Técnicas de Interfaz (ART944S)

   Interconectar circuitos de tecnologías diferentes puede constituirse en un problema serio para los proyectistas de equipos electrónicos o incluso para aquellos que desean interconectar equipos distintos. Las diversas tecnologías (CMOS, TTL, NMOS, etc.) requieren ajustes específicos para el paso de señales de un circuito a otro, y la no observancia de este hecho puede traer serios problemas de funcionamiento a los equipos. En este artículo, en este artículo, cómo conectar circuitos de diversas tecnologías.

   Los circuitos lógicos digitales tienen características de entrada y salida que permiten su matrimonio con otros elementos de la misma familia.

   Sin embargo, si queremos interconectar circuitos de familias diferentes, estas las características ya no se casan y los problemas de transferencia de las señales pueden ocurrir.

   Aunque esta situación no ha sido prevista en los proyectos, puede ocurrir exigiendo que, en el paso de las señales de un circuito a otro, cuando de tecnologías diferentes, se utilicen bloques específicos.

   En este artículo vamos a abordar algunos de estos bloques, facilitando así a los lectores que desean hacer proyectos de circuitos empleando diferentes tecnologías.

a) TTL para CMOS (tensiones iguales)

   En la figura 1 tenemos el modo de hacer el correcto acoplamiento de una señal de un circuito TTL pasando a un CMOS.

   Esta técnica es válida para cualquier tipo de puerta o función de las dos familias. El circuito utiliza sólo un resistor para garantizar una carga para la salida TTL drenando una corriente apropiada de la fuente, ya que la entrada CMOS es de altísima impedancia.

Fig. 1 - TTL para CMOS (misma tensión).

   Observe además que este circuito es válido para el caso en que tanto los circuitos TTL como los CMOS que deben ser interconectados son alimentados con la misma tensión de 5 V.

b) TTL para CMOS (tensiones diferentes)

   El circuito de la figura 2 es válido para el caso en que los circuitos TTL que deben suministrar las señales se alimentan con 5 V y los circuitos CMOS que deben recibir las señales se alimentan con una tensión mayor de 5 V (por ejemplo 12 V) .

   Como podemos ver, tenemos un paso amplificador de tensión con un transistor 2N2222 en la configuración de emisor común.

   Este circuito es válido para cualquier función TTL y cualquier función CMOS.

Figura 2 -TTL Para CMOS con diferentes tensiones

c) TTL open-Collector para CMOS

   El circuito mostrado en la figura 3 es válido para el acoplamiento de salidas TTL en colector abierto (open Collector) para bloques CMOS con tensiones mayores que 5 V (diferentes del circuito TTL, por lo tanto).

   El resistor de 10 k ohms (pull-up) garantiza la polarización de los transistores de salida de la puerta en colector abierto, ya que no existe este elemento interno al circuito.

   Este circuito es válido para las funciones TTL como las de los 7406, 7407, 7416, 7417 y otras de colector abierto.

   Para el circuito CMOS cualquier función es compatible.

Figura 3 - TTL Open-Collector para CMOS

d) CMOS para TTL (misma tensión)

   El circuito de la figura 4 es válido para cualquier elemento TTL o CMOS, Entrada cuando ambos se alimentan con 6 V.

   El resistor sirve de carga para la salida CMOS drenando la corriente necesaria para su funcionamiento normal.

   Figura 4 - CMOS para TTL misma tensión

e) CMOS para TTL con diferentes tensiones

  Si el circuito CMOS que debe excitar la entrada TTL se alimenta con una tensión mayor que 5 V (12 V, por ejemplo), se debe utilizar el bloque de la figura 5.

Figura 5 - CMOS para TTL con tensiones diferentes

En este circuito tenemos un transistor 2N2222 en la configuración de emisor común funcionando como un adaptador, produciendo en su colector un nivel compatible con la excitación del bloque de la familia TTL.

f) CMOS para TTL (tensiones diferentes) (2)

Otra opción para transferir señales de bloques CMOS a bloques TTL usando ahora uno de los seis búfer-inversores de un 4049 se presenta en la figura 6.

Figura 6 - CMOS para TTL (tensiones diferentes) – 2

En este caso, el buffer se utiliza para hacer la adaptación de la señal, siendo alimentado por una tensión de 5 V.

g) Amplificador Operativo para CMOS (tensiones iguales)

   En la figura 7 mostramos el modo de transferir la señal de salida de un amplificador operacional (o de un comparador de tensión) a una entrada CMOS.

    Figura 7 - Amplificador operacional para CMOS - tensiones iguales

Este circuito es válido para el caso de que las dos tensiones de alimentación sean iguales.

h) Amplificador Operacional para CMOS (tensiones diferentes)

   Para el caso de amplificadores operacionales o comparadores de tensión alimentados con tensiones diferentes de la usada en el bloque CMOS, tenemos el circuito indicado para la transferencia de señales mostrado en la figura 8.

    Figura 8 - Amplificador operacional para CMOS - Tensiones diferentes

Observe que este circuito es válido para el caso del amplificador operacional no utilizar la fuente simétrica.

i) Amplificador Operacional para TTL

   Deseando acoplar un amplificador operacional o un comparador de tensión a una entrada TTL, el circuito indicado se proporciona en la figura 9.

 Figura 9 - Operacional para TTL - misma tensión

Los resistores R, y R2 dependen de la familia lógica, según la siguiente tabla:

   Observe que este circuito es válido para el caso de que las tensiones de alimentación de los dos bloques sean iguales.

j) Opto-Aislador CMOS

   En la figura 10 tenemos el uso de un opto-aislador para transferir señales entre dos bloques CMOS.

Figura 10 - Opto-aislador para CMOS

El resistor R, tiene su valor determinado por la tensión de alimentación, conforme a la siguiente tabla:

k) Opto-Aislador TTL

   Para transferir por opto-aislador señales de dos bloques TTL tenemos el circuito ilustrado en la figura 11.

    Figura 11 - Opto-aislador para TTL

   Observe que tenemos bloques inversores y que, por lo tanto, deben ser considerados a fases de las señales.

l) Opto-Aislador TTL para CMOS

    Para transferir señales TTL a bloques CMOS usando un aislador óptico tenemos el circuito indicado en la figura 12.

    Figura 12 - opto-aislador TTL para CMOS

   En este caso, los circuitos se alimentan con tensiones diferentes, siendo el TTL con 5 V y el CMOS con otra tensión como, por ejemplo, 12 V.

CONCLUSIÓN

   Dependiendo de las subfamilias TTL consideradas, pueden ser necesarios cambios en los valores de los componentes usados.

   De la misma forma, la correcta transferencia de señales cuando los acopladores ópticos se utilizan puede depender de la sensibilidad de su elemento sensor interno.

   Se pueden producir casos en que los LEDs necesitan una corriente mayor para poder excitar estos elementos, cuando entonces los resistores conectados en serie deberán tener sus valores reducidos.

   Por supuesto, siempre debe tenerse en cuenta la mayor corriente que las salidas de las familias lógicas utilizadas pueden proporcionar.