Portas lógicas elementares feitos com transistores
Esquemáticos de inversor, porta não-e, e porta não-ou veja as figuras 1.32, 1.33 e 1.36 do livro.
Video: Construção real de um inversor CMOS acessível de casa
Video: Construção real de uma porta não-e em CMOS acessível de casa
| projeto Falstad usando transistores | centavos |
| meio inversor usando somente o PMOS | 3 |
| meio inversor usando somente o NMOS | 3 |
| inversor | 4 |
| porta não-e | 5 |
| porta não-ou | 8 |
| porta AOI/OAI, por par de transistores | 3 |
| porta vai-um invertida para somador completo | 20 |
Observações:
- nenhuma entrada jamais pode ficar desconectada (use entrada digital)
-chave_simples
- só vale porta elementar CMOS (figura 1.34 do livro), não vale conectar várias portas
-elementar
- não pode usar LED na montagem, nem resistor, nem capacitância, nem inductância, nem outro tipo de componente semicondutor que não seja transistor MOSFET
-resistor -LED
- o título descritivo deve ser compatível com o circuito apresentado
-???
- no caso de portas AOI/OAI, a função lógica precisa ser informada e as entradas precisam ser etiquetadas
-função
- deve ser usado o símbolo digital para os MOSFET (clique com botão direito do mouse, escohler "Edit...", invalidar "Show Bulk")
-FETana
- a tensão de alimentação deve ser de 3V, o nível de entrada para lógico '1' deve ser 3V, e o limiar de saída (threshold) deve ser de 1.5V
-Vdd
A quantidade de centavos ganhos depende da originalidade, da complexidade, e do correto funcionamento. A originalidade diminui na medida que sua conexão de portas fique parecida à de outros alunos. Se tiver dois praticamente idênticos, ambos só valem 1 centavo. A complexidade aumenta quanto mais transistores o circuito contém, observando que só contam transistores MOSFET corretamente conectados. As conexões, para poder valer, tem que ser corretas. Não se desespere se a seu circuito não funciona 100%, vai valer, mas funcionando melhor vale mais.
Gasto de energia em Computação
Cuidado: assunto requer entendimento de física !
Animação: Consumo de energia em circuitos CMOS
Circuito da animação para Falstad
Circuitos combinacionais feitas usando portas lógicas integrados
| projeto Falstad usando NAND e NOR | centavos |
| porta AND usando 3 portas NOR de 2 entradas ou porta OU (OR) usando 3 portas NAND de 2 entradas | 5 |
| porta XOR ou porta XNOR usando 4 portas NAND de duas entradas ou 4 portas NOR de duas entradas | 8 |
| somador completo usando portas NAND e portas NOR | 10 |
| usando portas simples | centavos |
| (De)codificador 2:4 | 8 |
| (De)codificador 3:8 | 11 |
| (De)codificador 4:16 | 15 |
| Decodificador 7-segmento | 14 |
| (De)multiplexador 2:1 | 5 |
| (De)multiplexador 4:1 | 8 |
| (De)multiplexador 8:1 | 11 |
| (De)multiplexador 16:1 | 13 |
| função lógica usando mux | 20 |
| Gray para binário 4 bit | 7 |
| Paridade 3 bit | 8 |
| Paridade 5 bit | 10 |
| Paridade 8 bit | 12 |
| Hamming 4/3 | 15 |
| Prioridade 4:2 | 6 |
| Comparador 4 bit | 8 |
| meio somador | 5 |
| Subtrator completo | 12 |
| Somador 3 bit | 20 |
| Subtrator 4 bit | 25 |
| Multiplicador 2 bit | 20 |
| Multiplicador 3 bit | 60 |
| Divisor 3 bit | 100 |
Quem fizer circuito da mesma denominação com quantidade diferente de entradas/saídas, só conta aquele com omaior valor de entradas/saídas.
Não é permitido o uso de transistores MOSFET diretamente, estamos trabalhando agora num nível de abstração mais alto.
As observações da tabela anterior continuam valendo, só agora para portas em vez de MOSFET.
Dica para o divisor: Saiba como fazer divisão com lápis e papel
e use full adder e XOR para construir um circuito somador/subtrator de 3 bits e segue https://lad.dsc.ufcg.edu.br/loac/index.php?n=OAC.PiComb#jeas
Flip-Flop
esquemático de um flip-flop, veja também figura 3.13 do livro
Oscilador em Anel
A cor azul significa 0V, ou seja, lógico '0'.
A cor vermelha significa 3V, ou seja, lógico '1'.
Clique na figura para ver a animação correspondente.
1) Na ponta do fio de entrada ocorre uma mudança de '0' para '1':
2) Na ponta do fio de entrada ocorre uma mudança de '0' para '1' e mais tarde ocorre uma mudança de '1' para '0':
3) Agora o anel será fechado:
| circuito sequencial no Falstad | centavos |
| circuito com 2 flip-flop usando oscilador em anel | 30 |
| circuito com 3 flip-flop + porta lógica usando oscilador em anel | 37 |
| circuito com 4 flip-flop + porta lógica | 41 |
| contador de 4 bit | 45 |
| registrador de deslocamento de 4 bit com carga parallela | 45 |
| multiplicador 3 bit x 3 bit com pipelining | 120 |
| divisor 3 bit x 3 bit com pipelining | 200 |
| flip-flop usando NMOS e PMOS | 60 |
- só pode ser usado flip-flop tipo D
-tipo_D
- o circuito tem que ser síncrono
-assíncrono
- usar oscilador em anel quando tem menos do que 4 flip-flop
-anel
Video Construção de um oscilador em anel acessível de casa
Video Medição de tempo de subida e descida e saída de flip-flops acessível de casa
Video Saída de flip-flops e da corrente de alimentação acessível de casa
Circuito de anel para Falstad
Circuito de anel com flip-flop para Falstad
Este inversor foi usado como sub-circuito para criar o anel.
Circuito de anel com flip-flop para Falstad para mostrar o timing de um circuito síncrono.
