martes, 17 de agosto de 2010

ECL los circuitos ECL fueron los precursores de los circuitos integrados de hoy en día los mismos cumplías funciones básicas como por ejemplo controlar compuertas lógicas y contaban con unos cuantos transistores, estos tipo de circuitos se utilizaron es misiones espaciales como en el Apolo además de ser los primeros circuitos los utilizaron porque con varios de estos podían controlar varias funciones y no suponían peso para la nave estos circuitos integrados de los que tanto hablamos son los hoy en día conocidos como chips.
Cmos está formado básicamente por 2 transistores es muy versátil y bien parecido al usarse en artefactos con baterías como las computados portátiles pero a la vez es muy frágil y puede dañarse por alguna que otra descarga del aparato que este condicionando además de eso son muy susceptibles a los agentes climáticos además de eso funciona con una tención relativamente pequeña por lo cual no se necesitan fuentes muy poderosas por que funciona de 3 a 15v además la elaboración de este componente es sencilla y muy y no supones de grandes gastos pero además de sus ventajas tenias sus altibajos debido que a la exposición a las estática podía afectar a su rendimiento y causar averías o haciendo que sea lento el sistemas y para evitar este problema se debía gastar más dinero en una malla protectora para protegerlo de estos factores estáticos y complicaba su fabricación hasta tal punto que se lo llego a tomar por obsoleto.

Tema de investigación familias lógicas RTL, DTL, ECL, TTL, C-MOS, BICMOS

RTL

Acrónimo inglés para Resistor to Transitor Logic: "Lógica resistor a transistor". La primera familia lógica en aparecer antes de la tecnología de integración. La familia lógica de resistencia transistor fue la primera en hacer su aparición en los catálogos comerciales. Al reducirse el efecto del desequilibrio de corriente se obtiene un mayor abanico de salida. Contra esta ventaja se tiene que las resistencias en serie producen el efecto adverso de disminuir la velocidad de conmutación del circuito, debido a que la capacidad de entrada de los transistores debe cargarse y descargarse a través de resistencias adicionales, lo cual produce un incremento en la constante de tiempo del circuito. Por lo tanto, con los circuitos RTL se debe buscar un arreglo entre el abanico de salida y la velocidad de conmutación. Valores normales son, un abanico de salida de 4 ó 5, con un retardo de conmutación de 50nanosegundos. Tiene una inmunidad al ruido relativamente pobre. El margen de ruido de la tensión lógica 0 a la tensión del umbral es de unos 0.5 voltio, pero de la tensión lógica 1 a la tensión de umbral es de solamente unos 0.2 voltio.


DTL

El DTL, o Diodo Transistor Logic es un diodo que trabaja con tensiones de Vbase = − 2V y

VCC = 4V. Al tener una tensión de base de 2V se necesitaba una fuente adicional y por ello aparece en 1964 la DTL modificada.

Características típicas VOH = 4.8V, VOL = 0.2V, VIH = 1.5V, VIL = 1.2V, PDPuerta = 10mW, tP = 30ns, Fan − Out = 8.00, Alimentación = 5V.




ECL

Emitter Coupled Logic (Lógica de emisores acoplados). Pertenece a la familia de circuitos

MSI implementada con tecnología bipolar; es la más rápida disponible dentro de los circuitos de tipo MSI.

SSI, SSI es acrónimo del inglés Small Scale Integration (integración a baja escala) y hace referencia a los primeros circuitos integrados que se desarrollaron. Cumplían funciones muy básicas, como puertas lógicas y abarcan desde unos pocos transistores hasta una centena de ellos. Los circuitos SSI fueron cruciales en los primeros proyectos aerospaciales, y viceversa, ya que los programas espaciales como Apollo o el misil Minuteman necesitaban dispositivos digitales ligeros. El primero motivó y guió el desarrollo de la tecnología de circuitos integrados, mientras que el segundo hizo que se realizara una producción masiva. Estos programas compraron prácticamente la totalidad de los circuitos integrados desde 1960 a 1963, y fueron los causantes de la fuerte demanda que originó un descenso de los precios en la producción de 1000 dólares la unidad (en dólares de 1960) hasta apenas 25 dólares la unidad (en dólares de 1963).

El siguiente pasó en el desarrollo de los circuitos integrados, que tuvo lugar a finales de los 60, introdujo dispositivos que contenían cientos de transistores en cada chip y fue llamado MSI:

Escala de Media Integración (Medium Scale Integration).

MSI, A finales de los 60 se introdujeron dispositivos que contenían cientos de transistores cada chip, llamados MSI, Integración a media escala (MediumScale Integration).

Económicamente eran circuitos atractivos porque mientras producirlos costaba ligeramente más que los dispositivos SSI, permitieron fabricar sistemas electrónicos más complejos utilizando placas impresas más pequeñas, menos trabajo al ensamblarlos (ya que contenían menos componentes) y otras ventajas.



Historia
Puertas con diseños ECL se han implementado hasta con tubos de vacío, y por supuesto con transistores discretos. Y la primera familia con diseño ECL, la ECL I, apareció en el año 62 con las primeras familias de circuitos integrados. Ya en aquella época se trataba de la familia más rápida (un retardo de propagación típico de 8ns.), y también, era ya, la que más disipaba.

En la actualidad puede parecer que 8ns es mucho cuando hay circuitos CMOS que con un consumo muy bajo (sobre todo estático) superan con creces esta prestación, pero en realidad la tecnología ECL también ha evolucionado tanto en diseño como en fabricación, y en la actualidad se consiguen retardos netamente inferiores al necesario, con un consumo alto pero no desorbitado.

TTL

TransistorTransistor Logic o "Lógica Transistor a Transistor". Tecnología de construcción de circuitos electrónicos digitales, en los que los elementos de entrada de la red lógica son transistores, así como los elementos de salida del dispositivo. Las características de la tecnología utilizada, en la familia TTL, condiciona los parámetros que se describen en sus hojas de características según el fabricante: TTL

Su tensión de alimentación característica se halla comprendida entre los 4,75 V y los 5,25 V como se ve un rango muy estrecho debido a esto, los niveles lógicos vienen definidos por el rango de tensión comprendida entre 0,2 V y 0,8 V para el estado L (bajo) y los 2,4 V y Vcc para el estado H (alto).

La velocidad de transmisión entre los estados lógicos es su mejor carta, ciertamente esta característica le hacer aumentar su consumo siendo su mayor enemigo. Motivo por el cual han aparecido diferentes versiones de TTL como FAST, LS, S, etc y últimamente los CMOS: HC, HCT y HCTLS. En algunos casos puede alcanzar poco más de los 250 MHz.

Historia

Aunque la tecnología TTL tiene su origen en los estudios de Sylvania, fue Signetics la compañía que la popularizó por su mayor velocidad e inmunidad al ruido que su predecesora DTL, ofrecida por Fairchild Semiconductor y Texas Instruments, principalmente. Texas Instruments inmediatamente pasó a fabricar TTL, con su familia 74xx, que se convertiría en un estándar de la industria.

Versiones

A la familia inicial 7400, o 74N, pronto se añadió una versión más lenta pero de bajo consumo, la 74L y su contrapartida rápida, la 74H, que tenía la base de los transistores dopada con oro para producir centros de recombinación y disminuir la vida media de los portadores minoritarios en la base. Pero el problema de la velocidad proviene de que es una familia saturada, es decir, los transistores pasan de corte a saturación. Pero un transistor saturado contiene un exceso de carga en su base que hay que eliminar antes de que comience a cortarse, prolongando su tiempo de respuesta. El estado de saturación se caracteriza por tener el colector a menos tensión que la base. Entonces un diodo entre base y colector, desvía el exceso de corriente impidiendo la introducción de un exceso de cargas en la base. Por su baja tensión directa se utilizan diodos de barrera Schottky. Así se tienen las familias 74S y 74LS, Schottky y Schottky de baja potencia. Las 74S y 74LS desplazaron por completo las 74L y 74H, debido a su mejor producto retardo consumo. Mejoras en el proceso de fabricación condujeron a la reducción del tamaño de los transistores que permitió el desarrollo de tres familias nuevas: 74F (FAST: Fairchild Advanced Schottky Technology)de Fairchild y 74AS (Advanced Schottky) y 74ALS (Advanced Low Power Schottky) de Texas Instruments. Posteriormente, Nacional Semiconductor redefinió la 74F para el caso de búferes e interfaces, pasando a ser 74F(r).

Tecnología

La tecnología TTL se caracteriza por tener tres etapas, siendo la primera la que le nombre:

Etapa de entrada por emisor. Se utiliza un transistor multiemisor en lugar de la matriz de diodos de DTL.

Separador de fase. Es un transistor conectado en emisor común que produce en su colector y emisor señales en contrafase.

Driver. Está formada por varios transistores, separados en dos grupos. El primero va conectado al emisor del separador de fase y drenan la corriente para producir el nivel bajo a la salida.

El segundo grupo va conectado al colector del divisor de fase y produce el nivel alto. Esta configuración general varía ligeramente entre dispositivos de cada familia, principalmente

la etapa de salida, que depende de si son búferes o no y si son de colector abierto, tres estados (Three State), etc. Mayores variaciones se encuentran entre las distintas familias: 74N, 74L y 74H difieren principalmente en el valor de las resistencias de polarización, pero la mayoría de los 74LS (y no 74S) carecen del transistor multiemisor característico de TTL. En su lugar llevan una matriz de diodos Schottky (como DTL). Esto les permite aceptar un margen más amplio de tensiones de entrada, hasta 15V en algunos dispositivos, para facilitar su interface con CMOS. También es bastante común, en circuitos conectados a buses, colocar un transistor pnp a la entrada de cada línea, para disminuir la corriente de entrada. Existen dispositivos de interface que integran impedancias de adaptación al bus para disminuir las reflexiones u aumentar la velocidad.

Aplicaciones

Además de los circuitos LSI y MSI descritos aquí, las tecnologías LS y S también se han empleado en:

Microprocesadores, como el 8X300, de Signetics, la familia 2900 de AMD y otros.

Memorias RAM

Memorias PROM

PAL, Program mable Array Logic, consistente en una PROM que interconecta las entradas y cierto número de puertas lógicas.



CMOS

CMOS (del inglés Complementary Metal Oxide Semiconductor, "Metal Óxido Semiconductor Complementario") es una tecnología utilizada para crear circuitos integrados, como pueden ser compuertas lógicas, contadores (entre éstos, muy populares los Decimales Johnson), etc. Consiste básicamente en dos transistores, uno PFET y otro NFET. De esta configuración resulta el nombre. Los chips CMOS consumen menos potencia que aquellos que usan otro tipo de transistor.

Tienen especial atractivo para emplearlo en componentes que funcionen con baterías, como los ordenadores portátiles. Los ordenadores de sobremesa también contienen dispositivos de memoria CMOS de bajo consumo de potencia para almacenar la fecha, hora y otras configuraciones (BIOS). Este tipo de circuito tiene ventajas y desventajas respecto al resto de las familias lógicas. Siendo su susceptibilidad a sufrir daños por descargas electrostáticas la desventaja que más limita su uso comercial.

Diversos estudios afirman que dicho planteamiento no es más que un mito ya que se requieren de factores ambientales ajenos a lo eléctrico para poder dañarlos.

Los CMOS destacan por las siguientes tres ventajas:

Funcionan con tensiones desde los 3 V hasta los 15 V, por ende no necesitan una fuente de voltaje dedicada para ellos.

Se ha demostrado que un CMOS determinado tiene muchas más aplicaciones (o dichas aplicaciones trabajan mejor en CMOS) que en un TTL.

Su fabricación es relativamente fácil y barata, en comparación a otras tecnologías.

Historia

La tecnología CMOS fue desarrollada por Wanlass y Sah, de Fairchild Semiconductor, a principios de los años 60. Sin embargo, su introducción comercial se debe a RCA, con su famosa familia lógica CD4000. Posteriormente, la introducción de un búfer y mejoras en el proceso de oxidación local condujeron a la introducción de la serie 4000B, de gran éxito debido a su bajo consumo (prácticamente cero, en condiciones estáticas) y gran margen de alimentación (de 3 a 18 V). RCA también fabricó LSI en esta tecnología, como su familia COSMAC de amplia aceptación en determinados sectores, a pesar de ser un producto caro, debido a la mayor dificultad de fabricación frente a dispositivos nmos. Pero su talón de Aquiles consistía en su reducida velocidad. Cuando se aumenta la frecuencia de reloj, su consumo sube proporcionalmente, haciéndose mayor que el de otras tecnologías.

Esto se debe a dos factores:

La capacidad MOS, intrínseca a los transistores MOS, y

La utilización de mos de canal P, más lentos que los de canal N, por ser la movilidad de los huecos menor que la de los electrones.

El otro factor negativo era la complejidad que conlleva el fabricar los dos tipos de transistores, que obliga a utilizar un mayor número de máscaras. Por estos motivos, a comienzos de los 80, algunos autores pronosticaban el final de la tecnología c-mos, que sería sustituida por la novedosa I2L, entonces prometedora.

BiCMOS

BiCMOS (contracción de Bipolar CMOS) es el nombre de una tecnología de fabricación de circuitos integrados que combina las ventajas de las tecnologías bipolares y CMOS. Se usa en analógica para la fabricación de amplificadores y en digital para algunos componentes discretos.

Historia

Hasta hace poco la integración de transistores MOS y bipolares en un mismo componente era difícil y poco económica. Por esta razón la mayor parte de los circuitos integrados elegían usar una u otra tecnología en función de los criterios de diseño. Los transistores bipolares ofrecían alta velocidad, alta ganancia y baja resistencia de salida mientras que los CMOS presentaban alta resistencia de entrada que se traducía en puertas lógicas sencillas y de bajo consumo. A finales de los 90 las técnicas modernas de fabricación empezaron a hacer posible los circuitos BiCMOS. Esta tecnología fue rápidamente adoptada en la fabricación de amplificadores y mostró así mismo algunas ventajas en circuitos digitales. Si bien no se ha alcanzado el alto nivel de integración permitido por la tecnología CMOS, lo que restringe el uso de la BiCMOS en circuitos lógicos a escalas de baja y media integración.

Ventajas

Consideremos como ejemplo de circuito BiCMOS un amplificador de dos etapas (la primera con un transistor MOS y la segunda con un BJT). Está claro que la primera etapa aporta una elevada impedancia de entrada y la segunda una baja resistencia de salida. Pero además para determinadas configuraciones, sobre todo el cascode, presenta también la característica de una baja capacitancia (casi tanto como en el caso de un sólo BJT). Lo que se traduce en amplificadores con un alto ancho de banda y circuitos lógicos con alta velocidad de conmutación.

Desventajas

El principal inconveniente de esta tecnología reside en ajustar por separado las características de los componentes BJT y MOS. Esto aumenta el número de etapas del proceso de fabricación y en consecuencia su coste. Adicionalmente, si atendemos a criterios de rendimiento la Tecnología BiCMOS nunca puede ofrecer los bajos niveles de consumo de la tecnología CMOS.