Transistor como chave. DP - Exercícios

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1 Transistor como chave. DP - Exercícios Introdução : Um transistor pode operar como uma chave eletrônica quando opera nas regiões do corte e da saturação. Dependendo da aplicação dessa chave alguns cuidados devem-se tomar com relação à sua polarização para que o seu desempenho na comutação seja sem atrasos. Antes de realizar a aplicação do transistor devemos revisar o seu funcionamento. 1. Analogia com uma chave mecânica a) Chave aberta b) Chave Fechada 2. Modelo das junções do transistor vistas pela base do transistor. a) Transistor NPN b) Transistor PNP Junção PN Base-Emissor NPN Junção PN Base-Coletor 3. Correntes e tensões em cada transistor. a) NPN b) PNP V CB I C V BC I C I B V CE I B V EC V BE I E V EB I E 1

2 4. Curva do Transistor 5. FUNCIONAMENTO : a) Entrada pela base b) As equações mostram : V CC - V CESAT I C = R C V CC - V BE I B = R b β I B I C (Gar. Saturação). V CC - V BE V CC - V CE β R b R C β R C R b b) Entrada pelo Emissor b.1) Entrada A = 0 e B = 0. 2

3 b.2) Entrada A = 0 e B = V CC. b.3) Entrada A = 1 e B = 0. b.4) Entrada A = 1 e B = 1. 3

4 c) Análise do Circuito com entrada pelo emissor. c.1) Entrada A = 1. c.2) Entrada A = 0. 4

5 d.) Circuitos multiemissor 5

6 T 1 T 2 T 3 LÓGICA A TRANSISTOR - TTL. Introdução : A lógica a transistor foi a pioneira comercialmente pois uma linha de circuitos integrados digitais foram implementados e disponibilizados no mercado. A lógica foi inserida em 1965 pela Texas Instruments e até hoje é usada comercialmente. As portas lógicas NÃO, E, NE, NOU, OU, XOR e XNOR para um grande número de entradas foram os Cis mais utilizados. Outros de grande funcionalidade como MUX, DEMUX, codificadores, decodificadores, somadores e ULA também tiveram aplicações em projetos. A seguir apresentamos o inversor. a) Inversor. a.1) Nível lógico 0 de entrada. T 4 a.2) Nível lógico 1 de entrada. T 4 T 1 T 2 T 3 6

7 a.3) Tabela de comportamento dos transistores. A T 1 T 2 T 3 T 4 Saída 0 1 S = saturado C = Cortado b) Porta NE. b.1) Entrada X = Z = 0. b.2)porta NE entrada X = Z = 1 7

8 b3) Tabela de comportamento dos transistores. X Z T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 Saída S = saturado C = Cortado d) Porta E. d.1) Entrada X = Z = 0 de entrada. d.2) Entrada X = Z = 1 de entrada. 8

9 d.3) Tabela de comportamento dos transistores. X Z T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 T 6 Saída S = saturado C = Cortado e) Porta NOU e.1) X = Z = 0 de entrada. e.2) X = 1 Z = 0 de entrada. 9

10 e.3) X = Z = 1 de entrada. e.4) Entrada X = 0 Z = 1 e.5) Tabela de comportamento dos transistores. X Z T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 T 6 Saída S = saturado C = Cortado 10

11 f) Porta OU f.1) X = Z = 0 de entrada. f.2) X = 0 Z = 1 de entrada. f.3) Tabela de comportamento dos transistores. X Z T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 T 6 T 7 T 8 Saída S = saturado C = Cortado 11

12 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS E DEFINIÇÔES DE PARÂMETROS DA FAMÍLIA TTL. Introdução : As características elétricas da família TTL - Standard portas são válidas para toda a família e se trata de parâmetros elétricos, como limites mínimos e máximos das tensões de alimentações referentes por exemplo às portas lógicas NÃO, E, NE, NOU, OU, XOR e XNOR e para um grande número de Cis. TTL STANDARD 74 e TTL MILITAR 54 SÉRIE 74 SÉRIE 54 V CCMIN = 4,75V V CCMIN = 4,5V V CCMAX = 5,25V V CCMAX = 5,5V T MIN = 0 C T MIN = -55 C T MAX = 70 C T MAX = 125 C 1. Nomenclatura para as tensões e correntes definidas no TTL standard para Níveis lógicos 1 e 0; ENTRADA NL0 NL1 TENSÃO V ILMAX V IHMIN CORRENTE I IL I IH SAÍDA NL0 NL1 TENSÃO V OLMAX V OHMIN CORRENTE I OL I OH 2. Valores tensão e corrente para TTL standard em níveis lógicos 1 e 0. ENTRADA NL0 NL1 TENSÃO CORRENTE ENTRADA NL0 NL1 TENSÃO CORRENTE 3. Limites para as tensões e correntes TTL standard em níveis lógicos 1 e 0. 5,0 2,0 0,8 0,0 NL1 INCERT. Região de 0,8 a 2,0 Incerteza (Não deve operar). NL0 Regiões de operações e de incerteza do TTL - Standard Região de 0 até 0,8V Nível lógico 0. Região de 2,0 a 5,0 Nível lógico 1. 12

13 4. Curva de resposta de uma porta inversora. V O V OH V OHMIN V OLMAX V ILMAX V IHMIN V I 5. Definições de parâmetros importantes no TTL. 5,1 Imunidade a ruído (V) a) NL1 -> V NH = V 0HMIN V IHMIN = b) NL0 -> V NL = V ILMAX V OLMAX = Usar sempre o menor valor Potência dissipada (W) a) I CCL e I CCH = Correntes de consumo em NL0 e NL1. P MED = V CC. I CC, onde V CC = (V CCMIN + V CCMAX ) / 2 e I CC = (I CCH + I CCL )/ Velocidade x Potência (J) a) Tempo de propagação. t pl e t ph = Tempo de propagação em NL0 e NL1. V x t = t p x P MED, onde t p = (t pl + t Ph ) / Fan-Out. É a quantidade de entradas similares podem ser ligadas a uma mesma saída. F.O L e F.O H são os fan-out de NL1 e NL0. 13

14 I OL I OH F.O L = F.O H = I IL I IH Usar sempre o menor valor. CI A CI S CI B CI C CI D 6. Convenção da corrente de entrada e saída. Entrada Corrente que sai pelo emissor é I IL = - 1,6mA. Corrente que entra pelo enissor é I IH = 20µA. Saída Totten-pole Corrente que sai fora é I OH = - 400µA. Corrente que entra é I OL = 16mA. 7. Observações Importantes a) Entradas não utilizadas não devem ser deixadas em aberto. b) A saídas não utilizadas devem ficar em aberto e jamais curto-circuitada à terra. Exercício : Pelos parãmetros fornecidos no circuito A,B e C, pede-se : a) Qual dos circuitos possui maior Fan-Out?(0,5) b) Qual dos circuitos possui maior imunidade a ruído? (0,5) c) Qual dos circuitos possui maior velocidade x potência? (0,5) d) Qual dos circuitos possui maior potência dissipada. (0,5) Parãmetros Circuito C Circuito B Circuito A Udd Condições MIN MAX MIN MAX MIN MAX - V CC Fonte de Alimentação 5,0 5,5 4,5 5,25 6,0 7,5 V V IH Tensão Entrada NL1 2,5 2,0 3,5 V V IL Tensão Entrada NL0 1,5 1,0 2,0 V V OH Tensão Saída NL1 4,9 2,4 7,4 V V OL Tensão Saída NL0 0,5 0,4 1,0 V I IH Corrente Entrada NL1 100,0 40,0 1,0 µa I IL Corrente Entrada NL , ,0 1,0 µa I OH Corrente Saída NL µa I OL Corrente Saída NL ,4 ma I OS Corr. Curto-Circuito ma I CCH Consumo em NL ma I CCL Consumo em NL ma t PH-L Tempo propagação ns t PL-H Tempo propagação ns 14