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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 1
CAPÍTULO 4CIRCUITOS LÓGICOS COMBINACIONAIS CMOS
Oscar C. Gouveia FilhoDepartamento de Engenharia Elétrica
UFPR
URL: www.eletrica.ufpr.br/ogouveiaE-mail: [email protected]
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 2
OBJETIVOS
1. Analisar e projetar portas lógicas CMOS
2. Analisar e projetar portas complexas CMOS
3. Fazer o layout de células CMOS
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 3
CIRCUITOS LÓGICOS COMBINACIONAIS E SEQUENCIAIS
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 4
PORTAS ESTÁTICAS CMOS
Portas estáticas CMOS são formadas por duas redes complementares
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 5
Observações para construção das redes PUN e PDN
● Os transistores devem ser vistos como chaves controladas pela tensão aplicada à sua porta.
● PDN é composta por transistores NMOS.● PUN é composta por transistores PMOS.● Transistores NMOS conectados em série realizam uma função AND.
● Transistores NMOS conectados em paralelo realizam uma função OR.
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 6
● Transistores PMOS conectados em série realizam uma função NOR.
● Transistores PMOS conectados em paralelo realizam uma função NAND.
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 7
● Usando os teoremas de De Morgan pode-se mostrar que as redes PUN e PDN são duais, ou seja, uma conexão paralela de transistores na rede PUN corresponde a uma conexão série na rede PDN.
● As portas complementares são naturalmente inversoras. Portanto, só é possível implementar as funções NAND, NOR, XNOR. Para implementar as portas AND, OR, XOR é necessário mais um estágio.
● O número de transistores necessários para implementar uma porta de N entradas é 2N.
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 8
EXEMPLO: PORTA NAND
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 9
EXEMPLO: PORTA LÓGICA COMPLEXA
F=DA.BC
PDN
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 10
PUN
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 11
Dimensionamento dos transistores
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 12
Exercícios:
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 13
CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS DE PORTAS CMOS COMPLEMENTARES
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 14
ATRASO DE PROPAGAÇÃO EM PORTAS CMOS COMPLEMENTARES
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 15
t p=0.69RC
t pLH=0.69 R p/2C L
t pLH=0.69 R pCL
t pHL=0.69 2RnCL
t pHL=0.69 2RnCL
ATRASO DE PROPAGAÇÃO EM PORTAS CMOS COMPLEMENTARES
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 16
ATRASO DE PROPAGAÇÃO EM PORTAS CMOS COMPLEMENTARES
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 17
LÓGICA COM PORTAS DE TRANSMISSÃO
Transistor de passagem
B
B
A
F = AB
0
Porta AND
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 18
Excursão de tensão no transistor de passagem
Problemas:• transistor NMOS passa um “1” pobre• à medida que a tensão de saída se aproxima de seu valor final a velocidade da transição diminui
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 19
PORTA DE TRANSMISSÃO
Solução para ambos os problemas
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 20
Exemplo: Multiplexador
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TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 21
Exemplo: porta XOR