In elettronica digitale, la famiglia logica è una modalità di realizzazione a livello di circuito di un componente logico digitale. Nei circuiti integrati rappresenta un insieme di porte logiche realizzate per mezzo di un design particolare, caratterizzate dai medesimi livelli logici e tensione di alimentazione. In passato le famiglie logiche erano realizzate come componenti individuali, ognuno dei quali contenente una o più funzioni logiche elementari, che costituivano la base per l'implementazione di blocchi logici più complessi.
Ogni famiglia logica è caratterizzata da una funzione logica principale, alla quale corrisponde la porta logica base della famiglia, che solitamente è la funzione NOT (inversione logica). La caratteristica tipica di una famiglia logica è che componenti o celle appartenenti alla stessa famiglia logica sono fra loro compatibili, cioè possono essere collegati direttamente. Ciò non vale in generale per componenti o celle appartenenti a famiglie logiche diverse :
Il termine "famiglia logica" è anche utilizzato per indicare un insieme di tecniche utilizzate per implementare la logica all'interno di circuiti Very large scale integration, come CPU, memorie e altre funzioni logiche complesse.
Classificazione delle famiglie logiche
[modifica | modifica wikitesto]Le famiglie logiche possono essere divise in più categorie, di seguito riportate in ordine cronologico:
- Diode logic (DL)
- Direct-coupled transistor logic (DCTL)
- Resistor-transistor logic (RTL)
- Resistor-capacitor transistor logic (RCTL)
- Diode-transistor logic (DTL)
- Emitter-coupled logic (ECL)[1]
- Gunning transceiver logic (GTL)
- Transistor-transistor logic (TTL) and variants
- Logica PMOS (PMOS)
- Logica NMOS (NMOS)
- Complementary metal–oxide–semiconductor logic (CMOS)
- Bipolar complementary metal–oxide–semiconductor logic (BiCMOS)
- High threshold logic (HTL)
- Integrated injection logic (I2L)
Le famiglie logiche DL, RTL, DTL, ed ECL derivano dai circuiti logici usati nei primi computer, inizialmente realizzati tramite componenti discreti. Le logiche PMOS e I2L sono invece state usate per periodi relativamente brevi, in particolare all'interno di circuiti LSI, e sono considerate obsolete.
Le famiglie logiche che nel 2010 sono utilizzate su larga scala sono le ECL, CMOS, e BiCMOS. Di queste, in particolare, la ECL è usata in applicazioni di nicchia, ad elevata frequenza di commutazione, mentre la logica CMOS è largamente dominante nei circuiti integrati VLSI.
Tavola delle famiglie logiche per circuiti integrati
[modifica | modifica wikitesto]| Famiglia | Descrizione | Ritardo di propagazione (ns) | Velocità di toggle(MHz) | Potenza per porta logica @1 MHz (mW) | Tensione di alimentazione V (range) | Anno di sviluppo | Remarks |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| RTL | Resistor-transistor logic | __ | 4 | 10 | 3.3 | 1963 | Logica utilizzata dalla prima CPU costruita. |
| DTL | Diode-transistor logic | __ | __ | 10 | 5 | 1962 | Introdotta dalla Signetics, la linea Fairchild 930 divenne lo standard industriale nel 1964 |
| CMOS | AC/ACT | 3 | 125 | 0.5 | 3.3 or 5 (2-6 or 4.5-5.5) | 1985 | ACT ha livelli compatibili con la TTL |
| CMOS | HC/HCT | 9 | 30 | 0.5 | 5 (2-6 or 4.5-5.5) | 1982 | HCT ha livelli compatibili con la TTL |
| CMOS | 4000B/74C | 30 | 5 | 1.2 | 10V (3-18) | 1970 | |
| TTL | Original series | 10 | 25 | 10 | 5 (4.75-5.25) | 1964 | Several manufacturers |
| TTL | L | 33 | 3 | 1 | 5 (4.75-5.25) | 1964 | Basso consumo energetico |
| TTL | H | 6 | 43 | 22 | 5 (4.75-5.25) | 1964 | Alta frequenza di commutazione |
| TTL | S | 3 | 110 | 19 | 5 (4.75-5.25) | 1969 | Schottky high speed |
| TTL | LS | 10 | 33 | 2 | 5 (4.75-5.25) | 1976 | Low power Schotky high speed |
| TTL | ALS | 4 | 34 | 1.3 | 5 (4.5-5.5) | 1976 | Advanced Low power Schottky |
| TTL | F | 3.5 | 100 | 5.4 | 5 (4.75-5.25) | 1979 | Veloce |
| TTL | AS | 2 | 105 | 8 | 5 (4.5-5.5) | 1980 | Advanced Schottky |
| TTL | G | 1.5 | 1125 (1.125 GHz) | 1.65 - 3.6 | 2004 | Prima logica della Serie 7400 La G sta per Gold Doped (drogaggio ad Oro per uccidere velocemente la carica minoritaria) | |
| ECL | ECL III | 1 | 500 | 60 | -5.2(-5.19 - -5.21) | 1968 | Improved ECL |
| ECL | MECL I | 8 | 31 | -5.2 | 1962 | Caratterizza il primo circuito integrato prodotto | |
| ECL | ECL 10K | 2 | 125 | 25 | -5.2(-5.19 - -5.21) | 1971 | Motorola |
| ECL | ECL 100K | .75 | 350 | 40 | -4.5(-4.2 - -5.2) | 1981 | |
| ECL | ECL 100KH | 1 | 250 | 25 | -5.2(-4.9 - -5.5) | 1981 |
Note
[modifica | modifica wikitesto]- ^ Anche conoscoita come Current-mode logic (CML)
