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Manual ttl esp

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Manual de Circuitos integrados (TTL)

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Manual ttl esp

  1. 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. 2. Caracteristicas generales de los circuitos digitalesESCALAS DE INTEGRACION DE LOS CARACTERISTICAS GENERALES DE LASCIRCUITOS DIGITALES FAMILIAS LÓGICAS De acuerdo a su complejidad, los circuitos Todas las familias o tecnologías de fabricación deintegrados digitales se clasifican en 4 categorías circuitos integrados digitales se agrupan en dosbásicas llamadas SSI, MSI, LSI, y VLSI. Esta categorías generales: bipolares y MOS. Lasclasificación se fundamenta en la cantidad de características más relevantes de un circuito integradocompuertas utilizadas para implementar la función digital con su velocidad, su consumo de potencia, supropia del chip. Como sabemos, las compuertas son inmunidad al ruido y su confiabilidad. A continuación selos bloques constructivos básicos de todos los circuitos definen estos términos, desde un punto de vistaDigitales. general. La VelocidadSSI Mide la rapidez de respuesta de las salidas de un circuito digital a cualquier cambio en sus entradas. LaSignifica Small Scale Integration (integración en velocidad es una consideración importante en elpequeña escala) y comprende los chips que contienen diseño de sistemas que deben realizar cálculosmenos de 13 compuertas. Ejemplos: compuertas y numéricos o en circuitos que trabajan con señales deslip-flops. Los CI SSI se fabrican principalmente alta frecuencia.empleando tecnologías TTL, CMOS y ECL. Losprimeros 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 unaMSI consideración importante en el diseño de sistemasSignifica Médium Scale Integration (integración en operados por bateríasmediana scala) y comprende los chips que contiene de La inmunidad al ruido13 a 100 compuertas. Ejemplos; codificadores, Mide la sensibilidad de un circuito digital al ruidoregistros, contadores, multiplexores, electromagnético ambiental. La inmunidad al ruido esdecodificadores,demultiplexores. Los CI MSI se una consideración importante en el diseño de sistemasfabrican 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 confiabilidadscala) y comprende los chips que contienen de 100 a Mide el período útil de servicio de un circuito digital, es1000 compuertas. Ejemplos: memorias, unidades decir, cuánto tiempo se espera que trabaje sin fallararitméticas y lógicas (ALU´s), microprocesadores de 8 Niveles de voltaje y estados lógicosy 16 bits. Los CI LSI se fabrican principalmente En todos los circuitos digitales prácticos los estadosempleando 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 enVLSI la figura siguienteSignifica Very Large Scale Integration (integración demuy alta escala) y comprende los chips que contienen Voltaje Niveles de voltajemás de 1000 compuertas, Ejemplos:microprocesadores de 32 bits, microcontroladores, V3sistemas de adquisición de datos. Los CI VLSI se Estado alto válidofabrican también empleando tecnologías 12L, NMOS y V2PMOS. Valores inválidosFAMILIAS LOGICAS DE LOS CIRCUITOS V1INTEGRADOS Estado bajo válidoUna familia lógica es un conjunto de componentes V0 Tiempodigitales que comparten una tecnología común deFabricación y tienen estandarizadas suscaracterísticas de entrada y salida; es decir, son En esta figura, el nivel bajo válido es el rango decompatibles unos con otros. voltajes entre V0 y V1, mientras que el nivel alto válidoComo 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 sonfamilia es particularmente sencilla y directa: no generalmente dañinos para los dispositivos digitales yrequiere 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. 3. La zona de niveles inválidos entre V1 y V2 es crítica. TTL estandardEn esta área los circuitos digitales trabajan en forma Estándar La familia estándar comprendeerrática porque no saben qué hacer. Un voltaje en ese principalmente los dispositivos que se designan comorango 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 74xxxacuerdo 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 seComo hemos visto anteriormente en la tabla anterior realizan con esta tecnología. Entre las principaleshay muchas familias lógicas en las cuales se tenemos: compuertas, decodificadores, contadores, flipdiferencian por las características anteriores flop, sumadores, multiplexores y muchas otras quemencionadas pero que en este estudio veremos dos estudiaremos mas adelante.de las familias mas utilizadas y mas conocidas por suversatilidad y por su comodidad en el manejo de ellas Características de los circuitos integradosmismas, 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, losLa familia lógica TTL es quizás la más antigua y común siguientes:de todas las familias lógicas de circuitos integradosdigitales. La mayor parte de los chips SSI y MSI se Alta velocidad de operación. Pueden trabajar confabrican utilizando tecnología TTL. frecuencias de 18 a 20 Mhz y en algunas veces hastaLos circuitos integrados TTL implementan su lógica 80 Mhz. La velocidadoperación se expresa casiinterna, exclusivamente, a base de transistores NPN y siempre en términos del tiempo o retardo dePNP, diodos y resistencias. propagación del CI.La primera serie de dispositivos digitales TTL fuelanzada por Texas Instruments en 1964. Los chips TTL El tiempo o retardo de propagación de un circuitose usan en toda clase de aplicaciones digitales, desde digital es el tiempo que toma un cambio lógico en lael más sencillo computador personal hasta el más entrada en propagarse a través del dispositivo ysofisticado 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 delserie 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 desventajaindustriales y de propósito general. Los dispositivos de asociada con la alta velocidad de operación. Enla serie 54 tienen rangos de operación de temperatura general, cuanto más rápido sea un circuito, másy voltaje más flexible (desde -55 hasta 125ºC contra 0 potencia consume y viceversa. La mayoría de losa 70ºC de la serie 74). circuitos TTL disipan típicamente, de 1 a 25 milivatiosLa 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 CCTTL STANDART entre 4.75 y 5.25 V pero el valor nominal de la tensiónTTL SHOTTKY (S) de trabajo es +5 V. Por esta razón, los aparatos que incluyen circuitos integrados TTL se deben alimentarTTL 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, losTTL DE ALTA VELOCIDAD (H) circuitos TTL interpretan cualquier voltaje entre 0 yTTL SHOTTKY AVAVNZAD (AS) 0.8V como un cero (0) lógico o bajo y cualquier voltajeTTL 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. AlOtra familia bipolar muy popular es la ECL (Lógica de excederse estos parametros, los dispositivos TTLemisor acoplado). Los dispositivos de esta familia se generalmente se destruyen.caracterizan por su rapidez, pero consumen muchapotencia, 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. 4. El fain-in mide el efecto de carga que presenta una ABREVIATURAS TIPICAS DE LOSentrada a una salida. Cada entrada de un circuito TTL INTEGRADOSestándar se comporta com una fuente de corrientecapaz de suministrar 1.8 mA. A este valor de corrientese 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 nivelmanejar 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 nivelde 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 DIFERENTEel 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...Houts de 30, 50 r incluso 100. Se utilizan en Qo = SALIDAS DE FLIP FLOPaplicaciones donde una determinada línea de salida DATA INPUTS = ENTRADA DE DATOSdebe manejar al mismo tiempo un gran número de ENABLE = HABILITADORlíneas de entrada. Los buffers y drivers se estudian en SELECT = SELECTORdetalle en las lecciones 6 y 8. CS = SELECTOR DE ENCENDIDO O APAGADO GND = TIERRAOtros circuitos integrados TTL VCC = VOLTAGE DO.....Dn = ENTRADASExisten varias series o subfamilias TTL, además e la CLOCK = ENTRADA O SALIDA DEL RELOJserie TTL estándar 74. Cada una de estas subfamilias INHIBIBIT-OUT = INHABILITADOR DE SALIDAposee características propias que las hacen SG = SELECTOR DE GRUPOadecuadas para aplicaciones o necesidades muy OUTPUT = SALIDA DE CONTROLespecíficas. Las más conocidas son:TTL de baja potencia. Comprenden losdispositivos designados como 74L00, 74L04.Consumen 10 veces menos potencia que losdispositivos TTL estándares correspondientes pero son4 veces más lentos.TTL de alta velocidad. Comprende losdispositivos designados como 74Hxx y 74Hxxx; porejemplo: 74H05, 74H123. Consumen 2.5 veces máspotencia que los dispositivos TTL estándares pero son2 veces más rápidos.TTL Shottky. Conprende los dispositivosdesignados como 74Sxx y 74Sxxx; por ejemplo74S181, 74S11. Consumen 1.8 veces más potenciaque los dispositivos TTL estándares pero son 4 vecesmás rápidos.TTL Shottky de baja potencia. Comprende losdispositivos designados como 74LSxx 74LSxxx(74LS83, 74LS221, etc.). Consumen 5 veces menospotencia que los dispositivos TTL estándares y sonigual de rápidos. Esta es la subfamilia más utilizadaentre todas las divisiones de la familia TTL.TTL Shottky avanzada de baja potencia.Comprende los dispositivos designados como74ALSXX y 74ALSXXX; por ejemplo: 74ALS00,74ALS73. Consumen la mitad de la potencia requeridapor los dispositivos LS equivalentes y son el doble derápidos.TTL Shottky avanzada. Comprende losdispositivos designados como 74AS xx y 74ASxxx; porejemplo 74AS00, 74AS73. Proporciona los más cortostiempos de propagación que el estado actual de latecnología bipolar puede ofrecer y su consumo esintermedio entre TTL estándar y LS.
  5. 5. Vcc 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y Vcc 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y Vcc 2D 2C NC 2B 2A 2Y14 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 GNDVcc 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y Vcc 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y Vcc 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y14 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 71A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND 1A 1B 2A 2B 2C 2Y GND 1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GNDVcc 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y Vcc 2D 2C NC 2B 2A 2Y Vcc 2D 2C NC 2B 2A 2Y14 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 71A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND 1A 1B NC 1C 1D 1Y GND 1A 1B NC 1C 1D 1Y GND STROBE STROBEVcc 2D 2C NC 2B 2A 2Y Vcc 1X 2D 2C 2G 2B 2A 2Y Vcc 2D 2C 2G 2B 2A 2Y14 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
  6. 6. Vcc NC H G NC NC Y Vcc 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y14 13 12 11 10 9 8 14 13 12 11 10 9 81 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7A B C D E F GND 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND
  7. 7. OUTPUTS OUTPUTSVcc 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 A1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8B 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

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