Portas Lógicas de Saída Especial: Complementar, Tristate e Chaves Bilaterais

Portas de Saída Complementar

Em muitos projetos, engenheiros precisam de uma porta que forneça saídas invertida e não-invertida a partir de um único elemento lógico. Um exemplo clássico é um buffer de uma entrada que também atua como inversor, fornecendo terminais separados para cada função.

Portas de duas entradas que fornecem simultaneamente resultados AND e NAND também estão disponíveis. Esses dispositivos são chamados de portas de saída complementar.

O símbolo padrão para tal porta é a forma básica da porta com uma barra e duas linhas de saída. Um array de símbolos complementares é mostrado abaixo:

Benefícios das Portas Complementares

Portas complementares são inestimáveis em circuitos densos onde espaço é escasso. Elas eliminam a necessidade de CIs inversores extras, economizando espaço na placa e reduzindo contagem de componentes.

Como as saídas invertida e não-invertida comutam quase simultaneamente, não há atraso de propagação significativo entre elas. Esta propriedade é crítica em aplicações sensíveis a temporização.

Portas Tristate

Saídas tristate podem assumir três estados distintos: acionar lógica baixa (sumidouro de corrente), acionar lógica alta (fonte de corrente), ou permanecer flutuante (alta impedância). São comumente adicionadas a portas buffer via pino de controle extra chamado enable.

Quando o enable é alto (lógica 1), o buffer comporta-se como um estágio push-pull normal. Quando o enable é baixo (lógica 0), a saída vai para high-Z, efetivamente desconectando a porta do circuito.

Em notação esquemática, um buffer tristate é indicado por um triângulo dentro do símbolo da porta:

Alguns fabricantes fornecem versão com enable invertido, onde o estado high-Z ocorre quando o enable é alto:

Chaves Bilaterais

Chaves bilaterais são dispositivos SPST de estado sólido construídos com MOSFETs. No estado ON, sua resistência é apenas algumas centenas de ohms; no estado OFF, a resistência sobe para várias centenas de megaohms.

Estas chaves aparecem em esquemáticos como um retângulo com pino de controle e dois terminais, muito como um relé mas sem partes móveis. Por serem dispositivos semicondutores, evitam problemas mecânicos como bouncing, arco e vibração.

No entanto, chaves bilaterais têm capacidade limitada de corrente, e a tensão do sinal deve permanecer dentro dos trilhos de alimentação do CI da chave.

O CI 4066 contém quatro chaves bilaterais independentes:

Revisão Rápida

• Portas complementares fornecem saídas invertida e não-invertida com atraso desprezível.
• Portas tristate oferecem saídas alta, baixa e high-Z, controladas por pino enable.
• Chaves bilaterais são relés de estado sólido que podem comutar sinais analógicos ou digitais, mas com capacidade de corrente modesta.

Planilha Relacionada

• Planilha de Álgebra Booleana