Famílias Lógicas: CMOS, TTL – Tensões como Variáveis Lógicas Disciplina: Circuitos Digitais Famílias Lógicas: CMOS, TTL – Tensões como Variáveis Lógicas Aula 11 Lucas Santos Pereira

Histórico

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”).

Níveis de Abstração

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.

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.

Portas Lógicas Porta NOT: A=0 (conduz) A=1 (não conduz) Tabela Verdade X 1

Portas Lógicas Porta NOT: A=0 (conduz) A=1 (não conduz)

Transistores NMOS = (Negative Metal-Oxide Semiconductor - Semicondutor de Óxido-Metal Negativo) PMOS = (Positive Metal-Oxide Semiconductor - Semicondutor de Óxido-Metal Positivo)

Portas Lógicas Porta AND:

Portas Lógicas Porta AND:

Portas Lógicas Porta OR:

Portas Lógicas Porta OR:

Dispositivo: Transistor Dispositivo Físico

Circuito Integrado O Circuito Integrado é um circuito eletrônico construído em escala microscópica. Normalmente feito em silício (material semicondutor)

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.

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.

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

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.

Família TTL Níveis de tensão de saída

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.

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...

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;

Simulador de Circuitos Digitais Site: http://www.tourdigital.net/inicio/?q=node/15

Exercícios Simule uma porta lógica AND TTL 7408. Veja seu datasheet a seguir.

Solução Exercício 1 Solução...

Exercícios Simule uma porta lógica AND TTL 7421. Veja seu datasheet a seguir.

Exercícios Simule uma porta lógica OR 7421. Veja seu datasheet a seguir.

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