Manual ttl esp
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Este documento proporciona información sobre las características de los circuitos digitales integrados. Explica las diferentes escalas de integración (SSI, MSI, LSI, VLSI) y describe las familias lógicas TTL y CMOS. También cubre temas como las características de velocidad, consumo de potencia, inmunidad al ruido y confiabilidad de los circuitos digitales, así como los niveles de voltaje lógicos. El documento analiza las características de los circuitos TTL, incluida su alta
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- 1. MANUAL COMPLETO TTL INDICE - CARACTERÍSTICAS DE LOS CIRCUITOS DIGITALES - ESCALAS DE INTEGRACIÓN DE LOS CIRCUITOS DIGITALES - SSI, MSI, LSI, VLSI. - FAMILIAS LOGICAS DE LOS CIRCUITOS DIGITALES - CARACTERÍSTICAS DE LAS FAMILIAS DIGITALES - OTROS CIRCUITOS INTEGRADOS TTL - ABREVIATURAS DE LOS CIRCUITOS DIGITALES - INDICE SEGÚN LA CARACTERÍSTICAS DE LOS TTL
- 2. Caracteristicas generales de los circuitos digitales ESCALAS DE INTEGRACION DE LOS CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS CIRCUITOS DIGITALES FAMILIAS LÓGICAS De acuerdo a su complejidad, los circuitos Todas las familias o tecnologías de fabricación de integrados digitales se clasifican en 4 categorías circuitos integrados digitales se agrupan en dos básicas llamadas SSI, MSI, LSI, y VLSI. Esta categorías generales: bipolares y MOS. Las clasificación se fundamenta en la cantidad de características más relevantes de un circuito integrado compuertas utilizadas para implementar la función digital con su velocidad, su consumo de potencia, su propia del chip. Como sabemos, las compuertas son inmunidad al ruido y su confiabilidad. A continuación se los bloques constructivos básicos de todos los circuitos definen estos términos, desde un punto de vista Digitales. general. La Velocidad SSI Mide la rapidez de respuesta de las salidas de un circuito digital a cualquier cambio en sus entradas. La Significa Small Scale Integration (integración en velocidad es una consideración importante en el pequeña escala) y comprende los chips que contienen diseño de sistemas que deben realizar cálculos menos de 13 compuertas. Ejemplos: compuertas y numéricos o en circuitos que trabajan con señales de slip-flops. Los CI SSI se fabrican principalmente alta frecuencia. empleando tecnologías TTL, CMOS y ECL. Los primeros circuitos integrados eran SSI El consumo de potencia mide la cantidad de corriente o de potencia que consume un circuito digital en operación. El consumo de potencia es una MSI consideración importante en el diseño de sistemas Significa Médium Scale Integration (integración en operados por baterías mediana scala) y comprende los chips que contiene de La inmunidad al ruido 13 a 100 compuertas. Ejemplos; codificadores, Mide la sensibilidad de un circuito digital al ruido registros, contadores, multiplexores, electromagnético ambiental. La inmunidad al ruido es decodificadores,demultiplexores. Los CI MSI se una consideración importante en el diseño de sistemas fabrican empleando tecnologías TTL, CMOS y ECL. que deben trabajar en ambientes ruidosos com automóviles, máquinas, circuitos de control industrial, LSI etc. Singnifica Large Scale Integration (integración en alta La confiabilidad scala) y comprende los chips que contienen de 100 a Mide el período útil de servicio de un circuito digital, es 1000 compuertas. Ejemplos: memorias, unidades decir, cuánto tiempo se espera que trabaje sin fallar aritméticas y lógicas (ALU´s), microprocesadores de 8 Niveles de voltaje y estados lógicos y 16 bits. Los CI LSI se fabrican principalmente En todos los circuitos digitales prácticos los estados empleando tecnologías 12L, NMOS y PMOS. lógicos 1 y 0 se implementan con niveles de voltaje. Estos niveles tienen rangos muy definidos, separados por una zona de valores inválidos como se muestra en VLSI la figura siguiente Significa Very Large Scale Integration (integración de muy alta escala) y comprende los chips que contienen Voltaje Niveles de voltaje más de 1000 compuertas, Ejemplos: microprocesadores de 32 bits, microcontroladores, V3 sistemas de adquisición de datos. Los CI VLSI se Estado alto válido fabrican también empleando tecnologías 12L, NMOS y V2 PMOS. Valores inválidos FAMILIAS LOGICAS DE LOS CIRCUITOS V1 INTEGRADOS Estado bajo válido Una familia lógica es un conjunto de componentes V0 Tiempo digitales que comparten una tecnología común de Fabricación y tienen estandarizadas sus características de entrada y salida; es decir, son En esta figura, el nivel bajo válido es el rango de compatibles unos con otros. voltajes entre V0 y V1, mientras que el nivel alto válido Como consecuencia de la estandarización, la es el rango de voltajes entre V2 y V3. interconexión entre dispositivos lógicos de una misma Los voltajes superiores a V3 ó inferiores a V0 son familia es particularmente sencilla y directa: no generalmente dañinos para los dispositivos digitales y requiere de etapas adicionales de acoplamiento. deben evitarse. Generalmente, V0 corresponde a un nivel de 0 voltios y V3 al valor del voltaje de alimentación (5V, 9V, etc.).
- 3. La zona de niveles inválidos entre V1 y V2 es crítica. TTL estandard En esta área los circuitos digitales trabajan en forma Estándar La familia estándar comprende errática porque no saben qué hacer. Un voltaje en ese principalmente los dispositivos que se designan como rango pude ser interpretado como un 1 lógico o como 74xx (7400, 7447, etc.). 74xxx (74123, 74193, etc.), un 0 lógico o no producir efectos alguno. Los niveles 8xxx (8370, 8552, etc.) Y 96xx (9601, 9615, etc.), de voltaje en circuitos integrados digitales varían de Trataremos con preferencia la 1º series 74xx y 74xxx acuerdo con la familia lógica (TTL o CMOS) a la que que son las más utilizadas en los circuitos modernos. pertenece el dispositivo. Existe una gran cantidad de funciones lógicas que se Como hemos visto anteriormente en la tabla anterior realizan con esta tecnología. Entre las principales hay muchas familias lógicas en las cuales se tenemos: compuertas, decodificadores, contadores, flip diferencian por las características anteriores flop, sumadores, multiplexores y muchas otras que mencionadas pero que en este estudio veremos dos estudiaremos mas adelante. de las familias mas utilizadas y mas conocidas por su versatilidad y por su comodidad en el manejo de ellas Características de los circuitos integrados mismas, las cuales son los TTL y los CMOS. TTL LA FAMILIA DE LOS TTL Las características que más se notan de los circuitos integrados de la familia TTL, estándar son, los La familia lógica TTL es quizás la más antigua y común siguientes: de todas las familias lógicas de circuitos integrados digitales. La mayor parte de los chips SSI y MSI se Alta velocidad de operación. Pueden trabajar con fabrican utilizando tecnología TTL. frecuencias de 18 a 20 Mhz y en algunas veces hasta Los circuitos integrados TTL implementan su lógica 80 Mhz. La velocidadoperación se expresa casi interna, exclusivamente, a base de transistores NPN y siempre en términos del tiempo o retardo de PNP, diodos y resistencias. propagación del CI. La primera serie de dispositivos digitales TTL fue lanzada por Texas Instruments en 1964. Los chips TTL El tiempo o retardo de propagación de un circuito se usan en toda clase de aplicaciones digitales, desde digital es el tiempo que toma un cambio lógico en la el más sencillo computador personal hasta el más entrada en propagarse a través del dispositivo y sofisticado robot industrial. Los circuitos TTL son producir un cambio lógico en la salida. rápidos, versátiles y muy económicos. La familia TTL esta disponible en dos versiones: la Los tiempos de propagación en TTL normalmente del serie 54 y la serie 74. La primera se destina a las orden de 2 a 30 nanosegundos por compuerta. aplicaciones militares y la segunda a aplicaciones Alta disipación de potencia. Es una desventaja industriales y de propósito general. Los dispositivos de asociada con la alta velocidad de operación. En la serie 54 tienen rangos de operación de temperatura general, cuanto más rápido sea un circuito, más y voltaje más flexible (desde -55 hasta 125ºC contra 0 potencia consume y viceversa. La mayoría de los a 70ºC de la serie 74). circuitos TTL disipan típicamente, de 1 a 25 milivatios La familia TTL., o bipolar se divide en las siguientes por compuerta. Categorías o subfamilias básicas: Tensión de alimentación nominal de +5V. Los circuitos TTL en general pueden operar con tensiones de CC TTL STANDART entre 4.75 y 5.25 V pero el valor nominal de la tensión TTL SHOTTKY (S) de trabajo es +5 V. Por esta razón, los aparatos que incluyen circuitos integrados TTL se deben alimentar TTL DE BAJA POTENCIA (L) con una fuente regulada de 5 voltios. TTL SHOTTKY DE BAJA POTENCIA (LS) Niveles de voltaje de 0 a 0.08 V para el estado bajo y de 2.4 a 5.0 V para el estado alto. En general, los TTL DE ALTA VELOCIDAD (H) circuitos TTL interpretan cualquier voltaje entre 0 y TTL SHOTTKY AVAVNZAD (AS) 0.8V como un cero (0) lógico o bajo y cualquier voltaje TTL SHOTTKY DE BAJA POTENCIA AVANZADA(ALS) entre 2.4 y 5V como un (1) lógico o alto. El máximo voltaje positivo que puede aplicarse a una entrada TTL es +5.5V y el máxino negativo es -0.5V. Al Otra familia bipolar muy popular es la ECL (Lógica de excederse estos parametros, los dispositivos TTL emisor acoplado). Los dispositivos de esta familia se generalmente se destruyen. caracterizan por su rapidez, pero consumen mucha potencia, son costosos y su manufactura es Abanicos de entrada (fan-in) y de salida (fan- relativamente compleja. Su uso se limita a aplicaciones out) de muy alta velocidad. La familia TTL utiliza a dos parámetros para determinar cuántos dispositivos TTL se pueden conectar entre sí. Estos parámetros se denominan abanico de entrada (fan-out).
- 4. El fain-in mide el efecto de carga que presenta una ABREVIATURAS TIPICAS DE LOS entrada a una salida. Cada entrada de un circuito TTL INTEGRADOS estándar se comporta com una fuente de corriente capaz de suministrar 1.8 mA. A este valor de corriente se le asigna un fan-in de 1. H = NIVEL LOGICO ALTO (ESTABLE) L = NIVEL LOGICO BAJO (ESTABLE) El fan-out mide la capacidad de una salida de = FLANCO DE SUBIDA (paso de nivel manejar una o más entradas. Cada salida de un lógico bajo a nivel alto) circuito TTL estándar se comporta como un disipador = FLANCO DE BAJADA (paso de nivel de corriente capaz de aceptar hasta 18 mA, es decir de lógico alto a nivel alto) manejar hastra 10 entradas TTL estándares. Por tanto, X = NIVEL DE ESTADO DIFERENTE el fan-out de una salida TTL estándar es 10. Z = ESTADO DE ALTA IMPEDANCIA DE UNA SALIDA (LOGICA TRI-STATE) Existen dispositivos TTL especiales llamados buffers a...h = EL NIVEL LOGICO ESTABLE DE LAS (separadores) y drivers (manejadores) que tienen fan- ENTRADAS A...H outs de 30, 50 r incluso 100. Se utilizan en Qo = SALIDAS DE FLIP FLOP aplicaciones donde una determinada línea de salida DATA INPUTS = ENTRADA DE DATOS debe manejar al mismo tiempo un gran número de ENABLE = HABILITADOR líneas de entrada. Los buffers y drivers se estudian en SELECT = SELECTOR detalle en las lecciones 6 y 8. CS = SELECTOR DE ENCENDIDO O APAGADO GND = TIERRA Otros circuitos integrados TTL VCC = VOLTAGE DO.....Dn = ENTRADAS Existen varias series o subfamilias TTL, además e la CLOCK = ENTRADA O SALIDA DEL RELOJ serie TTL estándar 74. Cada una de estas subfamilias INHIBIBIT-OUT = INHABILITADOR DE SALIDA posee características propias que las hacen SG = SELECTOR DE GRUPO adecuadas para aplicaciones o necesidades muy OUTPUT = SALIDA DE CONTROL específicas. Las más conocidas son: TTL de baja potencia. Comprenden los dispositivos designados como 74L00, 74L04. Consumen 10 veces menos potencia que los dispositivos TTL estándares correspondientes pero son 4 veces más lentos. TTL de alta velocidad. Comprende los dispositivos designados como 74Hxx y 74Hxxx; por ejemplo: 74H05, 74H123. Consumen 2.5 veces más potencia que los dispositivos TTL estándares pero son 2 veces más rápidos. TTL Shottky. Conprende los dispositivos designados como 74Sxx y 74Sxxx; por ejemplo 74S181, 74S11. Consumen 1.8 veces más potencia que los dispositivos TTL estándares pero son 4 veces más rápidos. TTL Shottky de baja potencia. Comprende los dispositivos designados como 74LSxx 74LSxxx (74LS83, 74LS221, etc.). Consumen 5 veces menos potencia que los dispositivos TTL estándares y son igual de rápidos. Esta es la subfamilia más utilizada entre todas las divisiones de la familia TTL. TTL Shottky avanzada de baja potencia. Comprende los dispositivos designados como 74ALSXX y 74ALSXXX; por ejemplo: 74ALS00, 74ALS73. Consumen la mitad de la potencia requerida por los dispositivos LS equivalentes y son el doble de rápidos. TTL Shottky avanzada. Comprende los dispositivos designados como 74AS xx y 74ASxxx; por ejemplo 74AS00, 74AS73. Proporciona los más cortos tiempos de propagación que el estado actual de la tecnología bipolar puede ofrecer y su consumo es intermedio entre TTL estándar y LS.
- 10. Vcc 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y Vcc 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y Vcc 2D 2C NC 2B 2A 2Y 14 13 12 11 10 9 8 14 13 12 11 10 9 8 14 13 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1A 1B 2A 2B 2C 2Y GND 1A 1B 2A 2B 2C 2Y GND 1A 1B NC 1C 1D 1Y GND Vcc 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y Vcc 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y Vcc 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y 14 13 12 11 10 9 8 14 13 12 11 10 9 8 13 10 9 8 14 12 11 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND 1A 1B 2A 2B 2C 2Y GND 1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND Vcc 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y Vcc 2D 2C NC 2B 2A 2Y Vcc 2D 2C NC 2B 2A 2Y 14 13 12 11 10 9 8 14 13 12 11 10 9 8 14 13 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 3 5 6 7 1 2 4 1 2 3 4 5 6 7 1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND 1A 1B NC 1C 1D 1Y GND 1A 1B NC 1C 1D 1Y GND STROBE STROBE Vcc 2D 2C NC 2B 2A 2Y Vcc 1X 2D 2C 2G 2B 2A 2Y Vcc 2D 2C 2G 2B 2A 2Y 14 13 12 11 10 9 8 16 15 14 13 12 11 10 9 14 13 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 1A 1B NC 1C 1D 1Y GND 1X 1A 1B STROBE 1C 1D 1Y GND 1A 1B STROBE 1C 1D 1Y GND 1G 1G
- 11. Vcc NC H G NC NC Y Vcc 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y 14 13 12 11 10 9 8 14 13 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 A B C D E F GND 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND
- 12. OUTPUTS OUTPUTS Vcc f g a b c d e Vcc f g a b c d e 16 15 14 13 12 11 10 9 16 15 14 13 12 11 10 9 f g a b c d e f g a b c d e BI / B C LT RBO RBI D A BI / B C LT RBO RBI D A 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 B C LAMP RB RB D A GND B C LAMP RB RB D A GND TEST OUT IN TEST OUT IN INPUTS PUT PUT INPUTS INPUTS PUT PUT INPUTS