Parámetros
de puerta
Las puertas lógicas no son dispositivos ideales,
por lo que vamos a tener una serie de limitaciones impuestas por el propio diseño
interno de los dispositivos lógicos. Internamente la familia TTL emplea
transistores bipolares (de aquí su alto consumo), mientras que la familia CMOS
emplea transistores MOS (a lo que debe su bajo consumo).
MARGEN DEL CERO
Es el rango de tensiones de entrada en que se
considera un cero lógico:
VIL máx: tensión máxima que se admite como
cero lógico.
VIL mín: tensión mínima que se admite como cero lógico.
MARGEN DEL UNO
Es el rango de tensiones de entrada en que se
considera un uno lógico:
VIH máx: tensión máxima que se admite como uno
lógico.
VIH mín: tensión mínima que se admite como uno lógico.
MARGEN DE TRANSICION
Se corresponde con el rango de tensiones en que
la entrada es indeterminada y puede ser tomada como un uno o un cero. Esta zona
no debe ser empleada nunca, ya que la puerta se comporta de forma incorrecta.
MT = VIH mín - VIL máx
AMPLITUD LOGICA
Debido a que dos puertas de la misma familia no
suelen tener las mismas características debemos emplear los valores extremos
que tengamos, utilizando el valor de VIL máx más bajo y el valor de VIH mín más
alto.
AL máx: VH máx - VL mín
AL mín: VH mín - VL máx
RUIDO
El ruido es el elemento más común que puede
hacer que nuestro circuito no funcione habiendo sido diseñado perfectamente. El
ruido puede ser inherente al propio circuito (como consecuencia de proximidad
entre pistas o capacidades internas) o también como consecuencia de ruido
exterior (el propio de un ambiente industrial).
Si trabajamos muy cerca de los límites impuestos
por VIH y VIL puede que el ruido impida el correcto funcionamiento del circuito.
Por ello debemos trabajar teniendo en cuenta un margen de ruido:
VMH (margen de ruido a nivel alto) = VOH mín -
VIH mín
VML (margen de ruido a nivel bajo) = VIL máx - VOL máx
VOH y VOL son los niveles de tensión del uno y
el cero respectivamente para la salida de la puerta lógica.
Supongamos que trabajamos a un nivel bajo de VOL
= 0'4 V con VIL máx = 0'8 V. En estas condiciones tendremos un margen de ruido
para nivel bajo de:
VML = 0'8 - 0'4 = 0'4 V
FAN
OUT
Es el máximo número de puertas que podemos
excitar sin salirnos de los márgenes garantizados por el fabricante. Nos
asegura que en la entrada de las puertas excitadas:
VOH es mayor que VOH mín
VOL es menor que VOL mín
Para el caso en que el FAN OUT sea diferente a
nivel bajo y a nivel alto, escogeremos el FAN OUT más bajo para nuestros diseños.
Si además nos encontramos con que el fabricante
no nos proporciona el FAN OUT podemos calcularlo como:
FAN OUT = IOL máx / IIL máx
Donde IOL e IIL son las corrientes de salida y
entrada mínimas de puerta.
TIEMPOS
DE PROPAGACION
Definimos como tiempo de propagación el tiempo
transcurrido desde que la señal de entrada pasa por un determinado valor hasta
que la salida reacciona a dicho valor.
vamos a tener dos tiempos de propagación:
Tphl = tiempo de paso de nivel alto a bajo.
Tplh = tiempo de paso de nivel bajo a alto.
Como norma se suele emplear el tiempo medio de
propagación, que se calcula como:
Tpd = (Tphl + Tplh)/2