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Ângelo Farias de Santarém
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2 Cap 8 ) Famílias Lógicas e Circuitos Integrados Estudaremos o funcionamento interno dos dispositivos de cada Família Lógica Os CIs são constituídos pelo conjunto de diversas portas digitais integradas em uma mesmo pastilha de silício. SSI Pequena escala de integração Até 12 portas por chip MSI - Média escala de integração De 12 a 99 portas por chip LSI Larga escala de integração Mais de dezenas de milhares

3 Cap 8 ) Famílias Lógicas e Circuitos Integrados Motivos para usar circuitos integrados: Contêm mais circuitos em um pequeno encapsulamento Redução de tamanho Custo é reduzido devido à produção em grandes escalas Torna os sistemas mais confiáveis (redução de conexões) Redução de potência elétrica consumida (simplifica as fontes)

Custo é reduzido devido à produção em grandes escalas Torna os sistemas mais

4 Cap 8 ) Famílias Lógicas e Circuitos Integrados Limitações e Problemas Não suportam correntes ou tensões elevadas O calor gerado em um espaço pequeno pode elevar a temperatura Não podem ser construídos indutores, transformadores ou grandes capacitores

gerado em um espaço pequeno pode elevar a temperatura Não

5 Cap 8 ) Famílias Lógicas e Circuitos Integrados VÍDEO: Como se produz Wafers de Silício e Chips de Computadores

6 8.1) Terminologia de CIs Digitais V OH (min) Tensão de saída em nível alto V OL (máx) Tensão de saída em nível baixo V IH (min) Tensão de entrada em nível alto V IL (máx) Tensão de entrada em nível baixo

7 8.1) Terminologia de CIs Digitais I OH Corrente de saída em nível alto I OL Corrente de saída em nível baixo I IH Corrente de entrada em nível alto I IL Corrente de entrada em nível baixo

8 8.1) Terminologia de CIs Digitais FAN-OUT Limite de carregamento. É definido como o número máximo de entradas lógicas que uma saída pode acionar com segurança para uma determinada família lógica

9 8.1) Terminologia de CIs Digitais FAN-OUT

10 8.1) Terminologia de CIs Digitais ATRASO DE PROPAGAÇÃO: t PLH Tempo de atraso de nível baixo para alto t PHL Tempo de atraso de nível alto para baixo

11 8.1) Terminologia de CIs Digitais POTÊNCIA: O terminal de alimentação consome uma determinada potencia da fonte de alimentação P (med) =I CC(med) V CC ICCH + ICCL ICC é a corrente consumida ICC(med) = 2

12 8.1) Terminologia de CIs Digitais IMUNIDADE AO RUÍDO: Margem de ruído para estado alto V NH =V OH (min)-v IH (min) Margem de ruído para estado baixo V NL =V IL (máx)-v OL (máx)

13 8.1) Terminologia de CIs Digitais Determinar a maior amplitude de interferência de um ruído quando a saída está em nível ALTO e BAIXO, a partir dos dados do fabricante Parâmetro Min(V) Típico (V) Máx(V) V OH 2,4 3,4 V OL 0,2 0,4 V IH 2,0 V IL 0,8

nível ALTO e BAIXO, a partir dos dados do fabricante

14 8.1) Terminologia de CIs Digitais FORNECIMENTO DE CORRENTE X ABSORÇÃO DE CORRENTE

15 8.1) Terminologia de CIs Digitais ENCAPSULAMENTO DE CIS

16 8.1) Terminologia de CIs Digitais DIP (Dual in line Package) Chanfro indica pino 1 Contagem no sentido anti-horário

17 8.1) Terminologia de CIs Digitais QFP PLCC LQFP SOIC

18 Revisão: Diodo LED Zener Diodo Schottky Transistor Bipolar de Junção (BJT) 8.2) Família lógica TTL

19 8.2) Família lógica TTL TTL TRANSISTOR-TRANSISTOR LOGIC É uma classe de circuitos digitais construídos de transistores de junção bipolar (BJT). Criada em 1962 pela Texas Instruments (7400)

20 NAND TTL: Entrada 1 e 1 saída 0 8.2) Família lógica TTL

21 NAND TTL: Entrada 1 e 0 saída 1 8.2) Família lógica TTL

22 8.2) Família lógica TTL SAÍDA TOTEM-POLE

23 8.2) Família lógica TTL SAÍDA TOTEM-POLE: Reduz consumo de corrente Saída Baixo: Com Q3 OFF não tem corrente por R4 Saída Alto: Q3 atua como seguidor de emissor Desvantagem: Na transição de baixo para alto, Q4 para de conduzir mais lentamente do que Q3 passa a conduzir. Este curto momentâneo aumenta o consumo.

24 8.2) Família lógica TTL ABSORÇÃO E FORNECIMENTO DE CORRENTE

25 8.3) Especificações Técnicas TTL FAIXAS DE TENSÃO DE ALIMENTAÇÃO E DE TEMPERATURA Família Tensão Temperatura 74ALS 4,5V~5,5V 0~+70º 54ALS 4,5V~5,5V -55º~+125º 54ALS Mais cara, confiável sob extrema faixa de condições

26 MANUAL FOLHA DE DADOS DATA-SHEET

27 8.3) Especificações Técnicas TTL Dissipação de potência Exemplo: Calcular a Potência dissipada pelo CI 74ALS00 ICCH=0,85mA ; ICCL=3mA I + CCH CCL I CC(med) = = 1,93 2 PD(med) = ICC(med) V CC D(med) I ma P = 1,93mA 5,5V = 10, 45mW

28 8.3) Especificações Técnicas PILHAS E BATERIAS Bateria moeda CR mAh em 3V 674mWh Pilha palito Alcalina AAA 1200mAh em 1,5V 1800mWh R$4,00 Pilha pequena Alcalina AA 2700 mah em 1,5V 4050mWh R$3,25 Bateria 9V Alcalina 580 mah em 9V, 5220mWh R$9,00 R$3,00

29 8.4) Características da Série TTL Existem diversas subfamílias com diferentes características de capacidade, velocidade e potência TTL PADRÃO, 74 Não são mais indicados, outros dispositivos têm desempenho melhor a um custo menor TTL SCHOTTKY, 74S A velocidade é limitada pelo chaveamento na família 74 A 74S usa diodos de barreira schottky para aumentar a velocidade de chaveamento

30 8.4) Características da Série TTL Exemplo família 74S

31 8.4) Características da Série TTL TTL SHOTTKY DE BAIXA POTÊNCIA, 74LS Menor consumo de potencia e menor velocidade do que a 74S TTL SCHOTTKY AVANÇADA, 74AS 74AS maior velocidade do que a 74S Maior fan-out TTL SCHOTTKY AVANÇADA DE BAIXA POTENCIA, 74ALS 74ALS melhor velocidade e consumo do que 74LS TTL FAST, 74F Atraso de propagação reduzido

32 8.4) Características da Série TTL

33 8.5) Fan-out e acionamento de carga Estado Baixo: I OL pode aumentar a tensão em Q 4 alterando V OL Estado Alto: I OH pode aumentar a tensão em R 2, Q 3 e D 1 mudando V OH

34 8.5) Fan-out e acionamento de carga Exemplo: Quantas portas NAND 74ALS00 podem ser acionadas pela saída de uma porta NAND 74ALS00?

35 8.5) Fan-out e acionamento de carga Exemplo: Quantas portas NAND 74ALS00 podem ser acionadas pela saída de uma porta NAND 74ALS00? I = 8mA I = 0, 4mA OL(max) IL(max) OH(max) I = 0,1 ma I = 20 µ A IH(max) Fan Fan I 8mA OL(max) out( BAIXO) = = = I IL(max) 0,1mA I 400µ A OH(max) out( ALTO) = = = I IH(max) 20µ A 80 20

36 8.6) Outras Características da Série TTL ENTRADA DESCONECTADA (FLUTUANDO) Para circuitos TTL, uma entrada aberta atua exatamente como o nível lógico 1. Entretanto não é recomendado. COLOCANDO ENTRADAS TTL EM NÍVEL BAIXO Mantendo a entrada normalmente em baixo. EXEMPLO: Considere um circuito da família 74LS com IIL=0,4mA. Determine R.

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