Construccion de compuertas logicas

Bueno.... les voy a traer aqui una pequeña guia de fabricacion de compuertas. De apoco la ire actualizando y en ella procurare de tener en cuenta todos los aspectos posibles. Les mostrare como hacer una compuerta con pocos elementos y tambien le mostrare como se construye la misma compuerta pero monoliticamente, asi de esta forma pueden ver realmente como es una compuerta por dentro en la vida real. Tambien le mostrare distintas formas de armar una misma compuerta minimizando componentes.

Tomaremos en esta ocasion como ejemplo la compuerta NAND. Veremos que puede construirse de la siguiente manera:

Construccion de compuertas logicas
Esta es una compuerta NAND a transistores.


Como ven, es muy simple de fabricar, aunque hay que tener en cuenta varias cositas tales como que los transistores sean iguales, en lo posible que esten apareados, etc. La velocidad de este tipo de diseños tambien esta bastante limitado. Aun asi es la forma mas simple de construir solamente 1 compuerta para salir del paso.

Sin embargo esta no es la unica forma de construir una compuerta. Ahora vamos a ver como construir una compuerta TTL. Es una familia lógica o lo que es lo mismo, una tecnología de construcción de circuitos electrónicos digitales. En los componentes fabricados con tecnología TTL los elementos de entrada y salida del dispositivo son transistores bipolares. TTL es la sigla para Transistor Transistor Logic (logica transistor transistor) y se denomina asi ya que tanto la entrada como la salida son controlados por transistores.

electronica
Compuerta NAND TTL.


Como vemos aqui, la construccion es mucho mas compleja, pero tiene varias ventajas a la hora de construirse monoliticamente. Primero es que todos los transistores estaran apareados, lo cual mejora el rendimiento, disipacion de potencia, velocidad, etc. Segundo... las salidas pueden llegar a puentearse entre dos compuertas, pero siempre y cuando se este seguro de que la resistencia R4 pueda disipar la potencia cuando tenga el camino a tierra (generalmente no debe conectarse la salida a masa). El diodo solo se usa para aumentar una caida de tension que explico mas adelante. El primer transistor tiene 2 emisores... se que suena raro, pero asi se construye. Abajo pueden ver un modelo equivalente de como seria la construccion de este tipo de transistores. De la misma forma se le pueden agregar la cantidad de emisores que se desee, segun la necesidad de entradas de la compuerta.
La entrada esta constituida por la resistencia R1 y un transistor Multiemisor simetrico que realiza la misma mision que los diodos que se ven en la representacion de abajo. A continuacion existe un transistor en montaje divisor de fase formado por las resistencias R2 y R3 y el transistor Q1. Finalmente esta la etapa de salida constituida por el transistor Q2 y su carga, formada por la resistencia R4, el transistor Q3 y el diodo D1.

En lineas generales, el funcionamiento de esta puerta es el siguiente:

Si cualquiera de los emisores del transitor de entrada se conecta a una tension maxima de 0.8V (tension maxima Vce del transistor de salida Q2 de una puerta cuando esta saturado), se produce una corriente a traves de R1 y la union base-emisor correspondiente. En estas condiciones el transistor Q1 esta en corte y en consecuencia lo esta tambien el transistor Q2, simultaneamente el transistor Q3 recibe una corriente de base a traves de R2, D1 y la carga conectada a la Salida O que normalmente sera una o mas puertas de tecnologia TTL o bien una resistencia a masa (la corriente maxima que puede salir de S hacia masa es de 16mA). Tal como se observa en la figura, cuando conduce Q3, la resistencia de carga es igual a R3, normalmente de 130 ohms, muy inferior a la resistencia de carga de la tecnologia DTL, que suele ser de 2k2. Esta es la causa principal de que el tiempo de propagacion de una puerta TTL sea de aprox. 11ns, por que la constante de tiempo RC de carga con los condensadores parasitos conectados a la salida de la puerta es muy pequeña.

Cuando los emisores del transistor de entrada se conectan a una tension superior a 2V, se produce la conduccion de la union base-colector de este transistor y, en consecuencia, la saturacion del transistor Q2 y el transistor Q2. En estas condiciones, la tension en el colector de Q1 es insuficiente para hacer conducir a la union base-emisor de Q3 debido a la existencia de D1. Por lo tanto, en estas condiciones la resistencia de carga de Q2 no es constante sino que vale aproximadamente 130 ohms cuando esta en corte y varios megohms cuando conduce. Esto permite reducir enormemente la potencia disipada y, como consecuencia, el producto potencia disipada-tiempo medio de propagacion es tan solo de 110 mW-ns. De todo lo dicho se deduce que, en regimen estatico, los transistores Q2 y Q3 no conducen simultaneamente. Cuando el transistor Q1 cambia de estado de corte al de conduccion, el transistor Q2 conduce antes de que deje de hacerlo Q3 y se produce un pico de corriente de duracion muy pequeña (algunos ns) de aproximadamente 30mA. por el contrario, cuando Q1 pasa de saturacion a corte, no se produce dicho pico de corriente debido a que Q2 se bloquea con cierta rapidez, por evacuarse su carga de base a traves de R3, y Q3 no conduce hasta que la tension en su base haya llegado al valor necesario, para lo cual ha de cargarse su capacidad de difusion correspondiente.

Con la misma tecnologia TTL descrita se han diseñado compuertas de baja potencia elevando los valores de todas las resistencias, pero esto conlleva a una perdida en el tiempo de propagacion. De la misma manera, se han realizado compuertas con tiempos de propagacion del orden de 6ns reduciendo los valores de todas las resistencias con lo cual se eleva la potencia disipada.
Las puertas de tecnologia TTL que acabamos de describir no permiten la realizacion del montaje "CABLEADO" por que la salida de una compuerta no puede quedar nunca conectada directamente a masa a traves de un transistor saturado.

Espero que les parezca interesante de a poco les voy a ir agregando la manera de construir monoliticamente otras compuertas.

Fuente: www.maxisimonazzi.com.ar

Fuentes de Información - Construccion de compuertas logicas

Dar puntos
4 Puntos
Votos: 0 - T!score: 0/10
  • 0 Seguidores
  • 29.167 Visitas
  • 14 Favoritos

8 comentarios - Construccion de compuertas logicas

@amiquelagar Hace más de 5 años
Perdona mi ignorancia pero que son y para que sirven=?
@amiquelagar Hace más de 5 años
Asindae... ya me imagine por los circuitos pero queria q me tires algun dato un poco mas especifico ya que estoy por empezar y nunca viene mal saber algo un poco mas adelantado
@majin_boo2 Hace más de 5 años
Mandame mp si subis la la AND y la OR (echas unicamente con diodos y resistencias) no las puedo conseguir.... si andan te dejo puntos...

P/D estudio ing electronica el viernes q viene tengo TP de tecnicas digitales y tenemos q hacer las compuertas con diodos y resistencias...
estaria copado q me pases el circuito de ellas
@majin_boo2 Hace más de 5 años
+4