O Relatório Eletrônica Digital

Universidade de Brasília – UnB (FGA)

Sistemas Digitais 1 – 167983

Professor: Renato                  

Turma: EE

Experimento 1:

Caracterização de Portas Lógicas

Isabela Lacerda de Resende – 12/0120950

Kaio Diego de Araújo Coelho – 12/0123673

26 de setembro de 2013

Introdução

        Um circuito integrado (CI) nada mais é que um circuito eletrônico que contém diversos componentes, como diodos, resistores e capacitores em um pequeno “chip”, que é montado com terminais que são conectados através de pequenos fios condutores.

        Nesses CIs estão contidas então, as portas lógicas, que são fundamentais para a construção de um circuito e são encontradas de forma agrupadas.

Os CI’s podem ser divididos em algumas famílias, dentre elas: a TTL (Transistor- transistor logic), reconhecida por ter duas séries, uma com prefixo 54 para componentes de uso militar e a outra com o prefixo 74 para componente comercial; e a CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor), que é atualmente a família mais usada, por ter baixo consumo de potência e boa imunidade a ruído. Essas duas famílias também podem ser subdivididas em outros grupos, que permite a conexão entre elas.

As diferenças entre essas duas famílias podem aperfeiçoar o circuito dependendo da função a ele atribuída. Como exemplo podemos utilizar um CI da família CMOS em um circuito que desejamos ter economia de energia, assim a escolha correta do CI define a funcionalidade do seu circuito.

Portas lógicas podem ser encontradas com funções específicas, porém há as que são de certa forma universal, como as portas NOT, AND e OR. A partir delas, são feitas combinações que permitem a criação de circuitos mais elaborados, como um CI que contenha uma porta NAND, que pode gerar uma porta AND, dentre outros exemplos.

Objetivos

        A partir dos conhecimentos teóricos adquiridos, construir circuitos lógicos utilizando circuitos integrados das famílias TTL e CMOS a fim de representar curvas de transferência de tensão, tempos de subida, descida e atrasos de propagações.

        

Experimento

        Materiais Utilizados

        

                Protoboard, resistores, diodos (LED), CIs 74LS00(TTL) e 74HC00(CMOS), multímetro, fontes de tensão DC, gerador de funções, osciloscópio, cabos, fios e chaves (switches).

        Procedimento Experimental

                Parte I:

                Montagem e teste dos circuitos simulados nos projetos do pré-relatório. Com o auxílio do multímetro, medir as tensões do LED e do Resistor. E visualização da tensão do resistor no osciloscópio.

                Parte II:

                Montagem de um circuito utilizando um CI NAND da família TTL (74LS00), de forma que tenha uma tensão de alimentação em Vcc, fixa em 5V, e outra com alimentação que será alterada a passos de 0,5V de 0V a 5V.   Repetir o procedimento com um CI da família CMOS para obter os valores da tensão de saída gerados pela fonte de tensão DC.

                O circuito terá a forma:

[pic 1]

Circuito 1: Caracterização de uma porta inversora.

                Realizar as medidas de tensão, com o multímetro, das entradas A e B e a saída Y do circuito montado.

                Montagem de um circuito implementando os inversores com porta NAND. Utilizar o osciloscópio para reproduzir as ondas na entrada (Vin) e na saída (Vout) em seus dois estágios. Obter então os tempos tplh e tphl.

                O circuito terá a forma:        

[pic 2]

Circuito 2: inversores com portas NAND.

                Obter tempos de propagação, de subida e descida dos circuitos montados;

        

Resultados

                

                Antes da montagem dos circuitos, foi verificada uma tensão de 1,767V no LED e uma resistência de         144Ω no resistor.

Os circuitos montados pela primeira parte do experimento foram:

                

[pic 3]         [pic 4]

Projeto 1                                          Projeto 2

                

                Com base nos circuitos montados, podemos fazer a representação gráfica nas tensões dos resistores, que assumiu a mesma forma para os dois circuitos:

        [pic 5]

        Imagem: tensão no resistor.

        

                Nota-se então que os gráficos obtidos pelos dois circuitos apresentam o mesmo comportamento, porém, de acordo com o Osciloscópio, as tensões obtidas são de 2,08V para o projeto 1 e de 1,96V para o projeto 2.

                Para a confirmação desse resultado, verificamos tensões de 1,9V e 2,0V, no multímetro, para os projetos 1 e 2, respectivamente.

                

                

Discussão

Parte I

A partir dos dados coletados é possível confirmar a diferença de dissipação de energia entre as famílias, como mostrado ambos os gráficos são retas sem variações, pois a tensão aplicada em ambos é continua.