Eletrônica Digital prof. Victory Fernandes victoryfernandes@yahoo.com.br www.tkssoftware.com/victory

Referências Floyd Capítulo 14 pagina 800 Tocci Referências da internet

Nomenclatura 1. Standart prefix 2. Temperature Range Texas instruments SN National Semiconductors DM Signetics S (…) 2. Temperature Range 54 – Military 74 – Commercial

Nomenclatura 3. Family ALVC – Advanced Low-Voltage CMOS Technology Blank – Transistor-Transistor Logic ABT – Advanced BiCMOS Technology ABTE – Advanced BiCMOS Technology/Enhanced Transceiver Logic AC/ACT – Advanced CMOS Logic AHC/AHCT – Advanced High-Speed CMOS Logic ALB – Advanced Low-Voltage BiCMOS ALS – Advanced Low-Power Schottky Logic ALVC – Advanced Low-Voltage CMOS Technology AS – Advanced Schottky Logic AVC – Advanced Very Low-Voltage CMOS Logic BCT – BiCMOS Bus-Interface Technology

Nomenclatura 3. Family CBT – Crossbar Technology CBTLV – Low-Voltage Crossbar Technology F – F Logic FB – Backplane Transceiver Logic/Futurebus+ GTL – Gunning Transceiver Logic HC/HCT – High-Speed CMOS Logic HSTL – High-Speed Transceiver Logic LS – Low-Power Schottky Logic LV – Low-Voltage CMOS Technology LVC – Low-Voltage CMOS Technology LVT – Low-Voltage BiCMOS Technology

Nomenclatura 3. Family S – Schottky Logic SSTL – Stub Series-Terminated Logic TVC – Translation Voltage Clamp Logic

Nomenclatura 4. Special Features Blank = No Special Features D – Level-Shifting Diode (CBTD) H – Bus Hold (ALVCH) R – Damping Resistor on Inputs/Outputs (LVCR) S – Schottky Clamping Diode (CBTS)

Nomenclatura 5. Bit Width Blank = Gates, MSI, and Octals 1G – Single Gate 8 – Octal IEEE 1149.1 (JTAG) 16 – WidebusE (16, 18, and 20 bit) 18 – Widebus IEEE 1149.1 (JTAG) 32 – Widebus+E (32 and 36 bit)

Nomenclatura 6. Options Blank = No Options 2 – Series-Damping Resistor on Outputs 4 – Level Shifter 25 – 25-W Line Driver

Nomenclatura 7. Function 244 – Noninverting Buffer/Driver 374 – D-Type Flip-Flop 573 – D-Type Transparent Latch 640 – Inverting Transceiver

Nomenclatura 8. Device Revision Blank = No Revision Letter Designator A–Z

Nomenclatura 9. Package D, DW – Small-Outline Integrated Circuit (SOIC) DB, DL – Shrink Small-Outline Package (SSOP) DBB, DGV – Thin Very Small-Outline Package (TVSOP) DBQ – Quarter-Size Outline Package (QSOP) DBV, DCK – Small-Outline Transistor Package (SOT) DGG, PW – Thin Shrink Small-Outline Package (TSSOP)

Nomenclatura 9. Package N, NP, NT – Plastic Dual-In-Line Package (PDIP) FN – Plastic Leaded Chip Carrier (PLCC) GKE, GKF – MicroStar BGAE Low-Profile Fine-Pitch Ball Grid Array (LFBGA) NS, PS – Small-Outline Package (SOP) PAG, PAH, PCA, PCB, PM, PN, PZ – Thin Quad Flatpack (TQFP) PH, PQ, RC – Quad Flatpack (QFP)

Encapsulamento THT (Through Hole Technology); SIP (Single In-line Package) DIP (Dual In-Line Package) ZIP (Zig-Zag In-Line Package)

Encapsulamento DIP

Pinagem

Encapsulamento SMT (Surface Mount Technology) SMD (Surface Mount Device) PGA (Pin Grid Array) SOIC (Small Outline Integrated Circuit) PLCC (Plastic Leadless Chip Carrier) LCCC (Leadless Ceramic Chip Carrier)

Níveis de integração SSI (Small Scale Integration) Referem-se ao número de portas lógicas que o CI contém. SSI (Small Scale Integration) Integração em pequena escala: São os CI com menos de 12 portas lógicas. MSI (Medium Scale Integration) Integração em média escala: Corresponde aos CI que têm entre 12 a 99 portas lógicas LSI (Large Scale Integration) Integração em grande escala: Corresponde aos CI que têm entre 100 a 9 999 portas lógicas. VLSI (Very Large Scale Integration) Integração em muito larga escala: Corresponde aos CI que têm entre 10 000 a 99 999 portas lógicas. ULSI (Ultra Large Scale Integration) Integração em escala ultra larga: Corresponde aos CI que têm 100 000 ou mais portas lógicas.

Soquetes Permitir e facilitar troca de componentes Proteger contra aquecimento durante processo de solda

Soquetes ZIF (Zero Insertion Force)

Placas PCB (Printed Circuit Board)

CIs de Portas Lógicas TTL (Transistor-Transistor Logic) Utiliza transistor bipolar de junção (TBJ) para implementar as portas lógicas CMOS (Complementary Metal-Oxide semiconductor) Utiliza transistor de efeito de campo (MOSFET) para implementar as portas lógicas

Transistores Há 2 tipos principais de dispositivos de 3 terminais com semicondutores Transistor bipolar de junção (TBJ) Transistor de efeito de campo (FET) Field Efect Transistor

Transistores O TBJ constitui-se de 3 regiões semicondutoras: o emissor (E), a base (B) e o coletor (C) e podem ser do tipo NPN PNP

Porta NOT Transistor em Saturação C B E

Porta NOT Transistor em Corte B E

Transistores FET O nome efeito de campo deriva-se do fato de que a corrente no dispositivo é controlada pelo ajuste da tensão aplicada externamente Dreno (drain, D), Fonte (source, S) e o "controle do portão" (gate, G) 

Propriedades Operacionais dos CIs Níveis de Tensão Imunidade a Ruído Dissipação de Potência Tempo de Atraso Fan-Out

Tensão de alimentação CC TTL +5V CMOS +3,3V +2,5V +1,2V

Níveis de Tensão Especificações de níveis lógicos VIL – Faixa de tensão de ENTRADA que representa nível BAIXO VIH – Faixa de tensão de ENTRADA que representa nível ALTO VOL – Faixa de tensão de SAÍDA que representa nível BAIXO VOH – Faixa de tensão de SAIDA que representa nível ALTO

Níveis de Tensão TTL +5V VIL – 0 a 0,8V VIH – 2 a 5V VOL – 0 a 0,4V VOH – 2,4 a 5V

Níveis de Tensão CMOS +5V VIL – 0 a 1,5V VIH – 3,3 a 5V VOL – 0 a 0,33V VOH – 4,4 a 5V

Imunidade a Ruído Capacidade do circuito de tolerar flutuações indesejadas na tensão de entrada sem alterar seu valor na saída Margem de Ruído (noise) [V] VNH – Margem de ruído de nível ALTO VNL – Margem de ruído de nível BAIXO

Margem de Ruído VNH = VOH (min) – VIH (min) VNL = VIL(max) – VOL(max)

VNH = VOH (min) – VIH (min) 1ª Lei de Ohm? 2ª Lei de Ohm?

VNH = VOH (min) – VIH (min) ------- ------- 5,0V 2,0V ------- } VNH ------- 1ª Lei de Ohm? V [V]=R [Ω] *I [A] 2ª Lei de Ohm?

VNL = VIL(max) – VOL(max)

VNL = VIL(max) – VOL(max) ------- 0,8V 0,0V } VNL 0,4V 0,0V ------- ------- -------

Margem de Ruido Fontes de ruído Interferências eletro-magnéticas em geral Emendas e conectores de má qualidade Emendas e conectores expostos a condições irregulares (água, etc) Queda de tensão no canal e capacitância da linha

Margem de Ruído TTL CMOS Min Max VIL 0,8 1,5 VIH 2 5 3,3 VOL 0,4 0,33   TTL CMOS Min Max VIL 0,8 1,5 VIH 2 5 3,3 VOL 0,4 0,33 VOH 2,4 4,4 NH = VOH (min) – VIH (min) 1,1 VNL = VIL(max) – VOL(max) 1,17

Dissipação de Potência PD – Potência dissipada PD = VCC * ICC ICCH – Corrente drenada da fonte quando em nível ALTO ICCL – Corrente drenada da fonte quando em nível BAIXO Valores da ordem de 1 a 20mA

Dissipação de Potência Quando porta pulsando ICC = (ICCH + ICCL)/2

Dissipação de Potência CMOS vs. TTL TTL – Constante para faixa de frequência de operação CMOS – Varia de acordo com frequência de operação. Dissipação muito baixa em condições estáticas e aumenta conforme a frequência aumenta

Dissipação de Potência CMOS vs. TTL Da ordem de 2,2miliW CMOS 2,75microW (estática) 170microW (a 100KHz)

Tempo de Atraso de Propagação Atraso entre variação da saída em função da entrada tPHL = Tempo quando a saída comuta de ALTO para BAIXO tPLH = Tempo quando a saída comuta de BAIXO para ALTO

Tempo de Atraso de Propagação

Tempo de Atraso de Propagação Quanto maior o tempo de atraso menor a frequência máxima que um circuito pode operar Produto Velocidade-Potência [pJ] Base de comparação quando relação é decisiva na escolha de um circuito, quanto menor o produto melhor. CMOS = 1,2pJ a 100kHz TTL = 22 pJ

Fan-Out Existe um limite no número de cargas (portas acionadas) que uma porta pode acionar

Fan-Out CMOS – Fan-Out depedente da frequência de operação Quanto menos portas maior a frequência de operação TTL (LS) – em média 20 portas

Valores Típicos TTL

Precauções no Manuseio TTL e CMOS Entradas não usadas devem ser aterradas ou ligadas ao Vcc caso contrário o CI pode ter comportamentos estranhos

Exemplo Erro simulado no proteus

Exemplo Erro simulado no proteus

Precauções no Manuseio CMOS Trannsportar circuitos em espuma condutiva para evitar formação de cargas eletrostáticas. Pinos não devem ser tocados Trabalhar com pulseira anti-estática Todas as ferramentas devem ser aterradas Pinos devem ser colocados para baixo sobre uma superfície aterrada Não manusei Cis energizados

Pulseira Anti-estática

Dúvidas? Victory Fernandes E-mail: victoryfernandes@yahoo.com.br Site: www.tkssoftware.com/victory

Referências Básicas Sistemas digitais: fundamentos e aplicações - 9. ed. / 2007 - Livros - FLOYD, Thomas L. Porto Alegre: Bookman, 2007. 888 p. ISBN 9788560031931 (enc.) Sistemas digitais : princípios e aplicações - 10 ed. / 2007 - Livros - TOCCI, Ronald J.; WIDMER, Neal S.; MOSS, Gregory L. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2007. 804 p. ISBN 978-85-7605-095-7 (broch.) Elementos de eletrônica digital - 40. ed / 2008 - Livros - CAPUANO, Francisco Gabriel; IDOETA, Ivan V. (Ivan Valeije). São Paulo: Érica, 2008. 524 p. ISBN 9788571940192 (broch.)

REFERÊNCIAS COMPLEMENTARES: Eletronica digital: curso prático e exercícios / 2004 - Livros - MENDONÇA, Alexandre; ZELENOVSKY, Ricardo. Rio de Janeiro: MZ, c2004. (569 p.) Introdução aos sistemas digitais / 2000 - Livros - ERCEGOVAC, Milos D.; LANG, Tomas; MORENO, Jaime H. Porto Alegre, RS: Bookman, 2000. 453 p. ISBN 85-7307-698-4 Verilog HDL: Digital design and modeling / 2007 - Livros - CAVANAGH, Joseph. Flórida: CRC Press, 2007. 900 p. ISBN 9781420051544 (enc.) Advanced digital design with the verlog HDL / 2002 - Livros - CILETTI, Michael D. New Jersey: Prentice - Hall, 2002. 982 p. ISBN 0130891614 (enc.) Eletronica digital / 1988 - Livros - Acervo 16196 SZAJNBERG, Mordka. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1988. 397p. Eletronica digital : principios e aplicações / 1988 - Livros - MALVINO, Albert Paul. São Paulo: McGraw-Hill, c1988. v.1 (355 p.) Eletrônica digital / 1982 - Livros - Acervo 53607 TAUB, Herbert; SCHILLING, Donald. São Paulo: McGraw-Hill, 1982. 582 p.