Portões de saída especial

Portas de saída complementar

Às vezes é desejável ter uma porta lógica que forneça saídas invertidas e não invertidas. Por exemplo, uma porta de entrada única que é um buffer e um inversor, com um terminal de saída separado para cada função.

Ou uma porta de duas entradas que fornece as funções AND e NAND em um único circuito. Essas portas existem e são chamadas de portas de saída complementares .

A simbologia geral para tal portão é a figura básica do portão com uma barra e duas linhas de saída projetando-se dela. Uma matriz de símbolos de portas complementares é mostrada na ilustração a seguir:

Usos de portas complementares

As portas complementares são especialmente úteis em circuitos “lotados”, onde pode não haver espaço físico suficiente para montar os chips de circuito integrado adicionais necessários para fornecer saídas invertidas e não invertidas usando portas padrão e inversores adicionais. Eles também são úteis em aplicações onde uma saída complementar é necessária de uma porta, mas a adição de um inversor introduziria um atraso de tempo indesejado na saída invertida em relação à saída não invertida.

O circuito interno de portas complementadas é tal que as saídas invertidas e não invertidas mudam de estado quase exatamente ao mesmo tempo:

Portões de três estados

Outro tipo de saída de porta especial é chamado tristate, porque tem a capacidade de fornecer três modos de saída diferentes:afundamento de corrente (nível lógico "baixo"), fonte de corrente ("alto") e flutuante ("alto-Z" ou alta impedância ) As saídas de três estados são geralmente encontradas como um recurso opcional nas portas de buffer. Essas portas requerem um terminal de entrada extra para controlar o modo “high-Z”, e esta entrada é normalmente chamada de habilitar .








Com a entrada de habilitação mantida “alta” (1), o buffer atua como um buffer comum com um estágio de saída de totem:ele é capaz de fornecer e absorver corrente. No entanto, o terminal de saída flutua (entra no modo "high-Z") se alguma vez a entrada de habilitação for aterrada ("low"), independentemente do nível lógico do sinal de dados.

Em outras palavras, tornar o terminal de entrada de habilitação "baixo" (0) efetivamente desconecta a porta de qualquer que seja a sua saída conectada para que não possa mais ter qualquer efeito.



Diagrama Esquemático e Tabela Verdade de Buffers Tristate

Os buffers de três estados são marcados em diagramas esquemáticos por um caractere triângulo dentro do símbolo do portão, como este:







Operação de Buffer Tristate com entradas de habilitação invertidas

Os buffers de três estados também são feitos com entradas de habilitação invertidas. Tal porta atua normalmente quando a entrada de habilitação está "baixa" (0) e vai para o modo de saída Z alto quando a entrada de habilitação está "alta" (1):

Chave bilateral

Um tipo especial de porta conhecido como switch bilateral usa transistores MOSFET controlados por porta que atuam como interruptores liga / desliga para alternar os sinais elétricos, analógicos ou digitais. A resistência "ligada" de tal interruptor está na faixa de várias centenas de ohms, a resistência "desligada" está na faixa de várias centenas de mega-ohms .

Os interruptores bilaterais aparecem nos esquemas como interruptores SPST (Single-Pole, Single-Throw) dentro de caixas retangulares, com um terminal de controle em um dos lados longos da caixa:








Uma chave bilateral pode ser mais bem concebida como uma versão de estado sólido (semicondutor) de um relé eletromecânico:um contato de chave acionado por sinal que pode ser usado para conduzir virtualmente qualquer tipo de sinal elétrico. É claro que, sendo de estado sólido, a chave bilateral não tem nenhuma das características indesejáveis ​​dos relés eletromecânicos, como contato "saltando", arco elétrico, velocidade lenta ou suscetibilidade a vibração mecânica.

Por outro lado, porém, eles são bastante limitados em sua capacidade de transporte de corrente. Além disso, o sinal conduzido pelo “contato” não deve exceder as tensões do “trilho” da fonte de alimentação que alimenta o circuito de comutação bilateral.

Quatro interruptores bilaterais são empacotados dentro do circuito integrado do modelo popular "4066":







REVER:

• Portas complementares fornecer sinais de saída invertidos e não invertidos, de modo que nenhum deles seja atrasado em relação ao outro.
• Tristate as portas fornecem três estados de saída diferentes:alto, baixo e flutuante (High-Z). Essas portas são comandadas em seus modos de saída de alta impedância por um terminal de entrada separado chamado de habilitar.
• Comutadores bilaterais são circuitos MOSFET que fornecem comutação liga / desliga para uma variedade de tipos de sinais elétricos (analógicos e digitais), controlados por sinais de tensão de nível lógico. Em essência, eles são relés de estado sólido com capacidade de manuseio de corrente muito baixa.

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