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febrero 12, 2011

Terminología Circuitos Integrados Digitales

Cuando hablamos de terminología de circuitos integrados, esto va a depender del fabricante de circuitos integrados digitales, aunque parte de la nomenclatura y terminología es prácticamente estandarizada. Los términos más útiles son los siguientes:

Parámetros de corriente y voltaje 

  • Vih(min)-voltaje de entrada de alto nivel: El nivel de voltaje que se requiere para un 1 lógico en una entrada. Cualquier voltaje debajo de este nivel no será aceptado como ALTO por el circuito lógico.
  • Vil(máx)-voltaje de entrada de bajo nivel: Nivel de voltaje que se necesita para un 0 lógico en una entrada. Cualquier voltaje que este sobre este nivel no sería aceptado como BAJO por el circuito lógico.
  • Voh(mín)-voltaje de salida de alto nivel: Nivel de voltaje en la salida del circuito lógico en el estado 1 lógico. El valor mínimo de Voh se especifica por lo general.
  • Vol(máx)-voltaje de salida de bajo nivel: Nivel de voltaje en la salida de un circuito lógico en el estado 0 lógico. El valor máximo de Vol se especifica generalmente.
  • Iih-corriente de entrada de alto nivel: Corriente que fluye en una entrada cuando se aplica un voltaje de alto nivel especificado a dicha entrada.
  • Iil-corriente de entrada de bajo nivel: Corriente que fluye en una entrada cuando se aplica un voltaje de bajo nivel especificado a dicha entrada.
  • Ioh-corriente de salida de alto nivel: Corriente que fluye desde una salida en el estado 1 lógico en condiciones de carga especificadas.
  • Iol-corriente de salida de bajo nivel: Corriente que fluye desde una salida en el estado 0 lógico en condiciones de carga especificadas.

Capacidad de salida (Fan-out)

Por lo general, la salida de un circuito lógico debe conducir varias entradas lógicas. La capacidad (que también se denomina factor de carga) se define como el número máximo de entradas lógicas estándar que una salida puede impulsar con exactitud.

Por ejemplo: una compuerta lógica que se especifica con una capacidad de 10 puede impulsar 10 entradas lógicas normales. Si este número es excedido, los voltajes del nivel lógico de salida no se pueden asegurar.

Demoras en la propagación

Una señal lógica siempre experimenta una demora al recorrer un circuito. Los dos tiempos de retraso de propagación se definen como sigue:

  • tPLH: tiempo de retraso al pasar del estado lógico 0 al 1 lógico (de BAJO a ALTO).
  • tPHL: tiempo de retraso al pasar del estado 1 lógico al 0 lógico (de ALTO a BAJO).

La siguiente gráfica muestra las demoras de propagación para un inversor. Nótese que tPHL es la demora en la respuesta de la salida cuando pasa de ALTO a BAJO. Se mide entre los puntos del 50% en las transiciones de entrada y de salida. El valor tPLH es el retraso en la respuesta de la salida cuando pasa de BAJO a ALTO.

Demoras de propagación para un inversor.

En términos generales, tPHL y tPLH no son el mismo valor y ambos variarán según las condiciones de carga. Los valores de los tiempos de propagación se utilizan como una medida de la velocidad relativa de los circuitos lógicos.

Por ejemplo: un circuito lógico con valores de 10ns es un circuito lógico más rápido que uno con valores de 20 ns.

Requisitos de energía

Todos los IC requieren de cierta cantidad de energía eléctrica para poder funcionar. Esta energía es abastecida por uno o más voltajes de suministro de energía conectados a los terminales de energía de los circuitos. Generalmente solo hay una terminal de suministro de energía en el integrado (patilla o chip) y se marca como Vcc (para TTL) o bien Vdd (para dispositivos MOS).

La cantidad de energía que requiere un circuito integrado se especifica por lo general en términos de la corriente, Icc, que extrae de la fuente de suministro Vcc, y la energía real es el producto Icc*Vcc. Para muchos IC el consumo de corriente variará según los estados lógicos de los circuitos.

Inmunidad al ruido 

Los campos eléctricos y magnéticos vagabundos pueden inducir voltajes en los alambres de conexión entre los circuitos lógicos, estas señales ilegitimas no deseadas se denominan ruido y algunas veces pueden ocasionar que el voltaje en la entrada de un circuito lógico caiga por debajo del Vih(mín) o exceder Vil(máx), lo cual podría producir una operación poco confiable. La inmunidad al ruido de un circuito lógico designa la capacidad del circuito para tolerar voltajes ruidosos en sus entradas. A una medida cuantitativa de inmunidad al ruido se le denomina margen de ruido.


Fuentes:
Sistemas Digitales. Principios y aplicaciones. Ronald J. Tocci. Prentice Hall Hispanoamerica, S.A

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