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Eletrônica
(famílias lógicas)
Eletrônica
(famílias lógicas)
Prof. Manoel Eusebio de Lima
28/7/2005 Soluções GrecO 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 Semiconductor)
28/7/2005 Soluções GrecO 3
Família DL
• 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.
28/7/2005 Soluções GrecO 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.
• A função “inversor” não está ainda disponível sem o uso de um transistor
VA = 5V(´1´)0V(´0´)
VB = 5V(´1´)0V(´0´)
28/7/2005 Soluções GrecO 5
Família DTL
• Porta NOR de três entradas
– Se alguma entrada for nível lógico ´1´, o transistor satura e VOUT vai para nível lógico ´0´.
– Se todas as entradas forem baixas, nível lógico ´0´, o transistor corta e VOUT vai para nível lógico ´1´.
28/7/2005 Soluções GrecO 6
Família lógica DTL
• Porta lógica NAND de três entradas
– Se todas as entradas forem nível lógico ´1´, o transistor satura e VOUT 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 VOUT vai para nível lógico ´1´.
VBE
VD
28/7/2005 Soluções GrecO 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)
28/7/2005 Soluções GrecO 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
A lógica DTL foi substituída por lógica TTl, a qual é mais rápida e menor
28/7/2005 Soluções GrecO 9
• Porta lógica NAND • Entradas em nível lógico ´1´.
- QI é cortado.- QO saturado.- VOL = 0 V
• Se alguma entrada for paranível lógico ´0´:- QI satura- QO fica em região de corte- VOH = VCC
Família TTL
28/7/2005 Soluções GrecO 10
Familia TTL
• TTL com saída “Totem Pole”
– 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.RCP limita a
corrente de coletor
para um valor
seguro.
A maneira como Qp e Qo estãointerligados, como em uma pilha (empilhados como um Totem Indígena) dá a esta arquitetura de circuito de saída o nome de saída “Totem Pole”.
28/7/2005 Soluções GrecO 11
Família TTL – Exemplos de portas lógicas (Totem polem)
• Inversor
– 1/6 do chip 7404 • VIN=0. QI é saturado;
• QS, QO são cortados;
• QP está na região ativa.
VIN = ´0´
RL
VOUT = ´1´
Vce≈0
28/7/2005 Soluções GrecO 12
Família TTL - exemplos
• Porta NAND de 2 entradas
– ¼ do chip 7400
28/7/2005 Soluções GrecO 13
Família TTL - exemplos
• Família 74xx – Porta NAND de três entradas:– 1/3 de um chip 7410
Os diodos na entrada são normalmente cortados.Durantes transientes na entrada eles são ativos quando esta tensão atinge valores abaixo de –0.7 V.
28/7/2005 Soluções GrecO 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
VOUTVIN
Coletor aberto
28/7/2005 Soluções GrecO 15
Família TTL
• Tri-state – Este tipo de porta apresenta um sinal de controle, além dos sinais de entrada, determinando o funcionamento normal ou tri-state da porta:
- Na posição normal o sinal
de entrada passa pelaporta sem alteração;
- Na situação tri-state asaída apresenta-se comalta impedância, como sea saída estivesse desligadado circuito.
VOUT
28/7/2005 Soluções GrecO 16
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 tri-state
Inverte sinal
Inverte sinal
28/7/2005 Soluções GrecO 17
Família TTL
• Buffer TTL (Coletor aberto)
inversor inversor
28/7/2005 Soluções GrecO 18
Família TTL
• Buffer – funcionamento– Entrada nível lógico “1”
- Com entrada ´1´, Q2 fica saturado; - Q3 satura também, tendo como resultado uma tensão muito pequena entre a base e o emissordo 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 a que estaalimenta dentro.
- Assim, a entrada ´1´ gera umasaída ´1´.
28/7/2005 Soluções GrecO 19
- 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 saturadodevido a corrente através do resistorR4, assim conectando o terminal de saída à terra (um nível lógico ´0´)
- Assim, a entrada “0" dá uma saída“0".
• Buffer – funcionamento– Entrada nível lógico “0”
Família TTL
28/7/2005 Soluções GrecO 20
Família TTL
• Exemplo – 74X00
Lógica c = ab
a b c
Encapsulamento
28/7/2005 Soluções GrecO 21
Família TTL
• 7400 – NAND – 2 entradas
28/7/2005 Soluções GrecO 22
Família TTL
• AND - Wire – Operação AND operado por inversores tipo Coletor aberto
a) Um ou mais transistores em nível lógico ´1´
b) Quando todos os transistoresestão em nível lógico ´0´