Capítulo 09

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Transcript Capítulo 09

Eletrônica Digital

prof. Victory Fernandes

[email protected]

www.tkssoftware.com/victory

Referências

 Floyd  Capítulo 14 pagina 800  Tocci  Referências da internet

Nomenclatura

 1. Standart prefix  Texas instruments SN  National Semiconductors DM  Signetics S  (…)  2. Temperature Range  54 – Military  74 – Commercial

Nomenclatura

 3. Family       

Blank – Transistor-Transistor Logic

ABT – Advanced BiCMOS Technology ABTE – Advanced BiCMOS Technology/Enhanced Transceiver Logic AC/ACT – Advanced CMOS Logic AHC/AHCT – Advanced High-Speed CMOS Logic ALB – Advanced Low-Voltage BiCMOS ALS – Advanced Low-Power Schottky Logic  ALVC – Advanced Low-Voltage CMOS Technology 

AS – Advanced Schottky Logic

 AVC – Advanced Very Low-Voltage CMOS Logic  BCT – BiCMOS Bus-Interface Technology

Nomenclatura

 3. Family  CBT – Crossbar Technology  CBTLV – Low-Voltage Crossbar Technology  F – F Logic  FB – Backplane Transceiver Logic/Futurebus+  GTL – Gunning Transceiver Logic  HC/HCT – High-Speed CMOS Logic  HSTL – High-Speed Transceiver Logic 

LS – Low-Power Schottky Logic

 LV – Low-Voltage CMOS Technology  LVC – Low-Voltage CMOS Technology  LVT – Low-Voltage BiCMOS Technology

Nomenclatura

 3. Family 

S – Schottky Logic

 SSTL – Stub Series-Terminated Logic  TVC – Translation Voltage Clamp Logic

Nomenclatura

 4. Special Features  Blank = No Special Features  D – Level-Shifting Diode (CBTD)  H – Bus Hold (ALVCH)  R – Damping Resistor on Inputs/Outputs (LVCR)  S – Schottky Clamping Diode (CBTS)

Nomenclatura

 5. Bit Width  Blank = Gates, MSI, and Octals  1G – Single Gate  8 – Octal IEEE 1149.1 (JTAG)  16 – WidebusE (16, 18, and 20 bit)  18 – Widebus IEEE 1149.1 (JTAG)  32 – Widebus+E (32 and 36 bit)

Nomenclatura

 6. Options  Blank = No Options  2 – Series-Damping Resistor on Outputs  4 – Level Shifter  25 – 25-W Line Driver

Nomenclatura

 7. Function  244 – Noninverting Buffer/Driver  374 – D-Type Flip-Flop  573 – D-Type Transparent Latch  640 – Inverting Transceiver

Nomenclatura

 8. Device Revision  Blank = No Revision  Letter Designator A –Z

Nomenclatura

 9. Package  D, DW – Small-Outline Integrated Circuit (SOIC)  DB, DL – Shrink Small-Outline Package (SSOP)  DBB, DGV – Thin Very Small-Outline Package (TVSOP)  DBQ – Quarter-Size Outline Package (QSOP)  DBV, DCK – Small-Outline Transistor Package (SOT)  DGG, PW – Thin Shrink Small-Outline Package (TSSOP)

Nomenclatura

 9. Package  N, NP, NT – Plastic Dual-In-Line Package (PDIP)  FN – Plastic Leaded Chip Carrier (PLCC)  GKE, GKF – MicroStar BGAE Low-Profile Fine-Pitch  Ball Grid Array (LFBGA)  NS, PS – Small-Outline Package (SOP)  PAG, PAH, PCA, PCB, PM, PN, PZ –  Thin Quad Flatpack (TQFP)  PH, PQ, RC – Quad Flatpack (QFP)

Encapsulamento

 THT (Through Hole Technology);  SIP (Single In-line Package)  DIP (Dual In-Line Package)  ZIP (Zig-Zag In-Line Package)

Encapsulamento DIP

Pinagem

Encapsulamento

 SMT (Surface Mount Technology)  SMD (Surface Mount Device)  PGA (Pin Grid Array)  SOIC (Small Outline Integrated Circuit)  PLCC (Plastic Leadless Chip Carrier)  LCCC (Leadless Ceramic Chip Carrier)

Níveis de integração

Referem se ao número de portas lógicas que o CI contém.

SSI

(

S

mall

S

cale

I

ntegration) Integração em pequena escala: São os CI com menos de 12 portas lógicas.

MSI

(

M

Integração em média escala: Corresponde aos CI que têm entre 12 a 99 portas lógicas edium

S

cale

I

ntegration )

LSI

(

L

arge

S

portas lógicas.

cale

I

ntegration) Integração em grande escala: Corresponde aos CI que têm entre 100 a 9 999

VLSI

(

V

ery

L

arge 999 portas lógicas.

S

cale

I

ntegration) Integração em muito larga escala: Corresponde aos CI que têm entre 10 000 a 99

ULSI

(

U

ltra

L

portas lógicas.

arge

S

cale

I

ntegration) Integração em escala ultra larga: Corresponde aos CI que têm 100 000 ou mais

Soquetes

 Permitir e facilitar troca de componentes  Proteger contra aquecimento durante processo de solda

Soquetes

 ZIF (Zero Insertion Force)

Placas

 PCB (Printed Circuit Board)

CIs de Portas Lógicas

 TTL (Transistor-Transistor Logic)  Utiliza transistor bipolar de junção (TBJ) para implementar as portas lógicas  CMOS (Complementary Metal-Oxide semiconductor)  Utiliza transistor de efeito de campo (MOSFET) para implementar as portas lógicas

Transistores

 Há 2 tipos principais de dispositivos de 3 terminais com semicondutores  Transistor bipolar de junção (TBJ)  Transistor de efeito de campo (FET) 

Field Efect Transistor

Transistores

 O TBJ constitui se de 3 regiões semicondutoras: o

emissor (E), a base (B) e o coletor (C) e podem ser do tipo

NPN

PNP

Porta NOT

Transistor em Saturação

B C E

Porta NOT

Transistor em Corte

B C E

Transistores

 FET  O nome

efeito de campo deriva-se do fato de que a corrente no dispositivo é controlada

pelo ajuste da tensão aplicada externamente  Dreno (

drain

, D), Fonte (

source

, S) e o "controle do portão" (

gate

, G)

Propriedades Operacionais dos CIs

 Níveis de Tensão  Imunidade a Ruído  Dissipação de Potência  Tempo de Atraso  Fan-Out

Tensão de alimentação CC

 TTL  +5V  CMOS  +5V  +3,3V  +2,5V  +1,2V

Níveis de Tensão

 Especificações de níveis lógicos  V IL – Faixa de tensão de ENTRADA que representa nível BAIXO  V IH – Faixa de tensão de ENTRADA que representa nível ALTO  V OL – Faixa de tensão de SAÍDA que representa nível BAIXO  V OH – Faixa de tensão de SAIDA que representa nível ALTO

Níveis de Tensão TTL +5V

 V IL  V IH  V OL  V OH – 0 a 0,8V – 2 a 5V – 0 a 0,4V – 2,4 a 5V

Níveis de Tensão CMOS +5V

 V IL  V IH  V OL  V OH – 0 a 1,5V – 3,3 a 5V – 0 a 0,33V – 4,4 a 5V

Imunidade a Ruído

 Capacidade do circuito de tolerar flutuações indesejadas na tensão de entrada sem alterar seu valor na saída  Margem de Ruído (noise) [V]  V NH  V NL – Margem de ruído de nível ALTO – Margem de ruído de nível BAIXO

Margem de Ruído

 V NH  V NL = V OH (min) = V IL(max) – V IH (min) – V OL(max)

V

NH

= V

OH (min)

– V

IH (min)

1ª Lei de Ohm?

2ª Lei de Ohm?

V

NH

= V

OH (min)

– V

IH (min)

5,0V ------ ------ 5,0V 2,4V ------ } V NH ------ 2,0V 1ª Lei de Ohm? V [V]=R [Ω] *I [A] 2ª Lei de Ohm?

R

[  ]   [  .

m

].

L

[

m

] ( 

A

[

m

2 ] )

V

NL

= V

IL(max)

– V

OL(max)

V

NL

= V

IL(max)

– V

OL(max)

0,4V ------ 0,0V ------ } V NL ------ 0,8V ------ 0,0V

Margem de Ruido

 Fontes de ruído  Interferências eletro-magnéticas em geral  Emendas e conectores de má qualidade  Emendas e conectores expostos a condições irregulares (água, etc)  Queda de tensão no canal e capacitância da linha

Margem de Ruído

V IL V IH V OL V OH

V

NH V NL = V OH (min) = V IL(max) – V IH (min) – V OL(max) TTL CMOS Min Max Min Max

0 2 0 2,4 0,8 5 0,4 5 0 3,3 0 4,4 1,5 5 0,33 5 0,4 0,4 1,1 1,17

Dissipação de Potência

 P D – Potência dissipada  P D = V CC * I CC  I CCH – Corrente drenada da fonte quando em nível ALTO  I CCL – Corrente drenada da fonte quando em nível BAIXO  Valores da ordem de 1 a 20mA

Dissipação de Potência

 Quando porta pulsando  I CC = (I CCH + I CCL )/2

Dissipação de Potência CMOS vs. TTL

 TTL – Constante para faixa de frequência de operação  CMOS – Varia de acordo com frequência de operação.  Dissipação muito baixa em condições estáticas e aumenta conforme a frequência aumenta

Dissipação de Potência CMOS vs. TTL

 TTL  Da ordem de 2,2miliW  CMOS  2,75microW (estática)  170microW (a 100KHz)

Tempo de Atraso de Propagação

 Atraso entre variação da saída em função da entrada  t PHL = Tempo quando a saída comuta de ALTO para BAIXO  t PLH = Tempo quando a saída comuta de BAIXO para ALTO

Tempo de Atraso de Propagação

Tempo de Atraso de Propagação

 Quanto maior o tempo de atraso menor a frequência máxima que um circuito pode operar  Produto Velocidade Potência [pJ]  Base de comparação quando relação é decisiva na escolha de um circuito, quanto menor o produto melhor.

 CMOS = 1,2pJ a 100kHz  TTL = 22 pJ

Fan-Out

 Existe um limite no número de cargas (portas acionadas) que uma porta pode acionar

Fan-Out

 CMOS – Fan-Out depedente da frequência de operação  Quanto menos portas maior a frequência de operação  TTL (LS) – em média 20 portas

Valores Típicos TTL

Precauções no Manuseio TTL e CMOS

 Entradas não usadas devem ser aterradas ou ligadas ao Vcc caso contrário o CI pode ter comportamentos estranhos

Exemplo

Erro simulado no proteus

Exemplo

Erro simulado no proteus

Precauções no Manuseio CMOS

 Trannsportar circuitos em espuma condutiva para evitar formação de cargas eletrostáticas.

 Pinos não devem ser tocados  Trabalhar com pulseira anti estática  Todas as ferramentas devem ser aterradas  Pinos devem ser colocados para baixo sobre uma superfície aterrada  Não manusei Cis energizados

Pulseira Anti-estática

Dúvidas?

 Victory Fernandes  E-mail: [email protected]

 Site: www.tkssoftware.com/victory

 Referências Básicas   

Sistemas digitais: fundamentos e aplicações - 9. ed. / 2007 - Livros

FLOYD, Thomas L. Porto Alegre: Bookman, 2007. 888 p. ISBN 9788560031931 (enc.)

Sistemas digitais : princípios e aplicações - 10 ed. / 2007 - Livros

- TOCCI, Ronald J.; WIDMER, Neal S.; MOSS, Gregory L. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2007. 804 p. ISBN 978-85-7605-095-7 (broch.)

Elementos de eletrônica digital - 40. ed / 2008 - Livros

- CAPUANO, Francisco Gabriel; IDOETA, Ivan V. (Ivan Valeije). São Paulo: Érica, 2008. 524 p. ISBN 9788571940192 (broch.)

 REFERÊNCIAS COMPLEMENTARES:  

Eletronica digital: curso prático e exercícios / 2004 - Livros

MENDONÇA, Alexandre; ZELENOVSKY, Ricardo. Rio de Janeiro: MZ, c2004. (569 p.)

Introdução aos sistemas digitais / 2000 - Livros

- ERCEGOVAC, Milos D.; LANG, Tomas; MORENO, Jaime H. Porto Alegre, RS: Bookman, 2000. 453 p. ISBN 85-7307-698-4 

Verilog HDL: Digital design and modeling / 2007 - Livros

- CAVANAGH, Joseph. Flórida: CRC Press, 2007. 900 p. ISBN 9781420051544 (enc.) 

Advanced digital design with the verlog HDL / 2002 - Livros

- CILETTI, Michael D. New Jersey: Prentice - Hall, 2002. 982 p. ISBN 0130891614 (enc.)   

Eletronica digital / 1988 - Livros

- Acervo 16196 SZAJNBERG, Mordka. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1988. 397p.

Eletronica digital : principios e aplicações / 1988 - Livros

Paul. São Paulo: McGraw-Hill, c1988. v.1 (355 p.) - MALVINO, Albert

Eletrônica digital / 1982 - Livros

- Acervo 53607 TAUB, Herbert; SCHILLING, Donald. São Paulo: McGraw-Hill, 1982. 582 p.