primeras series CMOS. La serie 74C que su característica principal es que es compatible terminal por terminal y función por función con los dispositivos TTL. Esto hace
posibles remplazar algunos circuitos TTL por un diseño equivalente CMOS. La serie 74HC son los CMOS de alta velocidad, tienen un aumento de 10 veces la velocidad de
conmutación. La serie 74HCT es también de alta velocidad, y también es compatible en lo que respecta a los voltajes con los dispositivos TTL.
Los voltajes de alimentación en la familia CMOS tiene un rango muy amplio, estos valores van de 3 a 15 V para los 4000 y los 74C. De 2 a 6 V para los 74HC y 74HCT.
Los requerimientos de voltaje en la entrada para los dos estados lógicos se expresa como un porcentaje del voltaje de alimentación. Tenemos entonces:
VOL(max) = 0 V
VOH(min) = VDD
VIL(max) = 30%VDD
VIH(min) = 70% VDD
Por lo tanto los margenes de ruido se pueden determinar a partir de la tabla anterior y tenemos que es de 1.5 V. Esto es mucho mejor que los TTL ya que los CMOS pueden
ser utlizados en medios con mucho más ruido. Los margenes de ruido pueden hacerse todavía mejores si aumentamos el valor de VDD ya que es un porcentaje de este.
En lo que a la disipación de potencia concierne tenemos un consumo de potencia de sólo 2.5 nW cuando VDD = 5 V y cuando VDD = 10 V la potencia consumida aumenta a sólo
10 nW. Sin embargo tenemos que la disipación de potencia sera baja mientras estemos trabajando con corriente directa. La potencia crece en proporción con la frecuencia.
Una compuerta CMOS tiene la misma potencia de disipación en promedio con un 74LS en frecuencia alrededor de 2 a 3 Mhz.
Ya que los CMOS tienen una resistencia de entrada extremadamente grande (1012 ) que casi no consume corriente. Pero debido a su capacitancia de entrada se limita el
número de entradas CMOS que se pueden manejar con una sola salida CMOS. Así pues, el factor de carga de CMOS depende del máximo retardo permisible en la
propagación. Comunmente este factor de carga es de 50 para bajas frecuencias, para altas frecuencias el factor de carga disminuye.
Los valores de velocidad de conmutación dependen del voltaje de alimentación que se emplee, por ejemplo en una 4000 el tiempo de propagación es de 50 ns para VDD = 5 V
y 25ns para VDD = 10 V. Como podemos ver mientras VDD sea mayor podemos operar en frecuencias más elevadas.
Hay otras características muy importante que tenemos que considerar siempre, las entradas CMOS nunca deben dejarse desconectadas, todas tienen que estar conectadas a
un nivel fijo de voltaje, esto es por que los CMOS son, al igual que los MOS muy susceptibles a cargas electrostáticas y ruido que podrían dañar los dispositivos.
Características de la familia CMOS:
La tecnología MOS (Metal Oxido Semiconductor) deriva su nombre de la estructura básica MOS de un electrodo metálico montado en un aislador de óxido sobre un subestrato semiconductor. Los
transistores de la tecnología MOS son transistores de campo denominados MOSFET. La mayoría de los CI digitales MOS se construyen exclusivamente con MOSFET.
- Voltaje de alimentación: Las series 4000 y 74C funcionan con valores de VDD que van de 3 a 15V, por lo que la regulación de voltaje no es un aspecto crítico. Las series
- Niveles de voltaje: Cuando las salidas CMOS manejan solo entradas CMOS, los niveles de voltaje de la salida pueden estar muy cercanos a 0V para el estado bajo, y a VDD para el estado alto.
| VOL (max) | 0V |
| VOH (min) | VDD |
| VIL (max) | 30% VDD |
| VIH (min) | 70% VDD |
- Velocidad de operación: Una compuerta NAND N-MOS común tiene un tiempo de retardo de 50 ns. Esto se debe principalmente a la resistencia de salida relativamente alta (100k) y la carga
capacitiva representada por las entradas de los circuitos lógicos manejados.
- Margen de ruido: Normalmente, los márgenes de ruido N-MOS están alrededor de 1.5V cuando operan desde VDD = 5 V, y serán proporcionalmente mayores para valores más grandes de VDD.
- Factor de carga: Para circuitos operando en DC o de baja frecuencia, las capacidades del factor de carga son virtualmente ilimitadas. Sin embrago, para frecuencias mayores de 100 kHz, se observa
un deterioro del factor de carga - siendo del orden de 50, lo que es un tanto mejor que en las familias TTL.
- Consumo de potencia: Los CI MOS consumen pequeñas cantidades de potencia debido a las resistencias relativamente grandes que utilizan. A manera de ejemplo, se muestra la disipación de
potencia del INVERSOR N-MOS en sus dos estados de operación.
PD = 5V x 0.05nA = 0.25 nW
PD = 5V x 50 A = 0.25mW
- Complejidad del proceso: La lógica MOS es la familia lógica más simple de fabricar ya que utiliza un solo elemento básico, el transistor N-MOS (o bien el P-MOS), por lo que no requiere de otros
elementos como diodos o resistencias (como el CI TTL).
- Susceptibilidad a la carga estática:Las familias lógicas MOS son especialmente susceptibles a daños por carga electrostática. Esto es consecuencia directa de la alta impedancia de entrada de estos
carga estática mediante la inclusión en sus entradas de un diodo zener de protección. Estos diodos están diseñados para conducir y limitar la magnitud del voltaje de entrada a niveles muy inferiores a los
necesarios para hacer daño.
Las principales series CMOS son:
· serie 4000/14000
· serie 74C
· serie 74HC (CMOS de alta velocidad)
· serie 74HCT
· Diferencias entre las familias TTL y CMOS.
En comparación con las familias lógicas TTL, las familias lógicas MOS son más lentas en cuanto a velocidad de operación; requieren de mucho menos potencia; tienen un mejor manejo del ruido; un mayor
intervalo de suministro de voltaje; un factor de carga más elevado y requieren de mucho menos espacio (área en el CI) debido a lo compacto de los transistores MOSFET. Además, debido a su alta densidad
de integración, los CI MOS están superando a los CI bipolares en el área de integración a gran escala. (LSI - memorias grandes, CI de calculadora, microprocesadores, así como VLSI).
Por otro lado, la velocidad de operación de los CI TTL los hace dominar las categorías SSI o MSI (compuertas, FF y contadores)
Obtenido de: http://html.rincondelvago.com/electronica-digital_9.html
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