Eletrônica (famílias lógicas)

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1 Eletrônica (famílias lógicas)
SystemC and OO-Synthesis Eletrônica (famílias lógicas) Prof. Manoel Eusebio de Lima Tobias Oppold

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) 21/07/2019 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. 21/07/2019 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´) 21/07/2019 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´. 21/07/2019 Soluções GrecO

6 Família lógica DTL VD VBE 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´. VD VBE 21/07/2019 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) 21/07/2019 Soluções GrecO

8 Família TTL Lógica TTL Na lógica TTL, um único transistor com um sistema multi-emissor substitui com vantagens de área a entrada por diodos 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. A lógica DTL foi substituída por lógica TTl, a qual é mais rápida e menor 21/07/2019 Soluções GrecO

9 Entradas em nível lógico ´1´. QI é cortado. QO saturado. VOL = 0 V
Família TTL Porta lógica NAND Entradas em nível lógico ´1´. QI é cortado. QO saturado. VOL = 0 V Se alguma entrada for para nível lógico ´0´: QI satura QO fica em região de corte VOH = VCC 21/07/2019 Soluções GrecO

10 Familia TTL RCP limita a corrente de coletor para um valor seguro.
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 estão interligados, como em uma pilha (empilhados como um Totem Indígena) dá a esta arquitetura de circuito de saída o nome de saída “Totem Pole”. 21/07/2019 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´ VOUT = ´1´ Vce0 RL 21/07/2019 Soluções GrecO

12 Família TTL - exemplos Porta NAND de 2 entradas ¼ do chip 7400
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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. 21/07/2019 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 Coletor aberto VIN VOUT 21/07/2019 Soluções GrecO

15 - Na posição normal o sinal
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 pela porta sem alteração; Na situação tri-state a saída apresenta-se com alta impedância, como se a saída estivesse desligada do circuito. VOUT 21/07/2019 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 21/07/2019 Soluções GrecO

17 Família TTL Buffer TTL (Coletor aberto) inversor inversor 21/07/2019
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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 emissor do 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 esta alimenta dentro. - Assim, a entrada ´1´ gera uma saída ´1´. 21/07/2019 Soluções GrecO

19 Família TTL Buffer – funcionamento Entrada nível lógico “0”
- 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 saturado devido a corrente através do resistor R4, assim conectando o terminal de saída à terra (um nível lógico ´0´) Assim, a entrada “0" dá uma saída “0". 21/07/2019 Soluções GrecO

20 Família TTL Encapsulamento a b c Lógica c = ab Exemplo – 74X00
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21 Família TTL 7400 – NAND – 2 entradas 21/07/2019 Soluções GrecO

22 Família TTL AND - Wire – Operação AND operado por inversores tipo Coletor aberto Um ou mais transistores em nível lógico ´1´ b) Quando todos os transistores estão em nível lógico ´0´ 21/07/2019 Soluções GrecO