La posibilidad de que tengamos un solo proceso de fabricación com la montaje de muchos componentes ya conectada, así obteniendo el circuito integrado proporcionado un enorme desarrollo para electrónica digital.
Así, los fabricantes han establecido familias de componentes (circuitos integrados) que reunirían en su interior un número de elementos interconectados con el que contaba con una variedad de funciones lógicas, flip- flops y muchos otros circuitos útiles electrónica digital.
Una familia de circuitos integrados digitales se compone de una serie de tipos, correspondientes a funciones, flip- flops y otros dispositivos que se estudiarán con características compatibles para que pueda ser alimentados por una fuente común y conectados directamente sin la necesita de muchos elementos externos y en algunos casos, ninguno.
Reuniendo estos componentes de la misma familia puede diseñar diferentes circuitos digitales, tales como contadores, cronómetros, calculadoras, computadoras, máquinas de control y automatización etcétera.
Actualmente contamos con dos familias básicas que son ampliamente utilizadas en los proyectos, dados su bajo costo y la facilidad con la cual podemos obtener comercio especializado de las diferentes funciones existentes.
En la figura 1 es un ejemplo de circuito integrado de una familia lógica digital muy común en la envoltura de DIL (más común).
Este componente recoge en sus interior 4 lógicas puertos de tipo NAND que se puede utilizar independientemente y pueden estar entrelazados en una aplicación donde sea necesario.
Integrado que contiene cientos o incluso miles de puertas y otras funciones, hoy están disponibles para proyectos más complejos.
La familia TTL
El nombre TTL proviene de Transistor – Transistor - Logic, que es la familia más popular por su bajo costo, buena velocidad y bajo consumo.
Los integrados de la familia TTL deben suministrarse a una tensión de 5 V. Admite una tolerancia les lleva a un funcionamiento normal con tensiones entre 4,5 y 5,5 volts.
Los transistores utilizados en TTL integrado son do tipo multi-emisor, como se muestra en la figura 2.
Cada emisor funciona como un diodo, lo que proporciona un aislamiento de la entrada en relación con el circuito. Por lo tanto, dos circuitos, uno para cada entrada TTL, no tienen ningún tipo de interacción.
Existen varias subfamilias TTL, que son variaciones con diferentes características cuanto a velocidad y consumo.
Así tenemos el TTL de alta velocidad operando a velocidades mayores, pero también requiere más energía para funcionar. Por otro lado, el TTL de baja velocidad (velocidad baja) funciona más lentamente, pero características de muy bajo consumo de energía.
En informática tenemos Low- Power Schottky que es caracterizada por alta velocidad y bajo consumo de energía, es totalmente compatible con los circuitos internos de la mayoría de los microprocesadores y microcontroladores. Esta subfamilia se utiliza en interfaces y shields.
En la figura 3 tenemos una puerta NAND típica TTL donde podemos analizar su funcionamiento. Los otros son bastante similares.
Observamos en la entrada el transistor multi- emisor, que en este caso tiene dos porque hay dos entradas.
Este paso alimenta un inversor de fase con otro transistor, que excita por su tiempo, una etapa de mayor potencia etapa con dos transistores en serie.
Las características eléctricas de los circuitos TTL de entrada y salidas son las que más interesan en el desarrollo de cualquier proyecto.
Nivel LO
¿Que tensiones los integrados TTL integrados interpretan como un 0 o 1? Este conocimiento es esencial en cualquier proyecto.
Las tensiones entre 0 y 0,8 V son interpretadas seguramente como LO. El valor 0.8 V se representa por VEL.
Nivel HI
La tensión más baja que puede ser interpretada como HI es de 2.4 V, para que valores entre 2,4 y 5 V se sienten como Hl o 1 por el TTL.
Podemos dibujar un gráfico en que tenemos dos fajas distintas para el integrado TTL (ver figura 4).
Las tensiones fuera de este rango están prohibidas para el TTL integrado, porque no podemos garantizar que son interpretadas por 0 o 1.
Lo que hemos visto es la característica de transferencia de un TTL
En la salida de cada integrado podemos asegurar que los niveles de señal en LO y HI también estarán en esta faja, que también garantiza la posibilidad de interconectar varios integrados.
Cabe en este punto definir qué es cargabilidad o el fan- out.
En un integrado TTL de salida tiene un nivel de voltaje de HI, decir alrededor de 4 V, hasta el momento en que conectamos a una salida TTL la entrada de otros puertas que "cargan” el circuito de manera a reducir la tensión (vea figura 5).
El resultado es que esta tensión puede caer por debajo del límite de la faja en la que el integrado juega la tensión como "1", causando que el sistema va una operación errática.
Hay un límite a la cantidad de entradas que podemos llamar a una salida TTL y se llama fan- out.
Un integrado TTL (estándar) puede excitar 10 entradas TTL normales.
Damos a Seguir una tabla importante que muestra las capacidades de "fan- out" de varias subfamilias TTL cruzadas.
TTL normal:
puede excitar 10 entradas TTL normales
puede excitar 40 entradas de TTL low- power
puede excitar 6 entradas de TTL high- power
puede excitar 20 entradas de low- power Schottky
puede excitar 6 entradas de TTL Schottky
TTL low- power:
puede excitar 2 entradas de TTL normal
puede excitar 10 entradas de TTL low- power
puede excitar 1 entrada de TTL high- power
puede excitar 1 entrada de TTL Schottky
puede excitar 5 entradas de TTL low- power Schottky
TTL High- power:
puede excitar 12 entradas de TTL normal
puede excitar 40 entradas de low- power TTL
puede excitar 10 entradas de TTL High- power
puede excitar 10 entradas de TTL Schottky
puede excitar 40 entradas de TTL low- power Schottky
TTL Schottky:
puede excitar 12 entradas de TTL normal
puede excitar 40 entradas de TTL low- power
puede excitar 10 entradas de TTL high- power
puede excitar 10 entradas de TTL Schottky
puede excitar 40 entradas de TTL low- power Schottky
TTL Low- power Schottky:
puede excitar pode excitar 5 entradas de TTL normal
puede excitar 20 entradas de TTL low power
puede excitar 4 entradas de TTL High power
puede excitar. 4 entradas de TTL Schottky
puede excitar 10 entradas de TTL low power Schottky
También importante es saber, en la familia TTL normal, cuáles son las corrientes que tenemos en las entradas de excitación y que obtenemos en las salidas: así, un TTL normal proporciona en su salida una corriente máxima de 16 mA, mientras que su entrada necesita una corriente de al menos 1,6 mA a ser excitada.
La serie TTL normal integrada desde tipo 7400. Todos los demás empiezan con la numeración "74". También hay una variante militar de esta serie que es la 5400.
Integrado de las subfamilias tiene letras adicionales en los tipos que indican cuál de ellos pertenecen. Así que tenemos:
High- power - 74H00
Low- power - 74L00
Schottky - 74S00
Low- power Schottky - 74LS00
