COMPARACIÓN ENTRE LAS DISTINTAS FAMILIAS LÓGICAS

Las características vistas en la lección 1 se utilizan usualmente para comparar las distintas familas lógicas. Las características estáticas y las dinámicas sirven de buen comparación entre las familias lógicas. La compuerta NAND sirve de comparación entre cada familia.

Características Estáticas

Entre las características estáticas escogidas se encuentran:

• Función de transferencia.
• Características de entrada.
• Características de salida.
• Cargabilidad de salida (Fan-Out).
• Disipación de potencia.

Función de Transferencia

La función de transferencia de tecnología CMOS se aproxima más a la ideal en comparación con la tecnologia TTL. Entre las razones más importantes se encuentran los estados bajo (0) y alto (1) sin carga, el umbral de conmutación y el margen de transición nulo.

Características de Entrada

Los estados en los niveles de tensión de entrada y salida se explicaron en la lección 1. En la familia TTL los niveles lógicos bajos son más importantes que los niveles altos. De las gráficos 9.1.4. y 9.1.5. se puede concluir la preferencia de un valor V_ILmáx lo más elevado posible y un valor V_IHmín lo más reducido posible.

Características de Salida

Las entradas de las compuertas CMOS nunca deben dejarse flotantes. La estructura de entrada de un elemento TTL contiene una resistencia que proporciona un camino a V_ss. La estructura de los dispositivos CMOS no contiene la resistencia y tiene una impedancia de entrada extremadamente alta. Por la anterior, un ruido pequeño hace que la entrada sea baja ó alta. En el caso de un ruido entre el nivel lógico 0 y 1, los dos transistores de entrada pueden estar en conducción y puede circular una corriente excesiva. En ocasiones la corriente afecta la fuente de tensión y crea una oscilación de alta frecuencia en la salida del dispositivo. Según especificación del fabricante es necesario conectar la entrada de estos dispositivos a V_ss, tierra u otra fuente. Las figuras 9.1.4. y 9.1.5. establecen la diferencia de salida entre las familias TTL y CMOS.

Cargabilidad de Salida (Fan-Out)

La cargabilidad se puede establecer de acuerdo a número máximo de cargas que se pueden conectar a la salida de una compuerta, para una tensión de salida a nivel bajo de 0.3 V(V_OL= 0.3 V). La referencia 4000B tiene un fan - out menor en comparación a la familia TTL estándar.

Disipación de Potencia

Por razones económicas predominan los dispositivos de baja disipación de potencia. La diferencia de potencia CMOS es un millón de veces menor a la familia TTL.

Características Dinámicas

La característica dinámica de una familia lógica es el comportamiento del dispositivo ante la conmutación. Las características dinámicas más importantes son:

• Retardo de propagación y frecuencia máxima de funcionamiento.
• Disipación de potencia en conmutación. (familia CMOS).

Retardo de propagación y frecuencia máxima de funcionamiento

El diseño de un sistema digital de un regimen de trabajo a alta velocidad debe incluir un tiempo de retardo de propagación de compuertas bajo. Lógicamente, un menor retardo de propagación se traduce en una mayor frecuencia máxima de funcionamiento. El tiempo de propagación medio (t_PD) se mide en nS y la máxima de frecuencia de funcionamiento en MHz. En la tabla 9.4.1. se muestran los tiempos de la familias lógicas TTL y CMOS.

Disipación de Potencia en Conmutación

En la familia CMOS, la disipación de potencia se da prácticamente en régimen de conmutación. La mayor disipación de potencia en regimen estático ocurre en la familia TTL.

La tabla 9.4.1. muestra algunas características de las compuertas TTL y CMOS.

Características	TTL			CMOS 3,3 V			CMOS 5 V
	F	LS	ALS	LV	LVC	ALVC	HC	AC	AHC
Retardo de Propagación de puerta, tp (ns)	3,3	10	7	9	4,3	3	7	5	3,7
Frecuencia máxima de reloj (MHz)	145	33	45	90	100	150	50	160	170
Excitación de salida IOL(mA)	20	8	8	12	24	24	4	24	8

Tabla 9.4.1. Características de Compuertas TTL y CMOS