Familias Lógicas RTL y DTL

Familias Lógicas RTL y DTL

Consideraciones previas

Vamos a resumir los conocimientos previos necesarios, antes de pasar al estudio

de estas dos familias lógicas.

a) Referentes a un transistor bipolar

Un transistor empieza a conducir cuando se polariza directamente la unión

BE (base-emisor) con una tensión entre 0,5 y 0,6v.

Para asegurar que colocamos un transistor en saturación vamos a

proporcionarle una tensión entre base y emisor de 0,8v. (evidentemente también

le proporcionaremos la corriente de base necesaria). Podemos asimilar un

transistor en saturación a un interruptor cerrado entre colector y emisor. La

diferencia con el símil anterior será la caída de tensión VCE(sat) = 0,2v.

Podemos asimilar un transistor en corte a un interruptor abierto entre

colector y emisor. La diferencia con el símil anterior será que la resistencia que

existe entre ambos terminales no es infinita.

Un transistor tiene más facilidad (lo hace de forma más rápida) en pasar del

estado de corte al de saturación que a la inversa. Podemos decir que le cuesta

más parar que arrancar.

b) Referentes a un diodo

Un diodo bien polarizado será un cortocircuito, con la salvedad de la caída

de tensión entre anodo-cátodo es de aproximadamente 0,7v.

Un diodo inversamente polarizado será un circuito abierto (en algunos casos

habrá que considerar que su resistencia no es infinita, pequeña intensidad de

fugas, y que además existe una capacidad reducida entre sus terminales).

Sugerencia:

Al principio, mientras se dominan los diferentes circuitos es conveniente tener a

mano esta primera hoja del tema.

@Agustín Borrego Colomer Febrero 2000

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Familia lógica RTL

RTL son las iniciales de las palabras inglesas Resistor, Transistor, Logic. Es

decir es una familia cuyas puertas se construyen con resistencias y transistores

(bipolares). El esquema básico de una puerta NOR es el siguiente:

S

E1

E2

3V

450

450

Q1 Q2

640

Empezamos por considerar las dos entradas a nivel alto (H-H), suponiendo que

este nivel sea de 3v. Tanto Q1 como Q2 están saturados. ¿Por qué?, pues porque tienen

sus uniones BE bien polarizadas (la base más positiva que el emisor) y se les suministra

suficiente intensidad de base:

mA

V

I I BE SAT

B B 4,9

450

3 0.8

450

3 ( )

1 2 »

-

=

-

= =

mA

V

I I

CE SAT

C C 2,2

1280

3 0.2

2

640

3 ( )

1 2 »

-

=

÷ ÷ø

ö

ç çè

æ -

= =

Como podemos observar la ganancia de los transistores (beta ó hFE) solo necesita

ser superior a 0,45 (relación entre la corriente de colector y la de base) y generalmente

la beta de los transistores es muy superior. Asi pues ambos transistores están en

saturación, por tanto la tensión de salida será de 0,2v (VCE(SAT) de los transistores). La

corriente por la resistencia de 640 será la suma de las dos corrientes de colector, es decir

de unos 4,4 mA.

@Agustín Borrego Colomer Febrero 2000

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En la siguiente figura se resume la situación, al tiempo que se indica la conexión

de la salida de la puerta con otras tres entradas de la misma tecnología. El condensador

que aparece en la figura es debido a la de la unión B-E que todavia no ha llegado a

vencer la barrera de potencial. (Al estar la salida de la puerta analizada a 0.2v los

transistores de las entradas conectadas no pueden tener su unión B-E polarizada

adecuadamente).

H

H

L

C

C

C

0.2v

3V

3V

Q2 Q1

450

450

450

450

450

640

Qué sucede, si ahora una sola de las entradas la colocamos a nivel bajo, por

ejemplo conectandola a la salida de una puerta que nos proporcione 0,2v. Pues en

principio nada, el transistor que continue con su entrada a nivel alto seguirá saturado y

forzará la salida a nivel bajo (piensa en dos interruptores en paralelo, uno de ellos

cerrado y otro abierto, predomina el efecto del interruptor cerrado). La única variación

con respecto al caso anterior será la corriente aportada por el transistor saturado, doble

que en el caso anterior (ahora solo aporta intensidad el transistor que esté en saturación).

Asi pues para las combinaciones de entrada H-L y L-H también obtendremos

una salida a nivel lógico bajo (L).

@Agustín Borrego Colomer Febrero 2000

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Pasamos ahora a estudiar el último caso, o sea cuando las entradas se colocan en

la combinación L-L. Ninguno de los transistores conduce, eso provoca que no circule

apenas corriente por la resistencia de 640 (recordar que un transistor en corte no posee

resistencia infinita entre C y E) y por tanto la tensión de salida será de nivel alto (H).

(En el caso ideal de 3v). El caso se resume en la siguiente figura:

L

L

H

Q1

Q2

Q3

450

450

450

+V

3V

3V

Q5 Q4

450

450

640

Vamos a analizar este circuito un poco más a fondo. Observando atentamente la

figura vemos que los transistores Q3, Q2 y Q1 estan saturados (tienen la unión BE bien

polarizada). Esto nos permite concluir que las bases de los tres transistores estan todos a

aproximadamente 0,8v y el circuito anterior lo podemos simplificar de la siguiente

forma:

L

L

H

+

0.8V

+V

3V

3V

Q2 Q1

450

450

450

450

450

640

En esta situación lo peligroso es que la tensión de salida de la puerta baje por

debajo de la que una puerta de la misma familia veria como nivel alto. Vamos pues a

constestar a dos preguntas. En el ejemplo de la figura con tres entradas conectadas ¿Qué

tensión de salida obtenemos? . Y suponiendo una beta en los transistores de 10 en

@Agustín Borrego Colomer Febrero 2000

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saturación (es inferior a la beta en zona activa). ¿Cuántas entradas podemos conectar

como máximo a la salida de una puerta

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