Famiglia logica

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)^[1]
  • 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 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