Eletrónica Digital. Fundamentos e Projeto. Acxcro MANUEL RAPOSO AMARAL. EDIÇÕES SíLABO

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1 Eletrónica Digital Fundamentos e Projeto Acxcro MANUEL RAPOSO AMARAL EDIÇÕES SíLABO

2 , Indice Prefácio 13 Capítulo 1 Introdução 1.1. Abstração digital 1.2. Processo de conversão de um sinal analógico para digital binário Amostragem Quantização Codificação Compressão de informação Conversão analógico-digital 1.3. Transferência de informação digital via série e paralelo 1.4. Estrutura modular 1.5. Especificações 1.6. Resumo Capítulo 2 Sistemas de numeração 2.1. Conversão de decimal para binário, octal ou hexadecimal 2.2. Conversão entre binário, octal e hexadecimal Conversão de binário para octal e vice-versa Conversão de binário para hexadecimal e vice-versa Conversão de octal para hexadecimal e vice-versa

3 Capítulo 3 Códigos 3.1. Códigos alfanuméricos 3.2. Código binário natural, código BCD e código Excesso Código Gray 3.4. Códigos bipolares: números positivos e negativos Sinal e valor absoluto Aritmética modular Complemento de um Complemento de dois Operação de subtração em complemento de um Operação de subtração em complemento de dois Overflow Contrair e estender números Representação de números reais em vírgula fixa 3.8. Representação de números reais em vírgula flutuante 3.9. Códigos de deteção e correção de erros: códigos Hamming Capítulo 4 Álgebra de Boole e portas lógicas 4.1. Portas fundamentais: ANO, OR e NOT Porta ANO Porta OR Porta NOT 4.2. Portas universais: NANO e NOR Porta NANO Porta NOR Diagrama lógico 79

4 4.4. Simplificação algébrica de expressões booleanas Teoremas de álgebra de Boole Teoremas de DeMorgan Simplificação de expressões 4.5. Universalidade das portas NAND e NOR 4.6. Portas EX-OR e EX-NOR 4.7. Características físicas das portas lógicas Margens de ruído Atrasos nas portas lógicas Fan-out e fan-in Potência dinâmica e estática 4.8. Função enable 4.9. Barramento Bufter de três estados Capítulo 5 Métodos tabulares de simplificação de expressões algébricas 5.1. Obtenção da função a partir da tabela de verdade Redução da tabela de verdade Mapas de Karnaugh Preenchimento do mapa de Karnaugh Simplificação de expressões recorrendo aos mapas de Karnaugh Forma mínima de soma de produtos (FmSP) Forma mínima de produto de somas (FmPS) Implicante primo essencial e não essencial Simplificação de mapas de Karnaugh com expressões algébricas Redução de mapas de Karnaugh Don't care condition Método Quine-McCluskey 137

5 5.5. Otimização multinível Fatorização Decomposição 5.6. Transições espúrias (Hazard ettect; 5.7. Resumo Capítulo 6 Famílias lógicas e circuitos integrados 6.1. Família CMOS 6.2. Família TTL 6.3. Circuitos integrados 6.4. Implementação do circuito Fonte de alimentação Breadboard Gerador de sinal Voltímetro LED Display de 7 segmentos Interruptores Botão de pressão Planta de montagem 166 Capítulo 7 Análise e síntese de circuitos combinacionais 7.1. Análise de circuitos combinacionais 7.2. Síntese de circuitos combinacionais 7.3. Funções simétricas 7.4. Desenho hierárquico Comparador de duas palavras de dois bits

6 7.5. Circuitos iterativos Gerador de paridade Detetor de padrões Circuitos aritméticos Somador Subtrator Somador/subtrator Somador/subtrator com saída em complemento de Somador/subtrator com saída em sinal e valor absoluto Somador BCD Somador carry look ahead Multiplicador de números sem sinal Comparador 7.7. Conversores de código e codificadores Conversor de BCD para código Excesso Conversor de binário natural de 4 bits para código Gray Conversor de binário natural para BCD 7.8. Descodificador de 7 segmentos 7.9. Gerador de paridade Capítulo 8 Circuitos combinacionais dedicados 8.1. Codificadores Codificado r com prioridade para binário natural - circuito integrado SN74LS Codificador com prioridade para BCD - circuito integrado SN74LS Descodificadores Expansão de descodificadores Entrada enable Realização de funções lógicas com descodificadores Descodificador de BCD para decimal - circuito integrado SN74LS Demultiplexer 249

7 DEC/DEMUX - integrado SN74LS Descodificador 7 segmentos - integrado SN74LS Aplicações dos descodificadores - corretor de erros baseado nos códigos Hamming Multiplexers Implementação de funções lógicas com um multiplexer Implementação de funções lógicas com dois multiplexers Implementação de funções lógicas com multiplexers de menor dimensão e lógica adicional Multiplicador de números com sinal com multiplexers Integrados: SN74LS153 (MUX 4:1) e SN74LS151 (MUX 8:1) Realização de multiplexers com um descodificador Realização de multiplexers com buffers de três estados Expansão de multiplexers Integrado: CI 74LS283 (somador de 4 bits) Integrado: CI 74LS85 (Comparador de 4 bits) Read Only Memory (ROM) MROM (Mask Programmable Read Only Memory) OTPPROM (One Time Programmable Read Only Memory) UVEPROM (Ultra Violet Erasable Programmable Read Only MemorYJ EEPROM (Electrical/y Erasable Programmable Read Only Memory) Flash EPROM (Flash Erasable Programmable Read Only Memory) 279 Capítulo 9 Introdução aos circuitos sequenciais 9.1. Latch S-R Aplicações da Latch S-R Latch S-R low active 9.2. Latch J-K 9.3. Latch e Flip-Flop O 9.4. Flip-Flop J-K 9.5. Flip-Flop J-K Mestre-Escravo

8 9.6. Flip-Flop O Mestre-Escravo Flip-Flop J-K sensível à borda ascendente Flip-Flop Tsensível à borda ascendente Flip-Flops: símbolo lógico, tabela funcional e tabela de excitação Flip-Flops - entradas assíncronas: c/ear e set Aplicações mais comuns dos Flip-Flops Flip-Flops sensíveis à transição do relógio: especificações temporais 313 Capítulo 10 Registos e contadores Registos de deslocamento Registos universais Gerador de sequências pseudoaleatórias Contadores Contadores assíncronos Contador Johnson Contadores síncronos Contador Projeto de contadores com CI algoritmo Projeto de um contador que efetue a contagem O, 1, 2,..., 9 com CI Projeto de um contador que efetue a contagem 3,...,7 com CI Projeto de um contador que efetue a contagem O, 2, 5, 8, O com CI Projeto de contadores com CI entradas enable 345 Capítulo 11 Análise e projeto de circuitos sequenciais Modelo de Moore e Mealy Análise de circuitos sequenciais 352

9 11.3. Projeto de circuitos sequenciais Máquina de estados autocorretora Codificação dos estados Eliminar estados equivalentes Conversão entre máquinas de estados de Moore e de Mealy Projeto de circuitos sequenciais recorrendo a lógica MSI e LSI Projeto de circuitos sequenciais recorrendo a contadores (CI 74163) Projeto de circuitos sequenciais com mais de uma máquina de estados 393 Capítulo 12 Projeto de sistemas digitais Projeto de sistemas - método ad hoc Projeto de um multiplicador por somas sucessivas Projeto de um divisor por subtrações sucessivas Projeto de um circuito capaz de calcular o máximo divisor comum (M.O.C.) de dois números inteiros Projeto de um sistema de controlo de semáforos - método baseado em lógica discreta Projeto de um sistema de controlo - método baseado numa unidade de controlo microprogramada Estrutura Microinstrução Conceção da unidade de controlo Unidade de controlo de um multiplicador baseado em somas sucessivas Unidade de controlo de um divisor baseado em subtrações sucessivas 441 Bibliografia 447