CAPÍTULO 3 - PORTAS LÓGICAS

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Aurora Bennert Santana
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1 CAPÍTULO 3 - PORTAS LÓGICAS 1- OBJETIVO : Oferecer o primeiro contato com os circuitos integrados da família TTL e a análise do funcionamento das portas lógicas básicas. 2- INTRODUÇÃO : Nesta aula analisaremos o funcionamento das portas lógicas OU (OR), E (AND), NÃO (NOT), NE (NAND) E NOU (NOR) PORTAS OU (OR) : A porta OU possui duas ou mais entradas e somente uma saída. Em uma porta OU, se pelo menos uma das entradas possuir nível lógico 1 (alto) a saída estará com nível lógico 1 (alto). A simbologia utilizada para a representação desta porta é indicada abaixo: - três entradas : Porta OU com transistores: R C1 R C2 Y A B R B1 R B2 R B3 1

2 2.2- PORTAS E (AND): A porta E possui duas ou mais entradas e somente uma saída. Na porta E, o nível lógico da saída assumirá o estado 1 (alto) se, e somente se, todas as entradas assumirem o estado 1 (alto). A simbologia utilizada para a representação da porta E é a seguinte: - três entradas : Porta E com transistores: R C1 R C2 Y A RB1 RB3 B R B2 2

3 2.3- PORTAS NÃO (NOT) : A porta NÃO é também denominada como porta inversora possui uma entrada e uma saída, sendo que nesta saída teremos sempre o nível lógico oposto ao do aplicada à sua entrada. A simbologia utilizada para a representação desta porta é indicada a seguir: A tabela da verdade para a porta NÃO é a seguinte: A Y Porta NÃO com transistor: R C Y A RB 2.4- PORTAS NE (NAND) : A porta NE possui duas ou mais entradas e somente uma saída. Esta porta pode ser entendida como sendo uma associação de uma porta E com a porta NÃO. A simbologia utilizada para a representação desta porta é indicada abaixo:

4 2.5- PORTAS NOU (NOR) : A porta NOU possui duas ou mais entradas e somente uma saída. Esta porta é uma associação de uma porta OU com a porta NÃO, obtendo-se a função lógica NÃO-OU, ou melhor, NOU. A simbologia utilizada para a representação desta porta é indicada abaixo: FAMÍLIAS DE CIRCUITOS INTEGRADOS A utilização de circuitos discretos para obter-se uma porta lógica foi bastante empregada até a década de 70, principalmente os circuitos das famílias RTL (resistor/transistor logic), DTL (diode/transistor logic) e DCTL (diode/capacitor/transistor logic). As dimensões físicas e a velocidade de propagação de sinais exigidas pelo complexidade dos circuitos atuais foram os grandes entraves das antigas famílias TECNOLOGIAS a) SSI (integração em pequena escala): É a tecnologia de integração em pequena escala (SSI), utilizada em circuitos integrados menos complexos (até 12 portas); b) MSI (integração em média escala): É utilizada para manufatura de microcircuitos simples e, em circuitos digitais, equivale de 12 a 100 portas lógicas; c) LSI (integração em larga escala): Utilizada na manufatura de micro circuitos complexos e, em circuitos digitais, equivale de 100 ou mais portas lógicas; d) VLSI (integração em escala muito larga): É utilizada na manufatura de micro circuitos muito mais complexos do que a obtida pela LSI. A definição exata da quantidade de portas não é bem definida. 4

5 FAMÍLIA CMOS Os circuitos são constituídos de semicondutores de óxido metálico complementar (CMOS). Os dispositivos CMOS possuem a vantagem de consumir níveis de potência muito baixos e tensão de alimentação flexível ( de 3 a 15V). Estes dispositivos são bastante empregados em equipamentos portáteis, alimentados por pequenas baterias, como relógios e calculadoras. A principal desvantagem é a sua baixa velocidade. O tempo de atraso de propagação de um sinal num dispositivo CMOS chega a mais de 100 ns ( na família TTL este tempo é de 10 ns). Deve-se ter cuidado na manipulação de um circuito integrado CMOS, pois devido ao valor de resistência de entrada muito alta (quase infinita) uma carga estática presente nas mãos do manipulador pode danificar este componente. Existem circuitos integrados CMOS da série : 4000, 4500, 54C00 e 74C FAMÍLIA TTL (TRANSISTOR/TRANSISTOR LOGIC) Introduzida em 1964 pela Texas Instruments, é a família de circuitos integrados mais utilizada atualmente. Os dispositivos da série 7400 operam com uma alimentação de 4,75 a 5,25V e possuem como principal vantagem o baixo tempo de atraso de propagação ( em torno de 10 ns). tplh - tempo de propagação com variação de baixo (LOW) para alto (HIGH) do sinal de saída. tphl - tempo de propagação com variação de alto (HIGH) para baixo (LOW) do sinal de saída tempo de propagação média = tplh + tphl 2 para o circuito integrado 7400 : tplh + tphl = 9 ns SUB-FAMILIAS As sub-familias da lógica TTL são: a) STANDART (7400): alto consumo b) L (74L00): baixo consumo c) S (74S00): alta velocidade - 80 MHz d) LS (74LS00): baixo consumo e média velocidade - 25 MHz 5

6 NÍVEIS LÓGICOS TTL São utilizadas as seguintes siglas: V - tensão O - saída H - nível lógico alto (High) L - nível lógico baixo (Low) a) SAÍDA : nível lógico 1 - VOH = de 2,4 a 4,0V nível lógico 0 - VOL = de 0 a 0,4V 4,0v ALTO ( H ) 2,4v INDETERMINADO 0,4v 0v BAIXO ( L ) b) ENTRADA: nível lógico 1 - VIH = de 2,0 a 5,0V nível lógico 0 - VIL = de 0 a 0,8V 5,0v ALTO ( H ) 2,0v INDETERMINADO 0,8v 0v BAIXO ( L ) 6

7 2.7- IDENTIFICAÇÃO DOS TERMINAIS Dependendo do tipo de circuito integrado, podemos ter componentes com : 6, 8, 14, 16, 20, 24, 28, 40, 48, 52 ou 64 pinos. O primeiro terminal ( ou pino nº 1 ) é identificado por um ponto ou depressão na parte superior do componente, a partir deste terminal os demais se encontram em sequência no sentido anti-horário. 3- BIBLIOGRAFIA - manual : TTL DATA BOOK - TEXAS INSTRUMENTS - livro : ELETRÔNICA DIGITAL/PRINCIPIOS E APLICAÇÕES (Malvino/Leach, McGraw-Hill) 7

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