TTL MOS

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Famílias Lógicas e suas 
Características
Prof. Vinicius Ruiz Martins
O Circuito Integrado
Um Circuito Integrado (CI) é um cristal ou pastilha, em geral de silício, onde 
impurezas (outros elementos químicos) são difundidos para formar elementos 
de circuitos (resistores, capacitores, diodos, transistores) interligados entre si 
para a criação de um circuito com uma determinada função.
O Circuito Integrado
O Circuito Integrado
Um CI digital pode ter desde algumas portas lógicas até 
milhões delas.
Por exemplo, o CI 7404 possui apenas 6 portas NOT. Os CIs 
74161 (contador) e 74253 (multiplexador) possuem algumas 
dezenas de portas lógicas, enquanto nos processadores mais 
modernos este número atinge milhões de portas.
As principais famílias de circuitos integrados são conhecidas 
como TTL e CMOS. Estes nomes surgiram da tecnologia 
utilizada em sua fabricação. 
Famílias Lógicas Digitais
A Família TTL
TTL: Transistor – Transistor Logic.
• Maior velocidade de comutação (alta velocidade de chaveamento )
• Maior ganho de corrente
• Melhor capacidade analógica
• Elevada dissipação de potência
• Menor impedância de entrada
• Baixa densidade de encapsulamento
• Atraso com pouca sensibilidade à carga
A Família TTL
• Tensão de alimentação: +5 V ± 5 %
• Sub-famílias:
• N – Normal
• H – High Speed
• L – Low Power
• S – Schottky
• LS – Low Power Schottky (mais usada)
• ALS – Advanced Low Power Schottky
• AS – Advanced Schottky
A Família TTL
Obs.: O prefixo 54, ao invés de 74, indica que a série é militar.
A Família TTL - Níveis Elétricos
A Família TTL - Exemplos
A porta NOT
A Família TTL - Exemplos
A porta NAND
A Família CMOS
CMOS: Complementary Metal-Oxide-Semiconductor.
• Composto por um MOSFET de canal p e um de canal n no
mesmo substrato.
• Intensamente empregada em circuitos digitais.
• Alta impedância de entrada
• Alta velocidade de chaveamento (menor atraso de propagação)
• Atraso com elevada sensibilidade à carga
• Maior faixa de tensão de alimentação
• Menor queda de tensão interna
• Permite um elevado nível de integração:
∙ Níveis reduzidos de consumo de potência
∙ Maior densidade de encapsulamento
∙ Menor custo por dispositivo
A Família CMOS
• Tensão de alimentação: +5 V, +3,3 V, ou mesmo + 18 V, 
dependendo da sub-família.
• Sub-famílias:
• 4000 – primeira sub-família – obsoleta
• HC – High Speed CMOS
• HCT – HC mais compatível com TTL
• AC – Advanced CMOS
• AHC – Advanced High Speed CMOS
• LV – Low Voltage
• LVC - Low Voltage CMOS
• ALVC – Advanced Low Voltage CMOS
A Família CMOS – Níveis Elétricos
A Família CMOS – Níveis Elétricos
A Família CMOS – Exemplos
A porta NOT
A Família CMOS – Exemplos
A porta NAND
Dissipação de potência
Devido à característica dos circuitos 
CMOS de dependerem da 
freqüência, os processadores 
consomem mais potência à medida 
que se tornam mais rápidos.
A Tecnologia BiCMOS
A tecnologia BiCMOS combina os circuitos
Bipolar e CMOS na mesma pastilha de CI
CMOS
Baixa potência
Alta impedância de entrada
Amplas margens de ruído
Bipolar
Alta velocidade de operação
Alta capacidade de corrente de 
acionamento

+
versatilidade
custo
processo complexo


Adequado para implementação de “sistema em uma pastilha”
A Tecnologia BiCMOS
• Permite o desenvolvimento de circuitos VLSI (very-large-scale 
integration) com uma elevada densidade velocidade-potência, 
não conseguida pelas tecnologias individualmente
• Aumento da velocidade relativamente à tecnologia CMOS pura
• Menor dissipação de potência relativamente à tecnologia 
bipolar pura
• A tecnologia BICMOS torna o conceito SoC (System on chip) 
uma realidade
A Tecnologia BiCMOS
SoC
• Integra vários componentes de um computador ou outro 
sistema eletrônico em um único circuito integrado (chip). Pode 
conter funções digitais, analógicas, mixed-signal, radio-
frequência, etc.
• Uma aplicação típica é na área de sistemas embarcados.
PSoC: Programmable 
System on Chip
A Tecnologia BiCMOS
A porta NOT A porta NAND
CMOS de elevada impedância de entrada podem ser utilizados na 
entrada; os bipolares na saída.
Para tirar o máximo proveito das tecnologias disponíveis no 
silício, poderá ser necessário utilizar uma combinação de:
• CMOS - para lógica
• BICMOS - para I/O e circuitos de driver
• ECL - para zonas críticas de alta velocidade
Obs.: ECL (Emitter Coupled Logic) envolve tecnologia bipolar (alto 
consumo de potência) 
Os transistores bipolares e os transistores de efeito de campo (FET)
distinguem-se pela sua estrutura e teoria de funcionamento; há no
entanto uma diferença que determina a sua utilização:
 O transistor bipolar é comandado por corrente, enquanto o FET é
comandado por tensão.
FET (Field-Effect Transistor )
FET (Field-Effect Transistor )
Tipos de FET
 J-FET (Junction - Field Effect Transistor)
 MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor - Field Effect Transistor)
• MOS-FET de empobrecimento ou depleção
• MOS-FET de enriquecimento
JFET (junction field-effect transistor )
Vantagens
– baixa potência
– alta impedância de gate
– baixa resistência fonte/dreno
Usos
– amplificador
– chave analógica
• 3 regiões de operação:
• Corte
• Saturação
• Ôhmica ou região de Triodo
• Dispositivo com 3 terminais:
• Porta
• Dreno
• Fonte
No FET No BJT
Porta -------------------------- Base
Dreno ------------------------ Coletor
Fonte ------------------------- Emissor
JFET (junction field-effect transistor )
Zona de deplecção
VDS
VGS
NOTA: Para o J-Fet canal P
devemos inverter a polaridade
das tensões aplicadas aos
terminais.
Através da Gate podemos determinar
o maior ou menor fluxo de corrente
entre os terminais Fonte e Dreno.
Fixando o valor da tensão dreno-
fonte (VDS), a corrente de dreno (ID)
será função da polarização inversa
da Gate que variará a espessura do
canal por variação da zona de
depleção.
JFET (junction field-effect transistor )
Resumo