Relatório Circuitos Digitais UFPI

Matheus da Silva Costa

Graduação em engenharia elétrica

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Relatório do experimento “Portas lógicas”

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Resumo – Este relatório apresenta a lógica e álgebra de Boole de 2 valores utilizadas para modelar circuitos digitais.

Palavras-chave — Portas lógicas, lógica, circuitos digitais.

1. OBJETIVO

Os objetivos dessa prática são:

• Descrever e implementar as funções lógicas elementares por meio de portas lógicas elementares;
• Construir tabelas-verdade e tabelas funcionais;
• Construir e utilizar diagramas lógicos, de pinos e elétricos;

1. MATERIAL UTILIZADO

• Bancada lógica do laboratório
• CIs
• Jumpers

1. RESUMO

1. Introdução

A informação digital, é normalmente, representada simbolicamente por meio de códigos numéricos binários. Nesses códigos, a unidade da informação é o bit (contração de binary digit), que pode assumir o valor 1 ou o valor 0. O processamento da informação codificada nessa forma é realizado por sistemas digitais (binários) que podem ser descritos por funções binárias de variáveis digitais binárias. Essas variáveis binárias correspondem a cada um

dos bits da informação. [2]

Os sistemas digitais, portanto, foram modelados utilizando a lógica convencional, sendo as variáveis os bits, podendo os mesmos assumir um valor de fato, verdadeiro (V) ou falso (F). Esses valores podem ser 1 e 0, respectivamente, sendo os valores em forma de algarismos mais utilizados em tabelas verdade.

Juntamente aos valores verdadeiro e falso, há também o valor negação, ou seja, uma inversão do valor recebido pela variável (bit). Essa inversão é representada por uma barra acima da variável. E para fechar as operações básicas, tem-se as operações “E” ou “AND”, que é o equivalente, na álgebra, a multiplicação dos operadores, e a função “OU” ou “OR”, que da mesma forma equivale a soma dos operadores.

Ademais, pode-se considerar as funções especiais como elementares, são elas a função XOR e XNOR. A primeira é uma função que retorna verdadeiro sempre que as variáveis de entrada forem diferentes, e falso, quando não. A função XNOR é a NOT XOR, ou seja, aplicando-se a função negação na saída da função XOR obtemos os resultados invertidos, ou seja, sempre que as entradas forem diferentes retornará falso, e quando iguais, retornará verdadeiro. Não há limites, teoricamente, para quantas variáveis é possível implementar em uma função lógica, porém, na prática, os dispositivos possuem uma limitação, devendo os mesmos se combinarem para trabalhar com maiores números de variáveis. Essas funções lógicas acima possuem, cada uma, um símbolo que as representa, esses símbolos são mostrados na figura 1 e figura 2.

Fig.1: Símbolos lógicos essenciais

[pic 1]

Fig.2: Símbolos lógicos essenciais

[pic 2]

Os dispositivos eletrônicos que implementam a funções lógicas elementares são denominados de Portas Lógicas.

O nome porta advém do processamento da informação realizado por um circuito lógico ser interpretado como um fluxo de dados que progride a partir das entradas do sistema, passando pelos circuitos intermediários, até produzir uma resposta na saída. A porta lógica é usada, então, para controlar a passagem ou não desse fluxo de dados.

Vale lembrar que os dispositivos eletrônicos necessitam de serem alimentados a partir de uma fonte de tensão contínua externa e, portanto, possuem dois outros terminais de entrada para essa alimentação — VCC e GND (Ground⇒ Terra) — que, geralmente, não aparecem no diagrama lógico. [2]

Para construir um dispositivo eletrônico que implemente uma função lógica é necessário representar as variáveis lógicas/binárias por meio de grandezas físicas elétricas como a tensão, a corrente, a carga elétrica ou o sentido de magnetização de um material magnético. O mais comum é usar a tensão elétrica presente no terminal de entrada ou de saída do dispositivo para representar essas variáveis. Essa variável física também é discreta, podendo assumir dois valores: um nível alto, representado por H (High), e um nível baixo, representado por L (Low). [2]

Utilizando uma semelhança entre o modo de funcionamento das portas lógicas, as chamadas tabelas de funcionamento, e as tabelas verdade das portas lógicas, percebe-se que podemos então de fato, modelar e verificar o funcionamento das portas lógicas utilizando as grandezas citadas anteriormente. Geralmente o valor H assume o valor 1 e o valor L assume o valor 0, quando comparadas as tabelas de funcionamento e a tabela verdade.

1. Montagens

1ª Montagem: Porta NOR de duas entradas.

1. Descrição do Funcionamento:

A saída do bloco lógico NOR de duas entradas será mostrada na simulação a seguir e verificada em laboratório utilizando-se o CI 7402.

1. Diagrama Elétrico:

Fig.3: Diagrama lógico da montagem 1.

[pic 3]

Fig.4: Diagrama elétrico da montagem 1.

1. Verificação do funcionamento:

Tabela 1: Tabela da verdade da porta NOR implementada pelo CI 7402.

A	B	Saída Simulada	Saída prática
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

2ª Montagem: Porta XOR com C=1 e C=0.

1. Descrição do Funcionamento:

Porta XOR implementada utilizando o CI 7486 de duas entradas em cascata. O funcionamento do circuito funcionou com a entrada C em nível lógico 1 e logo depois em nível lógico 0.

1. Diagrama Elétrico:

Fig.4: Diagrama lógico da montagem 2 com C = 1

[pic 4]

Fig.5: Diagrama lógico da montagem 2 com C = 0