Projeto de um CI Demultiplexador de 2 Entradas e 10 Saídas

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Projeto de um CI Demultiplexador de 2 Entradas e 10 Saı´das∗
Fabio Henrique Fudoli, Louisie Staniszewski
Coordenac¸a˜o do Curso de Engenharia Eletroˆnica - COELE
Universidade Tecnolo´gica Federal do Parana´ - UTFPR
Campus Campo Moura˜o
Campo Moura˜o, Parana´, Brasil
Resumo
Esse artigo apresenta de forma sucinta e obje-
tiva as metodologias desenvolvidas para o pro-
jeto de um circuito integrado que demultiplexa
duas entradas em dez saı´das atrave´s de qua-
tro varia´veis de selec¸a˜o.Desenvolvido no software
MICROWIND com tecnologia de 90nm.
1 Introduc¸a˜o
Circuito integrado, pode ser considerado como
um circuito eletroˆnico miniaturizado, produzido
na superfı´cie de um material semicondutor, co-
mumente o silı´cio. Esses circuitos miniaturizados
esta˜o presentes em praticamente todos os dispo-
sitivos eletroˆnicos que sa˜o utilizados atualmente.
Sempre em crescente expansa˜o, a eletroˆnica e em
especial a a´rea de microeletroˆnica. O Brasil e´ um
dos poucos paı´ses, entre a as maiores economias
mundiais, a na˜o possuir um complexo eletroˆnico
dedicado a fabricac¸a˜o de circuitos integrados [1].
Por isso, torna-se necessa´rio a criac¸a˜o e desen-
volvimento de tecnologias nacionais tanto para a
produc¸a˜o quando para projetos de novos circuitos
integrados nacionais.
∗Trabalho desenvolvido para a disciplina de LT37A –
Introduc¸a˜o A Projetos De Cis Dedicados.
2 Demultiplexador
Um circuito digital demultiplexador tem como
func¸a˜o direcionar a entrada para uma saı´da es-
pecı´fica, de acordo com as varia´veis de selec¸a˜o
num dado instante de tempo. Fazendo assim a
operac¸a˜o inversa do multiplexador.
O demultiplexador proposto para esse trabalho,
consiste em duas entradas e dez saı´das. Para ser
possı´vel escolher qual saı´da a entrada deve ser
direcionada, foi necessa´rio a utilizac¸a˜o de qua-
tro varia´veis de selec¸a˜o, ou seja, pela poteˆncia
de dois, seria possı´vel controlar ate´ dezesseis
saı´das, pore´m, nesse caso, so´ sera˜o utilizadas dez
saı´das. A Figura 1 exemplifica o processo de
demultiplexac¸a˜o quando o circuito e´ caracteri-
zado por uma entrada e quatro saı´das.
Figura 1: Demultiplexador de 1 entrada de 4
saı´das
O circuito demultiplexador pode ser desenvol-
vido utilizando apenas portas lo´gicas simples,
como por exemplo portas AND, NOT e OR. A
Figura 2 exemplifica o funcionamento do demul-
tiplexador quanto as portas lo´gicas.
Figura 2: Demultiplexador de 1 entrada de 4
saı´das
Um auxı´lio no projeto desse demultiplexador
proposto, foi utilizac¸a˜o de recursos conhecidos
da eletroˆnica digital como as tabelas verdade e os
mapas de Karnaugh. Para esse projeto, e´ possı´vel
observar pela Tabela 1 como foram obtidas as
saı´das bem como o circuito lo´gico, que pode ser
visto na Figura 3.
Tabela 1: Tabela Verdade (varia´veis de selec¸a˜o e
saı´da)
A B C D Saı´da
0 0 0 0 S0
0 0 0 1 S1
0 0 1 0 S2
0 0 1 1 S3
0 1 0 0 S4
0 1 0 1 S5
0 1 1 0 S6
0 1 1 1 S7
1 0 0 0 S8
1 0 0 1 S9
O circuito lo´gico da Figura 3 exemplifica
atrave´s de LED’s o valor bina´rio 1 ou 0 inserido
Figura 3: Circuito lo´gico desenvolvido
em uma das entradas. Para facilitar a identificac¸a˜o
de qual das duas entradas esta˜o na saı´da, foi consi-
derado que as saı´das de 0 a 3, sa˜o correspondentes
a entrada um, e as saı´das de 4 a 9 correspondem
a entrada dois. A barra entre os leds x5 e x6 na
Figura 3 indicam a separac¸a˜o.
Apo´s auxı´lio do software de simulac¸a˜o em
SPICE, MULTISIM, foi possı´vel constatar o per-
feito funcionamento desse circuito lo´gico perante
as especificac¸o˜es de projeto dadas pelo professor.
3 O Circuito Integrado
Com a ajuda do software de elaborac¸a˜o de
layout e simulac¸a˜o MICROWIND, foi possı´vel
desenvolver um layout que implementa as
func¸o˜es propostas por esse trabalho ate´ enta˜o e
testar a efica´cia do funcionamento. Utilizando a
tecnologia de 90nm, o layout da Figura 4 foi de-
senvolvido seguindo as regras aprendidas durante
as aulas.
4 Resultados
Atrave´s da simulac¸a˜o com o software MI-
CROWIND foi possı´vel observar a saı´da, con-
forme visto na Figura 5. A saı´da corresponde
Figura 4: Layout em 90nm
ao esperado quando inserido sinais da ordem de
MHz.
Figura 5: Saı´da no tempo
O CI proposto, contaria com 18 pinos,
sendo dez deles saı´das, duas entradas, duas
alimentac¸o˜es(VCC e GND) e quatro varia´veis de
selec¸a˜o. A Figura 6 mostra um encapsulamento
DIP hipote´tico.
Figura 6: Encapsulamento DIP hipote´tico
5 Conclusa˜o
Foi possı´vel com esse trabalho, verificar as ca-
racterı´sticas do funcionamento de um demultiple-
xador e desenvolver um demultiplexador pro´prio
conforme as caracterı´sticas pedidas. Vale ressal-
tar o valor do aprendizado, tanto na elaborac¸a˜o
de circuitos lo´gicos quanto no manuseio do soft-
ware MICROWIND atrave´s das te´cnicas aprendi-
das em sala da aula.
E´ de suma importaˆncia falar sobre as dificulda-
des encontradas na elaborac¸a˜o do layout em 90nm
no software MICROWIND, visto que e´ um soft-
ware de interface pouco amiga´vel, escasso de ata-
lhos de teclado e com pouco ou nenhum suporte
online. Visto que a versa˜o gratuita disponibili-
zada pelo desenvolvedor na˜o executa simulac¸o˜es,
foi necessa´rio ajuda de meios na˜o ortodoxos para
obtenc¸a˜o do software que de fato funcionava com-
pletamente.
Conclui-se enta˜o, atrave´s das Figuras 4 e 5
que o projeto proposto em sala foi executado com
100% de sucesso e com o conteu´do visto ate´
enta˜o, estaria teoricamente pronto para fabricac¸a˜o
em larga escala.
Refereˆncias
[1] R. M. V. Gutierrez and C. F. C. Leal. Es-
trate´gias para uma indu´stria de circuitos integra-
dos no brasil. Banco Nacional do Desenvolvi-
mento Econoˆnico e Social, 19:2–22, 2004.