Conhecer as famílias de portas lógicas, suas tecnologias de fabricação e verificar seus funcionamentos

1 – Objetivo:

Conhecer as famílias de portas lógicas, suas tecnologias de fabricação e verificar seus funcionamentos.

2- Referências de bibliografia:

Tecnologia TTL e CMOS.

Famílias de circuitos lógicos

Entende-se por famílias lógicas grupos de mesmas características de funcionamento e ou de fabricação na forma de circuitos integrados (CI).

Desde a criação dos sistemas eletrônicos digitais até os dias de hoje os grupos lógicos ou famílias lógicas passam por diversas evoluções, as famílias mais utilizadas atualmente são as TTL e CMOS, estas famílias são derivadas de outras famílias criadas anteriormente, mas que hoje se tronaram obsoletas.

Níveis de tensões e correntes

Quando trabalhamos com sistemas digitais, pré-supomos que as portas lógicas só irão trabalhar sobre regimes de tensão definida em (zero ou um), para níveis lógicos è correto afirmar isso, porém fisicamente elas trabalham com níveis de tensão e correntes analógicos que podem variar isso significa que a tensão aplicada à entrada ou obtida na saída de circuitos integrados não é simplesmente zero volt ou um volt ou para níveis de tensão ou zero ampéres ou um ampér para corrente elétrica.

Os circuitos lógicos interpretam os níveis de tensão e corrente em zero e um dentro de faixas mínimas e máximas das mesmas. Esses níveis de tensão máxima e mínima e corrente máxima e mínima variam de uma família lógica para outra, sendo que para cada família lógica há também níveis de trabalho ideal que nem sempre são os níveis mínimos e máximos. A seguir a nomenclatura encontrada nas fichas de dados de circuitos integrados para limites máximos e mínimos de tensão e corrente elétrica:

Vil (Low Level Input Voltage): Tensão máxima que garante nível zero na entrada.

Vol (Low Level Output Voltage): Tensão máxima que garante nível zero na saída.

Vih (High Level Input Voltage): Tensão mínima que garante nível um na entrada.

Voh (High Level Output Voltage): Tensão mínima que garante nível que garante nível um na saída

Iil (Low Level Input Current): Corrente máxima de entrada em nível zero.

Iol (Low Level Output Current): Corrente máxima de saída em nível zero.

Iih (High Level Input Current): Corrente máxima de entrada em nível um.

Ioh (High Level Output Current): Corrente máxima de saída em nível um.

Fan-out

Fan-out é a relação entre a quantidade de circuitos integrados de mesma família lógica que podem ser ligados entre si (a saída de um CI na entrada de outro CI) sem que haja sub ou sobre correntes

Tempo de atraso de propagação

È o tempo de resposta que a saída tem á uma mudança de nível lógico na entrada do CI. Esse tempo varia geralmente em nano segundos.

Imunidade ao Ruído

 È a capacidade de tolerar interferências elétricas ou magnéticas externas sob-regime de trabalho. Essa característica determina com quanto de interferência um CI trabalha sem alterar os níveis lógicos de entrada e saída. Cada família lógica possui distintas faixas de imunidade ao ruído.

Família TTL

A família TTL, derivada da antiga família DTL, é composta de transistores bipolares multiemissores. Os circuitos TTL são produzidos em séries 74xxx ou 54xxx denominados como séries profissionais ou militares.

As séries TTL 74xxx e 54xxx possuem variações, eles podem ser do tipo:

Open Collector

Modelo aonde o resistor do coletor não vem ligado internamente ao bloco, sendo preciso sua instalação externamente, e assim podendo operar em níveis de tensão e corrente maiores que os demais modelos TTL, essa configuração também possibilita um aumento no Fan-out do CI. Esse modelo é muito utilizado em projetos que envolvem displays de sete segmentos a led.