CI - SISTEMAS DIGITAIS - N2 - 2023

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CENTRO UNIVERSITÁRIO FAMETRO
CURSO DE BACHARELADO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
	
FAMÍLIA LÓGICA DE CIRCUITOS INTEGRADOS
MANAUS – AM
2023
FABRÍCIO DE OLIVEIRA CARLOS 
FAMÍLIA LÓGICA DE CIRCUITOS INTEGRADOS
 Trabalho solicitado pelo professor Diogenes Junior para aplicação de nota parcial na disciplina de Sistemas Digitais.
INTRODUÇÃO
Quase todos os aparelhos eletrônicos que usamos diariamente, tais como computadores portáteis, telemóveis, frigoríficos, televisores e computadores, são todos fabricados com circuitos complexos ou simples, muitos chamados de circuitos integrados. Os circuitos eletrônicos que utilizamos consistem em vários componentes eletrônicos e elétricos que têm ligações entre si.  Tais ligações são obtidas através de fios de ligação para fazer o fluxo de corrente elétrica para condensadores, resistências, transístores, díodos, indutores, e assim por diante. Os circuitos são classificados em vários tipos e chamados de famílias com base em critérios específicos tais como ligações, processo de fabricação, tamanho, e utilização de sinais.
O que é um circuito integrado digital
Em suma, os circuitos integrados digitais representam ou representam os aspectos práticos da electrónica digital. Os circuitos electrónicos digitais seguram/puxam sinais estratégicos ou discretos, tais como 0 e 1. Estes dois estados diferentes (lógica 0 e lógica 1) são baixos (lógica 0) e alto (lógica 1). Os circuitos integrados digitais empregam multiplexadores digitais, contadores, portas lógicas, e flip flops, entre outros. 
Em concebidos para aceitar um valor de tensão absoluto específico (por exemplo, operação lógica “verdadeira ou falsa”) forma de conceber circuitos electrónicos digitais. Por exemplo, os circuitos electrónicos digitais utilizam dois estados, conhecidos como circuito binário. Estes circuitos binários vêm com quantidades binárias de “desligado” e “ligado” que representam 1 (direita) e 0 (falso). Ao contrário de outros cursos, os circuitos electrónicos digitais são económicos e fáceis de fabricar ou conceber.
Os circuitos integrados digitais funcionam em apenas alguns estados ou níveis definidos, em oposição a uma vasta gama de sinais.
Os dispositivos integrados digitais encontram utilização num vasto número de dispositivos electrónicos, modems, redes de computadores, redes de frequências e computadores. 
Em suma, alguns dos blocos fundamentais padrão de circuitos integrados digitais são portões lógicos. Ao contrário de outros tipos de cursos ou canais, os circuitos integrados digitais só funcionam em poucos níveis definidos de amplitudes de sinal. 
Serie de Circuitos Integrados Digitais
Existem diferentes famílias de circuitos integrados digitais. Quando se trata de circuitos electrónicos digitais, uma família refere-se a dispositivos construídos utilizando uma combinação de vários portões automáticos. Uma família consiste nos seus níveis lógicos individuais ou isolados e na alimentação de tensão. É importante notar que diferentes séries de circuitos integrados digitais têm as suas vantagens e desvantagens distintas. Além disso, dentro de cada família, algumas gamas de tensão podem ser baixas ou altas. Abaixo encontra-se uma lista de séries/famílias de circuitos integrados digitais.
Lógica de Diodo
Quando se trata de Lógica de Diodo, a implementação de toda a lógica é feita com o uso de diodos e resistências. No DL ou díodo lógico, um díodo ou o objetivo principal é executar “e” o nosso “ou” operador. 
Lógica Resistor – Transistor
Em relação à tese resistor-transistor (RTL), a implementação de toda a lógica é conseguida utilizando resistores e transístores. A electrónica das resistências não é cara, como as restantes, e é demasiado simples de conceber. A única desvantagem é que as RTLS consomem uma quantidade significativa de energia. 
Lógica de Diodo – Transistor
Quando se trata de lógica de Diode - transistor (DTL), a implementação de toda a lógica é através de transístores e díodos. A DTL tem um par de vantagens sobre outras lógicas de resistência-transistor e de díodos. Por exemplo, os seus díodos podem executar de forma eficiente (OU e E) operações com facilidade. Outro benefício associado ao DTL é o facto de a sua operação OR ser realizável com a utilização de díodos em oposição a resistências.
Lógica Transistor – Transistor
A TTL ou lógica de transístor-transistor tem as suas portas lógicas feitas em torno de transístores. A tese transistor-transistor emprega a utilização de transístores bipolares e vem com diferentes versões. As versões incluem Schottky TTL, High speed TTL, Low power TTL, e Standard TTL. A lógica de transístor-transistor é um dos circuitos bipolares mais rápidos disponíveis atualmente.
Lógica de acoplamento de emissores
Aqui, os transístores não entram em saturação profunda, o que significa que não há atrasos de armazenamento. A lógica do transistor-transistor encontra utilização em aplicações que dizem respeito a movimentos de alta velocidade. 
Lógica Complementar de Semicondutor de Óxido de Metal
A Complementary Metal Oxide Semiconductor Logic (CMOS) é bem conhecida pelo seu baixo consumo de energia associado a um elevado fan-out. CMOS encontra utilização em várias aplicações e tecnologias de microprocessadores. CMOS é também uma das famílias lógicas mais fiáveis. 
Como funcionam os circuitos integrados digitais
Os circuitos integrados digitais são pequenos componentes electrónicos que trouxeram tecnologias dramáticas ou inesquecíveis para a história do homem. Também conhecido como chip semicondutor, o circuito integrado digital desencadeou uma mudança significativa em comparação com a revolução industrial. Mas como é que os circuitos integrados digitais funcionam? Os circuitos integrados digitais consistem numa combinação de transístores, microprocessadores e díodos. Todos eles desempenham os seus diferentes papéis, tais como armazenar tensão, controlar o fluxo de corrente, e fornecer memória a todo o sistema. Estes componentes/dispositivos trabalham em conjunto num circuito integrado digital para realizar diferentes operações para um funcionamento ou funcionalidade eficaz.
Circuitos Integrados Digitais Diretamente Associados a PCBA
Uma Placa de Circuito Impresso (PCB) é uma placa que liga componentes electrónicos através do uso de almofadas, traços condutores, e outras características. Podem ser de dupla face, de uma só face ou de várias camadas. Por outro lado, uma PCBA (Printed Circuit Board Assembly) é uma placa apresentada após as peças e componentes inteiras serem soldadas e corretamente instaladas. Uma PCBA constituída pelas suas peças e componentes realiza facilmente a função automática para a qual foi concebida. 
Resumindo, Montagem de Placa de Circuito Impresso) é a placa apresentada depois de todas as peças e componentes terem sido soldadas e corretamente instaladas. Um PCBA ou Conjunto de Placa de Circuito Impresso é uma placa que sai após a impressão e montagem dos componentes. Estes componentes incluem condensadores, transformadores, e resistências, para mencionar apenas alguns. Durante o processo de montagem, uma placa de circuito impresso vazia é preenchida ou recheada com componentes electrónicos com o único objetivo de criar uma placa de circuito impresso em funcionamento/trabalho Montagem de Placa de Circuito Impresso) é uma placa apresentada após as peças e componentes inteiras serem soldadas e corretamente instaladas, uma PCBA. 
As placas de circuitos impressos (PCB´s) encontram utilização em quase todos os dispositivos electrónicos. No entanto, a maioria dos PCB está diretamente associada à montagem de circuitos integrados digitais. Os circuitos integrados digitais interligam dispositivos/componentes tais como resistências, transístores, indutores e condensadores. 
Exemplos de circuitos integrados
Um exemplo de circuito integrado entre os mais utilizados é o CI 555, também conhecido como Clock 555, que é capaz de emitir pulsos na saída e que possuiuma frequência ajustável.
Este CI tem muitas aplicações, dentre elas podemos citar:
· Oscilador modulado em frequência
· Oscilador de áudio básico
· Oscilador intermitente
· Temporizador duplo
· Detector de ausência de pulso e muitas outras
O CI 555 também pode ser usado de três modos, que são:
· Astável: atua como um oscilador
· Monoestável: atua como um disparador
· Biestável: utilizado em flip flops
Ele possui 8 terminais (4 de cada lado), que são identificados em sentido anti-horário a partir da parte chanfrada do CI.
Imagem: Circuito integrado 555
Fonte: www.manualdaeletronica.com.br
Funções de cada pino.
· GND: Conhecido como terra, deve estar sempre conectado ao ponto aterrado (0v) da fonte de alimentação.
· TRIGGER: Se os valores de tensão forem menores que um terço da tensão de alimentação, ele ativa o biestável interno e a saída.
· OUTPUT: Saída. Ela emite um sinal com amplitude igual à tensão de alimentação e com frequência variável.
· RESET: Ele finaliza e reinicia a operação.
· CONTROL VOLTAGE: Controla o comparador interno do chip ligado ao terminal seis, alterando a sua sensibilidade.
· THRESHOLD: Se os valores de tensão forem maiores que dois terços da tensão de alimentação, ele desativa o biestável interno e a saída.
· DISCHARGE: Descarrega o capacitor ligado ao terminal.
· VCC: Terminal de alimentação. Ele pode estar entre 1,5V e 18V, variando de acordo com o fabricante. A tensão pode ser consultada no datasheet do componente.
Circuito Integrado Família TTL – 7400
Imagem: Família TTL 7400 
Fonte: blog.raisa.com.br/a-serie-ttl-7400
A série 7400 de circuitos integrados lógicos TTL foi introduzida em outubro de 1966 e eles se tornaram o padrão para todos os circuitos integrados lógicos.
Os chips TTL lógicos da série 7400 geraram uma série de outras famílias lógicas derivadas oferecendo características ligeiramente diferentes: alta velocidade, baixa potência etc. pino compatível etc.
Os chips TTL da série 7400 permaneceram em uso por muitos anos. Eles foram substituídos por outras famílias lógicas 74xx00, mas tiveram tanto sucesso que o conceito básico permaneceu o mesmo.
A série lógica de IC´s 7400 foi fabricada usando tecnologia de transistor bipolar e isso deu seu nome à tecnologia lógica, TTL significando lógica transistor-transistor.
A série 7400 TTL operava a partir de uma linha de alimentação nominal de 5 volts e, como resultado de sua popularidade, a linha de 5 V tornou-se padrão para chips lógicos por muitos anos, mudando apenas quando restrições de energia e tamanhos menores de recursos em chips como resultado de maior integração e novos processos forçaram a queda da tensão operacional.
Embora lançada em meados da década de 1960, a série 7400 tornou-se o principal conjunto padrão de lógica amplamente utilizado em circuitos eletrônicos digitais. Havia séries anteriores de chips TTL. A Motorola lançou uma família lógica com o nome comercial MTTL (Motorola Transistor Transistor Logic), e outras séries foram lançadas pela National Semiconductor, Fairchild e Signetics.
Com sua crescente popularidade, o custo dos chips caiu. As ofertas iniciais custavam muitos dólares cada, mas com o tempo, à medida que as técnicas de produção amadureciam e as quantidades aumentavam enormemente, alguns chips da série 7400 podiam ser comprados por alguns centavos cada.
 Família de Circuitos Integrados CMOS – 4000
A série 4000 é uma família de tecnologia CMOS de circuitos integrados, que implementam uma variedade de lógicas de funções que ainda estão em uso até hoje. Elas foram introduzidas pela RCA como CD4000 série COS / MOS no ano de 1968, como uma potência menor e um alternativa mais versátil para a série 7400 TTL. Essa série CMOS têm a vantagem de menor consumo e ampla gama de alimentação com tensões de 3 V a 15 V. No entanto a sua velocidade é mais lenta, 1 MHz, em comparação com os 10 MHz do TTL bipolar, isso limita as suas aplicações para projetos de baixa velocidade ou estáticos.
Características: Alimentação (Vdd): quanto à tensão de alimentação, esta família permite para as séries 4000 e 74C operarem na faixa de 3V a 15V, para a versão HC de 2V a 6V e para HCT de 4,5V a 5,5V. Para as séries de baixa voltagem, a faixa é de 1V a 3,6V para LV e 1,2V a 3,3V, tensão típica de vários sistemas atuais.
Nos circuitos integrados CMOS Sempre que existirem entradas não utilizadas ou mesmo portas inteiras não utilizadas, é fundamental que todas as entradas estejam aterradas ou ligadas no +VDC, temos que tomar essa providência devido à
grande impedância de entradas 10¹² Ω, e qualquer corrente parasita ou decorrente de ruídos na entrada provocam uma considerável elevação de tensão.
Exemplo o 4011, um circuito integrado CMOS da série 4000, que contém quatro portas NAND independentes de duas entradas. A pinagem vemos abaixo. Este chip é diferente na pinagem para o TTL 7400, mas pode cumprir a sua função se feito as modificações nos pinos.
Imagem: Circuito Integrado CMOS 4011
Fonte: blog.novaeletronica.com.br/circuito-cmos
Na pinagem do 4011 podemos ver que o Pino 7 é da alimentação negativa e o pino 14 é a alimentação positiva.
Já os pinos 1 e 2, 5 e 6, 8 e 9, 12 e 13 são entradas de portas e os pinos 3, 4, 10, 11 são saídas de portas. Para ter uma melhor ideia a imagem abaixo mostra a relação sem levar em conta a posição dos pinos no circuito integrado.
Imagem: Diagrama do CI 4011
Fonte: blog.novaeletronica.com.br/circuito-cmos 
 
 
 
CONCLUSÃO
Podemos concluir que os circuitos integrados digitais são um avanço nas dificuldades da nossa vida quotidiana. Têm marcando a génese de fatores essenciais como a fiabilidade e a velocidade. A maioria dos dispositivos modernos, tais como telemóveis e computadores, precisam de circuitos para funcionar. Estes circuitos precisam de milhões e até milhares de componentes, e é aí que entram os circuitos integrados digitais.
À medida que a tecnologia continua a evoluir, os circuitos integrados digitais estão a tornar-se cada vez mais sofisticados. Esta é a razão pela qual os telemóveis, computadores portáteis, e muita da eletrônica de consumo ficam melhores e mais baratos a cada dia que passa. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
https://victorvision.com.br
www.manualdaeletronica.com.br/
https://blog.novaeletronica.com.br/
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