Fundamentos de Circuitos Digitales y Analógicos: Familias Lógicas y sus Características

Circuitos Digitales

Los **circuitos digitales** siempre reproducen exactamente los mismos resultados. El diseño de **circuitos lógicos** es sencillo y se pueden programar para que un mismo circuito pueda ser utilizado para varias funciones. Ofrecen una mayor facilidad de integración para **circuitos repetitivos** y una menor posibilidad de **interferencias** en las **señales digitales**. Además, facilitan el almacenamiento de la **información** en soporte magnético u óptico sin deterioro de la fidelidad de la señal, aunque se realicen muchas copias.

Circuitos Analógicos

En los **circuitos analógicos**, la salida puede variar con la **temperatura**, la **tensión de alimentación** y el estado de los componentes. Para diseñarlos, hay que realizar complejas operaciones y conocer muy bien sus componentes. Los circuitos solo realizan la función para la que han sido diseñados, lo que implica un **coste más elevado**. Son susceptibles de sufrir **interferencias** de otros sistemas y la **información almacenada** se va deteriorando, sobre todo si se realizan copias.

Familias Lógicas

Una **familia lógica** es el conjunto de todos los **componentes lógicos** fabricados con la misma **tecnología**. Ejemplos comunes incluyen: **RTL**, **DTL**, **ECL**, **TTL**, **CMOS** y **BiCMOS**.

Características de las Familias Lógicas

Tensión de Alimentación (Vcc)

Para que el **Circuito Integrado (CI)** pueda funcionar, es necesario conectarlo a una **fuente de alimentación de corriente continua** que garantice que la tensión suministrada al CI permanezca lo más constante posible, aunque varíe la intensidad. El positivo se conecta al **Vcc** y el negativo al **GND** del CI.

Niveles de Tensión de Entrada y Salida

Los **niveles de tensión de entrada** nos indican la tensión que deberemos aplicar a la entrada de una **puerta lógica** para que la acepte como un estado lógico **0** o **1**. La tensión puede variar dentro de un margen:

• VILMAX: Máxima tensión de entrada admisible para que la puerta interprete un **0 lógico** o un **nivel bajo**.
• VIHMIN: Mínima tensión de entrada admisible para que la puerta interprete un **1 lógico** o un **nivel alto**.
• VOLMAX: Máxima tensión que aparece en la salida para el estado lógico **0** o **nivel bajo**.
• VOHMIN: Mínima tensión que aparece en la salida para el estado lógico **1** o **nivel alto**.

Inmunidad al Ruido

El **ruido** se produce cuando aparecen variaciones indeseables en la tensión que manejan las puertas. Puede ser producido por fluctuaciones bruscas en la tensión de la red o **interferencias** ocasionadas por **campos electromagnéticos**.

• Margen de ruido para nivel alto: VNH = VOHmin - VIHmin
• Margen de ruido para nivel bajo: VNL = VILmax - VOLmax

Disipación de Potencia

Los circuitos consumen una cierta **potencia** cuando están en funcionamiento. Esta potencia hace que se calienten por **efecto Joule**, lo que provoca una elevación de temperatura que podría dañar los dispositivos.

Capacidad de Carga (Fan-out)

El **Fan-out** nos indica el número máximo de puertas que pueden conectarse a la salida de otra puerta de la misma **familia lógica**.

Retardo de Propagación

Es el tiempo que tarda una **señal** en cambiar su **estado lógico** a la salida.