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 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 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)

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´.

- Q

_I

é cortado.

- Q

_O

saturado.

- V

_OL

= 0 V

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

- Q

_I

satura

- Q

_O

fica em região de corte - V

_OH

= V

_CC

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.

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

• 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

V_OUT V_IN

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 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

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

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´.

- 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

• 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 transistores estão em nível lógico ´0´