COLEGIO UNIVERSITARIO DE CARTAGO

CARRERA DE ELECTRONICA

INFORME TRABAJO FINAL

DIGITALES I

RANDALL FONSECA GARCIA

NELSON FUENTES ARRIETA

DICIEMBRE 2013

Tabla de Contenido

Tabla de Contenido......................................................................................i

Índice de Figuras........................................................................................iii

Índice de Tablas..........................................................................................iv

Introducción................................................................................................1

Tema: Circuitos Integrados Digitales...........................................................2

Clasificación de Acuerdo a su Principal Componente de Circuitería............2

Características Reales de las Familias Lógicas............................................4

Tensiones de alimentación.......................................................................4

Valores lógicos.........................................................................................4

Corrientes de entrada..............................................................................6

Corrientes de salida.................................................................................7

Fan-out.....................................................................................................7

Respuesta temporal.................................................................................9

Potencia consumida y temperaturas de trabajo.......................................9

Inmunidad al ruido y margen de ruido...................................................11

Familia TTL................................................................................................13

Diferentes series de la familia TTL.........................................................14

Familia CMOS............................................................................................16

i

Diferentes series de la familia CMOS.....................................................16

Compatibilidad TTL – CMOS.......................................................................19

Conexión CMOS a TTL............................................................................19

Distintas tensiones de alimentación......................................................20

Conexión TTL a CMOS............................................................................21

Entradas y Salidas Especiales...................................................................22

Entrada tipo Schmitt-Trigger..................................................................22

Salidas triestado.....................................................................................23

Conclusiones.............................................................................................26

ii

Índice de Figuras

iii

Índice de Tablas

iv

Introducción

Los Circuitos Integrados son uno de los dispositivos más importantes en la

electrónica ya que sin ellos no se contaría con la avanzada tecnología que

actualmente se posee. La razón de su uso es por su tamaño; puesto que

estos circuitos pueden contener miles de transistores y otros

componentes como resistencias, diodos, resistores, capacitadores, entre

otros; y medir solamente unos pocos centímetros.

En este sentido, los computadores personales hoy en día utilizan esta

característica de los Circuitos Integrados ya que todas las funciones

lógicas y aritméticas de una computadora pueden ser procesadas por un

solo chip a gran escala llamado Microprocesador o cerebro de la

computadora.

De lo anteriormente planteado, surge la importancia de esta

investigación, la cual radica en la gran utilización que presentan los

Circuitos Integrados, específicamente los de tipo digital, en la electrónica

y en la fabricación de cualquier nuevo dispositivo o equipo electrónico. Por

tal motivo, en el siguiente informe se estudiará de forma sencilla los

aspectos más importantes de los circuitos lógicos, como lo es su

circuitería interna, así como también las características de las familias

lógicas que poseen los mismos y la compatibilidad de la tecnología TTL y

CMOS.

1

Tema: Circuitos Integrados Digitales

Clasificación de Acuerdo a su Principal Componente de

Circuitería

Los circuitos integrados son unidades funcionales completas. Esto no

quiere decir que por sí mismos son capaces de cumplir la función para los

que estén diseñados. Para ello serán necesarios unos componentes

pasivos y activos para completar dicha funcionalidad. De acuerdo a su

complejidad, los circuitos integrados digitales se clasifican en cuatro

categorías básicas llamadas SSI, MSI, LSI, y VLSI. Esta clasificación se

fundamenta en la cantidad de compuertas lógicas utilizadas para

implementar la función propia del chip. Como sabemos, las compuertas

son los bloques constructivos básicos de todos los circuitos digitales.

SSI: significa Small Scale Integration (integración en pequeña escala) y

comprende los chips que comprenden menos de 13 compuertas Ejemplos:

compuertas y slip-flops. Los SSI se fabrican principalmente empleando

tecnologías TTL, CMOS, y ECL.

MSI: Significa Médium Scale Integration (integración en mediana escala) y

comprende los chips que contiene de 13 a 100 compuertas. Ejemplos;

codificadores, registros, contadores, multiplexores, decodificadores,

demultiplexores. Los CI MSI se fabrican empleando tecnologías TTL, CMOS

y ECL.

LSI: Significa Large Scale Integration (integración en alta escala) y

comprende los chips que contienen de 100 a 1000 compuertas. Ejemplos:

memorias, unidades aritméticas y lógicas (ALU´s), microprocesadores de

8 y 16 bits. Los CI LSI se fabrican principalmente empleando tecnologías

12L, NMOS y PMOS.

VLSI: Significa Very Large Scale Integration (integración de muy alta

escala) y comprende los chips que contienen más de 1000 compuertas,

2

Ejemplos: microprocesadores de 32 bits, microcontroladores, sistemas de

adquisición de datos. Los CI VLSI se fabrican también empleando

tecnologías 12L, NMOS y PMOS.

3

Características Reales de las Familias Lógicas

Mediante puertas lógicas realizamos circuitos lógicos, circuitos que operan

con valores lógicos, realizan funciones lógicas combinacionales o

secuenciales y devuelven valores lógicos. Para poder utilizar estos

circuitos en una aplicación de terminada hay que conocer sus

características reales, que pasamos a enumerar a continuación.

Tensiones de alimentación

Las tensiones de alimentación empleadas más frecuentemente son: 5V,

12V, 3.3V, 2.2V y 1.1V. La tendencia actual es cada vez a reducir al

mínimo la tensión de alimentación, de tal forma que la distancia entre las

pistas de cobre del circuito integrado es cada vez menor (del orden de

micrómetros y menores) y podría saltar el arco eléctrico entre las pistas,

al estar éstas a diferente tensión. Es pues, esto último un problema para

la fabricación al integrar todos los elementos en un mismo bloque.

Tabla 1 Niveles de tensión

Valores lógicos

Se entiende por valores lógicos aquellos niveles de tensión que se

entienden como un ‘1’ y un ‘0’ lógicos .a) Valores lógicos a las entradas

Se trata de los niveles de tensión que se necesitan para interpretar un ‘1’

y un ‘0’lógicos en las entradas. Para cada tecnología se definen los

siguientes parámetros:

VIlmax

4

Máxima tensión de entrada que se interpreta como un cero lógico o

máxima tensión de entrada nivel bajo.

VIHmin

Mínima tensión de entrada que se interpreta como un uno lógico o mínima

tensión de entrada nivel alto. Los fabricantes suelen dar unos valores

típicos, mínimos y máximos dependiendo de cada parámetro. Dichos

valores son necesarios debido a la dispersión que existe en la fabricación

de circuitos integrados, inherente al proceso de fabricación. Suelen

especificarse los más significativos para cada parámetro. Además para

cada tecnología y fabricante se especifican los valores máximos de

tensión que soporta ese dispositivo sin que se produzca la destrucción del

mismo. b) Valores lógicos a las salidas Análogamente, se trata de los

niveles de tensión que se necesitan para interpretar un ‘1’ y un ‘0’ lógicos

en las salidas. Para cada tecnología se definen los siguientes parámetros:

VOlmax

Máxima tensión de salida que se interpreta como un cero lógico o máxima

tensión de salida a nivel bajo.

VOHmin

Mínima tensión de salida que se interpreta como un uno lógico o mínima

tensión de salida nivel alto. Mediante estos parámetros aseguramos que

todos los circuitos interpretan los valores lógicos a la entrada

adecuadamente cuando se encuentran con los niveles de tensión

acotados por los parámetros que acabamos de enumerar.

5

Figura 1 Niveles lógicos

Corrientes de entrada

Nos interesa conocer que corriente absorbe un circuito integrado por

cada una de las patillas (entradas). Se definen los siguientes parámetros:

IIL

Corriente de entrada a nivel bajo. Es la intensidad que absorbe la puerta

cuando está conectada a un nivel bajo de tensión.

IIH

Corriente de entrada a nivel alto. Es la intensidad que absorbe la puerta

cuando está conectada a un nivel alto de tensión. El sentido de estas

corrientes que acabamos de definir depende del fabricante y suele

expresarse el valor mínimo.

Nos interesa conocer que corriente suministra un circuito integrado por

cada una de las patillas (salidas). Se definen los siguientes parámetros:

IOL

: Corriente de salida nivel bajo. Es la intensidad que suministra la puerta

cuando está conectada a un nivel bajo de tensión.

IOH

6

Corrientes de salida

Corriente de salida a nivel alto. Es la intensidad que suministra la puerta

cuando está conectada a un nivel alto de tensión. Estos valores y los del

epígrafe anterior dependen fuertemente del fabricante y de la tecnología

empleada en la fabricación del circuito integrado. El sentido de estas

corrientes que acabamos de definir depende del fabricante y suele

expresarse el valor máximo. En la figura2 podemos ver lo que

representan estos valores para el caso de una puerta AND. Estos valores

máximos y mínimos que acabamos de especificar para las corrientes de

salida y de entrada indican que si la intensidad se mantiene dentro de un

rango concreto determinado por estos valores, las tensiones de entrada o

salida se mantendrán en el valor lógico (‘0’ ó ‘1’) que deben, es decir no

caerán.

Figura 2 Corrientes de salida

Fan-out

Fan-in: Número que nos especifica la carga que tiene una entrada de un

circuito.

Fan-out: Número que nos especifica la capacidad que tiene una salida

concreta de un circuito para manejar otras puertas.

7

Estas magnitudes se pueden expresar como capacidades eléctricas o

como números a dimensionales. Se pueden expresar como capacidades

eléctricas porque si entramos en detalle en cómo están hechas las

puertas, podemos decir que los transistores que llevan están formados

por un canal, un aislante y un metal y esto en términos eléctricos se

asemeja aun condensador. Además se pueden expresar como números a

dimensionales ya que se supone que el fan-in de todas las puertas de una

determinada tecnología, es el mismo y se le asigna el número a

dimensional uno. Entonces el fan-out es el máximo número de puertas

que se pueden conectar a la salida de una puerta para que el sistema

funcione correctamente. Esto último es necesario tenerlo en cuenta pues

conforme vamos conectando más circuitos a la salida de otro circuito se

va reduciendo la corriente que manejan las entradas de los otros circuitos

a los que se alimentan, es decir se va perdiendo la señal y podría no

funcionar bien. De hecho, se deberá de cumplir que la suma de los fan-in

conectados a una salida debe ser menor que el fan-out conectado a esa

salida para conseguir un funcionamiento correcto. Si se quiere conectar

una salida de un circuito a muchos elementos será necesario introducir

elementos que restablezcan las señales que se manejan conforme se

conectan más, como es el caso de inversores. Valores típicos de fan-out

son: 6,8 y 10. Algunos especiales son de 100 y 200

Tabla 2 valores de fan-out

8

Respuesta temporal

El paso de nivel bajo a alto (o viceversa) a la salida de una puerta nunca

es instantáneo.

La salida de una puerta no responde de forma instantánea a la entrada.

Retardo de propagación: tiempo que tarda en cambiar la salida de una

puerta desde que cambian sus entradas (normalmente se mide entre el

50% del valor de las señales de entrada y salida)

Retardo de conmutación: tiempo que tarda una señal en pasar desde el

10% al 90% de su valor final bajo unas ciertas condiciones de carga (tr,tf).

Potencia consumida y temperaturas de trabajo

En un circuito lógico deben diferenciarse dos tipos de consumo de

potencia: el estático y el dinámico. La potencia estática es la que el

circuito disipa mientras permanece en un estado estable, y es muy

dependiente del estado de sus entradas y salidas, fundamentalmente de

estas últimas ya que las corrientes de entrada son, en general, mucho

menores. Se define la potencia media estática consumida como el valor

promedio de potencia consumida teniendo en cuenta ambos estados, o

sea se toma la semisuma entre la corriente que consume cuando todas

las salidas están en nivel alto y la corriente que consume cuando todas las

salidas están en nivel bajo, tal como se indica en la expresión siguiente,

en la cual ICCH es la corriente que el circuito toma de la fuente de

alimentación estando todas las salidas en estado alto e ICCL la

correspondiente para el estado bajo:

P=VALIM ICCH+ ICCL

2

El consumo dinámico está relacionado con los transitorios que se

producen durante la conmutación entre estados, tiene en cuenta las

9

corrientes que circulan a través del circuito en los instantes de

conmutación.

Principalmente es atribuida a las cargas de condensadores y a los

caminos de corriente que transitoriamente se cierran a través de la

alimentación, en consecuencia es proporcional a la frecuencia de

conmutación, o sea que a mayor cantidad de conmutaciones mayor

potencia dinámica consumida.

Figura 3 consumo de potencia

En la siguiente figura, podemos observar como la disipación de potencia

en función de la frecuencia de una compuerta TTL es constante dentro del

rango de operación. En cambio, en la compuerta CMOS depende de la

frecuencia.

10

Figura 4 Disipación de potencia

Inmunidad al ruido y margen de ruido

Se denomina ruido a cualquier perturbación involuntaria que puede

originar un cambio no deseado en la salida del circuito. El ruido puede

generarse externamente por la presencia de escobillas en motores o

interruptores, por acoplo por conexiones o líneas de tensión cercanas o

por picos de la corriente de alimentación. Para no verse afectado por el

ruido, los circuitos lógicos deben tener cierta inmunidad al ruido, que se

define como la capacidad para tolerar fluctuaciones en la tensión no

deseadas en sus entradas sin que cambie el estado de salida.

Por ejemplo, si la tensión de ruido en la entrada de una puerta hace que la

tensión de nivel alto caiga por debajo de VIHmín el funcionamiento no

será predecible. Del mismo modo si el ruido hace que la tensión de

entrada para el estado bajo pase por encima de VILmáx, se crea una

condición indeterminada como se ilustra en la Figura 5.

11

Figura 5 Efecto del ruido

Para evitar la presencia de errores provocados por el ruido, los fabricantes

establecen un margen de seguridad conocido como “MARGEN DE RUIDO”

para no sobrepasar los valores críticos de tensión.

En la Figura 6 tenemos los valores críticos de las tensiones de entrada y

salida de una puerta lógica y los márgenes de ruido a nivel alto y bajo.

Figura 6 Márgenes de ruido

12

Familia TTL

La familia lógica TTL es quizás la más antigua y común de todas las

familias lógicas de circuitos integrados digitales. La mayor parte de los

chips SSI y MSI se fabrican utilizando tecnología TTL.

Los circuitos integrados TTL implementan su lógica interna,

exclusivamente, a base de transistores NPN y PNP, diodos y resistencias.

La primera serie de dispositivos digitales TTL fue lanzada por Texas

Instruments en 1964. Los chips TTL se usan en toda clase de aplicaciones

digitales, desde el más sencillo computador personal hasta el más

sofisticado robot industrial. Los circuitos TTL son rápidos, versátiles y muy

económicos.

La familia TTL está disponible en dos versiones: la serie 54 y la serie 74.

La primera se destina a las aplicaciones militares y la segunda a

aplicaciones industriales y de propósito general. Los dispositivos de la

serie 54 tienen rangos de operación de temperatura y voltaje más flexible

(desde -55 hasta 125ºC contra 0 a 70ºC de la serie 74).

Tabla 3 Características de la familia TTL

13

Diferentes series de la familia TTL

TTL de bajo consumo (54L/74L).

Esta familia se distingue por su bajo consumo de potencia (L=LOW

POWER). Ello se consigue aumentando significativamente los valores de

las resistencias de polarización de los diferentes transistores, con lo que

se disminuye la corriente que circula por el sistema y con ello la potencia

disipada. Si la potencia disipada en una puerta típica de la familia 54/74

es de 10 mW la de la puerta equivalente en la versión 54L/74L es de 1

mW.

El ahorro de potencia se paga con una pérdida en la velocidad: de los 10

nsg de tiempo de retardo típico en la familia original se pasa a unos 33

nsg de retardo en esta familia.

TTL Schottky (54S/74S).

Esta serie proporciona unos tiempos de conmutación menor, gracias a la

incorporación de diodos Schottky que evitan que los transistores entren

en saturación, disminuyendo el tiempo que tarda el transistor en entrar y

salir de la conducción. El retardo típico es de 3 nsg. Y la disipación de

potencia de 19 mW.

TTL Schottky de bajo consumo (54LS/74LS).

Esta familia proporciona un compromiso entre velocidad y baja disipación

de potencia utilizando altos valores de resistencias y transistores de tipo

Schottky. La disipación de potencia típica de una puerta es de 2 mW y el

retardo de propagación de 10 nsg.

Schottky avanzada y Shottky de bajo consumo avanzada (AS/ALS).

Estas tecnologías suponen versiones avanzadas de las series S y LS. La

disipación de potencia estática típica es de 8,5 mW para l serie AS y 1 mW

para la serie ALS. Los tiempos de retardo de propagación típicos son de

14

1,5 nsg para AS y 4 nsg para ALS. Existe una versión AS que se denomina

F o FAST (rápida).

15

Familia CMOS

Complementary metal-oxide-semiconductor o CMOS (semiconductor

complementario de óxido metálico) es una de las familias lógicas

empleadas en la fabricación de circuitos integrados. Su principal

característica consiste en la utilización conjunta de transistores de tipo

pMOS y tipo nMOS configurados de tal forma que, en estado de reposo, el

consumo de energía es únicamente el debido a las corrientes parásitas.

En la actualidad, la mayoría de los circuitos integrados que se fabrican

utilizan la tecnología CMOS. Esto incluye microprocesadores, memorias,

procesadores digitales de señales y muchos otros tipos de circuitos

integrados digitales cuyo consumo es considerablemente bajo.

Diferentes series de la familia CMOS

Series 4000/14000

Las primeras series CMOS fueron la serie 4000, que fue introducida por

RCA y la serie14000 por Motorola. La serie original es la 4000A; la 4000B

representa mejora con respecto a la primera y tiene mayor capacidad de

corriente en sus salidas. A pesar de la aparición de la nueva serie CMOS,

las series 4000 siguen teniendo uso muy difundido. La serie 4000A es la

línea más usada de Circuitos Integrados digitales CMOS, contiene algunas

funciones disponibles en la serie TTL 7400 y está en expansión constante.

Algunas características más importantes de esta familia lógica son:

a) La disipación de potencia de estado estático de los circuitos lógicos

CMOS es muy baja.

b) Los niveles lógicos de voltaje CMOS son 0 V para 0 lógico y VDD para 1

lógico. El suministro VDD puede estar en el rango 3 V a 15 V para la serie

4000. La velocidad de conmutación de la familia CMOS

16

4000A varía con el voltaje de la fuente.(consultar el apartado de los

niveles de voltaje).

c) Todas las entradas CMOS deben estar conectadas a algún nivel de

voltaje.

Serie 74C

Esta serie CMOS su característica principal es que es compatible terminal

por terminal y función por función, con los dispositivos TTL que tienen el

mismo número (muchas de las funciones TTL, aunque no todas, también

se encuentran en esta serie CMOS). Esto hace posible remplazar algunos

circuitos TTL por un diseño equivalente CMOS. Por ejemplo, 74C74

contiene dos flip-flops tipo D disparados por flanco y tiene la misma

configuración de terminales que el CI TTL 7474, que también ofrece dos

flipflops tipo D disparados por flanco. El resto de las características son

iguales a la serie 74C.

Las series HC/ HCT tienen como característica principal su alta velocidad.

Serie 74HC (CMOS de alta velocidad)

Esta es una versión mejor de la serie 74C. La principal mejora radica en

un aumento de diez veces en la velocidad de conmutación (comparable

con la de los dispositivos de la serie 74LS de TIL). Otra mejora es una

mayor capacidad de corriente en las salidas. La serie 74HC son los CMOS

de alta velocidad, tienen un aumento de 10 veces la velocidad de

conmutación. La serie 74HCT es también de alta velocidad, y también es

compatible en lo que respecta a los voltajes con los dispositivos TTL.

Serie 74HCT

Esta serie también es una serie CMOS de alta velocidad, y está diseñada

para ser compatible en lo que respecta a los voltajes con los dispositivos

17

TTL, es decir, las entradas pueden provenir de salidas TTL (esto no es

cierto para las demás series CMOS.)

18

Compatibilidad TTL – CMOS

Al intentar acoplar circuitos integrados construidos con tecnología TTL con

circuitos integrados fabricados con tecnología CMOS podemos encontrar

problemas de incompatibilidad. La incompatibilidad se debe

fundamentalmente a:

La tensión de alimentación

Valores lógicos a la entrada y a la salida

Corrientes que se manejan (fan-out)

Retardos de ambas tecnologías

La circuitería adicional que se colocará tratará de evitar en definitiva estos

problemas, de la mejor manera posible.

Conexión CMOS a TTL

Igual tensión de alimentación

Si observamos los rangos de tensión de salida de CMOS y los comparamos

con los rangos de tensión de entrada de TTL, vemos que no hay

problemas por las tensiones de entrada y salida, tal y como vemos en la

figura 7.

Figura 7 Rango de tensiones de salidas entre TTL y CMOS

19

En cuanto a las corrientes podemos observar que si puede haber

problemas. CMOS (4000): IO=95mA y TTL: IIL=1.6mA, con lo que puede

haber problemas. Realmente este problema es debido al fan-out, la

corriente de salida de la tecnología CMOS es muy grande. Una solución

posible es intercalar un bloque entre ambos 74HC, un interfaz, ya que

para este bloque se cumple que IO=8mA, tal y como vemos en la figura 8.

Hay que señalar que se podría conectar el bloque CMOS para alimentar

una o dos salidas pero no más.

Figura 8 Interfaz a colocar entre CMOS y TTL

Realmente lo que se suele hacer es colocar un buffer o puerta no

inversora. Este tipo de puertas se utilizan en general para dar más

corriente. De esta forma no hay problemas con la conexión a varias

puertas TTL.

Distintas tensiones de alimentación

Se utiliza un circuito adaptador que se alimenta con dos tensiones, una

para la parte CMOS y otra para la parte TTL, tal como el 4401, el 74109, el

4049, el 74901 o el 14504, tal y como vemos en la figura 9.

Figura 9 Circuito de adaptación entre CMOS y TTL

20

Conexión TTL a CMOS

Igual tensión de alimentación

Figura 10 Rango de tensiones de la salida TTL a la entrada CMOS

Si observamos los rangos de tensiones de salida de TTL y de entrada de

CMOS observamos que hay problemas. Hay un cierto margen de error, tal

y como vemos en la figura 10.

Para resolverlo podemos introducir una resistencia de valor entre 1k y 4k,

tal y como aparece en la figura11.

Figura 11 Resistencia a introducir entre TTL y CMOS

Este circuito hace que el valor mínimo del valor '1' lógico suba.

21

Entradas y Salidas Especiales

Entrada tipo Schmitt-Trigger

Un Schmitt Trigger, no es más que un comparador con histéresis, que se

encarga de producir un pulso de disparo cuando el valor de voltaje en su

entrada esta dentro de un rango especifico, determinado por su ventana

de histéresis.(La histéresis magnética es el fenómeno que permite el

almacenamiento de información en los imanes de los discos duros o

flexibles de los ordenadores: el campo induce una magnetización en el

pequeño imán, que se codifica como un 0 o un 1.Esta codificación

permanece en ausencia decampo, y puede ser leída posteriormente, pero

también puede ser invertida aplicando un campo en sentido contrario.)

Para las personas que no sepan que es la histéresis podemos resumirlo

como una conmutación entre dos voltajes.

Figura 12 Voltajes del Schmitt-Trigger

M = Vsat. T = BVsat.

Analizando la gráfica, vemos M (voltaje de salida) que durante la recta

horizontal se mantiene con el mismo valor, en cambio el valor del voltaje

de entrada (in) va incrementando. Cuando el valor de "in" es ligeramente

superior al voltaje "-T" se produce una conmutación, el valor M pasa a

valor -M, es decir, el voltaje de salida cambia de nivel alto a nivel bajo.

Seguidamente el valor "in" va disminuyendo hasta ser ligeramente inferior

22

al valor de tensión "T", lo que hace que se vuelva a producir una

conmutación, es decir, que la tensión de salida pasa de nivel bajo a nivel

alto. En los circuitos digitales los schmitt trigger se utilizan para

reconstruir una señal que presente mucho ruido. En los circuitos

analógicos se utiliza como oscilador en conjunto con una red RC.

Salidas triestado

Una salida con tres estados posibles es una salida Tri-Estado o Tri-State.

Los tres estados son conocidos como Alto (1), Bajo (0) y de Alta

Impedancia o Hi-Z. Los dispositivos que utilizan estas salidas constan de

una entrada adicional llamada habilitación o Enable para establecer las

salidas del dispositivo en el estado de alta impedancia.

En el estado de Alta Impedancia, la salida se comporta como si aun no

estuviera conectada al circuito, excepto por una pequeña corriente de

fuga que puede fluir hacia adentro o hacia afuera de la Terminal de salida.

Los dispositivos con salidas de tres estados se diseñan normalmente de

modo que el retardo de la habilitación de salida, de Hi-Z a bajo o alto, sea

un poco más largo que el retardo de des habilitación de salida, bajo o alto

hacia Hi-Z.

El concepto entero del tercer estado (Hi-Z) es quitar con eficacia la

influencia del dispositivo del resto del circuito. Si más de un dispositivo

está conectado eléctricamente, poner una salida en Hi-Z el estado es de

uso frecuente prevenir cortocircuitos (cuando un dispositivo conduce

arriba (1 lógico) contra otro dispositivo que conduce el punto bajo (0

lógico).

La salida triestado combina las ventajas de los circuitos tótem-pole y de

colector abierto.

Cuando se selecciona el funcionamiento lógico normal, mediante la

entrada de habilitación, el circuito triestado funciona de la misma forma

23

que una puerta normal. Cuando el modo de funcionamiento es de alta

impedancia, la salida se desconecta del resto del circuito.

La siguiente figura ilustra el circuito básico de un inversor triestado TTL.

Cuando la entrada de habilitación está a nivel bajo, Q2 no conduce y el

circuito de salida funciona en la configuración tótem-pole normal. Cuando

la entrada de habilitación está a nivel alto, Q2 conduce. Entonces en el

segundo emisor de Q1 se produce un nivel bajo, haciendo que Q3 y Q5 se

bloqueen y el diodo D1 se polarice en directa, lo que hace que Q4 se

bloquee también.

En este caso los transistores tótem-pole actúan como un circuito abierto y

la salida está desconectada por completo de la circuitería interna.

Figura 13 Circuito inversor triestado

Al tratarse de una TTL inversora su equivalente sería el siguiente

dispositivo:

Figura 14 Esquema del inversor con tres estados

24

A simple vista podemos ver que la disposición de entradas es similar

debido a que el dispositivo TTL consta de una sola entrada y la

habilitación adicional típica de un dispositivo Tri-Estado. La tabla de

verdad sería la siguiente:

Tabla 4 Tabla de verdad del inversor triestado

Cuando esta tercera entrada esta activada (Enable=1) este actúa como

un circuito abierto impidiendo el paso de la señal, o sea, opera como un

inversor normal, debido a que el voltaje en alto en Enable no afecta a Q1

o a D2.Cuando esta tercera entrada esta desactivada (Enable=0) este

actúa como un circuito cerrado permitiendo el paso de la señal, o sea,

pasa al estado de Alta Impedancia, independientemente del estado de la

entrada lógica.

25

Conclusiones

Se puede concluir que los circuitos integrados son pequeños circuitos

electrónicos que han evolucionado con el paso del tiempo; ya que su

funcionamiento ha crecido y su tamaño se ha reducido de una manera

muy considerable. Las técnicas para integrar tantos dispositivos como

transistores, diodos, etc., en un solo chip facilitan que crean aparatos

sofisticados como computadoras y muchos aparatos electrónicos.

Una ventaja muy importante es que gracias al tamaño tan pequeño de

estos dispositivos, poseen menos espacio por lo que la fabricación es más

barata que hacer un circuito con transistores individuales y además

también que el consumo de potencia es menor. El avance de la tecnología

para fabricar circuitos de mayor miniaturización trae consigo el desarrollo

y la investigación de nuevos productos, así como la perfección de otros ya

existentes.

26