IF-UFRJ FIW 362 Laboratório de Física Moderna Eletrônica Curso

IF-UFRJ
Laboratório de Física Moderna Eletrônica
FIW 362
Curso de Licenciatura em Física
Prof. Antonio Carlos
Aula 9: Eletrônica Digital II
Este material foi baseado em livros e manuais existentes na literatura
(vide referências) e na internet e foi confeccionado exclusivamente
para uso como nota de aula para as práticas de Laboratório de Física
Moderna Eletrônica. Pela forma rápida que foi confeccionado, algumas
partes foram extraídas quase verbatim de outros autores citados na
lista de referências. Trata-se de um texto em processo de constante
modificação. Por gentileza, me informe os erros que encontrar.
A família lógica TTL (Lógica de Transistores e Transistores)
A família lógica TTL funciona com tensão de alimentação padronizada em 5V. São disponíveis em duas versões: uso
comercial e uso militar. A versão de uso militar possui uma faixa de especificação maior quanto à temperatura de
operação. A nomenclatura da série inicia-se com 74 (74XXX) para a série comercial e 54 (54XXX) para a militar.
A tabela abaixo apresenta um resumo das especificações para uma porta típica TTL:
Vih
Vil
Voh
Vol
Tensão mínima de entrada para o
nível lógico ‘1’
Tensão máxima de entrada para o
nível lógico ‘0’
Tensão mínima de saída para o nível
lógico ‘1’
Tensão máxima de saída para o nível
lógico ‘0’
Alguns exemplos dos circuitos integrados da família
SB7400.
14
13
2,0 V
0,8 V
2,4 V
0,4 V
12
11
10
09
08
VCC
A alimentação dos CI`s é padronizada. Há necessidade de +
5 V (VCC) e um terra (GND)
GND
01
02
03
04
05
06
07
7432
49
14
13
12
11
10
09
08
14
VCC
13
12
11
10
09
VCC
GND
01
08
02
03
04
05
06
GND
01
07
02
03
04
05
06
07
7408
7404
As principais subfamílias TTL são: 74XXX (padrão), 74LXXX (Low Power, utiliza resistores internos de valores altos, baixo
consumo), 74HXXX(High Speed, utiliza resistores internos de valores baixos, alto consumo), 74SXXX (utiliza diodos
internos schottky para grampeamento das junções), 74LSXXX (também utiliza diodos Schottky, porém resistores de alto
valor), 74ALSXXX (LS avançado, foram realizadas alterações físicas nos componentes,que visam a reduzir as capacitâncias
e indutancias internas e, consequentemente, aumentar a velocidade de chaveamento), 74ASXXX (idem ao Schottky.
Houve um ganho em velocidade e redução de consumo), 74FXXX (idem, porém com ganho em velocidade e consumo em
relação ao AS).
Família lógica CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)
As famílias lógicas CMOS revolucionaram o projeto de circuitos digitais. Os circuitos integrados desta família são
construídos com transistores de efeito de campo (FET) do tipo porta isolada (MOS). Inicialmente apresentavam as
vantagens de baixo consumo, maior imunidade a ruídos elétricos e possibilidade de operar com tensões de alimentação
diversas. A limitação apresentada pelas famílias lógicas CMOS iniciais era a menor velocidade de comutação em relação às
tecnologias TTL. Posteriormente, com o desenvolvimento das famílas CMOS de alta velocidade, essa limitação deixou de
existir.
Alguns exemplos de subfamílas CMOS são : 4XXX, 74CXXX (características iguais à série 4XXXX e pinagem igual a TTL),
74HCXXX (HIGH SPEED CMOS, pinagem equivalente a TTL), 74HCTXXX (idem ao 74HCXXX, porém com níveis lógicos
compatíveis com TTL), 74ACXXX(CMOS de alta velocidade, série avançada), 74ACTXXX (idema ao 74ACXXX,porém com
níveis lógicos compatíveis com TTL).
Algumas características dos circuitos integrados da família CMOS
alimentação
consumo
Tensão de entrada interpretada como nível lógico 0
Tensão de entrada interpretada como nível lógico 1
Tensão de saída interpretada como nível lógico 0
Tensão de saída interpretada como nível lógico 1
Corrente de saída
Corrente de saida
VDD entre 3V e 15V
~ 10 nW por porta
VIL entre 0 e 1,5 V para VDD = 5V
VIH entre 3,5 e 5,0 V para VDD = 5V
VOL ~ 0 V para IOL ~ 0 A
VOH ~ VDD para IOH ~ 0 A
IOL ~ 0 se ligado a uma entrada CMOS
IOH ~ 0 se ligado a uma entrada CMOS
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Prática
Monte os circuitos OU EXCLUSIVO e NÃO-OU EXCLUSIVO indicados nas figuras abaixo.
Material necessário : Fonte de 5V (protoboard), circuitos integrados 7404, 7408 e 7432, multímetro e fios.
A
0
0
1
1
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
S
0
1
1
0
OU EXCLUSIVO
B
0
1
0
1
NÃO-OU EXCLUSIVO
A
B
S
Operação OU EXCLUSIVO obtida a partir da combinação de
operações básicas.
S
1
0
0
1
A
B
S
Operação NÃO-OU EXCLUSIVO obtida a partir da
combinação de operações básicas.
1- OU EXCLUSIVO
A (Volts)
B (Volts)
S(Volts)
Diagrama esquemático:
2- NÃO-OU EXCLUSIVO
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Diagrama esquemático:
A (Volts)
B (Volts)
S(Volts)
Os integrados são fabricados em series conhecidadas como famílias lógicas. Cada membro da serie sendo especificado
para realizar uma única função lógica .
Referencias
[1] Manoel R. Amaral Junior, Laboratório de Eletrônica Moderna, IF-UFRJ.
[2] Paulo Alves Garcia e José Sidnei Colombo Martini, Eletrônica Digital Teoria e Laboratório, Ed. Érica.
[3] Newton C. Braga, Curso de Eletrônica Digital, Ed. Saber.
⇒ Data de entrega do relatório (no início da aula)
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