Eletrônica Digital

1. Eletrônica Digital prof. Victory Fernandesvictoryfernandes@yahoo.com.brwww.tkssoftware.com/victory

2. Referências • Floyd • Capítulo 14 pagina 800 • Tocci • Referências da internet

3. Nomenclatura • 1. Standart prefix • Texas instruments SN • NationalSemiconductors DM • Signetics S • (…) • 2. Temperature Range • 54 – Military • 74 – Commercial

4. Nomenclatura • 3. Family • Blank – Transistor-Transistor Logic • ABT – AdvancedBiCMOSTechnology • ABTE – AdvancedBiCMOSTechnology/EnhancedTransceiverLogic • AC/ACT – Advanced CMOS Logic • AHC/AHCT – Advanced High-Speed CMOS Logic • ALB – AdvancedLow-VoltageBiCMOS • ALS – Advanced Low-Power Schottky Logic • ALVC – Advanced Low-Voltage CMOS Technology • AS – Advanced Schottky Logic • AVC – Advanced Very Low-Voltage CMOS Logic • BCT – BiCMOSBus-InterfaceTechnology

5. Nomenclatura • 3. Family • CBT – CrossbarTechnology • CBTLV – Low-VoltageCrossbarTechnology • F – F Logic • FB – BackplaneTransceiverLogic/Futurebus+ • GTL – GunningTransceiverLogic • HC/HCT – High-Speed CMOS Logic • HSTL – High-SpeedTransceiverLogic • LS – Low-Power Schottky Logic • LV – Low-Voltage CMOS Technology • LVC – Low-Voltage CMOS Technology • LVT – Low-VoltageBiCMOSTechnology

6. Nomenclatura • 3. Family • S – Schottky Logic • SSTL – StubSeries-TerminatedLogic • TVC – Translation Voltage Clamp Logic

7. Nomenclatura • 4. Special Features • Blank = No SpecialFeatures • D – Level-ShiftingDiode (CBTD) • H – Bus Hold (ALVCH) • R – Damping Resistor on Inputs/Outputs (LVCR) • S – Schottky Clamping Diode (CBTS)

8. Nomenclatura • 5. Bit Width • Blank = Gates, MSI, and Octals • 1G – SingleGate • 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)

9. Nomenclatura • 6. Options • Blank = No Options • 2 – Series-Damping Resistor on Outputs • 4 – LevelShifter • 25 – 25-W LineDriver

10. Nomenclatura • 7. Function • 244 – Noninverting Buffer/Driver • 374 – D-Type Flip-Flop • 573 – D-TypeTransparentLatch • 640 – InvertingTransceiver

12. Nomenclatura • 8. Device Revision • Blank = No Revision • LetterDesignator A–Z

13. 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)

14. 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 GridArray (LFBGA) • NS, PS – Small-Outline Package (SOP) • PAG, PAH, PCA, PCB, PM, PN, PZ – • ThinQuadFlatpack (TQFP) • PH, PQ, RC – QuadFlatpack (QFP)

15. Encapsulamento • THT (Through Hole Technology); • SIP (Single In-line Package) • DIP (Dual In-Line Package) • ZIP (Zig-Zag In-Line Package)

16. Encapsulamento DIP

17. Pinagem

18. 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)

19. Níveis de integração Referem-se ao número de portas lógicas que o CI contém. SSI (Small Scale Integration) Integração em pequena escala: São os CI com menos de 12 portas lógicas. MSI (Medium Scale Integration) Integração em média escala: Corresponde aos CI que têm entre 12 a 99 portas lógicas LSI (Large Scale Integration) Integração em grande escala: Corresponde aos CI que têm entre 100 a 9 999 portas lógicas. VLSI (Very Large Scale Integration) Integração em muito larga escala: Corresponde aos CI que têm entre 10 000 a 99 999 portas lógicas. ULSI (Ultra Large Scale Integration) Integração em escala ultra larga: Corresponde aos CI que têm 100 000 ou mais portas lógicas.

20. Soquetes • Permitir e facilitar troca de componentes • Proteger contra aquecimento durante processo de solda

21. Soquetes • ZIF (Zero Insertion Force)

22. Placas • PCB (Printed Circuit Board)

23. 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

24. 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

25. 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

26. Porta NOTTransistor em Saturação C B E

27. Porta NOTTransistor em Corte C B E

28. 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) 

29. Propriedades Operacionaisdos CIs • Níveis de Tensão • Imunidade a Ruído • Dissipação de Potência • Tempo de Atraso • Fan-Out

30. Tensão de alimentação CC • TTL • +5V • CMOS • +5V • +3,3V • +2,5V • +1,2V

32. Níveis de Tensão • Especificações de níveis lógicos • VIL – Faixa de tensão de ENTRADA que representa nível BAIXO • VIH – Faixa de tensão de ENTRADA que representa nível ALTO • VOL – Faixa de tensão de SAÍDA que representa nível BAIXO • VOH – Faixa de tensão de SAIDA que representa nível ALTO

33. Níveis de TensãoTTL +5V • VIL – 0 a 0,8V • VIH – 2 a 5V • VOL – 0 a 0,4V • VOH – 2,4 a 5V

34. Níveis de TensãoCMOS +5V • VIL – 0 a 1,5V • VIH – 3,3 a 5V • VOL – 0 a 0,33V • VOH – 4,4 a 5V

36. 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] • VNH – Margem de ruído de nível ALTO • VNL – Margem de ruído de nível BAIXO

37. Margem de Ruído • VNH = VOH (min) – VIH (min) • VNL = VIL(max) – VOL(max)

38. VNH = VOH (min) – VIH (min) 1ª Lei de Ohm? 2ª Lei de Ohm?

39. VNH = VOH (min) – VIH (min) ------- ------- 5,0V 2,0V 5,0V 2,4V ------- } VNH ------- 1ª Lei de Ohm? V [V]=R [Ω] *I [A] 2ª Lei de Ohm?

40. VNL = VIL(max) – VOL(max)

41. VNL = VIL(max) – VOL(max) ------- 0,8V 0,0V } VNL ------- 0,4V 0,0V ------- -------

42. 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

43. Margem de Ruído

44. Dissipação de Potência • PD – Potência dissipada • PD = VCC * ICC • ICCH – Corrente drenada da fonte quando em nível ALTO • ICCL – Corrente drenada da fonte quando em nível BAIXO • Valores da ordem de 1 a 20mA

45. Dissipação de Potência • Quando porta pulsando • ICC = (ICCH + ICCL)/2

46. Dissipação de PotênciaCMOS 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

47. Dissipação de PotênciaCMOS vs. TTL • TTL • Da ordem de 2,2miliW • CMOS • 2,75microW (estática) • 170microW (a 100KHz)

48. Tempo de Atraso de Propagação • Atraso entre variação da saída em função da entrada • tPHL = Tempo quando a saída comuta de ALTO para BAIXO • tPLH = Tempo quando a saída comuta de BAIXO para ALTO

49. Tempo de Atraso de Propagação

50. 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