Circuitos Electrónicos Digitales

Transcripción

1 Circuitos Electrónicos Digitales Bloque 1: Circuitos Electrónicos y familias lógicas Tema 3: Familias lógicas

2 Guión del tema Algebra de conmutación. Variables y operadores lógicos. Ejemplo de puertas lógicas. Porqué usar expresiones de conmutación? Familias lógicas: concepto y clasificación. Parámetros de conmutación. 2

3 Álgebra de conmutación Entender el funcionamiento de circuitos digitales requiere conocer los conceptos del álgebra de Boole. Por definición un álgebra de Boole tiene: Un conjunto de valores (valores Booleanos) que incluyen al denominado elemento nulo (representado por 0) y al denominado elemento identidad (representado por 1). Dos operadores internos (representados + y ). También por definición debe satisfacer los siguientes postulados: 3

4 Álgebra de conmutación Además de los postulados, el Álgebra de conmutación contiene un conjunto de teoremas que se listan a continuación. 4

5 Álgebra de conmutación Estos teoremas se basan en los postulados o/y en teoremas previamente demostrados. Principio de dualidad: Toda propiedad o teorema deducible a partir del álgebra de Boole se transforma en otra propiedad o teorema igualmente válido si se intercambia el 0 por el 1 y el + por el. x + 0=x x 1=x Ejemplo: Demostración algebraica de los teoremas T5: x + x y = x 1 + x y = x ( 1 + y ) = x 1 = x P1b P3a T3a P1b POSTULADOS Y TEOREMAS DUALES! x (x + y) = (x + 0) (x +y) = x + 0 y = x + 0 = x P1a P3b T3b P1a 5

6 Álgebra de conmutación El álgebra de conmutación es un caso especial del álgebra de Boole en el que los únicos valores booleanos son el 1 y el 0 (valores lógicos). Al operador + se le denomina OR y al AND. El operador unario NOT asigna a cada valor binario su complentario. En tecnología electrónica digital los valores lógicos se representan con magnitudes eléctricas (usualmente tensiones) y los operadores básicos se implementan dispositivos denominados puertas lógicas. Nombre del operador Representaciones NOT X,NOT X, /X,X', #X OR X+Y, X OR Y NOR X+Y, X NOR Y X Y, X AND Y, X&Y AND NAND EXOR X Y, X NAND Y X Y, X EXOR Y 6

7 Guión del tema Algebra de conmutación. Variables y operadores lógicos. Ejemplo de puertas lógicas. Porqué usar expresiones de conmutación? Familias lógicas: concepto y clasificación. Parámetros de conmutación. 7

8 Variables y operadores lógicos símbolos de las puertas que implementan los operadores: NOT (inversor) X Y entrada X salida Y=X Tabla de verdad (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Símbolo IEEE 8

9 Variables y operadores lógicos símbolos de las puertas que implementan los operadores: OR X Y Z x y z=x+y Tabla de verdad Símbolo IEEE 9

10 Variables y operadores lógicos símbolos de las puertas que implementan los operadores: NOR X Y Z x y z=x+y Tabla de verdad Símbolo IEEE 10

11 Variables y operadores lógicos Operadores lógicos: símbolos AND X Y Z x y z=x y Tabla de verdad Símbolo IEEE 11

12 Variables y operadores lógicos Operadores lógicos: símbolos NAND X Y Z x y z=x y Tabla de verdad Símbolo IEEE 12

13 Variables y operadores lógicos Operadores lógicos: símbolos XOR X Y Z x y z=x y Tabla de verdad Símbolo IEEE 13

14 Guión del tema Algebra de conmutación. Variables y operadores lógicos. Ejemplo de puertas lógicas. Porqué usar expresiones de conmutación? Familias lógicas: concepto y clasificación. Parámetros de conmutación. 14

15 Ejemplos de puertas lógicas Inversor TTL Familia Lógica: TTL Nº de transistores: 2 Tipo de transistores: BJT 15

16 Ejemplos de puertas lógicas NOR CMOS Familia Lógica: CMOS Nº de transistores: 4 Tipo de transistores: CMOS Número de entradas: 2 16

17 Ejemplos de puertas lógicas NAND CMOS Familia Lógica: CMOS Nº de transistores: 4 Tipo de transistores: CMOS Número de entradas: 2 17

18 Guión del tema Algebra de conmutación. Variables y operadores lógicos. Ejemplo de puertas lógicas. Porqué usar expresiones de conmutación? Familias lógicas: concepto y clasificación. Parámetros de conmutación. 18

19 Por qué usar expresiones de conmutación? 19

20 Guión del tema Algebra de conmutación. Variables y operadores lógicos. Ejemplo de puertas lógicas. Porqué usar expresiones de conmutación? Familias lógicas: concepto y clasificación. Parámetros de conmutación. 20

21 Familias lógicas El componente electrónico básico es el transistor. Hay diferentes tecnologías para fabricar transistores y, para cada tipo, diferentes formas de hacer puertas. Familia lógica: Conjunto de puertas construidas con una determinada tecnología y cuyos parámetros eléctrico-temporales son similares. Dentro de una familia, hay subfamilias. 21

22 Familias lógicas Comparación de familias. 22

23 Guión del tema Algebra de conmutación. Variables y operadores lógicos. Ejemplo de puertas lógicas. Porqué usar expresiones de conmutación? Familias lógicas: concepto y clasificación. Parámetros de conmutación. 23

24 Parámetros de conmutación Niveles lógicos altos y bajos. Márgenes de ruido. Tiempos de propagación. Tiempos de transición. Fan-in / Fan-out. Potencia consumida. 24

25 Parámetros de conmutación Niveles lógicos altos y bajos. Márgenes de ruido. 25

26 Parámetros de conmutación Niveles lógicos altos y bajos. Márgenes de ruido. 26

27 Parámetros de conmutación Niveles lógicos altos y bajos. Márgenes de ruido. Valores para la familia 74LS VI Hmin VO Hmin NMH VI Lmax VO Hmax NML 2v 2.4v 0.4v 0.8v 0.4v 0.4v 27

28 Parámetros de conmutación Tiempos de transición y propagación 28

29 Parámetros de conmutación Fan-in. Fan-out 29

30 Parámetros de conmutación Potencia consumida 30