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Eletrônica

(famílias lógicas)

Eletrônica

(famílias lógicas)

Prof. Manoel Eusebio de Lima

28/7/2005 Soluções GrecO 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)


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.


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´)0V(´0´)


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´.


Família lógica DTL

• 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´.

VBE

VD


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)


Família TTL

• Lógica TTL

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.

Na lógica TTL, um único transistor com um sistema multi-emissor substitui com vantagens de área a entrada por diodos

A lógica DTL foi substituída por lógica TTl, a qual é mais rápida e menor


• Porta lógica NAND • Entradas em nível lógico ´1´.

- QI é cortado.- QO saturado.- VOL = 0 V

• Se alguma entrada for paranível lógico ´0´:- QI satura- QO fica em região de corte- VOH = VCC

Família TTL


Familia TTL

• 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 estãointerligados, como em uma pilha (empilhados como um Totem Indígena) dá a esta arquitetura de circuito de saída o nome de saída “Totem Pole”.


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´

RL

VOUT = ´1´

Vce≈0


Família TTL - exemplos

• Porta NAND de 2 entradas

– ¼ do chip 7400


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.


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

VOUTVIN

Coletor aberto


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 pelaporta sem alteração;

- Na situação tri-state asaída apresenta-se comalta impedância, como sea saída estivesse desligadado circuito.

VOUT


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


Família TTL

• Buffer TTL (Coletor aberto)

inversor inversor


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 emissordo 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 estaalimenta dentro.

- Assim, a entrada ´1´ gera umasaída ´1´.


- 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 saturadodevido a corrente através do resistorR4, assim conectando o terminal de saída à terra (um nível lógico ´0´)

- Assim, a entrada “0" dá uma saída“0".

• Buffer – funcionamento– Entrada nível lógico “0”

Família TTL


Família TTL

• Exemplo – 74X00

Lógica c = ab

a b c

Encapsulamento


Família TTL

• 7400 – NAND – 2 entradas


Família TTL

• AND - Wire – Operação AND operado por inversores tipo Coletor aberto

a) Um ou mais transistores em nível lógico ´1´

b) Quando todos os transistoresestão em nível lógico ´0´

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