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Interfaces TTL-CMOS & CMOS-TTL Franklin Vaca Grupo: 2 Se puede encontrar con diversas familias lógicas, que se clasifican en función de los transistores con los que están constituidas, de esta forma cuando se utilizan transistores bipolares se obtiene una familia TTL y si se utilizan transistores unipolares, se contiene en la familia CMOS. 

Familia Lógica TTL

Las siglas TTL (Del inglés, Transistor – Transistor Logic), significa Lógica Transistor- Transistor. En estas familias las puertas lógicas están integradas por resistencias, diodos y transistores. Está familia deriva varias series, una de las cuales es la 74, cuyas características son: · · · ·

Tensión comprendida entre 4.5 y 5.5 v. Temperatura entre 0 y 70 C (Grados centígrados). VIH min. 52.0 v. VIL máx. 50.8 v.

Otra serie es la 54, esta presenta las mismas características que la serie 74, con la diferencia que la temperatura de trabajo está comprendida entre 255 C y 126 C.

Fig1. Serie 74 (Más utilizadas). FAMILIA LOGICA CMOS El componente básico en esta familia es el transistor MOS (Metal - Oxido – Semiconductor). Los circuitos integrados CMOS son una mezcla entre la NMOS, constituida por transistores de canal N y la PMOS cuyo elemento fundamental es el transistor MOS de canal p. La familia CMOS básica que aparece en los catálogos de los fabricantes es la serie 4000, sus características son:     

La tensión de alimentación varía entre 3 y 18 V. El rango de temperaturas oscila entre 240 y 85 C. ·Los niveles de tensión son; VLI min 53,3 V, VIL máx. 51.5 V, VOH min 54.95 V, VOL máx. 50.05 V. Los tiempos de propagación varían inversamente con la tención de alimentación, siendo de 60 ns para 5V y de 30ns para 10V. La potencia disipada por puerta es de 10 nW.

COMPATIBILIDAD ENTRE FAMILIAS LOGICAS TTL Y CMOS Si queremos conectar las distintas familias lógicas entre sí, tenemos que tener en cuenta su compatibilidad tanto de corriente como de tensión. 

Compatibilidad de corriente

Para conectar la salida de un circuito con la entrada de otro, el circuito de la salida debe suministrar suficiente corriente en su salida, tanta como necesite la entrada del otro circuito, por tanto, se tiene que cumplir que:

10 H máx. ---- 1IH máx. nivel alto. 10 L min -------1 IL min nivel bajo. 

Compatibilidad de tensión

Para conectar la salida de un circuito con la entrada de otro circuito, se tiene que verificar que: 10 H máx. --- 1 IH máx. nivel alto. 10 L min ----- 1 IL min nivel bajo. Dado que la primera condición se cumple casi siempre, lo que tenemos es que verificamos que se cumple la última (de nivel alto). MANEJO DE CMOS POR TTL Existe un problema cuando se comparan los voltajes de salida TTL con el voltaje de entrada de CMOS , se observa que el voltaje de salida mínimo de cualquier serie TTL es demasiado bajo cuando se compara con el voltaje de entrada mínimo de la serie 4000 de la familia CMOS , la solución más común a este problema interfaz es donde salida del TTL se conecta a 5 V con un resistor activo en alto , esto ocasionara que la salida del TTL se eleve a 5V en el estado alto , con lo cual dará una entrada CMOS adecuada.

Fig2. Resistor activo en nivel alto extremo que se utiliza cuando TTL maneja a CMOS. MANEJO DE TTL POR CMOS Manejo en el estado alto y bajo del TTL por CMOS. En la salida CMOS pueden proporcionar suficiente voltaje para satisfacer el requerimiento de entrada TTL en el estado alto y bajo, como el voltaje de entrada es relativamente suficiente no es necesario hacer ninguna consideración especial.

Fig3. Circuito de salida CMOS equivalente para ambos estados lógicos.

INTERFACES ENTRE CI TTL Y CMOS Ya que los requerimientos para estas dos familias son bastante diferentes, requieren para su interconexión la utilización de interfaces.

Fig3. Interfaz estándar TTL a CMOS utilizando un resistor de "pull up".

Fig4. Interfaz TTL y CMOS usando un buffer de CI CMOS.

Fig5. Interfaz TTL a CMOS utilizando un transistor.

Fig6. Interfaz CMOS a TTL utilizando un buffer de CI CMOS.

Fig7. Interface CMOS a LED para voltaje de 5V. El led luce cuando hay una salida BAJA.

Fig8. Interfaz CMOS a TTL estándar utilizando un buffer de CI CMOS.