Eletrônica Digital - Famílias Lógicas

Eletrônica Digital - Famílias Lógicas

(Parte 3 de 4)

Figura 24: Conexão de entradas não utilizadas em um CI da família CMOS.

4 Portas da Família TTL

•••• O elemento básico de uma porta TTL é o transistor bipolar NPN:

Figura 25: Símbolo gráfico de um transistor bipolar NPN.

Figura 26: Operação de um transitor bipolar NPN como uma chave (switch) LIGA-DESLIGA (ON-OFF).

Figura 27: Circuito interno típico de uma porta NOT da família TTL. A maneira como os transistores Q4 e Q3 interligam-se entre si

(encontram-se “ empilhados” como em um totem indígena) dá a este circuito de saída o nome de totem pole (mastro de totem).

PUCRS – Faculdade de Engenharia Elétrica – Departamento de Engenharia Elétrica

Eletrônica DigitalCap. IV por F.C.C. De Castro

Figura 28: Operação de uma porta NOT da família TTL.

Figura 29: Operação de uma porta NAND da família TTL.

Figura 30: Diodos internos de um transistor bipolar NPN com múltiplos terminais “emissor”.

⇒⇒⇒⇒ Observe com o auxílio da Figura 30, que o circuito da Figura 29 implementa a tabela-verdade:

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4.1 Portas Coletor-Aberto (open-collector)

•••• Quando um CI TTL é designado como open collector isto significa que suas portas internas vem de fábrica com o terminal de coletor de seu transistor de saída desconectado. A situação é idêntica à de uma porta open drain da família CMOS. A conexão do transistor de saída à CCV é feita através de um resistor pull-up:

Figura 31: Porta NOT open collector da família TTL.

Figura 32: Um losango com um traço inferior desenhado no interior do símbolo de uma porta TTL indica que a porta é open collector .

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4.2 Portas Tristate

•••• Conforme já vimos uma porta tristate possui um terceiro estado em sua saída denominado HIGH-Z (alta impedância). Quando este terceiro estado é acionado, ocorre uma total desconexão entre o pino de saída da porta e o seu circuito interno:

Figura 3: Circuito interno típico de uma porta NOT tristate da família TTL.

Quando LEnable=, Q2→OFF e o circuito de saída opera como um totem pole usual formado pelos transistores Q4 e Q5. Quando HEnable=,Q2→ ON.

Nesta situação, o segundo emissor de Q1 está com um nível de tensão L, fazendo com que Q3→OFF e Q5→OFF. Ainda, nesta mesma situação, o diodo

D1 está diretamente polarizado, fazendo com que Q4→OFF. Estando ambos Q4 e Q5 em estado OFF, a porta está em estado HIGH-Z.

Figura 34: Circuito equivalente quando a porta está em estado HIGH-Z.

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4.3 Corrente de Entrada

Figura 35: (a) Quando a saída da porta acionadora está em estado H ela fornece uma corrente IHI à entrada da porta conectada como carga. (b) Quando a saída da porta acionadora está em estado L ela absorve uma corrente ILI da entrada da porta conectada como carga. Nota: ILI é no máximo 1.6 mA para uma porta TTL padrão, valor que é usualmente indicado em manuais como um valor negativo porque é uma corrente que sai do terminal de entrada da porta conectada como carga.

4.4 Operação Wired-AND

•••• A operação Wired-AND constitui uma forma de baixo custo de implementarmos o AND lógico entre um grande número de variáveis, sem necessariamente termos que utilizar um grande número de portas AND.

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•••• A operação AND fica implícita pela ligação em paralelo da saída de portas open collector :

Figura 36: Operação Wired-AND DCBAX = implementada com 4 portas NOT open collector.

Figura 37: Funcionamento dos circuitos internos da operação Wired-AND mostrada na Figura 36. (a) Quando um ou mais de um transistor de saída está ON, a saída é L. (a) Quando todos os transistores de saída estão OFF, a saída é H.

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Figura 38: Operação Wired-AND ABCDEFGHX= implementada com 4 portas AND open collector.

Figura 39: A tentativa de implementar a operação Wired-AND com portas padrão ao invés de portas open collector resulta em uma altíssima corrente I de curto circuito entre portas cujas saídas estejam em estados distintos, fato que inevitavelmente destruirá as portas.

4.5 Acionamento de Cargas Externas

•••• A máxima corrente de saída de uma porta TTL ocorre quando a saída está em estado LOW (portanto está absorvendo corrente) e é mA(max)OL16=I para uma porta TTL padrão e mA(max)OL8=I para uma porta LS.

•••• É necessário, portanto, o uso de drivers open collector ou outros dispositivos que aumentem a capacidade de corrente quando deseja-se acionar cargas que demandem correntes maiores:

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Figura 40: (a) Acionamento de um LED e (b) de uma lâmpada piloto. 4.6 Conexão de Entradas não Utilizadas

Figura 41: (a) Conexão de entradas não utilizadas com a entrada em uso. Este método implica em aumentar a corrente de carga da porta acionadora. (b)

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