Familias Logicas

Famílias Lógicas

A família lógica de dispositivos de circuitos integrados digitais monolítico, é um grupo de portas lógicas construídos usando um dos vários projetos diferentes, geralmente com níveis lógicos compatíveis e características fonte de poder dentro de uma família. Muitas famílias lógicas foram produzidas como componentes individuais, cada um contendo uma ou algumas funções básicas, que poderiam ser usados como "blocos de construção" para criar sistemas. Existem varias famílias lógicas, são elas:TTL,ECL,PMOS, NMOS,CMOS, etc.

Terminologia de CIs Digitais

VIH(min) – Tensão de Entrada em Nível Alto

VIL(max) – Tensão de Entrada em Nível Baixo

VOH(min) – Tensão de Saída em Nível Alto

VOL(max) – Tensão de Saída em Nível Baixo

IH – Corrente de Entrada em Nível Alto

IL – Corrente de Entrada em Nível Baixo

IOH – Corrente de Saída em Nível Alto

IOL – Corrente de Saída em Nível Baixo

Família Lógica TTL

Esta família teve uma grande influencia nas características de todos os dispositivos lógicos atuais. Dispositivos TTL são utilizados como lógica para conectar os dispositivos mais complexos em sistemas digitais, utiliza-se também em circuitos de interface para dispositivos que precisam de acionamento com corrente mais alta. É utilizado em sua construção transistores bipolar e trabalha com circuitos de 5V. Os transistores bipolares utilizados possuem vários emissores, multiemissor, com isso diminui o numero de transistores necessários para se fazer uma determinada porta lógica.

Figura1

O circuito da figura1 é uma porta NAND, com três entradas, A, B e C.

Figura2

A figura2 é a versão comercial da figura1.

Parâmetros da Família TTL

Encontram-se os circuitos TTL em duas series comerciais, a primeira é de uso padrão e começa com o numero 74xxx, onde x pode ser uma soma de letras e números, a outra serie é de uso militar e inicia com os números 54xxx, pode se trabalha com essa serie em uma grande faixa de temperaturas, que vai de -55ºC a 125ºC.

Há três características que se destacam na família TTL são elas: Open-colletor, tri-state, schimitt-trigger.

Open-collector ou Coletor aberto

Os circuitos TTL com esta característica não possuem o resistor de coletor. Com isso, se faz necessário o uso de um resistor externo, ou seja, a limitação da corrente se dá do lado de fora do circuito, bem como, a tensão de saída pode ser escolhida conforme a necessidade ou aplicação desejada.

Tri-State ou Três estados

Os componentes TTL que operam em três estados (nível baixo, alto e alta impedância), são conhecidos como Tri-state. Quando a saída do dispositivo é colocada em alta impedância o circuito não fornece nem absorve corrente, ou seja, fica com sua saída "flutuando". Esta característica permite que se liguem vários dispositivos em uma única linha de dados.

Schimitt-Trigger

Os dispositivos TTL que possuem entradas Schimitt-Trigger são mais imunes a ruídos, desde que este esteja abaixo da tensão de limiar (negativo ou positivo), a partir deste limiar há a alteração do estado de saída do dispositivo. Este circuito TTL não responde a qualquer variação na entrada, mas sim à variações que estejam acima de um limiar.

Níveis Lógicos para Cls TTL

Níveis de tensão para operação correta de um CI TTL. Existe a tensão de entrada e a tensão de saída. A faixa de tensão unallowed significa que o fabricante do CI não garante o funcionamento correto do CI para tensões nesta faixa.

Dissipação de Potencia

Uma porta NAND TTL padrão consome uma potencia media de 10mW. É necessários 40mW para produzir a potencia total para as quatro portas do chip, logo, uma porta NAND requer uma potencia media de 10mW.

Atrasos de propagação

A porta AND TTL padrão tem atrasos de propagação típicos de Tplh = 11ns e Tphl = 7ns, o que resulta num atraso de propagação médio Tpd(med) de 9ns.

Tphl: É o intervalo de tempo transcorrido entre um instante especificado no pulso de entrada da porta e o instante correspondente no pulso de saída, para a situação em que a saída da porta está efetuando a transição do estado HIGH para o estado LOW.

Tplh: É o intervalo de tempo transcorrido entre um instante especificado no pulso de entrada da porta e o instante correspondente no pulso de saída, para a situação em que a saída da porta está efetuando a transição do estado LOW para o estado HIGH.

Fan – Out

Uma saída TTL pode tipicamente acionar 10 entradas TTL. Algumas falhas de características de CIs fornecem explicitamente o fan-out do dispositivo.

Por exemplo: Uma porta NAND acionando três portas OR com entradas invertidas. Cada uma das três portas OR consome uma parcela da corrente de saída da porta NAND. Portanto, haverá um limite máximo de portas que poderão ser acionadas, sob pena de danificar a porta acionadora (driving gate) por excesso de corrente.

Series TTL APERFEIÇOADAS

A serie TTL padrão oferece uma grande variedade de portas, FFs e monoestaveis em integração de pequena escala, e contadores, registradores, codificadores/decodificadores, circuitos aritméticos e muitas funções lógicas na sua linha de integração em media escala.

Existem varias series TTL, algumas delas são: Series 74L e 74 H, TTL Schottky, Series 74S, TTL Schottky de baixa potencia, Serie 74LS, TTL Schottky Avançada, Serie 74AS,TTL Schottkhy Avançada de baixa potencia, Serie 74ALS e TTL Fast-74F.

Família Lógica CMOS

CMOS é hoje a tecnologia mais largamente usada na fabricação de CIs. As principais vantagens dos circuitos integrados CMOS são o baixíssimo consumo de energia e a possibilidade de alta densidade de integração, comparativamente com outras tecnologias como a TTL. Devido a tais características,