FACULDADE DE TECNOLOGIA DE SÃO PAULO - FATEC SPCURSO SUPERIOR DE MATERIAIS, PROCESSOS E COMPONENTES

ELETRÔNICOS

INTRODUÇÃOA

CIRCUITOS DIGITAIS

INTRODUÇÃO

No universo da eletrônica existem 3 tipos de circuitos:

• Circuitos analógicos ( fontes de tensão, amplificadores, etc );

• Circuitos digitais (relógios digitais, micros, etc);

• Circuitos análogo-digitais ( bargraf, modem, CDplayer, etc);

SISTEMA DE NUMERAÇÃO

SISTEMA DECIMAL SISTEMA OCTAL SISTEMA HEXADECIMAL SISTEMA BINÁRIO0 0 0 000001 1 1 000012 2 2 000103 3 3 000114 4 4 001005 5 5 001016 6 6 001107 7 7 001118 10 8 010009 11 9 0100110 12 A 0101011 13 B 0101112 14 C 0110013 15 D 0110114 16 E 0111015 17 F 0111116 20 10 1000017 21 11 10001… … … …

Em circuitos digitais, existem apenas dois estados lógicos:

Estado lógico 0 ( zero ) Estado lógico 1 ( Vcc )

Funções fundamentais: E (AND), OU (OR), NÃO (INVERSOR).

Funções derivadas : NE (NAND), NOU (NOR).

Função combinatória : OU EXCLUSIVO (EXOR), NOUEXCLUSIVO (EXCLUSIVE NOR)

PORTA LÓGICA: E ( AND)

Símbolo

A

B

S

Representação algébrica: S A B= •

Representação de circuito: A B

Tabela da verdade:

A B S0 0 00 1 01 0 01 1 1

PORTA LÓGICA: OU ( OR)

Símbolo

A

B

S

Representação algébrica: S A B= +

Representação de circuito: A

B

Tabela da verdade:

A B S0 0 00 1 11 0 11 1 1

PORTA LÓGICA: NÃO ( INVERSOR)

Símbolo A S

Representação algébrica:S A=

Representação de circuito:A

Tabela da verdade:A S0 11 0

PORTA LÓGICA: NE ( NAND)

Símbolo

A

B

S

Representação algébrica:S A B= •

Representação de circuito:

B

A

Tabela da verdade:

A B S0 0 10 1 11 0 11 1 0

PORTA LÓGICA: NOU ( NOR)

Símbolo

A

B

S

Representação algébrica:S A B= +

Representação de circuito:BA

Tabela da verdade:

A B S0 0 10 1 01 0 01 1 0

PORTA LÓGICA: OU EXCLUSIVO ( OREX )

Símbolo

A

B

S

Representação algébrica: S A B A B= • + •

Representação de circuito:

A

B

S

Tabela da verdade:

A B S0 0 00 1 11 0 11 1 0

PORTA LÓGICA: COINCIDÊNCIA ( EXCLUSIVE NOR)

Símbolo

A

B

S

Representação algébrica:S A B A B= • + •

Representação de circuito:

A

B

S

Tabela da verdade:

A B S0 0 10 1 01 0 01 1 1

FÁMILIAS DE CIRCUITOS LÓGICOS:

As fámilias de circuitos lógicos são definidos a partir dos tiposde estrutura interna que permitem a fabricação das portas lógicas.Cada fámilia apresenta uma característica própria.

Dentre as fámilias, destacam-se:⇒ DTL - Diode-Transistor Logic⇒ DCTL - Direct-Coupled Transistor Logic⇒ RTL - Resistor-Capacitor Transistor Logic⇒ HTL - High Threshold Logic⇒ TTL - Transistor Transistor Logic⇒ ECL - Emiter-Coupled Logic⇒ MOS - Metal Oxide Semiconductor Logic⇒ CMOS - Complementary MOS

FÁMILIA CMOS ( COMPLEMENTARY MOS )

A base da estrutura interna é formada por transistores PMOS eNMOS.

• Portas lógicas básicas:Porta inversora;Porta NE;Porta NOU.

• Vantagem:baixo consumo de potência;Alta imunidade a ruído

• DesvantagemSensível a carga estática.

INVERSOR CMOS

Esquema elétrico Curva (VOUT x VE) e (Ids x VE)

VE

PMOS

VOUT

NMOS

F

D

D

F

VddVout Ids

VE

Vinv Vdd0 VthN Vdd-VthP

IdsMaxVdd

A B

C

DE

Região A B C D EnMOS Cortado Saturado Saturado Triodo TriodopMOS Triodo Triodo Saturado Saturado Cortado

Influência da relação dos ββββn/ββββp na curva característica detransferência:

Vinv

Vdd Vthp Vthn n

p

n

p

=

+ + ⋅

+

ββ

ββ

1

ββ

µ

µ

µµ

n

p

nn

n

p

p

p

n n p

p p n

W

LW

L

W L

W L=

⋅

⋅=

⋅ ⋅⋅ ⋅

Vout

50

Vdd

2,5 3,41,6

VE (V)

16 1 1/16

Porta NOU Porta NE

VAPMOS

VOUT

NMOS

F

D

D

F

VB F

D

Vdd

VA

PMOS

VOUT

NMOS

C1

F

D

D

FVB

F

D

Vdd

A B S0 0 10 1 01 0 01 1 0

A B S0 0 10 1 11 0 11 1 0