POTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATOLICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO FAMÍLIAS LÓGICAS Belo Horizonte 2015 OBJEITVOS Comparar as características da série TTL, padrão com as ouras series TTL. Comparar as características das diversas series CMOS. Analisar circuitos que usam chaves bilaterais CMOS para possibilitar que um sistema digital controle sinais analógicos. Descrever as principais diferenças e características das famílias logicas TTL,MOS e CMOS. Relacionar e implementar as diversas considerações que são necessários quando interligamos circuitos digitais de famílias logicas diferentes. INTRODUÇÃO O desenvolvimento da tecnologia dos Circuitos Integrados (CIs), possibilitando a colocação em um único resistor com diversos componentes interligados, permitiu o desenvolvimento muito rápido da eletrônica digital e do projeto de sistemas digitais. Foram criados uma série de circuitos integrados que continham numa única pastilha as funções lógicas mais usadas, a partir das quais o projetista tinha a facilidade de encontrar todos os blocos para montar seus sistemas digitais. Cls contém muito mais circuitos em um pequeno encapsulamento, de modo que o tamanho total de quase todos os sistemas digitais e reduzido. Sendo assim, diminui drasticamente o custo final, pois a redução de produção em massa de grandes quantidades de dispositivos similares. Com a utilização dos dos Cls, veio a necessidade de saber e compreender as características elétricas. das famílias logicas. Neste trabalho apresentaremos as famílias logicas e suas importâncias. Família Lógica TTL TTL significa Transistor-Transistor – Logica (Lógica Transistor-Transistor). A tensão de alimentação se restringe a 5V contínuos, tendo, porém, uma faixa de tensão correspondente aos níveis lógicos 0 e 1. A imagem mostra as faixas de tensão correspondentes aos níveis lógicos de entrada de um circuito integrado da família TTL. Observação: O resistor serve apenas para proteger a entrada, em caso de correntes elevadas serem geradas, em função de picos de tensão na fonte de energia. Esta família é principalmente reconhecida pelo fato de ter duas séries que começam pelos números 54 para os componentes de uso militar e 74 para os componentes de uso comercial. Os CIs da série TTL 74-padrão oferecem uma combinação de velocidade e potências consumidas adequadas a um grande número de aplicações. Entre os CIs desta série, podemos encontrar uma ampla variedade de portas lógicas, flip-flops, construídos segundo a tecnologia SSI, além de registradores de deslocamento, contadores, decodificadores, memórias e circuitos aritméticos, construídos com a tecnologia MSI. Várias outras séries TTL foram desenvolvidas depois do aparecimento da série 74-padrão. Estas outras séries fornecem uma ampla variedade de escolha dos parâmetros de velocidade e potência consumida. Destacam-se: TTL 74L de Baixa Potência: adequada para o uso em aplicações nas quais a dissipação de potência é um problema mais crítico do que a velocidade de operação. Circuitos que operam a baixas frequências, alimentados por baterias, como as calculadoras eletrônicas. TTL 74H de Alta Velocidade: apresenta um aumento da velocidade em relação a série 74L, porém esse aumento é conseguido à custa do aumento da potência consumida pelos dispositivos da série. A série 74H também ficou obsoleta com o desenvolvimento da série TTL Schottky. TTL 74S Schottky: reduz o retardo de armazenamento, com o uso do diodo Schottky. Opera com o dobro da velocidade da 74H, consumindo mais ou menos a mesma potência. TTL 74LS Schottky de Baixa Potência (LS-TTL): Tais características colocaram a série 74LS como a “principal” série de toda a família TTL, sendo atualmente usada em todos os novos projetos em que a velocidade é um fator preponderante. Características Típicas da Série TTL Compatibilidade entre as subfamílias: Um ponto importante que deve ser levado em conta quando trabalhamos com a família Padrão (Standard) e as subfamílias TTL é a possibilidade de interligarmos os diversos tipos. Isto realmente ocorre, já que todos os circuitos integrados da família TTL e também das subfamílias são alimentados com 5V. Devemos observar, e com muito cuidado, que as correntes que circulam nas entradas e saídas dos componentes das diversas subfamílias são completamente diferentes. Família MOS A tecnologia MOS (Metal Oxide Semicondutor) tem seu nome extraído do fato de sua estrutura básica ser formada por um eletrodo de metal conectado a uma camada de óxido isolante que, por sua vez, é depositada sobre um substrato de silício. Os transistores construídos na técnica MOS são transistores por efeito de campo (field-effect transistor) chamados por conseguinte de MOSFETs. As principais vantagens do MOSFET residem nos fatos de ele ser relativamente simples, de ter um custo de fabricação bem baixo, de ser pequeno e de consumir muito pouca potência. Além disso, o MOS ocupa muito menos espaço no chip do que os transistores bipolares (aproximadamente, 50 vezes menos espaço). A alta densidade de integração dos CIs MOS permite a construção de sistemas de alta confiabilidade, em virtude da redução no número de conexões externas necessárias à implementação de determinada função lógica. A principal desvantagem do MOS é a velocidade de operação relativamente baixa de seus componentes, se comparada com as apresentadas por componentes das famílias bipolares. Em resumo, comparada com as famílias lógicas bipolares, as famílias MOS são mais lentas nas operações. Observação: A lógica MOS é especialmente susceptível a danos causados pela eletricidade estática, enquanto que as famílias bipolares não são tão afetadas. Devido a danos causados por ela em equipamentos eletrônicos. CMOS CMOS significa Complementary Metal Oxide Semicondutor (Semicondutor de Óxido-Metal Complementar), usa tanto FETs canal-N quanto canal-P no mesmo circuito, de forma a aproveitar as vantagens de ambas as famílias lógicas. As características principais desta família são o reduzido consumo de corrente (baixa potência), alta imunidade a ruídos e uma faixa de alimentação que se estende de 3V a 15V ou 18V dependendo do modelo. Observação: 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. Características das séries CMOS 4000/14000: foram as primeiras séries da família CMOS, são bastante utilizadas, apesar do aparecimento de novas séries, pelo fato de implementarem diversas funções ainda não disponíveis nas novas séries. 74C: compatível, pino a pino e função por função, com os dispositivos TTL de mesmo número. A performance desta série é quase idêntica à da série 4000. 74HC (CMOS de Alta Velocidade): versão melhorada da 74C, o principal melhoramento é o tempo de comutação (em torno de 10 vezes maior), bem como a capacidade de suportar altas correntes na saída. A velocidade dos dispositivos desta série é compatível com a velocidade dos dispositivos da série TTL 74LS. 74HCT: CMOS de alta velocidade. Os dispositivos 74HCT podem ser alimentados diretamente por saídas de dispositivos TTL. Conclusão Mesmo tendo uma faixa de tensões ampla e características diferentes dos circuitos integrados, existe a possibilidade de “interfacear” circuitos TTL e CMOS, desde que sejam tomados cuidados no que se refere a compatibilidade. A partir do exposto, verifica-se que existem vantagens e desvantagens no uso dos circuitos CMOS em lugar dos TTL, mas os fabricantes conseguem pouco a pouco eliminar as diferenças existentes entre as duas famílias com o desenvolvimento de tecnologias de fabricação, aumentando ainda mais a velocidade e reduzindo o consumo. De uma forma geral, podemos dizer que existem aplicações em que é mais vantajoso usar um tipo e aplicações em que o outro tipo é melhor. Bibliografia http://www.feng.pucrs.br/~decastro/pdf/ED_C4.pdf http://www.ebah.com.br/content/ABAAABPEsAK/familias-logicas http://pt.slideshare.net/thild/ci-digitais http://slideplayer.com.br/slide/1734153/ http://www.ppgel.net.br/rabelo/ensino/sistemas_digitais1/Apostila%20SD1.pdf