Sistemas Digitais

INTRODUÇÃO

O mundo vive a era digital, na atualidade os circuitos e técnicas digitais passaram a ser amplamente utilizados em quase todas as áreas: computadores, automação, robôs, tecnologia e ciência médica, transportes, entretenimento, exploração espacial, dentre outros. Nesse sentido, conhecer os princípios, os conceitos e as operações fundamentais que são comuns aos sistemas digitais, desde uma simples chave liga/desliga até o mais complexo computador é muito importante quando da análise e manutenção de qualquer sistema digital. Os circuitos digitais são também conhecidos por circuitos lógicos.

Esses circuitos operam com tensões que se encontram em faixas predeterminadas que representam o binário 0 e o binário 1, não importando o valor exato da tensão, como demonstra a figura 1 abaixo.

Figura 1- Circuito digital responde aos níveis binários.

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Fonte: Disponível em: <ftp://200.137.71.3/cursos/Eletrotecnica/Fabio/EletronicaDigital/Apostilas/Apostila com base no livro - Sistemas Digitais.pdf>

A relação entre a as entradas e saídas é estabelecida pela lógica. Os sistemas digitais são formados por circuitos lógicos denominados de portas lógicas que, utilizados de forma conveniente, podem implementar todas as expressões geradas pela álgebra de Boole. Existem três portas básicas (AND (“E”), OR (“OU”) e NOT (“NÃO”)) que podem ser conectadas de várias maneiras, formando sistemas que vão de simples relógios digitais aos computadores de grande porte. Pode-se, escrever todas as possíveis combinações para os níveis lógicos presentes nas entradas de um circuito digital na chamada Tabela da Verdade, que é definida como um mapa onde se depositam todas as possíveis situações com seus respectivos resultados. O número de combinações possíveis é igual a 2^n, onde N é o número de variáveis de entrada. A figura 2 abaixo mostra exemplos de tabelas-verdade para circuitos lógicos de duas, três e quatro entradas.

Figura 2 - Exemplos de tabela verdade

Fonte: Disponível em: <ftp://200.137.71.3/cursos/Eletrotecnica/Fabio/EletronicaDigital/Apostilas/Apostila com base no livro - Sistemas Digitais.pdf>

Todo o circuito lógico executa uma função booleana e, por mais complexo que seja, é formado pela interligação das portas lógicas básicas. Assim, pode-se obter a expressão booleana que é executada por um circuito lógico qualquer.

Para exemplificar, serão obtidas as expressões que os circuitos da figura 3 executam. Observe especialmente o uso de dois conjuntos de parênteses na figura 3(b) indicando qual operação deve ser realizada primeiro. Quando uma expressão tiver operações AND e OR, a operação AND é realizada primeiro. Sempre que um INVERSOR estiver presente em um circuito lógico, a expressão para a saída do INVERSOR é iguala expressão de entrada com uma barra sobre ela, conforme pode ser observado na figura 3.

Figura 3 - Circuitos Lógicos e suas expressões booleanas.

Fonte: Disponível em: <ftp://200.137.71.3/cursos/Eletrotecnica/Fabio/EletronicaDigital/Apostilas/Apostila com base no livro - Sistemas Digitais.pdf>

OBJETIVOS

O objetivo desse módulo é a introdução de alguns conceitos fundamentais que são imprescindíveis no estudo entendimento da tecnologia digital, bem como o conhecimento das terminologias utilizadas no mundo digital, a verificação do comportamento das diferentes portas lógicas, e sua composição em circuitos lógicos.

EQUIPAMENTOS E MATERIAS PERMANENTES NECESSÁRIOS

Portas Lógicas 74LS04, 74LS08, 74LS32 1 unidade de cada

Led’s Coloridos 4 unidades

Resistores 250 ohms 4 unidades

Fonte de Alimentação DC 1 Unidade

Protoboard 1 Unidade

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

O experimento realizado da pratica 03 consistia em elaborar a tabela verdade e montar o circuito apresentado na figura 4 abaixo.

No primeiro procedimento feito, montou-se o circuito apresentado, inserindo Leds nas entradas A, B e C e na saída X para acompanhamento dos resultados, colocou-se resistores a fim de limitar 2.

Comentou-se as principais características das portas lógicas utilizadas através da consulta à folha de dados: condições de operação, características térmicas e elétricas, encapsulamento, dentre outros que julgou-se importante.

Realizou-se a simulação do circuito demonstrado na figura 4 utilizando software apropriado.

Figura 4 - Circuito prática 03.

Fonte: Disponível em: <ftp://200.137.71.3/cursos/Eletrotecnica/Fabio/EletronicaDigital/Apostilas/Apostila com base no livro - Sistemas Digitais.pdf>

No segundo procedimento foram ….

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Ao se realizar os procedimentos descritos, obtivemos os resultados apresentados abaixo. Estes resultados foram obtidos através da observação e anotação durante o experimento, ao ser realizada esta prática todos os circuitos foram testados no software Proteus para obter resultados esperados de nosso experimento e também para um melhor proveito do tempo disponível. Também foram analisados todos os datasheets correspondentes aos CI’s utilizados. Com os cuidados necessários com o equipamento disponibilizado foi montado rapidamente e com muita facilidade todos os circuitos propostos pelo procedimento. Os circuitos foram criados corretamente e obtiveram-se, em todas as etapas, os resultados esperados. Foi utilizado LED’s para identificar o valor das portas de saída de cada CI. A figura 5 abaixo demonstra o circuito montado em laboratório referente a prática 03.

Figura 5 - Circuito Prática 03 Montado.

Fonte: Elaborada pelo autor.

A tabela verdade referente ao circuito montado encontra-se abaixo na tabela 1.

Tabela 1 - Tabela Verdade do Circuito Prática 03

A B C X