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Circuitos Integrados Digitais ELT017

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Apresentação em tema: "Circuitos Integrados Digitais ELT017"— Transcrição da apresentação:

1 Circuitos Integrados Digitais ELT017

2 Circuitos Lógicos com transistores de passagem
Aula 4 Circuitos Lógicos com transistores de passagem ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

3 Circuitos Lógicos com Transistores de Passagem (1)
Implementação de funções lógicas com combinações em série e paralelo de chaves controladas por variáveis lógicas Conectar nós de entrada aos nós de saída Pass-Transistor Logic – PTL Caminhos em série para bloquear ou permitir a passagem de um dado sinal ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

4 Circuitos Lógicos com Transistores de Passagem (2)
Chaves podem ser implementadas: Transistor NMOS simples (a) Par de transistores MOS complementares conectados em uma porta de transmissão CMOS (b) São utilizadas em conjunto com a lógica CMOS complementar Capaz de implementar funções lógicas especiais Melhora a eficiência ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

5 Requisito essencial para o projeto (1)
Projetista deve assegurar que todos os nós do circuito tenham a todo instante um caminho de baixa resistência, seja para VDD, seja para o terra. Observe a chave S1 Quando B = ALTO, S1 fecha Y = A Conectado a VDD por Q2 ou ao terra por Q1 Quando B = BAIXO, S1 abre Y = ? Y se torna um nó de alta impedância Se inicialmente em Y = 0, ok! Mas e se Y = VDD? Capacitor vai descarregando e Y será zero, e o circuito não possui uma lógica combinatória estática ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

6 Requisito essencial para o projeto (2)
Projetista deve assegurar que todos os nós do circuito tenham a todo instante um caminho de baixa resistência, seja para VDD, seja para o terra. Observe a chave S1 Quando B = ALTO, S1 fecha Y = A Conectado a VDD por Q2 ou ao terra por Q1 Quando B = BAIXO, S1 abre Y = ? Y se torna um nó de alta impedância Se inicialmente em Y = 0, ok! Mas e se Y = VDD? Capacitor vai descarregando e Y será zero, e o circuito não possui uma lógica combinatória estática ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

7 Operação do transistor NMOS como chave (1)
Circuitos PTL com transistores NMOS são mais simples, com menor área e menor capacitância por nó Porém são feitas concessões na operação estática e dinâmica do circuito resultante ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

8 Operação do transistor NMOS como chave (2)
Transistor NMOS Q Conecta vi ao nó de saída vo vc controla o transistor Q Suponha vo = 0 e C totalmente descarregado Quando vi = VDD, transistor está na saturação e iD ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

9 Operação do transistor NMOS como chave (3)
Avaliando melhor as equações Quando Vt = Vt0 a corrente iD é alta A medida que Vt e vo aumentam, iD diminui Processo de carregamento fica lento iD é zero quando vo = VDD – Vt, desta forma VOH nunca será VDD Reduz as margens de ruído ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

10 Operação do transistor NMOS como chave (4)
Avaliando melhor as equações Considere quando o nó de saída está conectado na entrada de um inversor CMOS VOH pobre pode fazer com QP conduza e inversor terá corrente estática finita e dissipação de potência. ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

11 Operação do transistor NMOS como chave (5)
Atraso de propagação, tPLH é o tempo para que vo = VDD/2 Mesmas equações utilizadas para as tecnologias das aulas anteriores ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

12 Operação do transistor NMOS como chave (6)
Quando vi = 0, dreno e fonte trocam de papéis Como C descarrega vo diminui e o transistor entra na região de tríodo em vo = VDD – Vt Capacitor descarrega totalmente vo = VOL = 0, ou seja, o transistor transmite bem o 0V da saída Mesmas equações utilizadas para as tecnologias das aulas anteriores determinam tPHL ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

13 Restauração de nível

14 Restauração de Nível (1)
Problema: Solução 1: Quando vo1 = BAIXO, vo2 = VDD e QR está cortado Quando vo1 = ALTO (porém abaixo de VDD), vo2 = 0 e QR conduz até que vo1 = VDD Contudo a adição de QR fecha uma malha de realimentação positiva no inversor kR << kn iD é zero quando vo = VDD – Vt, desta forma VOH nunca será VDD Reduz as margens de ruído ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

15 Restauração de Nível (2)
Problema: Solução 2: Observe a equação: Diminuir o valor de Vt melhorando a tecnológica de fabricação faz com que VOH se aproxime de VDD Idealmente zero, pelo processo de implantação iônica iD é zero quando vo = VDD – Vt, desta forma VOH nunca será VDD Reduz as margens de ruído ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

16 Exemplos de circuitos lógicos com transistores de passagem

17 Circuitos Lógicos PTL (1)
Multiplexador dois-para-um Baseado no valor lógico C, ou A ou B é conectado à saída Y ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

18 Circuitos Lógicos PTL (2)
OU-Exclusivo 4 transistores em PTL 12 transistores em CMOS complementar ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

19 Problemas ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

20 Problemas Exercício 10.8 – Equipe Exercício 10.9 – Equipe
Problema – Equipe ELT017 - Circuitos Integrados Digitais


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