Familles logiques des circuits intégrés EP1

Familles logiques

Les circuits intégrés numériques sont produits en utilisant plusieurs configurations de circuits et productions différentes les technologies. Chacune de ces approches est appelée une famille logique spécifique. nous discuterons différentes familles logiques utilisées pour implémenter matériellement différentes fonctions logiques sous la forme de circuits intégrés. Le chapitre commence par une introduction aux familles logiques et aux importantes paramètres pouvant être utilisés pour caractériser différentes familles. Ceci est suivi d'une description détaillée des familles logiques communes en termes de caractéristiques saillantes, de circuits internes et d'aspects d'interface. Logique les familles discutées dans le chapitre incluent la logique de transistor transistor (TTL), le semi-conducteur à oxyde métallique (MOS), logique à couplage d'émetteur (ECL), logique bipolaire-CMOS (Bi-CMOS) et injection intégrée logique (I2L).

Familles logiques - Signification et types        

Il existe une variété de configurations de circuits ou de manière plus appropriée diverses approches utilisées pour produire différents types de circuits intégrés numériques. Chacune de ces approches fondamentales est appelée une famille logique.
L'idée est que différentes fonctions logiques, lorsqu'elles sont fabriquées sous la forme d'un CI avec la même approche, ou en d'autres termes appartenant à la même famille logique, auront des caractéristiques électriques identiques.
Ces caractéristiques comprennent la plage de tension d'alimentation, la vitesse de réponse, la dissipation de puissance, niveaux logiques de sortie, capacité de recherche et de descente de courant, fan-out, marge de bruit, etc. Dans d'autres mots, l'ensemble de circuits intégrés numériques appartenant à la même famille logique sont électriquement compatibles
autre.
Importance                                                                   

Un système numérique en général comprend des CI numériques exécutant différentes fonctions logiques, et le choix de ces CI dans la même famille logique garantit que différents CI sont compatibles les uns par rapport aux autres et que le système dans son ensemble remplit la fonction logique voulue. Dans le cas où la sortie d'un CI appartenant à une certaine famille alimente les entrées d'un autre CI appartenant à une famille différente, nous devons utiliser des techniques d'interface établies pour assurer la compatibilité. Comprendre les caractéristiques et les capacités des différentes familles logiques est très important pour un concepteur logique qui est à la recherche d'un choix optimal pour sa nouvelle conception numérique parmi les alternatives de familles logiques disponibles. Un choix pas si bien pensé peut facilement sous-estimer ou surestimer la conception avec une inadéquation ou une excessive
capacités.
Types de famille logique                                           

Toute la gamme de CI numériques est fabriquée à l'aide de dispositifs bipolaires ou de dispositifs MOS ou d'un combinaison des deux. Différentes familles logiques entrant dans la première catégorie sont appelées familles bipolaires,
et ceux-ci incluent la logique de diode (DL), la logique de transistor à résistance (RTL), la logique de transistor à diode (DTL), transistor transistor logic (TTL), émetteur couplé logique (ECL), également connu sous le nom de logique en mode courant (CML) et logique d'injection intégrée (I2L). Les familles logiques qui utilisent des appareils MOS comme base sont connues sous le nom de familles MOS, et les membres éminents appartenant à cette catégorie sont la famille PMOS (utilisant des MOSFET à canal P), la famille NMOS (utilisant des MOSFET à canal N) et la famille CMOS (en utilisant à la fois des dispositifs à canaux N et P). La famille logique Bi-MOS utilise des dispositifs bipolaires et MOS.
De toutes les familles logiques énumérées ci-dessus, les trois premières, c'est-à-dire la logique à diode (DL), le transistor à résistance la logique (RTL) et la logique à transistors à diode (DTL) n'ont qu'une importance historique. Logique de diode utilisée diodes et résistances et en fait n'a jamais été mis en œuvre dans les circuits intégrés. La famille RTL utilisée résistances et transistors bipolaires, tandis que la famille DTL utilisait des résistances, des diodes et des transistors bipolaires. RTL et DTL ont tous deux souffert d'un retard de propagation important en raison de la nécessité d'une base de transistor
charge de fuir si le transistor devait passer de l'état conducteur à l'état non conducteur. Figure 5.1 montre les schémas simplifiés d'une porte ET à deux entrées utilisant DL [Fig. 5.1 (a)], un NOR à deux entrées porte utilisant RTL [Fig. 5.1 (b)] et une porte NAND à deux entrées utilisant DTL [Fig. 5.1 c)]. Les DL, RTL et Cependant, les familles DTL sont devenues obsolètes peu de temps après leur introduction au début des années 1960. en raison de l'arrivée sur la scène de la logique transistor transistor (TTL). Les familles logiques encore largement utilisées sont TTL, CMOS, ECL, NMOS et Bi-CMOS. Les familles logiques PMOS et I2L, qui étaient principalement destinées à être utilisées dans des systèmes intégrés personnalisés à grande échelle (LSI) circuits, ont également été rendus plus ou moins obsolètes, avec la famille logique NMOS en les remplaçant pour les applications LSI et VLSI.
Figure 5.1: 

Sous-familles TTL                                                       

La famille TTL comprend un certain nombre de sous-familles, notamment le TTL standard, le TTL à faible puissance, le TTL à haute puissance, le Schottky TTL à faible puissance, le Schottky TTL, le Schottky TTL avancé à faible puissance, le Schottky TTL avancé et le TTL rapide. Les circuits intégrés appartenant à la famille TTL sont désignés par 74 ou 54 (pour TTL standard), ou 54L (pour TTL basse puissance), 74H ou 54H (pour TTL haute puissance), 74LS ou 54LS (pour Schottky TTL basse puissance) ), 74S ou 54S (pour Schottky TTL), 74ALS ou 54ALS (pour Schottky TTL basse consommation avancé), 74AS ou 54AS (pour Schottky TTL avancé) et 74F ou 54F (pour TTL rapide). Un code alphabétique qui précède indique le nom du fabricant (DM pour National Semiconductors, SN pour Texas Instruments, etc.). Un code numérique à deux, trois ou quatre chiffres indique la fonction logique exécutée par le CI. On peut mentionner que les appareils des séries 74 et 54 sont identiques, sauf pour

leur plage de températures de fonctionnement. Les appareils de la série 54 sont des versions homologuées MIL (plage de températures de fonctionnement: −55 ° C à +125 ° C) des circuits intégrés correspondants de la série 74 (plage de températures de fonctionnement: 0 ° C à 70 ° C). Par exemple, 7400 et 5400 sont tous les deux des portes NAND quadruple à deux entrées.

Sous-familles CMOS                                                   

Les sous-familles CMOS populaires incluent les familles 4000A, 4000B, 4000UB, 54 / 74C, 54 / 74HC, 54 / 74HCT, 54 / 74AC et 54 / 74ACT. La famille CMOS 4000A a été remplacée par sa haute tension versions dans les familles CMOS 4000B et 4000UB, la première ayant des sorties tamponnées et la seconde des sorties non tamponnées. 54 / 74C, 54 / 74HC, 54 / 74HCT, 54 / 74AC et 54 / 74ACT sont des familles logiques CMOS avec des fonctions logiques de série TTL 54/74 compatibles avec broches.