Apostila de Eletrônica Digital ÍNDICE

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1 Apostila de Eletrônica Digital ÍNDICE 1- Introdução Era Digital PG 3 2- Números Binários PG 3 3- Números Binários bits Byte PG 4 4- Capitulo 1 Parte teórica Portas Lógicas PG 5 5- Porta AND PG 6 6- Porta OR o OU PG 7 7- Porta XOR PG 8 8- Porta Inversora NOT NÃO PG 9 9- Porta NAND (NÃO E) PG Porta NOR (NÃO OU) PG Porta XNOR Conclusão Teórica PG ª Parte Pratica Modulo MTED PG Bloco MA 1 Fonte de Alimentação PG Fonte de Alimentação e Bloco MA PG Esquema Elétrico Bloco MA PG Documentação da Porta NAND PG 16 e Circuito com porta NAND, Tabela e Função PG Circuito com Porta NAND função AND Tabela PG Circuito com Porta NAND função NOT Tabela Conclusão PG Lógica Gate 1 e Diagrama Topográfico PG Experiência Nº PG Tabela 2 e Conclusão da experiência Nº PG ª Parte Bloco MA 3 e Esquema Elétrico MA PG Documentação da Porta NOR PG 25 e Circuito com Porta NOR, Tabela PG Circuito com Porta NOR Função OR, Tabela PG Circuito com Porta NOR Função NOT, Tabela e Conclusão PG Segunda Parte Pratica Lógica Gate 2 Bloco MA PG Diagrama Topográfico, Experiência PG Resultados Obtidos Conclusão PG ª Parte Bloco MA 4 Esquema Elétrico MA PG Documentação da Porta XNOR PG 34 e COLETOR ABERTO = (OPEN-COLLECTOR OUTPUTS) PG CIRCUITO OPEN-COLLECTOR COM PORTA XNOR FUNÇÃO XOR -- PG XNOR e Tabela PG CIRCUITO OPEN-COLLECTOR COM PORTA XNOR, Tabela---- PG Circuito com Porta XNOR Função NOT, Tabela e Conclusão PG ª Parte Bloco MA 4, Lógica Gate PG Diagrama Topográfico Experiência PG Experiência 3 Resultado e Conclusões PG 42 1

2 41- Capitulo 2 Quarta parte, Registradores PG Registrador Contador PG Contador de Década, Contador Seqüencial PG Documentação (Datasheet) do CD PG 46 e Quarta parte Pratica Bloco MA 6 Contador Binário PG Diagrama Topográfico MA 6, Contador Binário PG Diagrama Topográfico MA 7, Experiência Nº PG Tabela 1, Experiência PG Esquema de seqüência do Clock, Conclusões PG Capitulo 3, 5ª Parte Decodificadores PG Documentação (Datasheet) do CD PG Quinta Parte Pratica Bloco MA 7, Decodificador PG Experiência N º 5, Conclusões PG Sexta Parte Pratica Blocos MA 6 / MA PG Sétima Parte Pratica Blocos MA 6 / MA 7 /MA PG Codificador / Decodificador Binário PG Experiência 7 Contador N Nº PG Experiência 7 Contador PG Foto / Conclusões PG Capitulo 4 Sexta parte, Bloco MA 5 Temporizador Osc PG Documentação (Datasheet) do CD PG 62 e Oitava Parte Pratica Bloco MA PG Experiência Nº 8, Conclusões PG Experiência Nº 9, Conclusões PG 66 Observações: Todo o conteúdo desta apostila foi desenvolvido para ser utilizado conjuntamente com o módulo TAPI Eletrônica modelo MTED 01, sem o qual o aluno ou professor não terá um bom aproveitamento; Assim como, toda referencia de prática exposta nesta apostila, é direcionada a aplicação no módulo TAPI Eletrônica modelo MTED 01, sendo inaplicável o conteúdo da presente apostila sem o referido módulo. Esclarecendo que a aquisição do presente documento/apostila didática, não é vinculada a aquisição do módulo TAPI Eletrônica modelo MTED 01, pois respectivo equipamento/módulo só poderá ser fornecido diretamente pela TAPI Eletrônica Ltda ME., com preço sob consulta. As práticas aqui apresentadas foram testadas em laboratório. Até o momento foi colocado em documento apenas 9 aulas práticas, mas o conteúdo do módulo permite a criação de inúmeras aulas práticas. Isso ficará a critério de quem fizer uso desse módulo. REGISTRO DE DIREITOS AUTORAIS Nº 1.053/14 Professor Albertino Pivato. 2

3 ERA DIGITAL INTRODUÇÃO Em nosso cotidiano é comum ouvir frases do tipo era digital ou sistemas digitais ou ainda TV digital. Mas, resumidamente, digital é tudo aquilo que pode ser armazenado ou reproduzido através de bits. Um dispositivo digital é aquele que utiliza os bits para manipular qualquer tipo de informação (dados). Em nível de eletrônica, os bits 0 e 1 são representados através de valores de tensão. Por exemplo: o bit 0 pode ser representado por valores entre 0 e 0,3 volts. Já o bit 1 pode ser representado por valores entre 2 e 5 volts. Esses números são apenas exemplos, não estou afirmando aqui que são exatamente esses valores. De forma geral, qualquer valor pode ser usado para representar os bits, depende do projeto, da aplicação e da tecnologia empregada. Números Binários Na eletrônica digital o sistema de numeração é binário, em números binários literalmente não temos 1, 2, 3, 4, 5, teremos apenas 1 e 0, em lugar do nosso usual sistema decimal. Isto ocorre devido aos circuitos digitais se basearem em níveis lógicos que são diferenciados pelos níveis de tensões que tem em um determinado terminal de componente. Por esse motivo muitas pessoas falam que as máquinas e computadores só entendem "0" ou "1". Estes são os chamados níveis lógicos. Em algumas literaturas também podemos encontrar como Verdadeiro (TRUE) e Falso (FALSE) ou ainda HIGH e LOW. Apesar de parecer ser um sistema limitado, agrupando bits, é possível fazer uma infinidade de representações. O modelo de agrupar os bits é chamado de palavra binária. 3

4 Existem tamanhos de palavras binarias diferentes, onde cada uma recebe um nome, veja abaixo: 4 bits = NIBBLE 16 variações); 8 bits = BYTE 256 variações); 16 bits = WORD variações); 32 bits = DOUBLE WORD variações); 64 bits = QUAD WORD variações). 1 BYTE = 8 bits Vamos pegar como exemplo um grupo de 8 bits o qual e chamado de 1 Byte (tabela a seguir), onde é possível fazer as seguintes representações para os números decimais: Tabela 01: Caracteres alfanuméricos e seus equivalentes em binário Números Decimais Código Binário Na tabela 01 os números decimais estão representados em grupos de oito bits que é igual 1 byte. Mas, acontece que, como ocorre no sistema decimal, todos os zeros colocados na esquerda dos dígitos binários não valem nada. Por exemplo: o decimal 14 é 1110 em binário, o mesmo que ou ou ainda

5 CAPÍTULO 1 PORTAS LÓGICAS PARTE TEÓRICA PORTAS LÓGICAS (AND, OR, XOR, NOT, NAND, NOR e XNOR) Uma porta lógica é um bloco de construção fundamental de um circuito digital. A maioria das portas lógicas tem duas entradas e uma saída. Em um determinado momento, cada terminal de entrada assume um nível de tensão, baixo (0) ou alto (1), representado por diferentes níveis de tensão. O estado lógico de um terminal pode, e geralmente faz, a mudança muitas vezes, conforme o circuito processa os dados. Na maioria das portas lógicas, o estado baixo está em zero (0 V), enquanto o estado alto está em nível da tensão da fonte que alimenta o CI, normalmente cinco volts (TTL = +5V), ou (MOS = +12V). A voltagem dos níveis lógicos depende da tecnologia (TTL, CMOS, RTL, DTL) e da tensão usada no circuito. Em um circuito TTL normalmente sua tensão de alimentação é de 5V, e seu nível lógico 0 é igual a 0 e seu nível lógico 1 é 5V. INTRODUÇÃO Na eletrônica e na ciência da computação, a porta lógica significa um circuito eletrônico simples que tem a tarefa de realizar operações lógicas (Booleanas) sobre sinais elétricos tais como soma, inversão, combinação, etc... Essas funções são indicadas pelas palavras NOT, AND, OR, XOR, NOR, NAND, XNOR as quais são as portas mais comuns para expressar simples funções lógicas que são chamadas também de operadores lógicos. Um operador lógico tem portas de entradas e um sinal de saída que é uma função lógica das entradas. 5

6 OBJETIVO O objetivo dos blocos digitais é fornecer ao estudante informações sobre as funções e as características específicas da lógica combinacional. A análise é orientada para projeto e aplicação. As ilustrações e tabelas a seguir mostra os símbolos dos circuitos e as combinações de lógica para cada porta. (Nos símbolos, os terminais de entrada são à esquerda e o terminal de saída é à direita.) PORTA AND (E) A porta AND é chamada assim porque se 0 é chamado de "Falsa", e 1 é chamado de "Verdadeira", a porta age da mesma maneira como a lógica "AND" do operador. A saída é "Verdadeira" quando ambas as entradas são "Verdadeiras". Caso contrário, a saída é "falsa". Porta AND Entrada 1 Entrada 2 Saída

7 PORTA OR (OU) A porta OR recebe o seu nome do fato de que ela se comporta após a moda da lógica inclusiva "ou". A saída é "Verdadeira" se uma ou ambas as entradas são "Verdadeiras". Se ambas as entradas forem "Falsas", então a saída é "Falsa". Porta OR Entrada 1 Entrada 2 Saída

8 PORTA XOR (OU EXCLUSIVO) A porta XOR (ou exclusivo) atua da mesma forma como a lógica "ou / ou". A saída é "Verdadeira" se quer, mas não ambos, as entradas são "verdadeiras". A saída é "Falsa" se ambas as entradas são "Falsas" ou se ambas as entradas são "Verdadeiras". Outra maneira de olhar para este circuito é observar que a saída é 1 se as entradas são diferentes, mas 0 se as entradas são iguais. Porta XOR Entrada 1 Entrada 2 Saída

9 PORTAS LÓGICAS INVERSORAS As portas inversoras seus símbolos normalmente são diferenciado por uma bolinha na sua saída. A seguir veremos as portas com características de inversão. PORTA NOT (NÃO) Um inversor lógico é também chamado de porta NOT (NÃO), para diferenciá-lo de outros tipos de dispositivos o inversor eletrônico, tem apenas uma entrada. Ele inverte o estado lógico. Porta NOT Entrada Saída

10 PORTA NAND (NÃO E) A porta NAND funciona como uma porta AND seguida por uma porta NOT. Ele atua na forma da operação lógica "e" seguido de negação. A saída é "Falsa" se ambas as entradas são "Verdadeiras". Caso contrário, a saída é "Verdadeira". Porta NAND Entrada 1 Entrada 2 Saída

11 PORTA NOR (NÃO OU) A porta NOR é uma combinação da porta OR seguida por um inversor. Sua saída é "verdadeira" se ambas as entradas são "falsas". Caso contrário, a saída é "falsa". Porta NOR Entrada 1 Entrada 2 Saída

12 PORTA XNOR (OU EXCLUSIVO NEGADO) A XNOR (exclusivo - NOR) essa porta é uma combinação da porta XOR seguida por um inversor. Sua saída é "Verdadeira" se as entradas são iguais, e "Falsa" caso as entradas são diferentes. Porta XNOR Entrada 1 Entrada 2 Saída CONCLUSÃO TEÓRICA Utilizando combinações de portas lógicas, as operações complexas podem ser executadas. Na teoria, não há limite para o número de portas que podem ser dispostas juntas em um único dispositivo. Mas, na prática, há um limite para o número de portas que podem ser acondicionados em um determinado espaço físico. As matrizes de portas lógicas são encontrados em circuitos digitais integrados (CIs). Enquanto a tecnologia de CI avança, o volume físico necessário para cada porta lógica individual diminui e os dispositivos digitais do mesmo tamanho, ou menores tornam-se capazes de realizar operações cada vez mais complicada em velocidades cada vez maiores. 12

13 1ª Parte Pratica - Modulo MTED-01 FIG 1 Como vemos acima esse modulo é composto por 7 blocos chamados de MA1 a MA7. BLOCO MA1 FIG 2 13

14 O bloco MA1 é nossa fonte de alimentação, a qual transforma a tensão de 220VAC ou 110VAC em tensão de 5VCC. Para que possamos alimentar os 7 módulos com 5V DC devemos conectar o plug. a rede elétrica e ligar S7 (S7 chave que liga e desliga a fonte do modulo). FIG 3 Devemos manter a S7 sempre desligada para manusear a troca de experiência. Para começar a experiência devemos ligar a S7. Ao terminanar uma experiência devemos novamente desligar S7. BLOCO MA 2 14

15 EQUEMA ELÉTRICO DO BLOCO MA 2 Caro leitor, o conteúdo dessa apostila contem 66 páginas, você leu uma pequena amostra dessa obra, caso esteja interessado no restante, recomendo entrar em contato com a TAPI Eletrônica. tapieletronica@gmail.com 15