Sistemas Digitais Experimento Portas Logicas

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Sistemas Digitais 1 – 167983

Relatório

Experimento 01

Nome	Matrícula	Assinatura
Brenda Tagna C. Pinheiro de Paula	13/0141330
Pedro Kelvin de Castro Moreira Batista	13/0129674
Turma	EE
Data de entrega	02/10/2014

Sumário

1.    Introdução....................................................................................................................................3

2.    Objetivos.......................................................................................................................................3

3.    Materiais Utilizados....................................................................................................................3

4.    Procedimento Experimental......................................................................................................4

5.    Discussão......................................................................................................................................18

6.    Conclusões...................................................................................................................................19

7.    Referências...................................................................................................................................20

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1. Introdução

Neste experimento foi abordada a caracterização de portas lógicas. Essas portas realizam diversas funções em circuitos eletrônicos e para que fossem caracterizadas algumas dessas funções, o experimento em questão possibilitou a confecção de alguns circuitos para realizar funções tal como a de inverter saídas. Os Circuitos Integrados (ou simplesmente CI’s) são componentes eletrônicos que realizam essas funções comentadas anteriormente, e este foi o principal foco do experimento, ou seja, a utilização de CI’s como portas lógicas.

Assim como caracterização dessas portas, o experimento também possibilitou avaliar diversas características físicas dos Circuitos Integrados. Como por exemplo, o nível de transferência de tensão, determinação dos parâmetros dinâmicos.

2. Objetivos

        Assim como foi informado, um dos objetivos do experimento é a caracterização de portas lógicas, e para isso foram utilizados três CI’s. Desses três, dois são da mesma família e o outro de uma distinta. O CI 74HC00 é da família CMOS e os CI’s 74LS00 e 74LS86 são da família TTL. Ambas as famílias possuem algumas distinções quanto, por exemplo, ao consumo de energia, que por parte da TTL é maior quanto à CMOS.

        Conforme manda a secção “1.3.2.3 Projetos”, foi realizado a montagem dos circuitos com o intuito de melhor entender a lógica de cada CI. Juntando a prática (montagem do circuito) com a teoria (montagem da tabela verdade através de equações) se puderam compreender as portas lógicas que foram apresentadas, bem como os CI’s.

        A análise das curvas de transferência de tensão foi observada realizando a construção do circuito como explica a parte 1 da secção 1.4.2. Podem-se observar variações significativas na tensão que passava pelas duas famílias de CI’s. Os parâmetros dinâmicos do tempo também foram determinados seguindo o roteiro experimental, sendo usado um CI da família TTL para determinar esses parâmetros.

        A importância de tais análises é a de comparar os valores teóricos, encontrados no datasheet (documento com características físicas dos CIs), com os valores experimentais encontrados em laboratório.

3. Materiais Utilizados

• 1 Multímetro
• 1 Osciloscópio BK Precision modelo 2530;
• 1 Gerador de funções Minipa modelo MFG-4225;
• 1 Fonte de tensão Minipa modelo MPL-1303;
• 1 Fonte de tensão Minipa modelo MPL-3305M
• 1 Protoboard
• 2 LED’s
• Cabos Banana-Banana, BNC/PIN, ponta de prova para osciloscópio
• 1 resistores
• 2 CI
• 4 Chave/switch

4. Procedimento Experimental e Resultados

• 4.1  Parte 1 – Circuitos Elementares com portas lógicas

• Conforme foi explicado no pré-relatório, foram simulados os circuitos da secção “1.3.2.3 Projetos” no software Circuit Maker. Como mostra a imagem, esse é o primeiro circuito (com saída ‘AND’) simulado no Circuit Maker:

[pic 6]

Figura 1: Simulação do primeiro circuito no Circuit Maker.

• A tabela da verdade ficou da seguinte forma:

A	B	C	S
0	0	0	0
0	0	1	0
0	1	0	0
0	1	1	0
1	0	0	0
1	0	1	0
1	1	0	0
1	1	1	1

                                                                 Tabela 1

• 4.1.1 Montagem do primeiro circuito ( CI da família TTL – NAND)

• No dia 4 de Setembro iniciou-se o experimento 1 com o pré-relatório em mãos para auxiliar na montagem do circuito na protoboard.
• Foram pegos cabos Banana-Banana para alimentar a protoboard através da fonte de tensão Minipa modelo MPL-1303.  
• Pegou-se um resistor inicialmente de 100 ohms e aferiu-se sua resistência com o multímetro. Identificou-se que a resistência mostrada foi de 45,2 ohms. Pegou-se também dois CI’s (74LS00 e 74LS86) e 3 chaves/switch.
• Inicializou-se a montagem do circuito AND apenas com portas NAND do CI 74LS00 assim como foi simulado no software. Quando foi terminada a montagem, ajustou-se a tensão da fonte em 5V e conectou a à protoboard . Encontrou-se um erro que não possibilitou o funcionamento esperado. Esqueceu-se de conectar a passagem de tensão nas linhas horizontais da protoboard para que a tensão fosse contínua.
• Conferiu-se novamente toda a montagem e primeiramente identificou-se que não havia erros na estrutura montada. Mas o professor visualizou que o pino 5 do CI estava sem conexão, e disse que isso não poderia ocorrer.
• Como mostra a imagem, o circuito teve de ser checado para corrigir o erro no pino 5. Foi colocado um cabo com conexão ao GND nesse pino, pensando que o circuito funcionaria perfeitamente. Mas ele não funcionou como esperado, pois o LED ficava ligado o tempo todo independente da posição das chaves:

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Figura 1.2 : Primeiro ajuste no circuito

• Foi pedida a ajuda do professor novamente e ele identificou que com aterrando na porta 5, todos os níveis de tensão que sairiam na porta 6, independente da posição das chaves, seria alto, ou seja, 5V. Assim o LED iria ficar acesso o tempo todo.
• Finalmente, arrumou-se esse erro e foi conectado 5V na porta 5, assim como mostra a imagem:

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Figura 1.3 : Segundo ajuste no circuito