes a los dispositios 9"#$

est'ndares! baja disipacin de potencia, buena elocidad de operacin,amplios m'rgenes de oltaje, alta inmunidad al ruido, etc.

$on 9T, %-, 29%

! Su#amilia CMOS A-an9ado +)AC6ACT

; esta serie se le conoce por lo com:n como ;9L, por lgica 9"#$

aanzada. La serie es equialente funcional de las diersas series TTL,

pero no es compatible en terminales con TTL ya que las disposiciones de

las terminales en los chips E5;9 o E5;9T se eligieron de manera que se

mejorara la inmunidad al ruido, por lo que las entradas de losdispositios son menos sensibles a los cambios de se3al que ocurren en

las terminales de otros 9Ds. Los dispositios E5;9 no son compatibles

elctricamente con TTLR los dispositios E5;9T pueden conectarse

directamente a los dispositios TTL.


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La numeracin de los dispositios para esta serie di&ere un poco de la

correspondiente para las series TTL, E59, y E5)9N)9T, ya que utiliza un

numero de dispositio de cinco dgitos, el cual comienza con los dgitos

11. Los siguientes ejemplos ilustran esto!

E5;911 775 A A

E5;9 son 29T, %-, 29% E5;9T son 29T, %-, 9%

! Su#amilia CMOS A-an9ado de Al"a 7elocidad +)A/C6A/CT

%sta serie de dispositios 9"#$ ofrece un ruta de migracin natural de

las serie )9 a las aplicaciones m's r'pidas, de menos potencia y de bajo

control. Los dispositios en esta serie son tres eces m's r'pidos y

pueden utilizarse como reemplazo directos para los dispositios de lasserie )9. #frecen una inmunidad al ruido similar a la serie )9, sin los

problemas de sobredisparoNsubdisparo que a menudo se asocian son las

caractersticas de control m's altas requeridas para una elocidad

comparable.

E5;)9 son 29T, %-, 29% E5;)9T son 29T, %-, 9%

Familia 0MOS

Los dispositios 2"#$ se han desarrollado a medida que la tecnologa

de procesamiento mejoraba, y ahora la mayora de las memorias y

microprocesadores utilizan 2"#$. %n los circuitos 2"#$ se utiliza el

transistor "#$ de canal+n.

Familia &MOS

Una de las primeras tecnologas para producir circuitos "#$ de alta

densidad fue la "#$. Utilizaba transistores "#$ de canal+p en modo de

acumulacin para producir los elementos de puerta b'sicos.

%l funcionamiento de la puerta "#$ es el siguiente! la tensin dealimentacin 4gg es una tensin negatia y 4cc es una tensin positia

o masa /740. %l transistor SA esta polarizado permanentemente para

crear una resistencia de drenador+fuente constante. $u :nico propsito

es funcionar como resistencia limitadora de corriente.


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$i se aplica un niel ;LT# /4cc0 a la entrada ; o , entonces S1 o S8 no

conducen, y la salida se fuerza a una tensin prxima a 4gg, lo que

representa un niel ;#.

Familia E:CMOS

La tecnologa %V9"#$ est' basada en una combinacin de las

tecnologas 9"#$ y 2"#$ y se utiliza en los dispositios W;L /Weneris

;rray Logic0. Una celda %V9"#$ se construye a partir de un transistor

"#$ con una puerta Kotante, que se carga o descarga externamente por

medio de una peque3a corriente de programacin.

9uando la puerta Kotante se carga a un potencial positio eliminando

electrones, el transistor se actia, almacenando un cero binario.

Familia ;iCMOS

La serie E5L4T /Tecnologa i9"#$ de bajo oltaje0 contiene piezas

i9"#$ que est'n dise3adas para aplicaciones de interface de bus de @

bits y de 1? bits. ;l igual que en la serie L49, las entradas pueden

manejar nieles lgicos de 64 y siren como un traductor de 64 a A4.

9omo los nieles de salida son equialentes a los nieles TTL, son

totalmente compatibles elctricamente con TTL.

La serie E5;L4T /Tecnologa i9"#$ aanzada de bajo oltaje0 es una

mejora en relacin con la serie L4T. #frece la operacin con A.A4 o 8,84

a Ans y sus terminales son compatibles con las de las series ;T y L4T

existentes. Tambin est' dise3ada para aplicaciones de interface de bus.

%ntre otras series E5;L /i9"#$ aanzada de bajo oltaje0, E54"%

/"odulo 4%*$; %urocard0 est' dise3ada para operar con la tecnologa de

bus 4"% est'ndar.

ECL

$on los circuitos m's eloces y pueden alcanzar tiempos de demora de

hasta 1ns.

2o existen picos de corrientes en los transistores como sucede en lafamilia lgica TTL.

$e dispone de salidas complementadas, lo que le brinda mayor

ersatilidad.

%l niel de 1 lgica es pr'cticamente independiente del factor de carga.

uen factor de carga 2< 16.


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+ (%$4%2T;;$

eque3os alores de los m'rgenes de ruidos.

;ltos alores de potencia del orden de 57 mJ.

2o son compatibles con los circuitos TTL.

#cupan gran 'rea en los circuitos integrados

%n electrnica, la lgica de emisor acoplado a una familia lgica

transistor bipolar de alta elocidad de circuitos integrados. %9L utiliza un

ampli&cador diferencial T saturado con la entrada de una sola terminal

y la corriente para eitar la zona saturada de la operacin y su

comportamiento de apagado lento emisor limitado. 9omo la corriente es

dirigido entre dos piernas de un par de emisores acoplados, %9L se llama

a eces la lgica actual de direccin, lgica en modo de corriente o la

lgica emisor+seguidor de corriente del interruptor.

%n %9L, los transistores no son nunca en la saturacin, las tensiones de

entradaNsalida tienen una peque3a oscilacin, la impedancia de entrada

es alta y la resistencia de salida es baja, y como resultado, los

transistores estados cambian r'pidamente, retardos de puerta son

bajos, y la conergencia de salida capacidad es alta. ;dem's, el

consumo de corriente esencialmente constante de los ampli&cadores

diferenciales minimiza los retrasos y problemas tcnicos debido a la

inductancia de la lnea de suministro y la capacitancia, y las salidas

complementarias disminuir el tiempo de propagacin de todo el circuito

por el ahorro de conertidores adicionales.

(esentaja importante de %9L es que cada puerta dibuja continua

actual, lo que signi&ca que requiere mucha m's energa que los de otras

familias lgicas, especialmente cuando quiescente.

%l equialente de la lgica de emisor acoplado hecha de -%T se llama

fuente de acoplamiento lgica -%T.

Una ariacin de %9L en la que todos los trayectos de se3al y entradas

de la puerta son diferencial se conoce como la lgica de conmutacin de

corriente diferencial.

+ Dmplementacin

%9L se basa en un par de emisores acoplados, sombreado rojo en la

&gura de la derecha. La mitad izquierda del par se compone de dos

mdulos de entrada conectado en paralelo transistores T1 y T8 se aplica

el 2D lgica. La tensin de base del transistor TA derecho se mantiene


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&jo por una fuente de tensin de referencia, a la sombra luz erde! el

diisor de tensin con un diodo de compensacin trmica y, a eces un

seguidor de emisor almacenamiento en b:fer, por lo que las tensiones

de emisor se mantiene relatiamente constante. 9omo resultado, la

resistencia de emisor *% com:n act:a casi como una fuente de

corriente. Las tensiones de salida en el colector de carga resistencias

*91 y *9A se desplazan y tamponarse a las salidas inersora y no

inersora de los seguidores de emisor T5 y T6. Las resistencias de

emisor de salida *%5 y *%6 no existen en todas las ersiones de %9L. %n

algunos casos, la lnea 67 # resistencias de terminacin conectadas

entre las bases de los transistores de entrada y +8 4 act:an como

resistencias de emisor.

+ 9aractersticas

#tras caractersticas notables de la familia %9L incluyen el hecho de quela gran requisito actual es aproximadamente constante, y no depende

signi&catiamente sobre el estado del circuito. %sto signi&ca que los

circuitos %9L generan relatiamente poca potencia de ruido, a diferencia

de muchos otros tipos de lgica que generalmente atraen mucho m's

actual al cambiar de reposo, por lo que la potencia de ruido puede llegar

a ser problem'tico. %n aplicaciones criptogr'&cas, circuitos %9L tambin

son menos susceptibles a los ataques de canal lateral, tales como

an'lisis de la potencia diferencial.

%l tiempo de propagacin de esta disposicin puede ser menos de unnanosegundo, por lo que es durante muchos a3os la familia lgica m's

r'pido.

+ -uentes de alimentacin y nieles lgicos

Los circuitos %9L generalmente operan con fuentes de alimentacin

negatias en contraste con otras familias lgicas en el que extremo

negatio de la alimentacin est' conectado a tierra. %sto se hace

principalmente para reducir al mnimo la inKuencia de las ariaciones de

la fuente de potencia en los nieles lgicos %9L como es m's sensible alruido en el 499 y relatiamente inmune al ruido en la %%4. (ebido a

tierra debe ser la tensin m's estable en un sistema, %9L se especi&ca

con un terreno positio. %n esta conexin, cuando la tensin de

alimentacin ara, la tensin cae a tras de las resistencias de colector

cambian ligeramente. 9omo las resistencias de colector est'n

&rmemente MatadosM a la tierra, la salida de oltajes de MmoerM un poco.


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$i el extremo negatio de la fuente de alimentacin se ha conectado a

tierra, las resistencias de colector se &ja al carril positio. 9omo las gotas

de oltaje constante a tras de las resistencias de colector cambian

ligeramente, las tensiones de salida siguen las ariaciones de tensin de

alimentacin y las dos partes del circuito act:an como constantes

desplazadores de niel actuales. %n este caso, el diisor de tensin *1+

*8 compensa las ariaciones de tensin en cierta medida. La fuente de

alimentacin positia tiene otra desentaja + los oltajes de salida

pueden ariar ligeramente en un contexto de alta tensin constante.

#tra razn para utilizar una fuente de alimentacin negatia es la

proteccin de los transistores de salida de un cortocircuito accidental

entre la produccin y el desarrollo de suelo.

%l alor de la tensin de alimentacin se elige de modo que una

corriente su&ciente para Kuir a tras de los compensadores diodos (1 y

(8 y la cada de oltaje a tras de la resistencia de emisor *% com:n

para ser adecuada.

9ircuitos %9L disponibles en el mercado abierto generalmente se operan

con nieles lgicos incompatibles con otras familias. %sto signi&caba que

la interoperacin entre familias lgicas %9L y otras, tales como la familia

TTL populares, circuitos de interfaz adicionales requeridos. %l hecho de

que los nieles altos y bajos de lgica son relatiamente cerca

signi&caba que %9L sufre de peque3os m'rgenes de ruido, que puede

ser problem'tico.;l menos un fabricante, D", hizo circuitos %9L para su uso en productos

propios del fabricante. Las fuentes de alimentacin eran

sustancialmente diferentes de los utilizados en el mercado abierto.

Lgica de emisores acoplados positio es un desarrollo adicional de %9L

utilizando una alimentacin de 64 positio en lugar de un suministro de

6.84 negatio. Lgica de emisor acoplado a baja tensin positia es una

ersin optimizada de la energa %9L, utilizando un A.A4 positio en

lugar de alimentacin de 64. %9L y L4%9L son sistemas de

se3alizacin diferencial, y se utilizan principalmente en circuitos de

distribucin de reloj de alta elocidad .

;I;LIOGRAFIA

http!NNXXX.academia.eduNA?8?E1@N-amiliasYLogicas

XXX.digitale.galeon.comNTTlCmos.htm
http://www.academia.edu/3626718/Familias_Logicashttp://www.academia.edu/3626718/Familias_Logicas


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http!NNtutorialcid.es.tlN-amilia+TTL.htm
http://www.ecured.cu/index.php/Familia_L%C3%B3gica_ECLhttp://electronica.li2.uchile.cl/new/?pag=documentacion/familiaslogicashttp://centrodeartigo.com/articulos-utiles/article_122619.htmlhttp://tutorialcid.es.tl/Familia-TTL.htmhttp://www.ecured.cu/index.php/Familia_L%C3%B3gica_ECLhttp://electronica.li2.uchile.cl/new/?pag=documentacion/familiaslogicashttp://centrodeartigo.com/articulos-utiles/article_122619.htmlhttp://tutorialcid.es.tl/Familia-TTL.htm


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