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PublicouMaria da Assunção Schmidt Espírito Santo Alterado mais de 8 anos atrás
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Famílias Lógicas: CMOS, TTL – Tensões como Variáveis Lógicas
Disciplina: Circuitos Digitais Famílias Lógicas: CMOS, TTL – Tensões como Variáveis Lógicas Aula 11 Lucas Santos Pereira
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Histórico
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Níveis Lógicos No século XIX, George Boole sistematizou a álgebra booleana em dois tipos: Verdadeiras ( a qual atribui o símbolo matemático “1”). Falso ( a qual atribui o símbolo matemático “0”).
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Níveis de Abstração
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Portas Lógicas A álgebra booleana tem por base três operações: AND, OR e a NOT. Também chamadas de portas lógicas. Uma porta lógica é um circuito digital com uma ou mais tensões de entradas e somente uma tensão de saída. Através da combinação dessas portas, obtemos os circuitos lógicos.
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Tensão como Variáveis Lógicas
O valor booleano 0 (zero) pode representar qualquer tensão dentro da faixa 0 a 0,8 V; O valor booleano 1 (um) pode representar qualquer tensão dentro da faixa 2 a 5 V; Tensões entre 0,8 V e 2 V são indefinidas e não deveriam ocorrer em circunstâncias normais; Dessa forma, as variáveis booleanas 0 e 1 não representam efetivamente números, mas sim o estado do nível de tensão de uma variável.
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Portas Lógicas Porta NOT: A=0 (conduz) A=1 (não conduz) Tabela Verdade
X 1
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Portas Lógicas Porta NOT: A=0 (conduz) A=1 (não conduz)
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Transistores NMOS = (Negative Metal-Oxide Semiconductor - Semicondutor de Óxido-Metal Negativo) PMOS = (Positive Metal-Oxide Semiconductor - Semicondutor de Óxido-Metal Positivo)
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Portas Lógicas Porta AND:
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Portas Lógicas Porta AND:
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Portas Lógicas Porta OR:
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Portas Lógicas Porta OR:
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Dispositivo: Transistor
Dispositivo Físico
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Circuito Integrado O Circuito Integrado é um circuito eletrônico construído em escala microscópica. Normalmente feito em silício (material semicondutor)
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Características dos Circuitos Integrados
Tensão de Alimentação; Valores de tensão para os níveis lógicos alto e baixo; Tecnologia de fabricação; Tipo de transistor utilizado para o chaveamento; Velocidade de operação; Entre outros.
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Famílias de Circuitos Integrados
As principais famílias lógicas de circuitos digitais são: TTL ( Lógica Transistor - Transistor) CMOS ( Semicondutor de Óxido-Metal Complementar). Em projetos de sistemas digitais, é muito comum haver a necessidade de se fixar um determinado nível lógico nas entradas das portas lógicas, como também é comum não se utilizar determinadas entradas. Uma entrada em aberto em TTL é entendida como nível lógico 1. Uma entrada em aberto em CMOS é entendida como nível lógico 0.
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Circuitos Integrados A tensão de alimentação em relação a tecnologia de fabricação: 1µm – 5V 0,35 µm – 3,3V 0,18 µm – 1,8V Tecnologia atual: 32nm, 22nm – 0,9V
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Família TTL TTL significa ( Lógica Transistor-Transistor) ou (Transistor-Transistor Logic); Tensão de alimentação utilizada se restringe a 5 V DC (Discrete Current – Corrente Contínua), tendo porém uma faixa de tensão correspondente aos níveis lógicos 0 e 1. A Figura a seguir apresenta a faixa de tensão de entrada.
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Família TTL Níveis de tensão de saída
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Família TTL A família TTL apresenta varias subfamílias: 74L, 74F, 74H, 74S, 74LS, 74AS, 74ALS, etc. Cada uma é adequada a um tipo de aplicação. Geralmente é observado nos CI’s com tecnologia TTL um código como este.
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Família CMOS O CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) foi patenteado em 1963 por Frank Wanlass. Tecnologia mais utilizada na fabricação de circuitos integrados: Elementos de lógica digital (portas lógicas, flip-flop, contadores, decodificadores...); Microprocessadores; Microcontroladores; Memórias RAM...
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Família CMOS Utiliza dois transistores MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) de canal N e P que são complementares um ao outro; As características básicas desta família lógica é o reduzido consumo de corrente (baixa potência), a alta imunidade a ruídos e a taxas de alimentação de 3 V, 15 V e 18 V dependendo do modelo;
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Simulador de Circuitos Digitais
Site:
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Exercícios Simule uma porta lógica AND TTL Veja seu datasheet a seguir.
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Solução Exercício 1 Solução...
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Exercícios Simule uma porta lógica AND TTL Veja seu datasheet a seguir.
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Exercícios Simule uma porta lógica OR Veja seu datasheet a seguir.
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Exercícios Monte a cascata lógica interna do circuito integrado a seguir, sua tabela verdade e obtenha a sua função lógica de saída 𝑓. Obs.: Considere que os 3 leds deverão acender apenas quando duas das entradas forem verdadeiras (1 lógico) ou quando as entradas A e D forem contrárias. A 𝑙𝑒𝑑 1 B 𝑓 𝑙𝑒𝑑 2 C 𝑙𝑒𝑑 3 D
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