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Principales parámetros de las puertas lógicas. 1.Tensión de alimentación y su tolerancia. En la familia TTL es V CC = + 5 VDC y 10 % En la familia CMOSL.

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2 Principales parámetros de las puertas lógicas. 1.Tensión de alimentación y su tolerancia. En la familia TTL es V CC = + 5 VDC y 10 % En la familia CMOSL es V DD (o V SS ) = + 3 a +18 VDC

3 2. Temperaturas mínima y máxima de trabajo 0 a +70 ºC en la familia TTL serie 74XX -55 a +125 ºC en la familia TTL serie 54XX -40 a +85 ºC en la familia CMOSL serie 74HC -55 a +125 ºC en la familia CMOSL serie 54HC

4 VIVI V CC V OH V OL V IL V IH 00 0 lógico 1 lógico 0 lógico 1 lógico 3.Niveles de entrada y salida : V IL : máxima tensión de entrada fiablemente reconocida como 0 lógico. V IH : mínima tensión de entrada fiablemente reconocida como 1 lógico. V OL : máxima tensión de salida cuando la salida es un 0 lógico. V OH : mínima tensión de salida cuando la salida es un 1 lógico. VOVO V CC V OH V OL V IL V IH 0 VIVI VOVO

5 Desde luego que V IL, V IH, V OL y V OH corresponden con corrientes I IL, I IH, I OL e I OH respectivamente. Así entonces debe tenerse en cuenta que si la salida de una puerta es 1 lógico, V O será mayor que V OH siempre y cuando la corriente de salida sea menor que I OH. V OH VOVO I OH IOIO

6 Si por exceso de carga ocurriere que I O > I OH entonces V O puede disminuir por debajo de V OH a causa de la caída de tensión en la R O (resistencia de salida propia de la puerta). V OH VOVO I OH IOIO RORO V OH VOVO IOIO

7 Valores típicos en las puertas de la familia TTL : V IL = 0,8 volt V IH = 2,0 volt V OL = 0,4 volt V OH = 2,4 volt Valores típicos en las puertas de la familia CMOSL : V OL = 0,1 volt V OH = 4,9 volt V IL = 1,5 volt V IH = 3,0 volt (Medidos, en las dos familias, con V CC = V DD = 5 VDC )

8 Si el ruido (señal indeseada) es de suficiente amplitud en la entrada de una puerta, puede dar lugar a una falsa respuesta lógica en la salida. Para cuantificar el ruido tolerable se definen las inmunidades 0 y 1 : 4. Inmunidades al ruido 0 y 1 (márgenes de ruido).

9 a)En el estado bajo, para que la puerta excitada reconozca fiablemente la salida de la puerta excitadora, es necesario que V OL de la excitadora sea menor que V IL de la excitada, por lo tanto: 0 = V IL - V OL V OL < V IL Puerta excitadora Puerta excitada

10 b)En el estado alto, para que la puerta excitada reconozca fiablemente la salida de la puerta excitadora como 1 lógico, es necesario que V OH de la excitadora sea mayor que V IH de la excitada, por lo tanto: 1 = V OH - V IH V OH > V IH Puerta excitadora Puerta excitada

11 Conviene entonces que 0 y 1 sean lo más altos posible. Por otra parte nótese que 0 representa la amplitud de una tensión positiva de ruido que añadida a la salida de la puerta excitadora puede causar que se exceda el umbral V IL de la puerta excitada y producir una falsa conmutación de estado. Análogamente, 1 representa la amplitud de una tensión negativa de ruido que añadida a la salida de la puerta excitadora puede causar que la tensión de entrada de la puerta excitada disminuya por debajo del umbral V IH y producir una falsa conmutación de estado.

12 Valores típicos en las puertas de la familia TTL : 0 = 0,4 volt 1 = 0,4 volt Valores típicos en las puertas de la familia CMOSL : 0 = 1,4 volt 1 = 1,9 volt (Medidos, en las dos familias, con V CC = V DD = 5 VDC )

13 Es el número máximo de puertas que se pueden conectar como carga a la salida de una puerta. Para esta definición, las puertas de carga y la puerta excitadora deben ser iguales; N es un entero. 5.Fan-out N ( abanico de salida, cargabi- lidad, capacidad de carga ). N puertas excitadas en estado P1P1 P2P2 PNPN Puerta excitadora en estado 1 I IH I OH P N H = I IH I OL N L = I IL

14 Si en estado alto se sobrepasa N H, la corriente de salida será superior a I OH y por lo tanto la tensión de salida disminuirá por debajo de V OH. Si en estado bajo se sobrepasa N L, la corriente de salida será superior a I OL y por lo tanto la tensión de salida disminuirá por debajo de V OL con lo cual el 0 lógico en la entrada de las puertas excitadas seguirá siendo 0. Es decir, superar N L no es problema. En consecuencia, al diseñar deberá tenerse en cuenta el N H.

15 Valor típico en las puertas de la familia TTL : Valor típico en las puertas de la familia CMOSL : N = 10 N > 50

16 6. Tiempos de retardo de propagación. Son los tiempos transcurridos desde que ocurre un cambio lógico en la entrada hasta que aparece la respuesta en la salida. Se deben a la velocidad finita de conmutación de los transistores (que es limitada por las capacitancias de las junturas y el efecto de acumulación de portadores en las bases) y a las capacitancias parásitas del circuito.

17 t pHL : tiempo de retardo de propagación cuando la salida va de alto a bajo. t pLH : tiempo de retardo de propagación cuando la salida va de bajo a alto.

18 Ambos tiempos se miden desde el 50 % de cada forma de onda, con la puerta a máxima carga. Normalmente t pHL es distinto de t pLH por lo tanto se define un tiempo de retardo promedio t pd : t pHL + t pLH t pD = 2

19 Valor típico en las puertas de la familia TTL : Valor típico en las puertas de la familia CMOSL : t pD = 10 seg t pD = 100 seg (Medidos, en las dos familias, con V CC = V DD = 5 VDC )

20 7. Disipación de potencia. Es la potencia P D requerida a la fuente de alimentación por la puerta para que ésta última funcione. P D es la suma de la Potencia disipada en forma de calor, en el circuito de puerta mas la Potencia entregada por la puerta hacia la carga. A su vez, P D está compuesta por una P D estática (cuando la puerta no está cambiando de estado) y por una P D dinámica (cuando la puerta está transitando de un estado al otro).

21 En una puerta NOT ideal, la P D estática es nula porque en el estado 1 lógico la tensión de salida es alta pero la corriente de salida es cero y porque en el estado 0 lógico la corriente de salida es alta pero la tensión de salida es cero. La P D dinámica es allí también nula porque las transiciones entre estados son instantáneas. Como podrá apreciarse en el gráfico siguiente, en una puerta NOT real, nunca son nulas la tensión de salida y la corriente de salida, en consecuencia la P D estática no es cero. Por su parte, la P D dinámica tampoco es cero, porque las transiciones entre estados no son instantáneas. Obviamente, mientras más frecuentemente se conmute la salida, mayor será la P D dinámica.

22 t t t VOVO IOIO POPO P D estática P D dinámica

23 8.Producto retardo por potencia. Un circuito digital es tanto más cercano a lo ideal mientras más rápido es y, a la vez, menos potencia requiere. El producto DP (retardo x potencia) es entonces una figura de mérito que indica cuanto se acerca un circuito a lo ideal. A menor producto, más cercano a lo ideal. DP = t pD x P D

24 Características ideales de una familia lógica Principalmente: *Alta velocidad de respuesta. *Mínimo consumo de potencia. Otras: *Máxima inmunidad al ruido. *Gran fan-out. *Compatibilidad con otras familias. *Bajo precio. *Gran densidad de integración.


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