Cmos y ecl
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(Abreviatura de Complementary Metal Oxide Semiconductor - pronunciado see-moss en inglés). Tipo de tecnología de semiconductores ampliamente usado. Los semiconductores CMOS utilizan circuitos NMOS (polaridad negativa) y PMOS (polaridad positiva). Dado que sólo un tipo de circuito está activo en un tiempo determinado, los chips CMOS requieren menos energía que los chips que usan sólo un tipo de transistor. Esto los hace particularmente atractivos para el uso en dispositivos que usan baterías como notebooks.
Esta tecnología lleva el nombre en inglés de Complementary Metal Oxide
Semiconductor, y es mayormente conocido gracias a su acrónimo, CMOS,
estando presente no solo en este campo de la informática sino también en
la fabricación de los distintos Circuitos Electrónicos Integrados,
conocidos popularmente como Chip o Microchip.
Este material de tipo Semiconductor (es decir, que dependiendo de ciertas
condiciones permite o no el paso de energía eléctrica) es el utilizado por
excelencia en la fabricación de los Procesadores, contando con dos
circuitos que representan una doble polaridad: Por un lado el
polo Negativo (NMOS) y por otro lado su opuesto Positivo (PMOS)
Su funcionamiento sigue la premisa fundamental del menor consumo
energético posible, logrado cuando solo uno de los circuitos está
funcionando en un momento inespecífico, por lo que es apto para poder ser
utilizado en Dispositivos con Baterías, y lógicamente en una amplia gama
de Ordenadores Portátiles no tan sofisticados.
La principal ventaja está, tal como hemos dicho, en que tiene un Bajo
Consumo Eléctrico, lo que genera una alta impedancia de entrada y
solamente contar con Corrientes Parásitas cuando esté en estado de
reposo, sin tener conexión directa con la fuente de donde proviene la
corriente eléctrica y la descarga a tierra.
Si bien la tecnología de fabricación tiene un altísimo desarrollo,
los circuitos CMOS son muy fáciles de diseñar, además de ser
perdurables y resistentes al ruido o la degradación de señal, debido al metal
que es utilizado en los circuitos y por contar con
una funcionalidad regenerativa.
Como inconveniente encontramos que la velocidad de los CMOS es
ligeramente inferior respecto a la de otras tecnologías, además de una
vulnerabilidad al fenómeno conocido como Latch-Up, que consiste en una
baja resistencia a la corriente eléctrica que proviene de la Fuente de
Alimentación, lo que hace que lógicamente el dispositivo se destruya.
Esto ha sido solucionado con el paso del tiempo con la incorporación de
mejores técnicas de diseño, mejorando las conexiones tanto
de Alimentación como de Masa que estén presentes en el CMOS, lo que
también contribuye a la disminución de las corrientes
parásitas anteriormente mencionadas.
desde mastermagazine http://www.mastermagazine.info/termino/4308.php#ixzz2Hy9X638F
Emitter-coupled logicEmitter Coupled Logic (lógica de emisores acoplados) pertenece a la familia de
circuitos MSI implementada con tecnología bipolar; es la más rápida disponible dentro de los circuitos de
tipo MSI.
Historia
Puertas con diseños ECL se han implementado hasta con tubos de vacío, y por supuesto
con transistores discretos. Y la primera familia con diseño ECL, la ECL I, apareció en el año 62 con las
primeras familias de circuitos integrados. Ya en aquella época se trataba de la familia más rápida (un
retardo de propagación típico de 8ns.), y también, era ya, la que más disipaba.
En la actualidad puede parecer que 8 ns es mucho cuando hay circuitos CMOS que con un consumo
muy bajo (sobre todo estático) superan con creces esta prestación, pero en realidad la tecnología ECL
también ha evolucionado tanto en diseño como en fabricación, y en la actualidad se consiguen retardos
netamente inferiores al nanosegundo, con un consumo alto pero no desorbitado.
Introducción
A pesar de su limitada utilización, se trata de unas de las familias lógicas de más raigambre, y rancio
abolengo, dentro de las tecnologías digitales. Incluso se podría decir que dentro de la electrónica en
general, pues el par diferencial, en el que se basa la familia, domina ampliamente los circuitos
integrados analógicos.
Como familia bipolar que es, el margen de ruido no es bueno. En este caso no sólo es reducido en
margen a nivel bajo, sino que también lo es el margen a nivel alto. Esto es consecuencia de la reducida
excursión lógica. Y la razón es que para conseguir velocidad deben variar poco los valores de tensión.
El principio que guía a la familia es tratar de evitar a toda costa que los transistores que configuran el
circuito entren en saturación. Por lo que las conmutaciones serán entre corte (o casi corte) y
conducción. Por lo tanto siempre vamos a tener transistores conduciendo, con lo que el consumo es
continuo. Es decir no sólo hay picos de corriente en las transiciones, sino que siempre tendremos un
consumo apreciable en el circuito. Por otro lado la presencia de corrientes significativas en el circuito en
todo momento, hace que elfan-out sea bueno.
Es la forma de lógica más rápida, ya que los dispositivos activos se las arreglan para trabajar fuera de la
saturación. También se hace aun mucho más rápida haciendo que las variaciones de señal lógicas sean
aun menores (Dt=800mV), eso hace que el tiempo de carga y descarga de C de carga y parasitas sean
aun menores...
El circuito ECL se basa en el uso de un interruptor de dirección de corriente, que se puede construir con
un par diferencial, que se polariza con un voltaje Vr y de corriente I cte ambos. la naturaleza diferencial
del circuito lo hace menos suceptible a captar ruido.
Existen 2 formas conocidas, la ECL 100k y la ECL 10K, la 100k es más rápida pero consume mayor
corriente.
Estructura
Circuito típico de una puerta de la familia ECL 10,000 de Motorola.
La estructura ECL se basa en un par diferencial (Q1-Q2 y Q3) en el que una rama se conecta a una
tensión de referencia, que determina el umbral ALTO / BAJO y la otra rama con n transistores en
paralelo a las n entradas. Del diferencial se pueden obtiener simultáneamente dos salidas con la salida y
la salida negada y muy bajo jitter entre ellas. Estas salidas se llevan, finalmente, a sendos seguidores de
emisor para proporcionar ganancia en corriente y el fan-outadecuado, que en muchos casos pueden
alimentar líneas de 50Ω directamente. Es común la presencia de pines de alimentación separados para
estos últimos transistores ya que, a diferencia del par diferencial, su corriente varia con la señal si no
están los dos transistores conectados a impedancias iguales. Alimentándolos separadamente se evita
que estas variaciones alcancen el par diferencial.
Esta estructura produce simultáneamente la salida OR /NOR: cualquier entrada a nivel alto provoca que
el emisor de Q5 pase a nivel alto y el de Q6 a nivel alto. Por comparación, la estructura TTL sólo
produce la funciónNAND.
A diferencia de otras tecnologías (TTL, NMOS, CMOS), la ECL se alimenta con el positivo (Vcc)
conectado a masa, siendo la alimentación entre 0 y -5'2V, habitualmente. Algunas familias permiten que
VEE sea -5V, para compartir la alimentación con circuitos TTL.
Aplicaciones
Además de las familias lógicas ECL I, ECL II, ECL III, ECL10K y ECL100K, la tecnología ECL se ha
utilizando en circuitos LSI:
Matrices lógicas
Memorias (Motorola, Fairchild)
Microprocesadores (Motorola, F100 de Ferranti)
Para mejorar las prestaciones de la tecnología CMOS, la ECL se incorpora en ciertas funciones
críticas en circuitos CMOS, aumentando la velocidad, pero manteniendo bajo el consumo total.