Famílias Lógicas

Eletrônica

(famílias lógicas) Eletrônica

(famílias lógicas)

Prof. Manoel Eusebio de Lima

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 Silício)

Família DL (Diode Logic)

• 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.

V_A = 5V(´1´) 0V(´0´) V_B = 5V(´1´)

0V(´0´)

Família DTL(Diode Transistor Logic)

• Porta NOR de três entradas

– Se alguma entrada for nível lógico ´1´, o transistor satura e V_OUT vai para nível lógico ´0´.

– Se todas as entradas forem baixas, nível lógico ´0´, o transistor corta e V_OUT 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 V_OUT 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 V_OUT vai para nível lógico ´1´.

V

_BE

V

_D

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)

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

B E1 C

E2 E3

E3

≡

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.

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

Família TTL

• Porta lógica NAND

• Entradas em nível lógico ´1´.

- Q

_I

é cortado.

- Q

_O

saturado.

- V

_out

= 0 V (lógic ‘0’)

• Se alguma entrada for para nível lógico ´0´:

- Q

_I

satura

- Q

_O

fica em região de corte - V

_OH

= V

_CC

E3

≡

B E1 C

E2 E3

Familia TTL (Série 74XX)

• TTL com saída “Totem Pole” (porta NAND)

– 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.

R

_CP

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”.

Família TTL – Exemplos de portas lógicas (Totem polem)

• Inversor

– 1/6 do chip 7404 • V_IN=0. Q_I é saturado;

• Q_S, Q_O são cortados;

• Q_P está na região ativa.

V_IN = ´0´

R_L

V_OUT = ´1´

Vce≈0

Família TTL – Exemplos de portas lógicas (Totem polem)

• Inversor

– 1/6 do chip 7404 • V_IN=‘1’. Q_I é cortado;

• Q_S, Q_O são saturados;

• Q_P fica em corte.

V_IN = ´1´

R_L V_ce ≅ 0 V

Família TTL - exemplos

• Porta NAND de 2 entradas – ¼ do chip 7400

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.

V_OUT V_IN

Coletor aberto

NOT

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.

V_OUT

Enable = ‘0’ = habilitado

Enable

In Out

Família TTL

•

Tri-state

Enable = ‘0’ = habilitado

A saída recebe a entrada invertida

‘0’

_corte

saturação

‘0’

corte corte

saturação

‘1’

Enable

In Out

Output

Família TTL

•

Tri-state

Enable = ‘0’ = habilitado

A saída recebe a entrada invertida

‘0’ corte

corte

‘1’

saturação

corte

saturação

‘0’

Enable

In Out

Output

Família TTL

•

Tri-state

Enable = ‘1’ = desabilitado Saída em tri-state

saturação

corte saturação

corte

corte

Enable

In Out

Tri-state

(alta impedância) Output

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

Família TTL

• Buffer TTL (Coletor aberto)

inversor inversor

Família TTL

• Buffer – funcionamento

– Entrada nível lógico “1”

- Com entrada ´1´, Q1 fica em corte e 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.

- Assim, a entrada ´1´ gera uma

- 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".

• Buffer – funcionamento

– Entrada nível lógico “0”

Família TTL

Família TTL

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

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

b) Quando todos os transistores estão em nível lógico ´0´

Níveis lógicos para Circuitos TTL

Família TTL

• Exemplo – 74X00

Lógica c = ab a b c

Encapsulamento

Família TTL

• 7400 – NAND – 2 entradas