Circuitos Digitais - Estrutura das Portas Lógicas - Parte c

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Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Circuitos Digitais
Capítulo 3
Estrutura das Portas Lógicas
Parte C
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Lógica CMOS
„ Construída a partir de transistores MOS
„ Transistor MOS (ou MOSFET) = Metal-Oxide
Semiconductor Field-Effect Transistor
…Patenteado dez anos antes da invenção do 
transistor bipolar
…Pela dificuldade de fabricação, somente 
começaram a ser produzidos a partir de 1960
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Transistor NMOS
„ Desenvolvido em um substrato tipo-N
…Source e Drain - regiões tipo-P
…Gate – metal depositado sobre uma camada de 
óxido de silício
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Transistor NMOS
„ Símbolo:
„ Comportamento:
ON
OFF
=
=
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Transistor PMOS
„ Desenvolvido em um substrato Tipo-P
…Source e Drain - regiões tipo-N
…Gate – metal depositado sobre uma camada de 
óxido de silício
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Transistor PMOS
„ Símbolo:
„ Comportamento:
Dreno
Source
Gate
‘1’
‘0’ ON
OFF
=
=
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Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Lógica CMOS (Complementary MOS)
„ Lógica complementar em transistores MOS
„ Dois blocos (Pull-up e Pull-down) de 
comportamento complementar
Pull-up
Pull-
down
Saída
VDD
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Lógica CMOS – Pull-up e pull-down
„ Quando um bloco está ligado (ON), o outro 
está desligado (OFF)
Pull-up
Pull-
down
Saída
VDD
ON
OFF
VDD
Saída = ‘1’
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Lógica CMOS – Pull-up e pull-down
„ Quando um bloco está ligado (ON), o outro 
está desligado (OFF)
Pull-up
Pull-
down
Saída
VDD
ON
OFF
VDD
Saída = ‘0’
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Lógica CMOS – Pull-up e pull-down
„ O bloco Pull-up utiliza transistores PMOS, por 
esses “conduzirem melhor” o nível ‘1’
„ O bloco Pull-down utiliza transistores NMOS 
por esses “conduzirem melhor” o nível ‘0’
PMOS
NMOS
Saída
VDD
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Inversor CMOS
A A
VDD
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Inversor CMOS
ON
OFF
VDD
Saída = ‘0’
‘1’ ‘0’
VDD
OFF
ON
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Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Inversor CMOS
ON
OFF
VDD
Saída = ‘1’
‘0’ ‘1’
VDD
OFF
ON
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Portas CMOS
„ Utilizam diferentes associações de transistores
para implementar as diversas funções lógicas
„ Associação série de transistores NMOS:
A B
x y
BAyxconecta .),( =
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Portas CMOS
„ Associação série de transistores PMOS:
A B
x y
BAyxconecta .),( =
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Portas CMOS
„ Associação paralela de transistores NMOS:
A
B
x y
BAyxconecta +=),(
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Portas CMOS
„ Associação paralela de transistores PMOS:
A
B
x y
BAyxconecta +=),(
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Porta NAND CMOS
A
A
B
B
VDD
BABAf .),( =
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Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Porta NAND CMOS
„ Ambas as entradas em nível lógico “0”
OFF
ON
A=0
A=0
B=0
B=0
OFF
ON
VDD
1),( =BAf
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Porta NAND CMOS
„ Entradas com níveis lógicos opostos
Porta NAND CMOS
OFF
A=1
A=1
B=0
B=0
ON
VDD
1),( =BAf
OFF
ON
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Porta NAND CMOS
„ Entradas com níveis lógicos opostos
Porta NAND CMOS
OFF
A=0
A=0
B=1
B=1
ON
VDD
1),( =BAf
OFF
ON
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Porta NAND CMOS
„ Ambas as entradas em nível lógico “1”
OFF
ON
A=1
A=1
B=1
B=1
OFF
ON
VDD
0),( =BAf
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Porta NOR CMOS
A
A B
B
VDD
BABAf +=),(
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Porta NOR CMOS
„ Ambas as entradas em nível lógico “0”
A=0
A=0 B=0
B=0
VDD
1),( =BAf
OFF
ON
OFF
ON
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Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Porta NOR CMOS
„ Entradas com níveis lógicos opostos
A=0
A=0 B=1
B=1
VDD
0),( =BAf
OFF
ON
OFF
ON
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Porta NOR CMOS
„ Entradas com níveis lógicos opostos
A=1
A=1 B=0
B=0
VDD
0),( =BAf
OFF
ON
OFF
ON
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Porta NOR CMOS
„ Entradas com níveis lógicos opostos
A=1
A=1 B=1
B=1
VDD
0),( =BAf
ON
OFF
OFF
ON
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
„ m
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Transmission Gate
„ Construída com um transistor NMOS e um 
transistor PMOS em paralelo, que são 
controlados com sinais complementares:
„ A utilização dos dois tipos de transistores é
necessária pois
… transistores PMOS “conduzem melhor” o nível ‘1’
… transistores NMOS “conduzem melhor” o nível ‘0’
Símbolo:
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 3 – Estrutura das Portas Lógicas
Transmission Gate
„ Funcionamento:
≡
≡
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Referências
„ Tocci, R. J. & Widmer, N. S., Sistemas 
Digitais: Princípios e Aplicações, Pearson-
Prentice-Hall
„ Katz, Randy H. (1993), Contemporary Logic
Design, Benjamin Cummings/ Addison
Wesley.
„ Hill, F. & Peterson, G. (1981), Introduction toSwitching Theory and Logical Design, John 
Wiley & Sons.
„ Wakerly, John F., Digital Design Principles
and Practices