Eletrônica (famílias lógicas) Prof. Manoel Eusebio de Lima

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Eric Pereira Madureira
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1 Eletrônica (famílias lógicas) Prof. Manoel Eusebio de Lima

2 Famílias Lógicas RTL (Lógica Resistor-Transistor) (obsoleta) DL (Lógica Diodo) (obsoleta) DTL (Diode Transistor Logic) (obsoleta) TTL (Lógica Transistor- transistor) (popular) ECL (Emissor Acoplado) MOS (Metal-Oxide Semiconductor) CMOS (Complementary Metal-Oxide Silício) 25/7/2007 Soluções GrecO 2

3 Família DL (Diode Logic) Lógica apenas com diodo. Este tipo de lógica sofre degradação de voltagem de um estágio para outro. Apenas funções lógicas OR e AND são permitidas em lógica DL. Este tipo de lógica é usada em aplicações de lógica discreta, e não é usada em circuitos integrados. 25/7/2007 Soluções GrecO 3

4 Família DL Lógica com diodo com deslocamento de tensão (Level- Shifted Diode Logic) Deslocamento do nível de tensão elimina a degradação da tensão da entrada para a saída. V A = 5V( 1 ) 0V( 0 ) V B = 5V( 1 ) 0V( 0 ) 25/7/2007 Soluções GrecO 4

5 Família DTL(Diode Transistor Logic) Porta NOR de três entradas Se alguma entrada for nível lógico 1, o transistor satura e V OUT vai para nível lógico 0. Se todas as entradas forem baixas, nível lógico 0, o transistor corta e V OUT vai para nível lógico 1. 25/7/2007 Soluções GrecO 5

6 Família lógica DTL Porta lógica NAND de três entradas Se todas as entradas forem nível lógico 1, o transistor satura e V OUT vai para nível lógico 0. Se alguma entrada for nível lógico 0, a corrente de base é desviada para fora pelo diodo de entrada. O transistor corta e V OUT vai para nível lógico 1. V D V BE 25/7/2007 Soluções GrecO 6

7 Família Lógica TTL (Transistor Transistor Logic) O elemento básico da família lógica TTL é o transistor NPN. O transistor funciona como uma chave liga-desliga (on-off) Transistor saturado (na região de saturação) Transistor em corte (na região de corte) 25/7/2007 Soluções GrecO 7

8 Família TTL (Lógica TTL) A entrada de DTL usa um número dos diodos que fazem com que a área do circuito integrado seja bastante grande em relação a outras famílias lógicas. Na lógica TTL, um único transistor com um sistema multi-emissor substitui com vantagens de área a entrada por diodos E1 E2 B C E3 A lógica DTL foi substituída por lógica TTl, a qual é mais rápida e menor 25/7/2007 Soluções GrecO 8 E3

9 Família TTL Porta lógica NAND Entradas em nível lógico 1. - Q I é cortado. - Q O saturado. - V out = 0 V (lógic 0 ) E1 E2 B C Se alguma entrada for para nível lógico 0 : - Q I satura - Q O fica em região de corte - V OH = V CC E3 E3 25/7/2007 Soluções GrecO 9

10 Familia TTL (Série 74XX) R CP limita a corrente de coletor para um valor seguro. TTL com saída Totem Pole (porta NAND) Permite a ligação da saída de uma porta lógica a entradas de outras portas diretamente, sem a necessidade de qualquer outro cuidado, apenas obedecendo a condição de fan-out da porta lógica. A maneira como Qp e Qo estão interligados, como em uma pilha (empilhados como um Totem Indígena) dá a esta arquitetura de circuito de saída o nome de saída Totem Pole. 25/7/2007 Soluções GrecO 10

11 Família TTL Exemplos de portas lógicas (Totem polem) Inversor 1/6 do chip 7404 V IN =0. Q I é saturado; Q S, Q O são cortados; Q P está na região ativa. V IN = 0 V OUT = 1 Vce 0 R L 25/7/2007 Soluções GrecO 11

12 Família TTL Exemplos de portas lógicas (Totem polem) Inversor 1/6 do chip 7404 V IN = 1. Q I é cortado; Q S, Q O são saturados; Q P fica em corte. V IN = 1 V ce 0 V R L 25/7/2007 Soluções GrecO 12

13 Família TTL - exemplos Porta NAND de 2 entradas ¼ do chip 7400 Os diodos na entrada são normalmente cortados. Durantes transientes na entrada eles são ativos quando esta tensão atinge valores abaixo de 0.7 V. 25/7/2007 Soluções GrecO 13

14 Família TTL Saída Coletor Aberto a saída da porta é o coletor de um transistor que se encontra aberto, isto é, sem estar ligado a nenhum ponto. Para que o mesmo funcione, é necessário fazer a ligação de um resistor externo entre a saída e o Vcc. Tal resistor é denominado "PULL-UP. Em geral, o seu valor encontra-se entre a faixa de 500 a 2k. NOT Coletor aberto V IN V OUT 25/7/2007 Soluções GrecO 14

15 Família TTL Tri-state Este tipo de porta apresenta um sinal de controle, além dos sinais de entrada, determinando o funcionamento normal ou tristate da porta: - Na posição normal o sinal de entrada passa pela porta sem alteração; - Na situação tri-state a saída apresenta-se com V OUT alta impedância, como se a saída estivesse desligada do circuito. Enable Enable = 0 = habilitado In Out Enable = 1 = desabilitado 25/7/2007 Soluções GrecO 15

16 Família TTL In Enable Out Tri-state saturação 0 0 Enable = 0 = habilitado corte corte corte saturação 1 Output A saída recebe a entrada invertida 25/7/2007 Soluções GrecO 16

17 Família TTL In Enable Out Tri-state corte 1 saturação corte 0 Output 0 Enable = 0 = habilitado corte saturação A saída recebe a entrada invertida 25/7/2007 Soluções GrecO 17

18 Família TTL In Enable Out Tri-state corte saturação Tri-state (alta impedância) corte Output saturação corte Enable = 1 = desabilitado Saída em tri-state Força uma região de corte em Q 4 25/7/2007 Soluções GrecO 18

19 Família TTL Buffer Este tipo de porta não executa nenhuma operação booleana; serve apenas para aumentar os níveis de corrente e/ou tensão do sinal lógico, conforme requerido pela aplicação. O Buffer ao aumentar os níveis de corrente e tensão, aumenta o Fan-Out. Utilizamos também buffers para interligar CIs TTL com C-Mos, visto que os níveis de corrente de entrada dos C-Mos são mais altos do que a saída de um TTL. Tipos: Buffer coletor aberto, buffer totem pole e tristate Inverte sinal Inverte sinal 25/7/2007 Soluções GrecO 19

20 Família TTL Buffer TTL (Coletor aberto) inversor inversor 25/7/2007 Soluções GrecO 20

21 Família TTL Buffer funcionamento Entrada nível lógico 1 - Com entrada 1, Q1 fica em corte e Q2 fica saturado; - Q3 satura também, tendo como resultado uma tensão muito pequena entre a base e o emissor do último transistor Q4 (saída). - Q4 estará então cortado, não conduzindo nenhuma corrente. - O terminal de saída estará então flutuando (nem conectado à terra nem a Vcc). Isto é equivalente a um estado 1 na entrada da porta seguinte do TTL. - Assim, a entrada 1 gera uma saída 1. 25/7/2007 Soluções GrecO 21

22 Família TTL Buffer funcionamento Entrada nível lógico 0 - A corrente em R1 é desviada agora através entrada, Q1 satura e, a corrente de base em Q2 é bem baixa. Isto força o transistor Q2 ao corte e nenhuma corrente vai para a base de Q3. - Com Q3 em corte, Q4 fica saturado devido a corrente através do resistor R4, assim conectando o terminal de saída à terra (um nível lógico 0 ) - Assim, a entrada 0" dá uma saída 0". 25/7/2007 Soluções GrecO 22

23 Família TTL NAND - Wire Operação NAND operado por inversores tipo Coletor aberto a) Um ou mais transistores em nível lógico 1 b) Quando todos os transistores estão em nível lógico 0 25/7/2007 Soluções GrecO 23

24 Níveis lógicos para Circuitos TTL 25/7/2007 Soluções GrecO 24

25 Família TTL Exemplo 74X00 Encapsulamento a b c Lógica c = ab 25/7/2007 Soluções GrecO 25

26 Família TTL 7400 NAND 2 entradas 25/7/2007 Soluções GrecO 26

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