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febrero 21, 2011

Lógica Transistor-Transistor (TTL)

La Lógica Transistor-Transistor (TTL), durante mucho tiempo ha sido una de las familias lógicas más populares. Hay comercialmente disponible gran cantidad de circuitos integrados (CI) TTL en el rango SSI/MSI. El rango SSI que significa integración en pequeña escala, comprende los CI que contienen menos de 13 puertas. Por su parte, los MSI integración de mediana escala comprende los CI que contienen de 13 a 100 compuertas. Estos pueden ser codificadores, registros, contadores, multiplexores, decodificadores, de-multiplexores. Las puertas TTL están caracterizadas por la utilización de dos o más etapas de circuitos de transistores para realizar la función lógica y amplificar la señal, los transistores utilizados suelen ser NPN y PNP. Son dispositivos relativamente rápidos, versátiles y muy económicos.

La familia TTL esta disponible en dos versiones: la serie 54 y la serie 74; la primera se utiliza en aplicaciones militares y la segunda en aplicaciones industriales y de propósito general.

La serie 54 tiene rango de operación de temperatura y voltaje más flexibles (desde -55ºC a 125ºC contra 0ºC a 70ºC de la serie 74).

Característica circuitos integrados con lógica TTL Standard
  • Alta velocidad de operación. Pueden trabajar con frecuencias que van de 18 a 20 MHz y en algunos casos hasta los 80 Mhz.
  • Poseen un tiempo de conmutación (retardo de propagación), de 10 ns o menor. El retardo de propagación de un circuito digital es el tiempo que toma un cambio lógico en la entrada, para producir un cambio lógico en la salida.
  • Todos los dispositivos de la serie 74 necesitan una única fuente de alimentación de 5 V. Tensiones en el intervalo de 2 a 5 V representan el 1 lógico, y niveles de tensiones bajas en el intervalo de 0 (tierra) a 0,8V representan el 0 lógico.

Nota: El máximo voltaje positivo que puede aplicarse a una entrada TTL es de +5,5V y el máximo negativo es -0,5V; al excederse estos parámetros, los dispositivos TTL se destruyen.

La principal desventaja de los circuitos integrados TTL Standard, es que poseen un alto consumo de potencia, siendo usual unos 10 mw de potencia.

Existen varias subfamilias TTL que mejoran la velocidad y consumo de potencia de varias formas, estas subfamilias se mencionan a continuación:
  1. TTL Shottky (S): comprende los dispositivos designados como 74Sxx y 74Sxxx; por ejemplo 74S08 y 74S181. Consumen 1.8 veces más potencia que los dispositivos TTL Standard, pero son 4 veces más rápidos.
  2. TTL de baja potencia (L): comprenden los dispositivos designados como 74L00 y 74L04. Consumen 10 veces menos potencia que los dispositivos TTL Standard correspondiente pero son 4 veces más lentos.
  3. TTL Shottky de baja potencia (LS): Comprende los dispositivos designados como 74LSxx y 74LSxxx, ejemplo: 74LS84 y 74LS221. Consumen 5 veces menos potencia que los dispositivos TTL Standard y son igual de rápidos. Esta es la subfamilia más utilizada entre todas las divisiones de la familia TTL.
  4. TTL de alta velocidad (H): Comprende los dispositivos designados como 74Hxx y 74Hxxx; por ejemplo: 74H05, 74H123. Consumen 2.5 veces más potencias que los dispositivos TTL Standard pero son 2 veces más rápidos.
  5. TTL Shottky avanzado (AS): Comprende los dispositivos designados como 74ASxx y 74ASxxx. Ejemplo: 74AS10. Proporciona los más cortos tiempos de propagación que el estado actual de la tecnología bipolar puede ofrecer y su consumo es intermedio entre TTL Standard y LS.
  6. TTL Shottky de baja potencia avanzada (ALS): Comprende los dispositivos designados como 74ALSxx y 74ALSxxx, ejemplo: 74ALS00. Consumen la mitad de la potencia requerida por los dispositivos LS equivalentes y son el doble de rápidos.

Circuitos Integrados Tipo DIP.
La mayoría de los circuitos integrados de estas series se construyen en forma de encapsulado DIP o plano, observe la imagen a la derecha.

Todos los elementos de la serie 7400 y 5400 con el mismo número de identificación de la unidad, tienen la misma asignación de terminales, realizan las mismas funciones lógicas y tienen las mismas características eléctricas.

Los diferentes circuitos de las series, tienen todos similares prestaciones de entradas y salida, por lo tanto, son eléctricamente compatibles unos con otros.

Fuentes:
Sistemas digitales. Principios y aplicaciones. - Ronald. J Tocci. Prentice Hall Hispanoamerica S.A
Diseño de Sistemas Digitales y microprocesadores. Hayes. McGrawHill.

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