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Curso de Eletrônica - Eletrônica Digital - Flip-Flops e Funções Integradas em CIs (CUR5007)

7.1 - Os flip-flops TTL

 A família de circuitos integrados digitais TTL, e também as suas diversas sub-famílias, contam com uma grande quantidade de flip-flops que podem ser usados numa infinidade de aplicações práticas.

A diferença de cada tipo de circuito integrado não está apenas no tipo de flip-flop que contém como também nos seus recursos e na sua quantidade.

Também devemos observar que um fator importante na escolha de um flip-flop para uma determinada aplicação‚ é a sua velocidade. Para as diversas famílias TTL podemos especificar as máximas velocidades médias dos seus flip-flops da seguinte forma:

 Standard (74) - 35 MHz

Low Power (74L) - 3 MHz

Low Power Shottky (74LS) - 45 MHz

High Speed (74H) - 50 MHz

Shottky (74S) - 125 MHz

 

Lembramos os leitores que, para usar bem os flip-flops TTL, é preciso observar alguns cuidados como, por exemplo, manter sempre as entradas CLEAR e PRESET em níveis definidos. Deixando estas entradas abertas podem ocorrer instabilidades de funcionamento.

 O nível em que elas devem ser deixadas, ou seja, sua conexão no Vcc ou 0 V depende da aplicação.

 Também é importante observar que, à medida que as velocidades de operação se tornam maiores, mais crítico se torna o projeto das placas de circuito impresso em que esses circuitos integrados são usados.

 Técnicas especiais de desacoplamento da alimentação, posicionamento das trilhas devem ser conhecidas por todos que pretendem trabalhar com tais circuitos integrados.

 Analisemos as características de alguns dos flip-flops TTL mais usados nos projetos práticos:

 

a) 7473 – Duplo flip-flop J-K com Clear

 Num único invólucro de 14 pinos Dual in Line temos 2 flip-flops do tipo J-K com entrada de Clear. A pinagem deste circuito integrado é mostrada na figura 169. Também existem versões do mesmo circuito integrado para montagem em superfície.

 

Figura 169 – Pinagem do 7473
Figura 169 – Pinagem do 7473

 

 Os flip-flops desse CI são sensíveis ao nível de clock (Level Triggered), com entrada de Clear assíncrono. O funcionamento dos flip-flops deste circuito integrado pode melhor ser entendido pela tabela-verdade dada na figura 170.

  

Figura 170 – Tabela verdade do 7473
Figura 170 – Tabela verdade do 7473

 

 Nesta tabela, o símbolo que tem a forma de um pulso de sinal representa um pulso de clock positivo aplicado à entrada correspondente. Esse tipo de representação é muito comum em muitos manuais técnicos. O leitor deve se familiarizar com seu significado.

 Observe que quando J e K estão aterradas o clock não tem efeito sobre o circuito. Na operação normal, a entrada Clear deve ser mantida no nível alto. Se a entrada Clear for aterrada o flip-flop resseta.

 A frequência máxima de operação destes flip-flops, para a série normal, é de 20 MHz com um consumo por circuito integrado da ordem de 20 mA.

 

b) 7474 – Duplo flip-flop tipo D com Preset e Clear

 Os flip-flops contidos no invólucro DIL de 14 pinos deste circuito integrado disparam com a transição positiva do sinal de clock (Positive-Edge Triggered). A pinagem deste circuito integrado é mostrada na figura 171.

 

Figura 171 – Duplo flip-flop tipo D TTL 7474
Figura 171 – Duplo flip-flop tipo D TTL 7474

 

 

Também podemos encontrar versões para montagem em superfície, com a mesma pinagem.

 A tabela verdade que mostra o funcionamento dos flip-flops deste circuito integrado é dada na figura 172.

 

 

Figura 172 – Tabela verdade para o 7474
Figura 172 – Tabela verdade para o 7474

 

 

Pela tabela, vemos que a condição em que as entradas Clear e Preset estão simultaneamente ativas não deve ser usada, pois teremos uma condição não permitida para os flip-flops.

 Esse é um dos casos que citamos, em que existem combinações de entrada proibidas e que, portanto, devem ser evitadas.

 A frequência máxima de operação deste circuito integrado, na versão standard, é de 25 MHz e o consumo é da ordem de 17 mA.

 Lembramos que existem outras versões que são mais rápidas, as quais foram estudadas nas lições anteriores. Também é importante observar que todos os componentes desta linha podem ser encontrados em invólucros SMD. Na figura 173 o 74LTX74MTC da Fairchild em invólucro SMD.

 

 

Figura 173 – Versão do 7474 em invólucro SMD
Figura 173 – Versão do 7474 em invólucro SMD

 

 

c) 7475 – Quatro latches tipo D

Os latches biestáveis, conforme já explicamos, são como chaves que armazenam uma informação digital presente em sua entrada. A aplicação mais comum é justamente como memória o que significa que cada circuito integrado 7475 pode armazenar 4 bits de informação.

A pinagem deste circuito integrado é mostrada na figura 174.

 

 

Figura 174 – 7575 – Quatro latches tipo D (flip-flops tipo D)
Figura 174 – 7575 – Quatro latches tipo D (flip-flops tipo D)

 

 

Quando o circuito é habilitado, o que é conseguido levando-se a linha "ENABLE" ao nível alto, as saídas Q e /Q seguem a entrada D.

 Os latches contidos nesse circuito integrado são do tipo "transparente", o que significa que, se as entradas forem modificadas, as saídas também se alteram no mesmo instante.

 Quando a entrada "ENABLE" for levada ao nível baixo, as saídas não respondem aos sinais de entrada D.

 Veja que o LATCH armazena a informação que estava na entrada D imediatamente antes da ocorrência de uma transição do nível alto para o nível baixo da linha de habilitação (Nível 1 para o nível 0).

 O funcionamento de cada flip-flop do 7475 pode ser colocado na tabela verdade da figura 175.

 

 

Figura 175 – Tabela verdade para 7475
Figura 175 – Tabela verdade para 7475

 

 

Este circuito integrado não serve para aplicações onde se deseja mudanças de estado a cada pulso de clock. Dizemos que este circuito não pode ser usado como um registrador de deslocamento (shift-register), função que será estudada nas próximas lições.

 O tempo de propagação do sinal é da ordem de 24 ns e o consumo típico por circuito integrado é de 32 mA, para os componentes da série normal ou standard.

  

d) 7476 – Dois flip-flops J-K com Preset e Clear

 Os dois flip-flops deste circuito integrado têm funcionamento independente e disparam com a mudança do nível do sinal de clock (level triggered).

 O invólucro é DIL de 16 pinos conforme mostra a figura 176, mas existem versões com invólucros para montagem em superfície (SMD).

  

Figura 176 – 7476 – Dois flip-flops J-K com Preset e Clear
Figura 176 – 7476 – Dois flip-flops J-K com Preset e Clear

 

O funcionamento de cada um dos flip-flops pode ser melhor analisado através da tabela verdade que é mostrada na figura 177.

 

 

Figura 177- Tabela verdade para o 7476
Figura 177- Tabela verdade para o 7476

 

 

Observe o símbolo adotado para representar um pulso de clock.

Da mesma forma que nos demais circuitos integrados desta série, as entradas CLEAR E PRESET devem ser mantidas em níveis lógicos definidos para que não ocorra o funcionamento errático do circuito.

As condições em que temos ambas as saídas no nível 1 são condições proibidas, conforme já vimos devendo ser evitadas no uso do componente.

Também observamos pela tabela verdade que não se pode ativar as duas entradas de CLOCK E CLEAR ao mesmo tempo, pois isso levaria os flip-flops a uma condição não permitida. Trata-se de outra condição proibida para o componente indicado.

Um ponto interessante, que deve ser observado neste circuito integrado, é a pinagem diferente, já que normalmente nos circuitos desta série a alimentação positiva é sempre nos pinos 14 ou 16 e a negativa no de pino 7 ou 8 quando os invólucros são de 14 ou 16 pinos.

A frequência máxima de operação destes flip-flops para a série normal é de 20 MHz e o consumo é de 20 mA.

 

e) 74174 – Seis flip-flops tipo D com Clear

Este circuito integrado contém seis flip-flops do tipo D que são disparados na transição positiva do sinal de clock. A entrada de CLEAR é comum a todos os flip-flops. O invólucro é de 16 pinos com a identificação feita segundo mostra a figura 178.

 

 

Figura 178 – Pinagem do 74174 – Seis flip-flops do tipo D com Clear
Figura 178 – Pinagem do 74174 – Seis flip-flops do tipo D com Clear

 

 

A tabela verdade que descreve o funcionamento de cada flip-flop deste circuito integrado é mostrada na figura 179.

 

Figura 179 – Tabela verdade para 74174
Figura 179 – Tabela verdade para 74174

 

Observe que nestes flip-flops temos acesso a apenas uma das saídas, o que significa que as saídas complementares na verdade, não podem ser usadas.

Na verdade, a maioria das aplicações em que são usados flip-flops aproveita apenas uma das saídas. Assim, não há nesses casos a necessidade de termos acesso à saída complementar. Esse acesso, sendo eliminado, pode ajudar não só na integração de maior número de flip-flops no mesmo invólucro, como também no uso de menos pinos.

A frequência máxima de cada flip-flop da série standard (comum) é de 35 MHz com um consumo típico de 45 mA por circuito integrado.

 

f) 74273 – Oito flip-flops tipo D com Clear

Este circuito é semelhante ao anterior, com a diferença de que existem oito em lugar de seis flip-flops tipo D. Como cada flip-flop pode operar com um bit, esta configuração se torna ideal para aplicações em computadores já que pode operar com 8 bits que correspondem a um byte.

A pinagem do circuito integrado 74273 é mostrada na figura 180.

 

Figura 180 – 74273 – Oito flip-flops tipo D com Clear
Figura 180 – 74273 – Oito flip-flops tipo D com Clear

 

 

A tabela verdade para cada flip-flop é a mesma do circuito integrado anterior e que foi mostrada na figura 180.

A frequência máxima de operação para os circuitos integrados deste tipo da série normal é de 30 MHz, com um consumo de 62 mA para cada um.

Veja que o invólucro usado é Dual In Line (DIL) de 20 pinos e que a entrada de CLEAR é comum a todos os integrados. Em outras palavras, um pulso na entrada de CLEAR, zera todos os flip-flops desse circuito integrado ao mesmo tempo.

Também observamos que não existe acesso às saídas complementares de cada flip-flop, e que podem ser obtidas versões para SMD.

 

g) 74LS373 – Latch octal transparente tipo D

O tipo LS (Low Power Schottky) é importante em certas aplicações, já que se trata de circuito compatível com as portas paralelas dos computadores, e também com microprocessadores usados em controles e automação industrial. Isso significa que ele pode ser excitado diretamente pelos níveis lógicos existentes num PC ou num microprocessador.

Como cada circuito integrado 74LS373 contém 8 lactches com saídas tri-state, ele pode ser usado para trabalhar com um byte inteiro, sem problemas. Cada flip-flop armazena um bit.

A pinagem deste circuito integrado é mostrada na figura 181.

 

Figura 181 – 74L373 – Latch octal transparente tipo D
Figura 181 – 74L373 – Latch octal transparente tipo D

 

Quando a entrada /OE está no nível alto (1) as saídas de todos os flip-flops vão para o estado de alta impedância. Isso significa que estas saídas podem ser ligadas a um barramento comum a outros circuitos integrados sem o problema de conflitos que podem carregar os circuitos causando problemas de funcionamento, conforme já estudamos nas lições iniciais deste curso.

A precaução principal que se deve tomar quando estas saídas são ligadas a um barramento, é que elas não sejam inadvertidamente ativadas quando o barramento estiver transmitindo sinais, pois podem ocorrer conflitos de níveis lógicos.

Quando a entrada /OE está ativada, o que é feito levando-a ao nível baixo (0), o estado das saídas vai depender da entrada EL. Se EL for colocada no nível alto (1), o latch estará aberto e com isso ele se encontra no estado "transparente". O que estiver na entrada D vai passar pelo circuito e aparecer na saída Q.

Se EL estiver no nível baixo (0) a saída Q não mais responde ao que ocorre nas entradas D. Nestas condições dizemos que o latch está fechado e a saída Q será o conteúdo das entradas D que foi armazenado imediatamente antes da transição das entradas EL do nível alto para o nível baixo.

Em outras palavras, podemos dizer que os flip-flops são gatilhados na transição negativa da entrada EL armazenando a informação que se lhes seja aplicada à entrada.

A tabela verdade da figura 182 mostra o que ocorre em cada flip-flop deste circuito integrado.

 

 

Figura 182 – Tabela verdade para o 74L373
Figura 182 – Tabela verdade para o 74L373

 

 

Observe a condição de alta impedância obtida com /OE no nível alto.

A frequência máxima de operação para os latches deste circuito integrado é de 50 MHz com um consumo de 24 mA.

 

h) 74LS374 – Oito flip-flops tipo D com saídas Tri-State

O circuito integrado TTL 74LS374, apresentado em invólucro DIL de 20 pinos, contém 8 flip-flops do tipo D que são disparados na transição positiva do sinal de clock. As saídas são tri-state e a pinagem é mostrada na figura 183.

 

Figura 183 – 74LS374 – Oito flip-flops tipo D com saídas Tri-State
Figura 183 – 74LS374 – Oito flip-flops tipo D com saídas Tri-State

 

 

Quando a entrada /OE está no nível alto, as saídas de todos os flip-flops vão para o estado de alta impedância.

Veja que neste circuito integrado. também não temos acesso as saídas complementares de cada flop-flop.

A tabela verdade que descreve o funcionamento de cada flip-flop, é mostrada na figura 184.

 

 

Figura 184 – Tabela verdade do 74LS374
Figura 184 – Tabela verdade do 74LS374

 

 

A frequência máxima de operação deste circuito integrado é de 50 MHz, com um consumo típico de 27 mA.

Observe que temos um clock comum para todos os flip-flops.

 

 

7.2 – Os flip-flops CMOS

A família de circuitos integrados CMOS também possui uma grande quantidade de circuitos integrados contendo flip-flops.

Se bem que os princípios de funcionamento destes flip-flops sejam os mesmos, as características elétricas são diferentes. Assim, tensão de alimentação, sensibilidade aos ruídos, velocidade, etc. são diferentes, o que deve ser levado em conta em qualquer projeto.

Uma recomendação importante relativa ao uso destes flip-flops, assim como das demais funções CMOS, é que as entradas não usadas, pela sua sensibilidade devida a alta impedância nunca devem ser mantidas abertas quando houver possibilidade de captação de ruídos.

Nos flip-flops CMOS, diferentemente dos TTL, as entradas assíncronas são ativadas no nível alto, o que significa que devem ser mantidas no nível baixo para a operação normal.

Isso significa que, nas aplicações práticas os pinos correspondentes devem ser aterrados.

 

 

4013 – Dois flip-flops tipo D com Preset e Clear

O circuito 4013 é um dos mais populares da série CMOS, sendo empregado numa infinidade de projetos práticos.

Os dois flip-flops contidos neste circuito integrado são disparados na transição positiva do sinal de clock. O invólucro é o DIL de 14 pinos mostrado na figura 185.

 

Figura 185 – 4013 – Dois flip-flops tipo D
Figura 185 – 4013 – Dois flip-flops tipo D

 

 

A tabela verdade para este circuito integrado é mostrada na figura 186.

 

Figura 186 – Tabela verdade do 4013
Figura 186 – Tabela verdade do 4013

 

Pela tabela verdade, vemos que as entradas CLEAR E PRESET são ativas no nível alto, mas que somente uma delas pode estar nesta condição de cada vez. Se as duas entradas PRESET e CLEAR forem colocadas no nível alto ao mesmo tempo, o flip-flop vai para uma condição não permitida.

A informação presente na entrada D é transferida para a saída quando as entradas assíncronas PRESET E CLEAR estão inativas.

É importante observar que a velocidade de operação dos circuitos CMOS depende da tensão de alimentação, como já estudamos nas lições anteriores.

Nos manuais de circuitos integrados CMOS os leitores poderão encontrar tabelas que dão os diversos tempos de propagação dos sinais e as frequências de operação em função desta tensão de alimentação.

A tabela abaixo dá as principais características desse componente:

 

Características

Condições (Vdd)

Valores

Corrente drenada/fornecida (tip)

5 V

10 V

15 V

0,88 mA

2,25 mA

8,8 mA

Freqüência máxima de clock

5 V

10 V

15 V

5 MHz

12,5 MHz

15,5 MHz

Corrente quiescente (max)

5 V

10 V

15 V

1,0 uA

2,0 uA

4,0 uA

Faixa de tensões de alimentação

3 V a 15 V

 

 

 

 

4027 – Duplo Flip-Flop J-K com Preset e Clear

 Neste circuito integrado encontramos dois flip-flops tipo J-K com entradas de PRESET E CLEAR. O invólucro é DIL de 16 pinos, mostrado na figura 187.

  

Figura 187 – 4027 – Dois flip-flops J-K com Preset e Clear
Figura 187 – 4027 – Dois flip-flops J-K com Preset e Clear

 

 As entradas PRESET e CLEAR são independentes para cada flip-flop. A tabela verdade para cada flip-flop é mostrada na figura 188.

  

Figura 188 – Tabela verdade para o 4027
Figura 188 – Tabela verdade para o 4027

 

 Observe que temos acesso tanto as saídas normais como complementares de cada um dos flip-flops, e que as saídas CLEAR E PRESET estão ativas no nível alto. No entanto, como nos demais flip-flops, estas saídas não podem ser ativadas ao mesmo tempo, pois levariam os flip-flops a uma condição não permitida.

 A tabela dada a seguir fornece as principais características elétricas do 4027.

 

Características

Condições (Vdd)

Valor

Corrente drenada/fornecida (tip)

5 V

10 V

15 V

0,88 mA

2,25 mA

8,8 mA

Frequência máxima de clock

5 V

10 V

15 V

6 MHz

12,5 MHz

15,5 MHz

Corrente quiescente (max)

5 V

10 V

15 V

1 uA

2 uA

4 uA

Faixa de tensões de alimentação

3 V a 15 V

 

 

 

c) 4043 – Quatro Flip-Flops R-S (Lógica NOR)

 O circuito integrado 4043 contém quatro flip-flops R-S independentes com saídas tri-state. O invólucro DIL de 16 pinos é mostrado na figura 189.

  

Figura 189 – 4043 – Quatro flip-flops R-S
Figura 189 – 4043 – Quatro flip-flops R-S

 

 Em cada um dos flip-flops as entradas SET e RESET podem normalmente ficar no nível baixo. Se a entrada SET for levada ao nível alto, a saída permanece no nível alto. Se a entrada RESET for levada ao nível alto a saída permanece no nível baixo. As duas saídas não podem ser levadas ao mesmo tempo ao nível alto, pois isso representa um estado não permitido.

 Lembramos que os estados não permitidos podem ser perigosos para a integridade do componente levando-o a uma dissipação maior.

 As saídas vão ao estado de alta impedância quando as entradas EN (habilitação ou ENABLE) são levadas ao nível baixo. Quando o nível da entrada EN é alto as saídas são conectadas aos flip-flops transferindo seus estados para os circuitos externos.

 Como estes circuitos não usam clocks, não devem ser ligados em cascata para formar contadores ou shift-registers.

 A tabela dada na figura 190 fornece as principais características elétricas do 4043.

 

Figura 190 – Características do 4043
Figura 190 – Características do 4043

 

 

Observe que esse dispositivo tem capacidades diferentes de fornecimento e drenagem de corrente em suas saídas

  

40174 – Seis flip-flops tipo D

 O circuito integrado CMOS 40174 contém seis flip-flops tipo D, disparados pela transição positiva do sinal de clock. Apenas uma das saídas de cada flip-flop é acessível externamente e o CLEAR é comum a todos eles.

 O invólucro é DIL de 16 pinos com a pinagem mostrada na figura 191.

  

Figura 191 – 40174 – Seis flip-flops tipo D
Figura 191 – 40174 – Seis flip-flops tipo D

 

 Todos os flip-flops são controlados por uma entrada comum de clock.

 A tabela verdade para cada flip-flop deste circuito integrado é mostrada na figura 192.

  

Figura 192 – Tabela verdade para o 40174
Figura 192 – Tabela verdade para o 40174

 

 

Na tabela da figura 193 damos as características elétricas principais desse circuito integrado.

 

   Figura 193 – Características do 40174
Figura 193 – Características do 40174

 

 

É interessante observar que esse dispositivo é equivalente ao TTL 74174.

 

40175 – Quatro flip-flops tipo D

Trata-se de um circuito integrado que contém quatro flip-flops semelhantes ao anterior, com a diferença de que as duas saídas (normal e complementar) de cada flip-flop podem ser acessadas. O invólucro deste circuito integrado é mostrado na figura 194.

 

 

Figura 194 – 40175 – Quatro flip-flops tipo D
Figura 194 – 40175 – Quatro flip-flops tipo D

 

 

A tabela verdade para cada circuito integrado é a mesma do 40174.

As características elétricas do 40175 são as mesmas do 40174.

Esse circuito integrado é equivalente em função ao TTL 74192.

 

7.3 – Funções lógicas TTL

Podemos contar com uma boa quantidade de circuitos integrados contendo as principais funções lógicas em tecnologia TTL. Damos a seguir alguns dos mais importantes, já que para obter informações sobre a totalidade das que são disponíveis será interessante para o leitor contar com um manual TTL ou usar os mecanismos de busca da internet.

 

a) 7400 - Quatro Portas NAND de duas entradas

Num invólucro DIL de 14 pinos contamos com quatro portas NAND de duas entradas de funcionamento independente. A pinagem deste circuito integrado é mostrada na figura 195.

  

Figura 195 – 7400 – Quatro portas NAND de duas entradas
Figura 195 – 7400 – Quatro portas NAND de duas entradas

 

 

O consumo médio por circuito integrado é da ordem de 12 mA.

Lembramos que a pinagem para os equivalentes das subfamílias é a mesma, e que também se mantém para os invólucros SMD.

 

b) 7402 - Quatro Portas NOR de duas entradas

Esse circuito integrado em invólucro DIL de 14 pinos tem a pinagem mostrada na figura 196, e cada unidade exige uma corrente de 12 mA.

 

Figura 196 – 7402 – Quatro portas NOR de duas entradas
Figura 196 – 7402 – Quatro portas NOR de duas entradas

 

 

As quatro portas contidas nesse circuito integrado podem ser usadas de forma independente.

 

c) 7404 - Seis Inversores (Hex Inverter)

Os seis inversores deste circuito integrado podem ser usados de forma independente. A pinagem é mostrada na figura 197.

 

 

  Figura 197 – 7404 – Seis inversores
Figura 197 – 7404 – Seis inversores

 

 

As saídas dos inversores do 7404 podem drenar até 30 mA no nível baixo e isso com alimentação de até 30 V. Lembramos, entretanto, que mesmo com o circuito de saída sendo alimentado por 30 V, o circuito integrado deve manter sua alimentação em 5 V.

 

d) 7408 - Quatro Portas AND de duas entradas

Este circuito integrado tem a pinagem mostrada na figura 198 e cada unidade exige uma corrente de 16 mA.

 

 

 Figura 198 – 7408 – Quatro portas AND de duas entradas
Figura 198 – 7408 – Quatro portas AND de duas entradas

 

 

As portas contidas no 7408 podem ser usadas de forma independente.

 

e) 7410 - Três portas NAND de três entradas

Cada uma das três portas NAND deste circuito integrado pode ser usada de forma independente. A corrente exigida pelo circuito é de 6 mA. A figura 199 mostra sua pinagem.

 

 

Figura 199- 7410 – Três portas NAND de três entradas
Figura 199- 7410 – Três portas NAND de três entradas

 

 

Essa pinagem também é válida para os equivalentes das outras subfamílias.

 

f) 7420 - Duas portas NAND de quatro entradas

Este circuito integrado contém duas portas NAND de quatro entradas que podem ser usadas de forma independente. A pinagem é mostrada na figura 200.

 

 

Figura 200 - 7420 – Duas portas NAND de quatro entradas
Figura 200 - 7420 – Duas portas NAND de quatro entradas

 

 

O consumo por unidade é de aproximadamente 4 mA.

A pinagem para a mesma função das subfamílias é a mesma.

Também observamos que, quando uma das entradas não é usada,

ela pode ser colocada no nível apropriado para ser desabilitada.

 

g) 7432 - Quatro portas OR de duas entradas

As portas OR do circuito integrado TTL 7432 podem ser usadas de modo independente e a corrente total exigida é da ordem de 19 mA. A pinagem é mostrada na figura 201.

 

Figura 201 – 7432 - Quatro portas OR de duas entradas
Figura 201 – 7432 - Quatro portas OR de duas entradas

 

 

A pinagem para os componentes das subfamílias se mantém, assim como das versões SMD.

 

h) 7486 - Quatro Portas OR-Exclusivo

As portas OU-exclusivo ou Exclusive OR deste circuito integrado podem ser usadas de forma independente. O consumo é de 30 mA e a pinagem é mostrada na figura 202.

 

 

Figura 202 – 7486 - Quatro portas Exclusive-OR ou OU-exclusivo
Figura 202 – 7486 - Quatro portas Exclusive-OR ou OU-exclusivo

 

 

Para os mesmos componentes das subfamílias a pinagem se mantém.

 

7.4 – Funções lógicas CMOS

Também podemos contar com uma boa quantidade de circuitos integrados CMOS contendo funções lógicas. Evidentemente, não temos espaço para colocar todas estas funções nesta lição, sendo recomendado ao leitor que consulte um manual CMOS, visite algum site de fabricante na Internet ou o site do autor deste livro.

Também existem versões disponíveis de CMOS Data Books em CDs que podem ser obtidas de fabricantes e publicações técnicas.

Daremos a seguir informações básicas sobre algumas das mais usadas.

Observamos que, as informações sobre os CIs que estamos colocando nesse curso são básicas, suficientes para a realização de um projeto cujas características não sejam críticas. Para os casos em que velocidades, tempos e correntes sejam críticos, informações adicionais dadas por gráficos de características devem ser obtidas dos próprios manuais dos fabricantes.

 

a) 4001 - Quatro Portas NOR de duas entradas

Este circuito integrado contém quatro portas NOR em invólucro DIL de 14 pinos com a pinagem mostrada na figura 203.

 

Figura 203 – 4001- Quatro portas NOR de duas entradas
Figura 203 – 4001- Quatro portas NOR de duas entradas

 

 

Na tabela da figura 204 temos as principais características elétricas desse circuito integrado.

 

 

Figura 204 – Características do 4001
Figura 204 – Características do 4001

 

 

Se as entradas das portas desse CI forem interligadas obtemos a função inversora.

O 4002, da mesma série, consiste em portas NOR de 4 entradas.

 

 

b) 4011 - Quatro portas NAND de duas entradas

Em invólucro DIL de 14 pinos encontramos quatro portas NOR de duas entradas de funcionamento independente. O invólucro com a identificação dos terminais é mostrado na figura 205.

 

Figura 205 – 4011 – Quatro portas NAND de duas entradas
Figura 205 – 4011 – Quatro portas NAND de duas entradas

 

 

Na tabela da figura 206, temos as características elétricas desse circuito integrado.

 

Figura 206 – Características do 4011
Figura 206 – Características do 4011

 

 

Se as entradas de cada uma das portas forem interligadas, obtemos inversores lógicos.

 

 

c) 4012 - Duas portas NAND de quatro entradas

As quatro portas NOR de duas entradas deste circuito integrado podem ser usadas de forma independente. A identificação dos terminais deste circuito integrado é mostrada na figura 207.

 

Figura 207 – 4012 – Duas portas NAND de quatro entradas
Figura 207 – 4012 – Duas portas NAND de quatro entradas

 

 

Na tabela da figura 208 temos as características elétricas do 4012.

 

 

Figura 208 – Características do 4012
Figura 208 – Características do 4012

 

 

Para obter uma função NAND de 3 entradas, a partir das portas existentes nesse circuito integrado, basta ligar a porta não usada ao nível alto.

 

 

d) 4023 - Três portas NAND de 3 três entradas

As três portas NAND deste circuito integrado podem ser usadas de maneira independente. A pinagem é mostrada na figura 209.

 

Figura 209 – Três portas NAND de três entradas
Figura 209 – Três portas NAND de três entradas

 

 

A tabela dada na figura 210 fornece as principais características elétricas desse circuito integrado.

 

 

Figura 210 – Características do 4023
Figura 210 – Características do 4023

 

 

Para usar qualquer das portas como uma função NAND de duas entradas, basta ligar a remanescente ao nível lógico "1". Para usar como inversor, basta interligar as três entradas de uma porta.

 

 

e) 4025 - Três portas NOR de três entradas

 Encontramos neste circuito integrado três funções NOR que podem ser usadas de forma independente. A pinagem é mostrada na figura 211.

 

Figura 211 – 4025 – Três portas NOR de três entradas
Figura 211 – 4025 – Três portas NOR de três entradas

 

 

Na tabela dada na figura 212 temos as principais características elétricas desse circuito integrado.

  

Figura 212 – Características do 4025
Figura 212 – Características do 4025

 

 Cada porta pode ser usada como função E (AND) de duas entradas, se a porta restante for aterrada.

  

7.5 - A Função Tri-State Expansível do 4048

 O circuito integrado 4048 tem características muito interessantes para projetos CMOS envolvendo funções lógicas.

 Conforme estudamos, usando combinações apropriadas de funções simples podemos obter qualquer outra função mais complexa. É justamente isso que faz o 4048 que tem a pinagem mostrada na figura 213.

 

Figura 213 – Pinagem do 4048
Figura 213 – Pinagem do 4048

 

 

Este circuito possui 8 entradas de sinal e uma saída de sinal além de três entradas de "programação". Dependendo dos níveis lógicos aplicados nas entradas de programação, o circuito se comporta como uma função diferente.

 Assim, ele pode se tornar funções NOR, OR, NAND ou AND com 8 entradas ou ainda de forma combinada, realizando ao mesmo tempo funções de portas OR e AND, cada uma de 4 entradas além de outras que são mostradas em detalhes na figura 214.

 

Figura 214- As funções do 4048
Figura 214- As funções do 4048

 

 

Assim, por exemplo, se colocarmos todas as três entradas de programação no nível alto (Ka, Kb e Kc = 111) o circuito se comporta como duas portas AND de quatro entradas, ligadas uma porta OR de duas entradas.

 Veja então que esta interessante função pode servir de "coringa" em muitos projetos, pois pode assumir a operação de diversas combinações de outros circuitos integrados CMOS.

 Internamente o 4048 é bastante complexo, contendo 32 funções independentes que são programadas pelos níveis lógicos aplicados às entradas correspondentes.

 As características elétricas do 4048 são dadas na tabela da figura 215:

  

Figura 215 – Características do 4048
Figura 215 – Características do 4048

 

 Dois fatos relevantes chamam a atenção de quem vai usar essa função em algum projeto.

 O primeiro deles é a alta capacidade de fornecimento ou drenagem de corrente das saídas, que é bem maior do que os demais tipos dessa série.

 O segundo fato é a baixa velocidade de operação, com um tempo relativamente longo que o circuito precisa para processar o sinal, dado pelo tempo de propagação.

 

 

Índice

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Curso de Eletrônica Digital – A Álgebra de Boole (CUR5002)

Curso de Eletrônica Digital – Famílias de Circuitos Lógicos Digitais (CUR5003)

Curso de Eletrônica - Eletrônica Digital – A Família de Circuitos Integrados CMOS (CUR5004)

Curso de Eletrônica Digital – Combinando Funções Lógicas - (Lógica Combinacional) (CUR5005)

Curso de Eletrônica - Eletrônica Digital - Os Elementos Biestáveis (CUR5006)

Curso de Eletrônica - Eletrônica Digital - Flip-Flops e Funções Integradas em CIs (CUR5007)

Curso de Eletrônica - Eletrônica Digital - Os Multivibradores Astáveis e Monoestáveis (CUR5008)

Curso de Eletrônica - Eletrônica Digital - Os Contadores Digitais (CUR5009)

Curso de Eletrônica - Eletrônica Digital - Aplicações para os contadores digitais e decodificadores (CUR5010)

Curso de Eletrônica - Eletrônica Digital - Como Funcionam os Registradores de Deslocamento (Shift-Registers) (CUR5011)

 Curso de Eletrônica - Eletrônica Digital - Multiplexadores, Demultiplexadores, Decodificadores e Displays (CUR5012)

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