Electrónica Digital II

Electrónica Digital
Prof.: Carlos Ortega
Yamil Flores González
Electrónica Digital II
Circuitos TTL
Salidas de Colector Abierto
Salidas de Drenador Abierto
Salida de colector abierto (Familia TTL)
a compuerta de colector abierto se usan en tres aplicaciones principales:
impulsar una lámpara o un relevador, realizando lógica alambrada y para la
construcción de un sistema de bus común. Una salida de colector abierto
puede impulsar una lámpara colocada en su salida a través de un resistor
limitador. Cuando la salida es baja, el transistor saturado forma una trayectoria
para la corriente que enciende la lámpara. Cuando el transistor salida está
apagado, la lámpara se apaga ya que no hay trayectoria para la corriente.
L
Figura No.1
La lógica alambrada lleva a cabo las compuertas TTL de colector abierto. El
alambrado físico en (la figura 1) muestra como deben conectarse las salidas de un
resistor común. El símbolo gráfico para dicha conexión se demuestra en (la figura
1.b).
Las compuertas de colector abierto pueden ligarse para formar un bus común. En
cualquier momento, todas las salidas de compuerta ligada al bus, excepto una,
deben mantenerse en su estado alto o bajo, dependiendo de si se desea transmitir
un 1 o un 0 en el bus. Deben usarse circuitos de control para seleccionar la
compuerta particular que impulsa al bus en cualquier momento dado.
Configuración del colector abierto
La configuración es exactamente igual a la de
"Resistencia de colector", solamente que dicha
resistencia no está integrada en el circuito si no que
es la propia carga.
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La principal utilización es el gobierno directo de cargas que precisan unas
tensiones o corrientes superiores a los niveles de la familia.
Por otro lado permiten la realización de puertas NAND por conexión con solo unir
en paralelo las salidas de varios circuitos integrados
En la figura se muestra un inversor TTL
estándar con salida en colector abierto.
Notemos que la salida es el colector del
transistor Q3 sin nada conectado, de ahí
el nombre de colector abierto. Para
obtener los niveles lógicos alto y bajo a
la salida del circuito se conecta una
resistencia de pull-up* a la tensión de
alimentación Vcc desde el colector de Q3.
Cuando Q3 no conduce, la salida es
llevada a Vcc a través de la resistencia
externa. Cuando Q3 se satura, la salida se
lleva a un potencial próximo a tierra a
través del transistor saturado.
Aplicaciones típicas:
Flexibilidad en el diseño con distintas
tecnologías y distintas tensiones de alimentación.
Ejemplo:
Otra aplicación típica de este
tipo de tecnología de fabricación
es la implementación de buses de
datos.
Circuitos en colector abierto.
Un circuito TTL en tótem-pole tiene limitada la cantidad de corriente que puede absorber
en el estado bajo (IOL máx.) a 16 mA para la serie estándar y a 20 para la serie AS. En
muchas aplicaciones es necesario excitar dispositivos como relés, lámparas, LEDs, etc., que
necesitan de un consumo mayor
* En el anexo se ve que y cuál es la utilidad de la resistencia Pull-Up
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Para estos dispositivos se utilizan salidas en colector abierto, debido a su mayor capacidad
de manejo de corriente y tensión. Una puerta buffer en colector abierto típica puede
absorber hasta 40 mA.
En las siguientes figuras se ven algunos ejemplos.
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Salida con Drenador Abierto (Familia MOS)
R
ecordemos los dispositivos TTL de colector abierto. La etapa de salida
consiste en un transistor sumidero con un colector flotante. Existen
dispositivos analógicos en la familia de CMOS. Estos dispositivos, conocidos
como de drenador abierto tiene una etapa de salida que consiste solo en un
MOSFET sumidero. Ejemplo es el 74C906, que es un buffer séxtuplo de drenador
abierto.
En la figura se muestra como al igual que los de la familia TTL salidas de colectores
abierto también se les aplica la resistencia pull-up.
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Anexo
Resistencia Pull-Up o resistencia de arranque.
Para aclarar lo que hemos hablado acerca de la resistencia pull-up se podría decir
que normalmente se llaman resistencias pull up a resistores que en general se
conectan entre una señal lógica y el positivo y su función es asegurar que esa señal
no quede en un estado flotante. En algunos tipos de dispositivos lógicos, si no se
pusieran las resistencias pull up, el estado lógico 1 podría quedar con un valor de
tensión intermedio entre cero y uno y confundirse su estado. Son resistores
normales, solo llevan el nombre pull up por la función que cumplen.
Las resistencias pull-up puede ser cualquier resistencia. Lo importante es que está
conectada entre la señal y la fuente de alimentación lógica.
Generalmente las encuentras en circuitos lógicos y puedes utilizarlas en los
siguientes casos:
1. Mantener 1 Lógico: En conexiones de interfases externas, puedes colocar una
resistencia de pull-up para mantener un nivel alto en la entrada cuando la interfase
externa no existe.
2. Mejorar comportamiento de entrada 1 Lógico: Cuando una entrada de tu
microcontrolador necesita mayor corriente o mejor comportamiento en el rango de
temperatura, resistencia al ruido, te ayuda incluir resistencia de Pull-up
3. Mejorar el comportamiento de salida 1 lógico: Cuando una salida de tu
microcontrolador necesita mayor corriente o mejor comportamiento en el rango de
temperatura, resistencia al ruido, te ayuda incluir resistencia de Pull-up
Algunos microcontroladores ya traen internamente resistencia de pull-ups, e
inclusive pueden ser de valores programables.
Los rangos comunes de resistencias de pull-ups pueden ser de 1k ohm a 100k
ohms, pero depende de la familia lógica de tu microcontrolador
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