FAMÍLIAS E TECNOLOGIAS DIGITAIS

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1 FMÍLI E TECNOLOI IITI isciplia de igial 2 Curso de Elerôica Elaboração: eroldo cheider Jr Fábio Kur cheider 1

2 FMÍLI E CICUITO LÓICO 1-Irodução Ese capíulo é dedicado à aálise básica das diversas famílias de circuios lógicos digiais. Esa aálise baseia-se o esudo de esruuras ieras e caracerísicas eléricas das mesmas. Os Circuios Iegrados podem ser classificados coforme vários criérios. baixo são apreseadas duas classificações. Na disciplia de Elerôica igial II serão empregados C.I. s do ipo I e MI (o que se refere à iegração) e TTL e CMO (o que se refere à ecologia/arquieura iera). ida, esudaremos aqui ecologias sobre subsrao de ilício. Ouros ipos de subsraos vêm sedo desevolvidos, apreseado algumas vaages sobre o i, embora ão sejam aida comercialmee vaajosos Classificação Quao à Escala de Iegração: I (mall cale iegraio, Pequea Escabla de Iegração) MI (Medium cale iegraio, Média Escala de Iegração) LI (Large cale iegraio, rade Escala de Iegração) I (rea cale iegraio, Escala de Iegração muio rade) 10 poras / C.I.; 10 a 100 poras / C.I.; 100 a 1000 poras / C.I.; >1000 poras / C.I.; Classificação Quao à Tecologia Iera: ipolar: TL (iode Trasisor Logic, Lógica de iodos e Trasisores); CTL (irec Coupled Trasisor Logic, Lógica de Trasisores direamee acoplados); TL (esisor Trasisor Logic, Lógica de Trasisores e esisores); CTL (esisor Capacior Trasisor Logic, TL com Capaciores); HTL (High Threshold Logic, Lógica de alo Limiar); TTL (Trasisor Trasisor Logic, Lógica Trasisor-rasisor); ECL (Emier Coupled Logic, Lógica de Emissores coplados);. MO (Meal Oxide emicoducor Logic, Lógica de MOFETs): pmo (MOFET caal P); MO (MOFET caal N); CMO (Complemeary MO Logic, Lógica MO complemear) Há sempre um pmo e um MO em arquieura complemear. Todas eses ipos de cosrução de circuios iegrados serão aalisados poseriormee. es disso, porém, serão aalisados os parâmeros eléricos (omeclaura e sigificado) dessas esruuras Parâmeros Eléricos: Termiologia I iesiy of curre; volage (esão); ime (empo); Ídices: I ipu (erada); O oupu (saída); H high (1); L low (0); a delay (araso); p propagaio (propagação); c commuaio (comuação) I IH : Corree de erada para ível alo; IIL: Corree de erada para ível baixo; IOH: Corree de saída para ível alo; IOL: Corree de saída para ível baixo; IH : Tesão de erada para ível alo; IL : Tesão de erada para ível baixo; OH : Tesão de saída para ível alo; OL : Tesão de saída para ível baixo; 2

3 H máx H mí Nível 1 Nível Ideermiado L máx L mí Nível 0 LÓIC POITI a: empo de araso de propagação (empo que uma saída lógica leva para respoder a uma iformação iserida a erada; c: empo de comuação ou de chaveameo - é o empo de rasição ere íveis de esões de uma uidade lógica. Pode-se aida classificar a comuação em s, empo de subida, o empo que o disposiivo leva para ir do ível zero para o ível 1 e d, empo de descida, empo que leva para comuar de um esado lógico 1 para o esado 0. s d a Ouras 2 caracerísicas imporaes para rabalharmos com circuios lógicos são a imuidade ao ruído e a capacidade de forecer/drear corree (drive curres). O primeiro refere-se à capacidade de um circuio fucioar adequadamee mesmo a preseça de um deermiado ível de ruído e o segudo à capacidade de um circuio forecer/drear corree para/de os circuios a ele coecados de forma a maer um fucioameo adequado Imuidade à uído: Capacidade de maer o fucioameo adequadamee mesmo a preseça de ruídos em suas eradas e saídas. e aé um deermiado ível de ruído, a lógica do circuio ão for compromeida, diz-se que o circuio é imue a ruídos de aé um ível de vols. Na figura abaixo, a pare hachurada do ruído compromee o fucioameo da pora. OH máx OH mí Nível 1 IH máx IH mí Nível 1 Nível Ideermiado IL máx Nível Ideermiado OL máx OL mí Nível 0 IL mí Nível 0 3

4 Para a deermiação da imuidade ao ruído, deve-se cosiderar o pior caso, ou seja, o meor valor ere (OHmí - IH mí ) e (IL máx - OLmáx) Correes de erada e saída. O esudo das correes de erada e saída de um disposiivo lógico é imporae o seido de que se pode deermiar com cereza a máxima carga que cada pora pode suporar sem que ere em desfução, bem como omar providêcias para que as eradas fucioem omialmee. Quado falamos de correes de eradas de uma pora, esamos falado de FN IN, equao que as correes de saída esão relacioadas ao ermo FN OUT FN IN (Correes de erada) I IH 1,5u 1,3m I IL & ex. TTL adard O ermo FN IN sigifica leque de erada, iso é, o cojuo das iformações das correes de erada. O FN IN é dado ormalmee em amperes, as formas de corree de erada para ível alo, fa i 1 ou I IH e corree de erada para ível baixo, fa i 0 ou I IL. s correes de eradas sigificam as corees quiescees, ou seja, as correes ecessárias para o perfeio fucioameo das eradas (quado falarmos das correes de saídas, veremos que esas são forecidas com seus valores máximos). Na figura abaixo, ilusra -se ese coceio FN OUT (Correes de saída) & O ermo FN OUT sigifica leque de saída e correspode ao cojuo de iformações sobre as correes de saída. FN OUT, ao corário de FN IN, & ão é forecido em amperes, mas sim, covecioalmee, como o úmero de eradas-padrão (da mesma família) que uma saída cosegue exciar com garaia. É um úmero adimesioal e em um seido esriamee domésico & (ão em seido falar sobre fa ou ere famílias diferees, embora possamos calcular facilmee a capacidade exciaória de uma família para oura). Por exemplo, se omarmos a pora desehada acima, podemos dizer que o FN OUT daquela família é 3 se a saída for capaz de drear 3x1,3m das rês & eradas a ela ligadas e forecer 3x1,5u para as mesmas (vide figura abaixo). seguir serão aalisadas as diversas esruuras ciadas aeriormee. ex. TTL adard 1.2-Lógica com diodos (iode Logic) 1 1 F F 2 2 Pora E Pora OU Pora Iversora 1.3-Trasisor Fucioado Como Iversor vide figura acima 4

5 1.4-Família TL (iode Trasisor Logic) família TL (Lógica de diodos e rasisores) é uma exesão da lógica com diodos, permiido formar além dos blocos E ou OU, os blocos NE e NOU. O circuio básico da pora NE TL é viso a figura: 1 x 3 T1 Z & d3 be 2 Exercício: esehe a pora NOU TL. e uma das eradas esiver em ível zero (0), o seu diodo correspodee esará coduzido, o que é codição suficiee para que o rasisor eseja corado (x=1=2<(3+e). úica possibilidade do rasisor erar em regime de sauração (saída igual a ZEO) é quado ==1. Pricipais caracerísicas: bloco lógico básico é a pora NE, empo de araso da ordem de 30s, fa-ou 8, poêcia/bloco 10mw, imuidade ao ruído da ordem de 1,4. Isso é facilmee compreedido, pois o iício de codução do rasisor T1 acoece quado E + 3 for meor que x, i.e., 1, Família CTL (irec-coupled Trasisor Logic) família CTL (Lógica de rasisores direamee acoplados) permiem alimeação de baixa esão, em oro de 3. Pora NE F F Fa-ou igual a 2 (limiação), baixa poêcia em fução do meor úmeros de resisores ieros, imuidade ao ruído baixa, em fução do fao de que qualquer variação da esão de erada poderá fazer, facilmee, com que um dos rasisores saia da siuação de core e ere em siuação de sauração. 1.6-Família TL (esisor-trasisor Logic) família LT (Lógica de rasisores e resisores) é uma das primeiras famílias rasposas para os circuios iegrados. Essa família é semelhae à família CTL somee que seus circuios ão possuem Pora NOU acoplameo direo dos rasisores. alogamee à família CTL, possui circuios simples e de fácil compreesão. O circuio de uma pora NOU a família TL é viso a figura: 3, z Exercício. a)eermie as esões da saída (z) para 0,1,2,3,4 e 5 cargas-padrão. b)coclua sobre a depedêcia ere z e o úmero de cargas. z No Cargas

6 Caracerísicas gerais: Fa-ou igual a 5, poêcia dissipada por bloco da ordem de 10mW,devido à irodução dos resisores de base, em-se maior imuidade ao ruído que a família CTL e empo de araso ípico da ordem de 12s. maior imuidade ao ruído é devido ao fao de o ruído, para polarizar a jução base-emissor do rasisor, deve perder eergia sobre o resisor de 450 ohms. esão associada a esa perda é jusamee o icremeo de imuidade a ruídos que esa família em em relação ao circuio correspodee sem resisor. 1.7 Família CTL (esisor-capacior Trasisor Logic) família CTL (Lógica de Trasisor-resisor-capacior) é semelhae à TL, apeas com a irodução de capaciores para dimiuir o empo de araso, ou seja, aumear a velocidade de comuação. F O efeio dos capaciores é dimiuir o empo de araso, pois quado se aplica um degrau de esão em um capacior, o mesmo compora-se como um curo-circuio o isae iicial. 1.8 Família HTL (High Threshold Logic) família HTL (Lógica de alo Limiar) apresea ala imuidade ao ruído (emprego em equipameos idusriais). 1 2 Zeer Esa imuidade é devido ao fao de que qualquer ruído precisa er eergia suficiee para polarizar o diodo zeer e a jução base-emissor do rasisor aes de causar alera zão o esado da pora. Fucioameo aálogo ao da família TL, com uma esão para o diodo 3 maior, ou seja, uma esão de zeer maior que a eção de jução d3 daquela.. Fa-ou ípico igual a 10, Cosumo aproximado de 60 mw/bloco. presea o maior empo de araso ere as famílias de ecologia bipolar. 1.9 Família TTL (Trasisor-Trasi sor Logic) família TTL (Logica de Trasisores ipolares) é derivada da família TL (vide comparação a figura), difereciado-se o uso de Trasisores Muliemissores, o que resula em uma série de vaages,ais como: elimiação da rede de diodos e resisores de erada, maior velocidade de comuação e aida, maior facilidade de cosrução em escala iegrada, orado-se meor o cuso por uidade. 1 Icbo corado 2 TL TTL saurado 6

7 O rasisor muliemissor fucioa exaamee do mesmo modo que os bipolares comus. Para a polarização de uma jução base-emissor, precisa-se de um be=0,6 e uma vez polarizada esa jução, exisirá uma corree de coleor que passará pelo(s) emissor(es) polarizado(s). Nesa codição, a corree de coleor do rasisor de erada ea drear corree da base do rasisor de saída, corado-o. Com o rasisor de saída corado, a saída permaece em ível lógico um. Quado, o exemplo acima, as duas juções base-emissor esiverem ão polarizadas, exisirá uma corree de fuga, a I CO, corree base-coleor com emissor em abero, que será suficiee para polarizar o rasisor da saída, levado a mesma para o ível zero Erada em abero: Quado deixamos uma erada em abero, eremos a respeciva jução base-emissor ão polarizada. Iso em o mesmo efeio de se colocar o ível um lógico a erada. Por isso, diz-se que uma erada em abero é uma erada em um. Na práica, ode problemas de acoplameo de ruído de HF são bem cohecidos, sempre devemos garair o ív el 1 ligado-o fisicamee a, i.e., ão devemos cofiar o expediee de deixar eradas em abero, geralmee aparecerão problemas. Para se aumear o úmero de eradas do bloco NE, basa aumear o úmero de emissores do rasisor muliemissor de erada Especificações da Família TTL: éries 74/54 imbologia eralmee, observaremos os CI s com ecologia TTL um código semelhae ao mosrado abaixo: ZZ 74 C KK XXX NT ode ZZ é geralmee o código do fabricae (ex. N da Texas Is.). Os úmeros 74 e 54 dizem respeio à Faixa de Temperaura de fucioameo. O código 74, cohecido por versão comercial em caracerísicas de emperaura para ipolar a faixa [0..70 C] e a versão com compaibilidade CMO a faixa [ C]. O código 54, cohecido por versão Miliar e a faixa de uilização de [ C]. s leras que aparecem após o 74/54 especificam a sub-família: ehum código ou N para TTL adard (TTL padrão ou ormal), L para Low Power, L para Low Power choky (aixa Poêcia com Juções choky), para choky (Juções choky), L para dvaced Low Power choky (aixa Poêcia/Juções choky-avaçada), para dvaced choky (Juções choky -versão avaçada), F para FT TM (FT (marca regisrada)), e C para compaibilidade com CMO. KK s úmeros ideificadores especiais relacioados com o úmero de bis de barrameo de CI s de ierface. Os úmeros XXX especificam a fução do CI(ex. 00 em quaro poras NE de duas eradas). NT ideifica o ipo de ecapsulameo. ex. N=300mil IP ual i Pie; NT é 300 mil IP para 24/28 pios; =150 mil O; W 300 mil O 20/24/28 pios; L 300 mil OP (hrik mall Oulie Package) 48/56 pios 300 mil cerâmico IL limeação: versão Comercial (74xx) em olerâcia de 5% a alimeação [de 4,75 a 5,25] e faixa de emperaura de rabalho ere 0 a 75 C e a versão miliar Miliar (série 54xx) uma olerâcia de 10% com faixa de emperaura de rabalho ere 55 C a 125 C Níveis de Erada e aída: IH míimo de 2, ou 5 5 seja, para IH meor do 2,5 Nível 1 Nível 1 que 2 o bloco pode ão ierprear o valor 2,0 de esão de erada como ível 1. IL Nível Ideermiado Nível Ideermiado máximo da ordem de 0,8. OH míimo é de 0,8 2,5, ou seja, quado um bloco apresear 0,5 ível 1 de saída, a Nível 0 Nível esão de saída míima (pior caso) será de 2,5. Níveis de aída Níveis de Erada Pode-se oar que ese valor é compaível com IL máximo (veja abaixo), i.e., para os piores casos das saídas, a erada aida ierpreará o ível correamee (pois os piores casos da saída esão dero, com folga, dos íveis de ierpreação da erada). 7

8 1.9.3 aídas Padrão: Pull-up esisor Ope Collecor Toem Pole pora NE TTL Padrão 1=4k 2=1k6 3=130 X Q3 Q4 Q5 Eable 4=1k Pora NN TTL padrão. que o circuio se compora como uma pora NE. preseça de 3 o coleor de Q 3 caraceriza o cive Pull-Up esisor e o cojuo Q3 e Q4, com ou sem o diodo ligado o coleor de T 4 (formado um elevador de poecial) caraceriza a saída Toe-Pole. Quado ivermos uma ou ambas as eradas e em ível 0, aalogamee ao circuio básico, o rasisor Q 2 irá corar, levado (por ausêcia de corree de base) Q 4 ao core. O rasisor Q3 esará com edêcia a coduzir, pois por 2 fluirá uma corree aravés de sua base. Nesse caso, aparecerá a saída um igual a + (ível lógico 1). Quado ambas as eradas esiverem em abero ou em ível 1, por 1 fluirá uma corree (ICO) que irá saurar e cosequeemee Q4. evido à elevação do poecial de base pelo diodo, o rasisor Q3 será corado e eremos, a saída, um baixo poecial, a esão CEsa de Q4, aproximadamee de 0,2, equivalee ao ível lógico zero. esse modo, oamos Coleor bero eve ser ligado um resisor de pull-up exeramee quado da uilização do bloco. Essa cofiguração permie o corole exero da corree de coleor, proporcioado iclusive o aumeo do fa-ou. lém disso, permie a ligação cojua de várias saídas aravés de um úico resisor de coleor, formado uma ligação deomiada E por coexão ou por fio Fução Eable, Tri -ae / Esado de la Impedâcia: Na figura de [Pora NN TTL padrão] a saída apresea 3 esados de saída: o esado 0 (Q4 saurado e Q3 corado), o esado 1 (Q4 corado e Q3 saurado) e um erceiro esado de ala impedâcia (Q4 e Q3 corados), cohecido como erceiro esado. iz-se que esa saída é do ipo ri-sae (3). e aplicarmos um ível zero (0) a erada E (eable, erada de abiliação), Q5 será corado e o circuio fucioará ormalmee como uma pora NE. e aplicarmos ível 1(), o rasisor Q5 saurará e o poecial o poo X cairá para um valor baixo, levado Q3 e Q4 para a siuação de core. O ermial de saída, ese caso, esara praicamee descoecado do circuio e ocasioará o esado de ala impedâcia. Na práica, as aplicações das saídas ri-sae são muias, pricipalmee em sisemas com micro-processadores, ode vários circuios iegrados comparilham um mesmo cojuo de, formado o que se deomia barrameo de dados (aa us). Nesa siuação, equao um disposiivo uiliza os dados do barrameo, odos os ouros disposiivos ligados ao mesmo barrameo permaecem em esado de ala impedâcia. É como fucioa a memória de um compuador Caracerísicas Pricipais da Família TTL loco lógico básico: pora NE Fa-ou igual ípico de 10 para O cosumo dessa família é da ordem de 10mW por pora a versão mais comum. imuidade ao ruído é relaivamee boa,em oro de 0,4. O empo de araso de propagação é da ordem de 10 s a versão mais comum. 8

9 1.9.8 ersões dos Circuios TTL NN TTL PÃO: 1=4k 2=1k6 3=130 Q3 74Lxx com ; 1=40kΩ, 2=20kΩ, 3=12kΩ e 4=500kΩ; 74Hxx sem ; Q4 - Trasisor arligo, esisêcias imiuidas 74xx sem : Trasisores choky; 74Lxx com : Trasisores choky; esisêcias imiuidas. Q4 4=1k lém dos blocos comus (adard), a família TTL possui ouras versões de circuios com a fialidade de aeder a soliciações de ordem práica, os parâmeros relaivos a velocidade e cosumo. seguir, mosramos um quadro comparaivo com essas versões e respecivas ideificações: ersão Ideificação da série Tempo de araso de propagação por pora Cosumo de poêcia por pora Observações adard 54/ s 10 mw comum Low power 54L /74L 33 s 1 mw baixíssimo cosumo High speed 54H /74H 6 s 22 mw ala velocidade choky 54 / 74 3 s 20 mw alíssima velocidade Low power choky 54L / 74L 10 s 2 mw baixíssimo cosumo versão choky uiliza em seus circuios juções choky, ode se provoca o aparecimeo de uma região de depleção a jução ere um meal e um semicoduor. Esse elemeo apresea um empo de comuação exremamee baixo e cosequeemee uma ala velocidade de rabalho. seguir, apresea-se os circuios ieros das diversas sub-famílias TTL. 1=4k 2=1k6 3=130 1=40k 2=20k 3=500 Q3 Q3 Q4 Q4 4=1k 4=12k 74XX 74LXX 9

10 3=50 1=2k8 2=900 1=2k8 2=760 3=50 Q3' Q3'' Q3' Q3'' Q4 4'= Q4 4'=470 4k 74XX 74HXX Exercícios: 1) Explique o fao de OL sem carga ser maior que OL com carga (usar a carga padrão para a família. Uma carga padrão para uma família é uma erada ípica da mesma família). 2) ada a abela, deermie: a) o Fa-ou de cada sub familia; b) quaas eradas a familia L cosegue exciar com garaia? c) quaas eradas L a familia cosegue exciar com garaia?; d) quaas eradas L a familia adard (N) cosegue exciar com garaia? e) quaas eradas L a familia H cosegue exciar com garaia? e f) quaas eradas H a fa milia L cosegue exciar com garaia? alores máximos alores quiescees ub-família I OL m I OH µ I IL m I IH µ IH IL OH OL N (adard ) , ,8 2,4 0,4 L 3, , ,8 2,4 0,4 H ,8 2,4 0, ,8 2,7 0,4 L , ,8 2,7 0, Família ECL (Emier-Coupled Logic) família ECL (Lógica de Emissores acoplados) uiliza os circuios o acoplameo direo ere emissores dos rasisores.esse fao faz com que os rasisores ão rabalhem Z2 Z1 Z2 a região de sauração e raz como cosequêcia, um meor empo de resposa, ou seja, uma velocidade de rabalho ala. e Z T3 T2 T fao, dere as famílias lógicas aqui esudadas, é a que permie I 2 I a maior velocidade de comuação (1,55 s). Essa família apresea um bloco lógico com duas Ie saídas, a NOU e a OU, obidas a parir do mesmo circuio. O circuio ECL fucioa de maeira aáloga a um amplificador diferecial. Quado ambas as eradas esiverem -e em ível zero, os rasisores T3 e T2 esarão o limiar da região de core, porao I 2 será pequea e por isso o poecial em Z2 será alo. e I 2 em um baixo valor, I 1 erá um valor alo de modo a saisfazer a codição Ie=I 1 +I 2. Com isso o rasisor T1 esará o limiar da sauração, impodo 10

11 assim, um poecial baixo em Z1. Quado pelo meos uma das eradas ( ou ) esiver com poecial alo (ível 1), o seu respecivo rasisor (T3 ou T2) esará o limiar da sauração e, com isso, I2 será elevada, logo o poecial de Z2 será baixo. e I2 é elevada, I1 deverá ser pequea de modo a maer a corree Ie. Com isso o rasisor T3 esará o limiar de core, impodo assim um poecial alo em Z1. rasposição dessas siuações para uma abela verdade pode ser visa a figura acima, ode se pode ver que a saída Z1 é uma saída OU e a saída Z2 é uma saída NOU. plicações pricipais desa famili se ecoram em compuadores rápidos e saélies. Tem desvaagem de um alo cosumo, fabricação complicada e baixa desidade de iegração Caracerísicas da Família ECL r Os blocos lógicos pricipais são a pora OU (saída Z1) e a pora NOU (Z2). Uma das vaages de ECL é que possui um fa-ou igual a 25. poêcia dissipada pelos blocos dessa família é da ordem de 50 a 70 mw por bloco. Isso se dá pelo fao de ão rabalharmos a região de core e sauração e sim, a região aiva. presea uma boa imuidade a ruído. Como já foi dio, a grade vaagem da família ECL é de possuir um empo de araso muio baixo, da ordem de poucos aosegudos. ualmee esa família respode uma velocidade de us 600 MegaHz Família MO (Meal-Oxide emicoducor) família MO (Lógica de rasisores MO-FET) são circuios formados a parir de rasisores MOFETs, rasisores de efeio de campo, cosruídos a parir da ecologia MO (semicoduor de óxido meálico). Ilusra-se abaixo eses rasisores MOFET Caal Caal p Para o rasisor MO caal (MO) equao 0 o rasisor esá corado. Quado a esão for de aproximadamee 1,5 começa a formação de um caal coduivo ere o dreo e a foe (source). Quao maior o valor de maior o caal de codução e, p porao, meor a resisêcia ere dreo e foe. Trabalhado em codições de core e sauração em-se resisêcias de core de 10 Ω e de sauração de 1 kω. O rasisor pmo (MOFe caal p) fucioa de maeira complemear de modo que podemos fazer o seguie resumo. Nível lógico zero o gae faz o pmo coduzir e o MO corar, equao que o ível lógico um o gae faz o pmo corar e o MO coduzir. O rasisor MO é 2 vezes mais rápido que o pmo (maior ível de iegração) (**) ecologia MO apresea como caracerísica uma maior desidade de iegração que os bipolares, de forma a coseguirmos um grade úmero de compoees dero de um mesmo ecapsulameo. raças a esa caracerísica, êm grade aplicação em circuios de memórias de grade capacidade e microprocessadores. Como vaages desa família emos o baixo cuso de fabricação; meor cosumo (ão uiliza resisores a fabricação de C.I.'s. Os rasisores fazem o papel de resisores); meor espaço ocupado (óimo para C.I.'s com ala escala de iegração como memórias e microprocessadores). pricipal desvaagem desa família é sua meor velocidade de operação Pora Iversora (NOT) uilizado MO i +5 o +5 Q3 o +5 Q3 o Pora Iversora MO Pora NE MO Pora NOU MO 11

12 O gae do rasisor é colocado em +5 o que lhe permie esar sempre coduzido (ão saurado) com um caal (-) um pouco mais esreio do que em siuação de sauração. Ese rasisor faz a fução de um resisor de 100 kω. é o rasisor de comuação, rabalhado em codição de core (10 Ω) ou sauração (1 kω). e i for igual a 0, esará corado. Ter-se-á eão um divisor resisivo ode =100 kω e = 10 Ω. Porao ou +5 (ível lógico um). o corário, se i = +5, eão esará saurado. Ter-se-á agora um divisor resisivo ode =100 k Ω e = 1 kω. Porao ou 0 (0,05), i.e., ível lógico zero Pora NE (NN) com MO Na figura da pora e MO, ou somee será igual a (aproximadamee) 0 se e Q3 esiverem coduzido, codição que só ocorre se = = +5. Porao o circuio em uma fução do ipo NE (Não E ou NN) Pora NOU (NO) com MO ou somee será igual (aproximadamee) 0 se pelo meos um dos rasisores de comuação ( "ou" Q3) esiverem coduzido, codição que só ocorre se ou for igual a +5. Porao é uma fução do ipo NO Caracerísicas do MO: - raso de propagação ípico = 50 s; - Margem de ruído maior que do TTL ( 1,5 para esão de alimeação de 5 ); - Fa-ou de aproximadamee 50 (Zi alo aumea o fa-ou); - Complexidade meor que do TTL (só uiliza um ipo de compoee o C.I.); - esibilidade esáica Como Zi é elevado uma corree provocada por uma carga esáica a erada provoca i elevado que pode daificar o C.I. (Exige-se bacada de rabalho, operador e isrumeação aerrados, assim como exige maeriais coduivos (**) para acodicioá-los) Logica Negaiva -dd Q3 Z Z1 Z dd -dd 0 -dd 0 -dd 0 -dd -dd -dd 0 figura acima represea uma pora com lógica egaiva. Para fis de ilusração, desehou-se o circuio adoado uma oura simbologia, frequeemere ecorada a bibliografia radicioal. Nese circuio, quado pelo meos uma das eradas esiver com 0, ou seja, ível zero, eremos o respecivo MOFET corado, impodo assim uma esão de saída igual a, pois esá sempre coduzido. Quado ambas as eradas esiverem em (ível 1 a lógica egaiva), eremos ao como coduzido, logo o poecial da saída será zero. Noamos que a impedâcia de erada desse circuio é elevada, pois a erada é feia aravés dos gaes dos MOFETs.Traspodo es ses valores para uma abela verdade (mosrada a figura aerior), cocluímos que o circuio fucioa como uma pora NE com lógica egaiva Caracerísicas pricipais da Família MO O bloco pricipal dessa família é a pora NE. Fa-ou igual a 20. Os blocos dessa família dissipam poêcias exremamee baixas, levado-se em cosideração o grade úmero de compoees dero de um mesmo ecapsulameo. Esses circuios apreseam uma ala imuidade a ruído. grade desvaagem dessa família é o elevado empo de araso, que é da ordem de 300s, que como podemos oar, é o maior ere odas as famílias visas Família CMO (Complemeary MO) úlima família abordada aqui é a família CMO. Nesa família CMO (MO com simeria complemear) sempre haverá um rasisor pmo rabalhado com um ouro MO em simeria complemeartem seus circuios cosruídos basicamee de pares de MO caal e MO caal p. uas cofigurações básicas permiem, como a família MO, uma grade escala de iegração, com os blocos formados a parir dessa écica, cosumido a mais 12

13 baixa poêcia de odas as famílias esudadas, sedo esa esa uma de suas mais imporaes caracerísicas. Oura caracerísica imporae é o seu grade Fa-ou por se raar de circuios de ala impedâcia de erada. Quao à alimeação,essa família permie uma larga faixa de esões que garae um bom fucioameo: desde 3 aé 15 (série 40XX) ou de 3 aé 18 (série 40XX). ua fabricação é mais simples que a da família TTL. Tem uma meor desidade de iegração e são circuios mais complexos se comparada à ecologia MO (**). É ambém mais rápida que a ecologia pmo. Quao as caracerísicas de esão das eradas e saídas, a familia CMO em um comporameo al qual ilusrado a figura abaixo: dd dd-0,5 Nível 1 dd 70%dd Nível 1 Nível Ideermiado 30%dd Nível Ideermiado 0,5 0 Nível 0 Níveis de aída 0 Nível 0 Níveis de Erada ejamos agora,o fucioameo dos blocos lógicos pricipais dessa família que são as poras NOU e as poras NE Pora Iversora (NOT) CMO i +dd p o Nesa pora, Um i de zero vols faz com que core e coduza e a saída erá dd-ds (ível lógico 1). e a erado ivermos dd, saura e cora e a saída erá ds (ível lógico zero). O circuio fucioa eão como um circuio iversor. Pora Iversora CMO Pora NOU (NO) CMO +dd p M1 p M2 Z Quado ambas as eradas esiverem em zero, os MO caal p M1 e M2, esarão coduzido e os MO caal, M3 e M4, esarão corados; isso fará com que a esão de saída assuma um valor igual a +. Quado pelo meos uma das eradas ( ou ) esiver em + (ível 1), eremos o MO caal correspodee, M3 ou M4 coduzido, fazedo com que a saída ehamos uma esão igual a zero. ese modo, emos um circuio ode a resposa é zero quado uma ou mais eradas êm ível lógico um. O circuio é porao uma pora NOU. M3 M4 13

14 Pora NE (NN) CMO M2 p +dd p M1 Z M3 M4 Quado pelo meos uma das eradas esiver em zero ( ou ), o respecivo MO caal, M3 ou M4, esará corado e o respecivo MO caal p, M1 ou M2, esará coduzido, logo eremos a saída uma esão igual a + ( ível 1). Quado ambas as eradas esiverem em +, ao M3 como M4 esarão coduzido e M1 e M2 esarão corados, logo, eremos a saída uma esão igual a zero. Um circuio cuja resposa é zero para ambas as eradas em 1 e zero para os ouros casos é um circuio NE. Traspodo essas siuações para uma abela verdade,emos: Como sabemos, ao a parir de poras NOU como a parir de poras NE, podemos esquemaizar qualquer ouro bloco. iso chamamos de suficiêcia das poras NOU e NE, pois com qualquer uma delas, é possível cosruir qualquer disposiivo digial Caracerísicas Pricipais da Família CMO locos lógicos pricipais poras NOU e NE. Fa-ou maior que 50. Poêcia dissipada por bloco da ordem de 10 mw. Essa família possui uma ala imuidade a ruído (45% ). grade desvaagem dessa família é o seu empo de araso que é da ordem de 60 s, sedo muio maior que das famílias que ulilizam como compoees o rasisor bipolar, exceuado-se a família HTL. Essa família possui ambém problemas com o mauseio dos circuios iegrados que, devido à elericidade esáica, degrada as juções (embora ese problema eha sido miimizado quase a poo de ão ser mais um problema). Para coorar o problema, exise o mercado uma série de disposiivos aiesáicos, possibiliado um mauseio mais seguro e uma proeção maior ao circuio.como já foi dio,as famílias de circuios lógicos possuem circuios compaíveis ere si, porém em algus casos ecessiamos coecar blocos de uma família com ouros de uma oura família. Nesses casos, para aeder ao às especificações de saída de uma família como às especificações de erada de uma oura, ecessiamos uilizar circuios chamados circuios de ierface. 5 5 Os circuios de ierfaces mais +uilizados são os CMO TTL aé um TTL que permiem as coexões das famílias 5 5 1K 5 CMO e TTL, fazedo com que aravés desses circuios, essas famílias TTL CMO aé us 100 CMO fiquem compaíveis ere si. Esas ierfaces podem ser resumidas a figura abaixo. O 74CXX é um CI TTL com compaibilidade CMO. CMO TTL uas caracerísicas de correes são: IILmax=- 5 dd 2K7 dd 1u; IIHmax=1u ; IOLmax=10u e IOHmax=- 10u. TTL CMO 14

15 s várias séries ou sub-famílias CMO esão ilusradas a abela abaixo, ode se vê suas pricipais caracerísicas: HC High peed CMO CMO de la elocidade HCT High peed CMO wih TTL ipus CMO de la elocidade com eradas TTL C dvaced CMO CMO de la elocidade-versão avaçada CT dvaced CMO com TTL ipus CMO com eradas TTL-versão avaçada CT icmo Techology Tecologia icmo (ipolar/cmo) T dvaced icmo Techology Tecologia icmo vaçada LT Low olage Techology Tecologia de aixa Tesão 1.13 Familia icmo icmo combia as vaages das ecologias ipolar (la velocidade) e CMO (aixo Cosumo). Esa ecologia de ala performace em uma maior facilidade de projeo (projea-se de modo aálogo aos de baixa performace), uma vez que a miimização dos problemas de ruído iríseco, ruídos de chaveameo e cosumo em alas frequêcias, juamee com ouras caracerísicas desa ecologia híbrida, reduz os esforços de projeo. lgumas dos vaages desa ecologia são: ala velocidade; cosumo reduzido ao em operação diâmica quao esáica; aídas bipolares que proveem m, ecessárias para aplicações avaçadas em barrameos; uído de chaveameo meor; saída puramee bipolar com requisios de corree e ruídos de acordo com as ecessidades auais; Os eságios de erada e fucioal uilizam pricipalmee ecologia CMO. O icmo avaçado (T) em sua performace melhorada e aida pode ser iegrado a uma escala pouco meor que a meade da escala da icmo ormal Tedêcia aual das Famílias O gráfico seguie represea as edêcias de migração das famílias, bem como o volume de fabricação aual, seu saus ecológico e suas ecologias básicas: olume Irodução scesão Mauridade auração eclíio la Performace projeo avaçado em aividade Produção em grade volume Novas Tecologias lo ível de supore Muios forecedores e forecedores Preço esável Novos projeos aida os usam Forecimeo em declíio Não recomedado para ovos projeos Preços em ascesão /L FCT ECL 300 FCT Q HC/HCT FTr T FT HC/HCT 74C C4K L icmo CMO ipolar ECL LQ LX LT LCX Tedêcia de Migração TTL (N) Tempo 15

16 1.15 plicações básicas para as diversas famílias. icmo IPOL -COMPLEMENTY M ETL OXIE EMICONUCTO T la velocidade, las correes de saída, baixo ruído LT la velocidade e alas correes de saída para aplicações de 3,3 vols. CMO COMPLEMENTY M ETL OXIE EMICONUCTO LCX la velocidade possibiliado ieroperacioalidade ere sisemas de 5 e 3,3 com saídas oleraes a 5 LX Traslação de de íveis de esão (5/3,3) LQ Ideal para aplicações exclusivamee de 3,3. C Propósios gerais (versão miliar dispoível com ala resisêcia à radiação) CQ Especialmee projeada para aplicações sesíveis a ruídos CT Idem C CTQ Idem CQ HC Esá erado em subsiuição à HCMO. lém de er baixa poêcia, baixo ruído e baixa corree de saída, é mais veloz. HCT Idem HC HC Tede a sair do mercado. ubsiuída pelas HC/HCT, elocidade moderada. Não acoselhado para ovos projeos. HCT Idem HC 74C plicação específica para esões alas (ível CMO) e alos ruidos. C4K las volages e alos ruídos. CMO padrão. IPOL TECNOLOI IPOL FTr mais rápida com ecologia TTL. É uma versão melhorada da FT. FT Melhor razão velocidade/cosumo dere as famílias TTL-choky. Tecologia TTL de ala velocidade e alas correes de saída. L aixo ruído de saída e o meor cosumo dere as sub-famílias avaçadas TTL. L Familias bem cohecidas para as quais exisirá supore por algum empo aida (coforme Naioal C.). Idem L, mas ão recomedada para ovos projeos. N (TTL) Idem L, mas ão recomedada para ovos projeos. ECL EMITHE COUPLE LOIC érie 300 ere as sub-famílias ECL é a de mais fácil uso, meor cosumo e melhor preço/performace. ubsiui a séria

17 Família Limiares uido delay lim. Ii Iomax Icc eloc.3 ub-f. IL / IH OLP OL T T T P CC ±10% I IL /I IH I OL /I OH µ Mhz icmo IPOL -COMPLEMENTY METL OXIE EMICONUCTO T 1,1/1,9 0,6-1,0 1,6 1,4 6,0 5-5/5 64/ ,8 LT 1,4/1,7 0,3-0, ,3-10/10 64/ ,9 CMO COMPLEMENTY METL OXIE EMICONUCTO LCX 1,3/1,8 0,7-0,7 2,9 2,4 8,0 3,3-5/5 24/ ,8 LX ,8 3,7 12,3 3,3-1/1 4/ ,3 LQ 1,6/1,7 0,3-0,3 3,5 3,2 -- 3,3-1/1 12/ ,3 C 2,2/3,0 1,6-1,5 1,7 1,5 -- 3,3/5,0-1/1 24/ ,3 CQ 2,3/2,9 0,9-0,6 2,4 2,4 -- 3,3/5,0-1/1 24/ ,3 CT 0,45/2,1 1,6-1,6 1,7 1,5 10,5 5,0-1/1 24/ CTQ 1,2/2,0 0,9-0,5 2,5 2,4 10,0 5,0-1/1 24/ HC 2,1/2,8 0,7-0,5 4,1 3,2 10,5 3,3/5,0-1/1 8/ ,6 HCT ,0-1/1 8/ HC 2,3/2,4 0,5-0,3 3,6 4,1 38,0 2/4,5/6-1/1 6/ HCT 1,3/1,4 0,5-0,3 4,6 3,9 38,0 5,0-1/1 6/ C , /1 12/ ,3 C4K , p 8/-1, IPOL TECNOLOI IPOL FTr 0,6/2,2 0,8-0,8 2,3 1,1 6, /5 64/ ,4 FT 0,9/1,8 0,6-0,3 2,1 1,8 8, /5 64/ ,8 0,5/1,9 0,8-1,4 2,1 1,5 9,0 5-1m/20 64/ ,3 L 0,8/1,6 0,2-0,5 2,3 2,3 20, /20 24/ L /20 24/ , /50 64/ ,1 N (TTL) ,6m/40 40/ -0, ,3 ECL EMITHE COUPLE LOIC érie ,7/-4,2 0,5/240-1,8/50Ω -65m uido causado pelo chaveameo de ouras saídas uma saída em repouso. OLP é o valor em vols do pico máximo acima do valor em esão da saída em repouso. OL é o valor correspodee abaixo. I IL /I IH em microamperes I OL /I OH em m Icc em m T - Tempo de subida (rise ime) em s. T - Tempo de descida (Fall ime) em s. TP - Tempo de raso de Propagação,em s. 3.-elocidade máxima para máxima esão de alimeação especificada. 17