Generalităţi

**Definiţie: **Circuitele alcătuite din porţile logice de bază, a căror operare poate fi descrisă cu ajutorul algebrei Booleene, se numesc circuite logice combinaţionale, de oarece în fiecare moment de timp starea logică a ieşirii depinde de modul în care se combină nivelurile logice ale intrărilor în acel moment de timp.
 * Generalităţi


 * [[image:desen.png]]Definiţie: ** O **poartă logică** este un circuit electronic cu una sau mai multe intrări şi o singură ieşire.

În continuare, vor fi stabilite câteva convenţii care vor fi utilizate în studiul circuitelor integrate digitale. Notăm cu **I -** input (intrare) **O -** output (ieşire)
 * Notaţii folosite **

Lucrând în logica pozitivă, în care atribuim zero logic celui mai scăzut nivel de tensiune şi unu logic celui mai ridicat nivel de tensiune, considerăm:
 * ** L - ** LOW LEVEL ("0")
 * ** H ** - HIGH LEVEL ("1")
 * ** V ** OH - nivelul de tensiune de ieşire în starea "1" (SUS)
 * ** V ** OL - nivelul de tensiune de ieşire în starea "0" (JOS)
 * ** V ** IH - nivelul de tensiune de intrare în starea "1" (SUS)
 * ** V ** IL - nivelul de tensiune de intrare în starea "0" (JOS)
 * ** V ** CC - tensiunea de alimentare (la circuitele TTL);
 * ** GND - ** GROUND (punct de masă);
 * ** V ** DD **, V ** SS ** - ** tensiuni de alimentare la circuitele CMOS;
 * ** NC ** - neconectat.

Definim ca tranziţie ** pozitivă ** a unui semnal trecerea (frontul) semnalului din nivel logic jos în nivel logic sus, iar tranziţie negativă, din nivel logic sus în nivel logic jos. Dacă acţionarea se face pe front, aceasta se marchează

Acţionarea pe **//palier//** se notează cu valoarea logică corespunzătoare. Se notează cu **X**, în tabelele de adevăr, valorile variabilelor logice care nu contează ( **don/ t care** ) pentru funcţia respectivă. Simbolul "o " pe o intrare indică nivelul activ jos (intrarea acţionează pe nivelul de "0" logic).


 * PARAMETRII PRINCIPALI AI PORŢILOR LOGICE **


 * // 1. Curenţii şi tensiunile de intrare şi de ieşire corespunzători celor două nivele L şi H //**

În figura de mai jos sunt definite, ca exemplu, caracteristicile nivelurilor logice ieşire-intrare pentru circuite CMOS şi TTL standard.
 * Valorile de tensiune şi curent trebuie să asigure compatibilitatea între circuite (ieşirea unei porţi să fie recunoscută de intrarea următoarei porţi care trebuie comandată ).
 * Variaţiile produse de toleranţele componentelor realizate practic, cât şi cele datorate distorsiunilor şi zgomotului, fac ca situaţia ideală a două niveluri unice de tensiune, corespunzătoare celor două valori logice, să fie imposibil de obţinut practic.
 * Pentru a se putea distinge între cele două stări, trebuie prevăzută o regiune intermediară, interzisă valorilor posibile ale tensiunii, iar informaţia va fi reprezentată practic prin domenii sau benzi de tensiune.

**// 2. Imunitatea la zgomot //** Pot exista mici variaţii între nivelul de tensiune nominală declarată la diverse circuite pentru 0 logic şi 1 logic. Tensiuni coborând până la 2V vor fi recunoscute ca 1 logic, iar tensiuni urcând până la 0,8V vor fi recunoscute ca 0 logic, permiţând prezenţa în sistem a unui “zgomot” electric străin. În tehnologia TTL, marjele de zgomot, atât la nivel logic 0 cât şi la nivel logic 1, sunt de +0,4V. Aceste marje de zgomot sunt aplicabile **zgomotului continuu de joasă frecvenţă** (**marje** sau **margini de zgomot de curent continuu**). Comportarea circuitelor logice sub influenţa **zgomotului discontinuu** sau de **foarte înaltă frecvenţă** poate fi, însă, considerabil diferită de cea manifestată în cazul zgomotului de joasă frecvenţă.
 * **Zgomot ** - termen utilizat pentru a descrie semnalele electrice nedorite ce iau naştere pe cablurile unui sistem. Provine din operaţia de comutare normală a porţilor logice, care poate genera interferenţă în circuitele învecinate şi pe linii, atât prin radiaţie electromagnetică, cât şi prin variaţiile surselor de alimentare asociate.
 * Marginea sau marja de zgomot este nivelul de tensiune prezent ca zgomot electric care poate fi tolerat în sistem. El se exprimă prin tensiunea de zgomot permisă care poate fi adunată sau scăzută dintr-un semnal logic generat, astfel încât semnalul logic să fie încă recunoscut la intrare ca nivel logic.

Zgomotele întâlnite în sistemele logice pot fi : ¨ zgomote externe (induse în sistem de mediul înconjurător); ¨ zgomote în linia de alimentare (cuplate prin distribuirea în sistemul logic a alimentării în curent continuu şi / sau curent alternativ);

¨ <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">zgomote în linia de masă (induse în linia de masă din cauza buclelor de masă realizate necorespunzător);

¨ <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">zgomote de diafonie (induse în liniile de semnal de către liniile de semnal adiacente); ¨ <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">zgomote de la liniile de transmisie neadaptate, care determină apariţia reflexiilor (reflexii în liniile de transmisie). <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">Zgomotul este foarte greu de analizat. El este, de cele mai multe ori, o combinaţie aleatorie a mai multora dintre tipurile de zgomot menţionate mai sus. <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">Imunitatea la zgomot a unei familii de circuite integrate este în strânsă legătură cu frecvenţa maximă de lucru. Micşorarea timpului de răspuns al logicii determină micşorarea imunităţii la zgomot. // ** 3. Puterea ** // <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">În cataloagele de produse interesează în mod deosebit parametrul numit putere disipată. **<span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">Pd **<span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;"> (puterea disipată) este definită ca fiind puterea absorbită de la sursa de alimentare de o poartă, la un factor de umplere de 50 % <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;"> şi o frecvenţă suficient de joasă. <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">Astfel, în cazul porţilor TTL standard Pd este de 10mW/poartă; la circuitele CMOS Pd este de 1mW/poartă.
 * <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">Cu cât creşte complexitatea CI, disiparea de putere pe poartă trebuie să scadă (în directă legătură cu cantitatea de căldură ce poate fi disipată în joncţiunea semiconductorului).
 * <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">Puterea consumată de porţile logice depinde de starea intrărilor şi ieşirilor, adică de valorile logice pe care acestea le preiau.
 * <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">De asemenea, puterea consumată variază de la o familie de circuite integrate la alta. Circuitele integrate mai rapide vor consuma, de regulă, mai multă putere decât cele lente, dat tehnologia modernă a condus la performanţa realizării de circuite integrate digitale care consumă foarte puţin, fiind, în acelaşi timp, extrem de rapide.

ü <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">Circuitele CMOS se pot alimenta cu tensiuni V DD <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;"> având valori între 3V şi 15V, sau între 3V şi 18V, depinzând de tipul acestora. ü <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">Comparativ, circuitele TTL standard acceptă numai tensiuni de alimentare situate între minim 4,75V şi maxim 5,25V. (Valorile de tensiune se măsoară faţă de masă, dacă nu este altfel specificat.) <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">Atât în cazul valorilor limită absolute cât şi în cazul condiţiilor de funcţionare recomandate, toate valorile de tensiune în cazul circuitelor CMOS sunt măsurate în raport cu potenţialul terminalului V SS <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">.
 * //<span style="font-family: Arial,Helvetica,sans-serif; font-size: 12pt;">4. Tensiunea de alimentare //**

//**<span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">5. Viteza **// <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">Viteza dispozitivelor logice este dată de **întârzierea de propagare**, sau **timpul de propagare prin poartă**. **<span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">Întârzierea de propagare **<span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;"> este definită ca timpul necesar ca un digit binar să fie propagat de la intrare la ieşire. //**<span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">6. FAN-IN şi FAN-OUT **// <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">Dispozitivele logice necesită curent electric la intrare pentru funcţionare, acesta depinzând de nivelul logic necesar şi de tipul dispozitivului. La ieşirea porţii, ele furnizează curent electric, care este, de asemenea, dependent de nivelul logic al ieşirii şi de tipul dispozitivului. De multe ori, ieşirea unei porţi logice este intrare pentru o altă poartă logică din aceeaşi familie. Dacă ieşirea unei porţi poate furniza, în cele mai defavorabile condiţii, suficient curent pentru a comanda maximum zece intrări, se spune că are un fan-out egal cu 10.
 * <span style="color: #ff0000; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">FAN - IN **<span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;"> se defineşte ca numărul maxim de ieşiri ce pot fi conectate în paralel la o intrare.
 * <span style="color: #ff0000; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">FAN - OUT **<span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">se defineşte ca numărul maxim de intrări ce pot fi conectate la o ieşire. **<span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">FAN - OUT = I ** 0 **<span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;"> / I ** I

**<span style="color: windowtext; font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">INTRĂRILE NEUTILIZATE ALE PORŢILOR LOGICE **
<span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt; text-align: justify;"> Nu totdeauna intrările de care dispune o poartă logică vor fi utilizate. Se pune problema corectei tratări a acestora pentru a nu se induce stări false în circuit. La circuitele TTL, intrările neutilizate flotante (lăsate în aer) se comportă ca și cum ar fi conectate la bara de HIGH; ele preiau, deci, automat, valoarea 1 logic. <span style="font-family: Arial,Helvetica,sans-serif; font-size: 12pt;">Nu se recomandă lăsarea intrărilor neutilizate în gol deoarece se reduce, astfel, imunitatea la zgomot a circuitului. În cazul porţilor TTL, în vederea realizării unor timpi de propagare mai buni şi ai unei imunităţi la zgomot mai bune, intrările neutilizate se menţin în “1” logic / “0” logic prin conectarea lor într-una din următoarele variante: <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">În cazul porţilor **CMOS**, pentru a nu se genera stări false la ieşire, intrările neutilizate se vor conecta **obligatoriu** În cazul lăsării lor în aer, circuitul poate prelua un curent foarte mare care îl poate distruge. Astfel, o intrare nefolosită trebuie conectată la sursa de alimentare dacă poarta este de tip NAND sau AND, sau la masă dacă poarta este de tip OR sau NOR. În fiecare dintre aceste cazuri, funcționarea porții depinde de intrările folosite în mod normal, intrarea nedorită/nefolosită neinfluențând acest lucru. Privind comparativ cu circuitele TTL, la circuitele CMOS cade regula considerării unei intrări în gol ca fiind în starea “1” logic.
 * <span style="font-family: Arial,Helvetica,sans-serif; font-size: 12pt;">La o sursă independentă de 2,4 – 3,5 V
 * <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">La una dintre intrările utilizate ale porții
 * <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">La VCC (sursa de alimentare) printr-o rezistenţă de 1k W
 * <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">La ieşirea unei porţi care furnizează permanent “1” logic sau “0” logic
 * <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 1.5;">Direct la masă
 * <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">a) ** <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">fie la VDD (sursa de alimentare)
 * <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">b) ** <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">fie la VSS (masa)
 * <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">Toate legăturile de alimentare pentru un circuit CMOS se vor face obligatoriu **<span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">înainte **<span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;"> de conectarea sursei.
 * <span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">Orice modificare adusă circuitului cu integrate CMOS se va face **<span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;">după **<span style="font-family: Arial,sans-serif; font-size: 12pt;"> decuplarea alimentării.