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Técnicas de Interfaceamento (ART1823)

Interligar circuitos de tecnologias diferentes pode constituir-se num problema sério para os projetistas de equipamentos eletrônicos ou mesmo para aqueles que desejam interligar equipamentos distintos. As diversas tecnologias (CMOS, TTL, NMOS, etc.) exigem configurações específicas para a passagem de sinais de um circuito para outro, e a não observância deste fato pode trazer sérios problemas de funcionamento aos equipamentos. Veja, neste artigo, como interfacear circuitos de diversas tecnologias.

Circuitos lógicos digitais possuem características de entrada e saída que permitem seu casamento com outros elementos da mesma família.

Entretanto, se quisermos interligar circuitos de famílias diferentes, essas

características já não casam e problemas de transferências dos sinais podem ocorrer.

Embora esta situação não tenha sido prevista nos projetos, ela pode ocorrer exigindo que, na passagem dos sinais de um circuito para outro, quando de tecnologias diferentes, sejam utilizados blocos específicos.

Neste artigo vamos abordar alguns destes blocos, facilitando assim aos leitores que desejam fazer projetos de circuitos empregando tecnologias diferentes.

 

a) TTL para CMOS (tensões iguais)

Na figura 1 temos o modo de fazer o correto acoplamento de um sinal de um circuito TTL passando para um CMOS.

Essa técnica é válida para qualquer tipo de porta ou função das duas famílias. O circuito usa apenas um resistor para garantir uma carga para a saída TTL drenando uma corrente apropriada da fonte, uma vez que a entrada CMOS é de altíssima impedância.

 

 

Fig. 1 - TTL para CMOS (mesma tensão).
Fig. 1 - TTL para CMOS (mesma tensão).

 

 

Observe ainda que este circuito é válido para o caso em que tanto os circuitos TTL quanto os CMOS que devem ser interligados são alimentados com a mesma tensão de 5 V.

 

b)TTL para CMOS (tensões diferentes)

O circuito da figura 2 é válido para o caso em que os circuitos TTL que devem fornecer os sinais são alimentados com 5 V e os circuitos CMOS que devem receber os sinais são alimentados com uma tensão maior do que 5 V (por exemplo 12 V).

Conforme podemos ver, temos uma etapa amplificadora de tensão com um transistor 2N2222 na configuração de emissor comum.

Este circuito é válido para qualquer função TTL e qualquer função CMOS.

 

 

Figura 2 –TTL Para CMOS com tensões diferentes
Figura 2 –TTL Para CMOS com tensões diferentes

 

 

c) TTL open-Collector para CMOS

O circuito mostrado na figura 3 é válido para o acoplamento de saídas TTL em coletor aberto (open Collector) para blocos CMOS com tensões maiores do que 5 V (diferentes do circuito TTL, portanto).

O resistor de 10 k ohms (pul/-up) garante a polarização dos transistores de saída da porta em coletor aberto, já que não existe este elemento interno ao circuito.

Este circuito é válido para funções TTL como as dos 7406, 7407, 7416, 7417 e outras de coletor aberto.

Para o circuito CMOS qualquer função é compatível.

 

 

   Figura 3 – TTL Open-Collector para CMOS
Figura 3 – TTL Open-Collector para CMOS

 

 

d) CMOS para TTL (mesma tensão)

O circuito da figura 4 é válido para qualquer elemento TTL ou CMOS, Entrada quando ambos são alimentados com 6 V.

O resistor serve de carga para a saída CMOS drenando a corrente necessária ao seu funcionamento normal.

 

 

   Figura 4 – CMOS para TTL mesma tensão
Figura 4 – CMOS para TTL mesma tensão

 

 

e) CMOS para TTL com tensões diferentes

Se o circuito CMOS que deve excitar a entrada TTL for alimentado com tensão maior do que 5 V (12 V, por exemplo), deve ser usado o bloco da figura 5.

 

 

Figura 5 – CMOS para TTL com tensões diferentes
Figura 5 – CMOS para TTL com tensões diferentes

 

 

Neste circuito temos um transistor 2N2222 na configuração de emissor comum funcionando como um adaptador, produzindo no seu coletor

um nível compatível à excitação do bloco da família TTL.

 

f) CMOS para TTL (tensões diferentes) (2)

Uma outra opção para transferir sinais de blocos CMOS para blocos TTL usando agora um dos seis buffers-inversores de um 4049 é apresentada

na figura 6.

 

 

 

Figura 6 – CMOS para TTL (tensões diferentes) – 2
Figura 6 – CMOS para TTL (tensões diferentes) – 2

 

 

 

Neste caso, o buffer é usado para fazer a adaptação do sinal, sendo alimentado por uma tensão de 5 V.

 

g) Amplificador Operacional para CMOS (tensões iguais)

Na figura 7 mostramos o modo de fazer a transferência do sinal da saída de um amplificador operacional (ou de um comparador de tensão) para uma entrada CMOS.

 

 

   Figura 7 – Amplificador operacional para CMOS – tensões iguais
Figura 7 – Amplificador operacional para CMOS – tensões iguais

 

 

Este circuito é válido para o caso das duas tensões de alimentação serem iguais.

 

h) Amplificador Operacional para CMOS (tensões diferentes)

Para o caso de amplificadores operacionais ou comparadores de tensão alimentados com tensões diferentes da usada no bloco CMOS, temos o circuito indicado para a transferência de sinais mostrado na figura 8.

 

 

   Figura 8 – Amplificador operacional para CMOS – Tensões diferentes
Figura 8 – Amplificador operacional para CMOS – Tensões diferentes

 

 

Observe que este circuito é válido para o caso do amplificador operacional não usar fonte simétrica.

 

i) Amplificador Operacional para TTL

Desejando acoplar um amplificador operacional ou um comparador de tensão a uma entrada TTL, o circuito indicado é fornecido na figura 9.

 

 

Figura 9 – Operacional para TTL – mesma tensão
Figura 9 – Operacional para TTL – mesma tensão

 

 

Os resistores R, e R2 dependem da família lógica, conforme a seguinte tabela:

 


 

 

 

Observe que esse circuito é válido para o caso das tensões de alimentação dos dois blocos serem iguais.

 

j) Opto-lsolador CMOS

 

Na figura 10 temos o uso de um opto-isolador para transferir sinais entre dois blocos CMOS.

 

 

Figura 10 – Opto-isolador para CMOS
Figura 10 – Opto-isolador para CMOS

 

 

O resistor R, tem seu valor determinado pela tensão de alimentação, conforme a seguinte tabela:

 


 

 

 

k) Opto-lsolador TTL

Para transferir por opto-isolador sinais de dois blocos TTL temos o circuito ilustrado na figura 11.

 

 

   Figura 11 – Opto-isolador para TTL
Figura 11 – Opto-isolador para TTL

 

 

Observe que temos blocos inversores e que, por isso, devem ser consideradas a fases dos sinais.

 

l) Opto-lsolador TTL para CMOS

Para transferir sinais TTL para blocos CMOS usando um isolador óptico temos o circuito indicado na figura 12.

 

 

   Figura 12 – opto-isolador TTL para CMOS
Figura 12 – opto-isolador TTL para CMOS

 

 

Neste caso, os circuitos são alimentados com tensões diferentes, sendo o TTL com 5 V e o CMOS com outra tensão como, por exemplo, 12 V.

 

CONCLUSÃO

Dependendo das subfamílias TTL consideradas, podem ser necessárias alterações nos valores dos componentes usados.

Da mesma forma, a correta transferência de sinais quando acopladores ópticos são usados poderá depender da sensibilidade de seu elemento sensor interno.

Poderão ocorrer casos em que os LEDs precisam de uma corrente maior para poder excitar estes elementos, quando então os resistores ligados em série deverão ter seus valores reduzidos.

É claro que sempre deve ser levada em conta a maior corrente que as saídas das famílias lógicas utilizadas podem fornecer.

 

 

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