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UFJF – FABRICIO CAMPOSFabrício Campos

8.7) Tecnologia MOS

MOS – metal-óxido-semicondutor: um eletrodo de metal sobre um óxido isolante sobre um substrato de

semicondutor

MOSFET - Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor

UFJF – FABRICIO CAMPOS

O campo elétrico do eletrodo de metal, do lado do oxido isolante, tem um efeito sobre a resistência do substrato

Simples, baixo custo de fabricação, pequeno, consome pouquíssima potência.

8.7) Tecnologia MOSO MOSFET

Pode ser do tipo enriquecimento CANAL-N ou CANAL-P


8.7) Tecnologia MOS

CANAL-N como chave


8.7) Tecnologia MOS

CANAL-P como chave


8.8) CMOS - Lógica MOS ComplementarMais fácil de fabricar do que TTL

Usa P-MOS e N-MOS

Inversor CMOS


8.8) CMOS - Lógica MOS ComplementarNAND CMOS


8.8) CMOS - Lógica MOS Complementar

NOR CMOS


8.9) Características da série CMOS

Possuem as mesmas funções lógicas da família TTL e também funções especiais

Termos para substituir famílias:COMPATÍVEL PINO A PINOFUNCIONALMENTE EQUIVALENTE


ELETRICAMENTE COMPATÍVEL


SÉRIE 4000/14000Primeira série CMOSMuito baixo consumoAlimentação 3~15VNão compatível pino a pino nem eletricamente com TTL

74HC/74HCT (HIGH SPEED CMOS)


74HC/74HCT (HIGH SPEED CMOS)74HC é 10 vezes mas rápido do que 74LS Compatível pino a pino e funcionalmente com TTL74HCT é eletricamente compatível com TTLPode ser ligada diretamente a qualquer TTL

8.9) Características da série CMOS74AC/74ACT (CMOS AVANÇADA)

Comparando com HC:Maior imunidade ao ruídoMenos atraso de propagaçãoMaior velocidade de clockFuncionamento compatível com TTL mas não pino a pino


pino74AC11004 = 74HC04

74AHC/74AHCT (ADVANCED HIGH-SPEED)Comparando com HC:Alta imunidadeBaixo consumoAté 3 vezes mas rápidos

8.9) Características da série CMOSLÓGICA BiCMOS (5V)

Combina baixo consumo de CMOS e alta velocidade dos circuitos bipolaresGeralmente usados em barramentos (latches, buffers, drivers, ...)Compatível pino a pino com TTL


Tensão de alimentação4000/14000: 3~15V74HC/HCT/AC/ACT/AHC/AHCT: 2~6VSéries especiais: 2,5~3,3V


UFJF – FABRICIO CAMPOSDe modo geral CMOS tem margens de ruído maiores do que TTL



De modo geral CMOS tem correntes menores

8.9) Características da série CMOSDissipação de potencia PD aumenta com a frequênciaQuando em estado estático a dissipação de potência é

extremamente baixa

Quando a saída comuta de baixo para alto uma corrente transiente deve ser fornecida devido à capacitância de


carga

8.9) Características da série CMOSFAN-OUT

CMOS têm resistência de entrada extremamente alta (1012 Ω) e drenam quase nenhuma corrente

Cada entrada tem uma capacitância de 5pF, esta capacitância limita o número de entradas CMOS que uma saída pode acionar .Tipicamente cada carga CMOS aumenta o atraso de propagação em 3ns


3ns


Entradas não usadasEntradas CMOS nunca devem ficar desconectadas

Comparando CMOS com TTL:Velocidade de operação menorMenor consumo de potencia


Menor consumo de potenciaMargem de ruído melhorFaixa maior para tensão de alimentaçãoFan-out maiorMenos área no chip

8.10) Tecnologia de baixa tensão

Maior integração implica em:Circuitos mais próximosMenor atraso de propagaçãoIsolação mais estreitaMaior dissipação de potência


Para reduzir estes efeitos reduzimos a tensão

Série 74LVC (LOW-VOLTAGE CMOS)

Série 74AVC (ADVANCED VERY-LOW-VOLTAGE CMOS) 1,2~3,3V

8.10) Tecnologia de baixa tensão


Advanced Ultra-low-voltage CMOS (AUC)


8.11) Saídas de coletor abertoe dreno aberto

Saídas totem-pole nunca devem ser conectadas juntas

Podemos precisar compartilhar um barramento com mais de uma saída. Como fazer isso?


8.11) Saídas de coletor aberto

SAÍDA COLETOR ABERTO

Devemos conectar um resistor de pull-up externo



WIRED-AND É usado quando mais de uma saída deve acionar o

mesmo sinal



BUFFERS/DRIVERS DE COLETOR ABERTOUm Buffer (Driver) é um circuito lógico que é projetado para ter capacidade de corrente/tensão maior que um dispositivo lógico comum

Saída coletor aberto oferece esta flexibilidade


7406 tem seis inversores, pode drenar até 40mA cada


Pode ser usado para acionar leds e bobinas de relés


8.12) Saídas TRISTATE

Três Estados:ALTOBAIXOALTA IMPEDANCIA (HI-Z)

As saídas são conectadas para compartilhar um fio comumOE=1 (ALTO ou BAIXO) OE=0 (HI-Z)


OE=1 (ALTO ou BAIXO) OE=0 (HI-Z)

8.12) Saídas TRISTATE

Buffers tristate


8.16) Interfaceamento de CI’sComo conectar circuitos com características diferentes?

INTERFACEAMENTO: conectar circuitos com características elétricas diferentes


8.16) Interfaceamento de CI’s

TTL acionando CMOS (5V)Sem problemas quanto aos requisitos de corrente.VOH(min) TTL é muito baixo quando comparado com VIH(min) CMOS, usa-se um resistor de Pull-up para elevar a tensão.



CMOS acionando TTLESTADO ALTO:

Atende aos requisitos de tensão e correnteESTADO BAIXO:

Pode não atender aos requisitos de corrente


8.16) Interfaceamento de CI’sCMOS acionando TTL

Resolvendo quando não atende os requisitos de corrente:Usar um buffer ou mais portas

74HC125QUAD BUS BUFFERS

(3-STATE) IO=35mA



CMOS acionando TTLExemplo: Uma saída 74HC pode acionar três entradas 7406?


NÃO: 74HC00 pode absorver 4mA, mas a entrada IIL do 7406 é 1,6mA

A corrente total de carga seria 1,6m x 3 = 4,8mA

8.17) Interfaceamento com tensão mista

SAÍDAS DE BAIXA TENSÃO ACIONANDO CARGAS DE ALTA TENSÃO

USAREMOS UM CIRCUITO CONVERSOR DE NÍVEL74AVC1T45


8.17) Interfaceamento com tensão mista

SAÍDAS DE ALTA TENSÃO ACIONANDO CARGAS DE BAIXA TENSÃO

Usar circuitos tolerantes à tensão alta na entrada(Entrada tolerante TTL)


8.18) Comparadores de Tensão

O circuito comparador de tensão pode ser usado no Interfaceamento de sistemas digitais

Sua entrada é analógicaSua saída é digital


8.19) Exercício: Encontrar pelo menos 8 situações nas quais características dos CIs não foram consideradas adequadamente


8.19) Exercício: Encontrar pelo menos 8 situações nas quais características dos CIs não foram consideradas adequadamente

1 Consumo total maior do que a capacidade da fonte2 Entradas JK 74S112 deveria estar em 13 Entrada B do 74121 sempre em 1


3 Entrada B do 74121 sempre em 14 Entradas não conectadas do 4001B5 Fan-Out excedido da 74006 Saídas Totel-pole da 7400 em curto (wired-and)7 Saídas TTL 74S112 conectadas a CMOS sem resistores de pull-up8 Saídas CMOS conectadas em entradas TTL sem Buffer

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