Circuitos Integrados Digitais
ELT017
Aula 4
CIRCUITOS LÓGICOS COM
TRANSISTORES DE PASSAGEM
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Circuitos Lógicos com Transistores de
Passagem (1)
 Implementação de funções lógicas com combinações em
série e paralelo de chaves controladas por variáveis lógicas
 Conectar nós de entrada aos nós de saída
 Pass-Transistor Logic – PTL
 Caminhos em série para bloquear ou permitir a passagem de um
dado sinal
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Circuitos Lógicos com Transistores de
Passagem (2)
 Chaves podem ser implementadas:
 Transistor NMOS simples (a)
 Par de transistores MOS complementares conectados em uma
porta de transmissão CMOS (b)
 São utilizadas em conjunto com a lógica CMOS
complementar
 Capaz de implementar funções lógicas especiais
 Melhora a eficiência
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Requisito essencial para o projeto (1)
 Projetista deve assegurar que todos os nós do circuito
tenham a todo instante um caminho de baixa resistência,
seja para VDD, seja para o terra. Observe a chave S1
 Quando B = ALTO, S1 fecha Y = A
 Conectado a VDD por Q2 ou ao terra por Q1
 Quando B = BAIXO, S1 abre Y = ?
 Y se torna um nó de alta impedância
 Se inicialmente em Y = 0, ok!
 Mas e se Y = VDD?
 Capacitor vai descarregando e Y será
zero, e o circuito não possui uma lógica
combinatória estática
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Requisito essencial para o projeto (2)
 Projetista deve assegurar que todos os nós do circuito
tenham a todo instante um caminho de baixa resistência,
seja para VDD, seja para o terra. Observe a chave S1
 Quando B = ALTO, S1 fecha Y = A
 Conectado a VDD por Q2 ou ao terra por Q1
 Quando B = BAIXO, S1 abre Y = ?
 Y se torna um nó de alta impedância
 Se inicialmente em Y = 0, ok!
 Mas e se Y = VDD?
 Capacitor vai descarregando e Y será
zero, e o circuito não possui uma lógica
combinatória estática
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Operação do transistor NMOS como chave (1)
 Circuitos PTL com transistores NMOS são mais simples, com
menor área e menor capacitância por nó
 Porém são feitas concessões na operação estática e dinâmica do
circuito resultante
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Operação do transistor NMOS como chave (2)
 Transistor NMOS Q
 Conecta vi ao nó de saída vo
 vc controla o transistor Q
 Suponha vo = 0 e C totalmente descarregado
 Quando vi = VDD, transistor está na saturação e iD
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Operação do transistor NMOS como chave (3)
 Avaliando melhor as equações




Quando Vt = Vt0 a corrente iD é alta
A medida que Vt e vo aumentam, iD diminui
Processo de carregamento fica lento
iD é zero quando vo = VDD – Vt, desta forma VOH nunca será VDD
 Reduz as margens de ruído
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Operação do transistor NMOS como chave (4)
 Avaliando melhor as equações
 Considere quando o nó de saída está conectado na entrada
de um inversor CMOS
 VOH pobre pode fazer com QP conduza e inversor terá corrente
estática finita e dissipação de potência.
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Operação do transistor NMOS como chave (5)
 Atraso de propagação, tPLH é o tempo para que vo = VDD/2
 Mesmas equações utilizadas para as tecnologias das aulas
anteriores
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Operação do transistor NMOS como chave (6)
 Quando vi = 0, dreno e fonte trocam de papéis
 Como C descarrega vo diminui e o transistor entra na região de
tríodo em vo = VDD – Vt
 Capacitor descarrega totalmente vo = VOL = 0, ou seja, o transistor
transmite bem o 0V da saída
 Mesmas equações utilizadas para as tecnologias das aulas
anteriores determinam tPHL
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Restauração de nível
Restauração de Nível (1)
 Problema:
iD é zero quando vo = VDD – Vt, desta forma VOH
nunca será VDD
Reduz as margens de ruído
 Solução 1:
 Quando vo1 = BAIXO, vo2 = VDD e QR está
cortado
 Quando vo1 = ALTO (porém abaixo de VDD),
vo2 = 0 e QR conduz até que vo1 = VDD
 Contudo a adição de QR fecha uma malha de
realimentação positiva no inversor
 kR << kn
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Restauração de Nível (2)
 Problema:
iD é zero quando vo = VDD – Vt, desta forma VOH
nunca será VDD
Reduz as margens de ruído
 Solução 2:
 Observe a equação:
 Diminuir o valor de Vt melhorando a tecnológica de fabricação faz
com que VOH se aproxime de VDD
 Idealmente zero, pelo processo de implantação iônica
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Exemplos de circuitos lógicos com
transistores de passagem
Circuitos Lógicos PTL (1)
 Multiplexador dois-para-um
 Baseado no valor lógico C, ou A ou B é
conectado à saída Y
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Circuitos Lógicos PTL (2)
 OU-Exclusivo
 4 transistores em PTL
 12 transistores em CMOS complementar
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PROBLEMAS
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Problemas
 Exercício 10.8 – Equipe
 Exercício 10.9 – Equipe
 Problema 10.12 – Equipe
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