lógicas integrados

PORTAS LÓGICAS
DCC 122 - Circuitos Digitais
Álgebra Booleana
Esta álgebra foi proposta por
George Boole em 1847 e somente
aceita pelos pares depois de 1910!
Ela tem uma enorme abrangência
na área de matemática, mas
focaremos na sua aplicação em
circuitos chaveados, e por
conseguinte, para entender e
projetar circuitos lógicos.
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
Portas lógicas
A facilidade do processamento de números
binários decorre da existência de apenas dois
dígitos, 0 e 1 (bit), que podem ser
representados por 2 níveis de tensão (por
exemplo 0 = 0 volt e 1 = 5 volts).
Os símbolos representam um bloco lógico
com uma ou mais entradas lógicas A, B, etc. e
uma saída lógica S ou Y (classicamente). As
entradas e saídas lógicas só assumem valores
correspondentes aos níveis lógicos 0 e 1.
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
Portas lógicas
Um bloco lógico executa uma determinada
função lógica para a qual foi projectado. Essa
função determina os valores que as saídas
assumem para cada combinação de valores
das entradas. Tais relações são muitas vezes
exibidas soba a forma de tabelas de verdade.
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
NOT (Inversora)
Representação:
Equação:
Y=A
Tabela Verdade:
Entrada
A
0
1
Saída
Y
1
0
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
OR (OU)
Representação:
Equação:
Tabela Verdade:
Y=A+B
Entrada
A
B
0
0
0
1
1
0
1
1
Saída
Y
0
1
1
1
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
NOR – NOT OR
Representação:
Equação:
Tabela Verdade:
Y=A+B
Entradas
A
B
0
0
0
1
1
0
1
1
Saída
Y
1
0
0
0
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
Exercício
Qual é a equação do circuito abaixo?
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
AND (E)
Representação:
Equação:
Tabela Verdade:
Y=A.B
Entradas
A
B
0
0
0
1
1
0
1
1
Saída
Y
0
0
0
1
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
NAND - NOT AND
Representação:
Equação:
Tabela Verdade:
Y=A.B
Entradas
A
B
0
0
0
1
1
0
1
1
Saída
Y
1
1
1
0
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
Exercício
Qual a equação do circuito abaixo?
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
XOR – OU EXCLUSVO
Representação:
Equação:
Tabela Verdade:
Y=AB
Entradas
A
B
0
0
0
1
1
0
1
1
Saída
Y
0
1
1
0
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
Sobre tabela verdade
2 entradas
A (21) B (20)
0
0
0
1
1
0
1
1
Combinações:
2entradas
22
3 entradas
Y
A (22) B (21) C (20)
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
4 entradas
Y
A (23)
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
B (22)
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
C (21)
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
D (20)
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
Y
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
Exercício
Qual(is) a(s) diferença(s) entre esses circuitos?
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
Exercício
Qual(is) a(s) diferença(s) entre esses circuitos?
Eles são equivalentes, mas não iguais, ou seja,
produzem a mesma saída, mas por possuírem diferentes
quantidades de portas lógicas, também diferem:
• Tamanho do circuito
• Gasto de energia
• Dissipação de calor
• Tempo de execução
• E o mais importante, $$$$ !
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
Exercício
Qual a equação e a tabela verdade do
circuito abaixo?
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
Circuitos Integrados Digitais
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DCC – 122 (Eduardo Barrére)
Famílias lógicas
Os circuitos integrados digitais estão agrupados em famílias lógicas.
Famílias lógicas bipolares:
RTL – Resistor Transistor Logic – Lógica de transístor e resistência.
DTL – Díode Transistor Logic – Lógica de transístor e díodo.
TTL – Transistor Transistor Logic – Lógica transístor-transístor.
HTL – High Threshold Logic – Lógica de transístor com alto limiar.
ECL – Emitter Coupled Logic – Lógica de emissores ligados.
I2L – Integrated-Injection Logic – Lógica de injecção integrada.
Famílias lógicas MOS (Metal – Óxido – Semicondutor)
CMOS – Complemantary MOS – MOS de pares complementares
NMOS/PMOS
NMOS – Utiliza só transístores MOS-FET canal N.
PMOS – Utiliza só transístores MOS-FET canal P.
Atualmente a família lógica TTL e a CMOS são as mais usadas.
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
Tensões dos níveis lógicos
Família Lógica TTL
Faixas de tensão correspondentes aos níveis lógicos de entrada:
Entre 2 e 5 Volt, nível lógico 1
Entre 0,8V e 2V o componente não reconhece os níveis lógicos 0 e 1,
devendo portanto, ser evitada em projectos de circuitos digitais.
Entre 0 e 0,8 Volt, nível lógico 0
Faixas de tensão correspondentes aos níveis lógicos de saída:
Entre 2,4 e 5 Volt, nível lógico 1
Entre 0,3 e 0,5 Volt, nível lógico 0
Família Lógica CMOS
Faixa de alimentação que se estende de 3V a 15V ou 18V, dependendo
do modelo.
A família CMOS possui também, uma determinada faixa de tensão para
representar os níveis lógicos de entrada e de saída, porém estes valores
dependem da tensão de alimentação e da temperatura ambiente.
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
Níveis de integração
Os níveis de integração referem-se ao número de portas lógicas que o CI
contém.
SSI (Small Scale Integration) – Integração em pequena escala: São os CI
com menos de 12 portas lógicas.
MSI (Medium Scale Integration) – Integração em média escala: Corresponde
aos CI que têm entre 12 a 99 portas lógicas
LSI (Large Scale Integration) – Integração em grande escala: Corresponde
aos CI que têm entre 100 a 9 999 portas lógicas.
VLSI (Very Large Scale Integration) – Integração em muito larga escala:
Corresponde aos CI que têm entre 10 000 a 99 999 portas lógicas.
ULSI (Ultra Large Scale Integration) – Integração em escala ultra larga:
Corresponde aos CI que têm 100 000 ou mais portas lógicas.
Core i7: ~1 bilhão de transistores ou aproximadamente 400 milhões de portas.
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
PORTAS LÓGICAS
EXERCÍCIOS
Exercícios
1) Para a equação: Y = AB + CD?
Qual o circuito
Qual a tabela verdade
2) Para a equação:Y  ABC  A BC
Qual o circuito
Qual a tabela verdade
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
Exercícios
3) Qual(is) o(s) circuito(s) representa(m) a tabela
verdade abaixo?
Entradas
A
B
0
0
0
1
1
0
Saída
Y
0
1
1
DCC – 122 (Eduardo Barrére)
Exercícios
4) Qual a equação Y no circuito abaixo:
Exercícios
5) Qual a equação Y no circuito abaixo:
Exercício
6) Simplifique, se possível, o circuito abaixo: