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 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)Anche conoscoita come Current-mode logic (CML) Positive emitter-coupled logic (PECL) Low-voltage positive emitter-coupled logic (LVPECL) Gunning transceiver logic (GTL) Transistor-transistor logic (TTL) and variants Logica PMOS (PMOS) Logica NMOS (NMOS) Depletion-load N-type metal–oxide–semiconductor logic (HMOS) 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 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 SchottkyTTLG1.51125 (1.125 GHz)1.65 - 3.62004Prima 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