Apostila de Eletrônica Digital ÍNDICE

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 10 10- Porta NOR (NÃO OU)-------------------------------------------------------- PG 11 11- Porta XNOR Conclusão Teórica ------------------------------------------- PG 12 12-1ª Parte Pratica Modulo MTED-01 -------------------------------------- PG 13 13- Bloco MA 1 Fonte de Alimentação ----------------------------------------- PG 13 14- Fonte de Alimentação e Bloco MA 2 -------------------------------------- PG 14 15- Esquema Elétrico Bloco MA 2 ---------------------------------------------- PG 15 16- Documentação da Porta NAND -------------------------------------------- PG 16 e 17 17- Circuito com porta NAND, Tabela e Função ---------------------------- PG 18 18- Circuito com Porta NAND função AND Tabela------------------------- PG 19 19- Circuito com Porta NAND função NOT Tabela Conclusão ---------- PG 20 20- Lógica Gate 1 e Diagrama Topográfico ---------------------------------- PG 21 21- Experiência Nº 1 ---------------------------------------------------------------- PG 22 22- Tabela 2 e Conclusão da experiência Nº 1 ------------------------------ PG 23 23-2ª Parte Bloco MA 3 e Esquema Elétrico MA 3------------------------- PG 24 24- Documentação da Porta NOR ---------------------------------------------- PG 25 e 26 25- Circuito com Porta NOR, Tabela ------------------------------------------- PG 27 26- Circuito com Porta NOR Função OR, Tabela -------------------------- PG 28 27- Circuito com Porta NOR Função NOT, Tabela e Conclusão -- ----- PG 29 28- Segunda Parte Pratica Lógica Gate 2 Bloco MA 3 -------------------- PG 30 29- Diagrama Topográfico, Experiência 2 ------------------------------------ PG 31 30- Resultados Obtidos Conclusão --------------------------------------------- PG 32 31-3ª Parte Bloco MA 4 Esquema Elétrico MA 4 --------------------------- PG 33 32- Documentação da Porta XNOR -------------------------------------------- PG 34 e 35 33- COLETOR ABERTO = (OPEN-COLLECTOR OUTPUTS) ---------- PG 36 34- CIRCUITO OPEN-COLLECTOR COM PORTA XNOR FUNÇÃO XOR -- PG 36 35- XNOR e Tabela ----------------------------------------------------------------- PG 37 36- CIRCUITO OPEN-COLLECTOR COM PORTA XNOR, Tabela---- PG 38 37- Circuito com Porta XNOR Função NOT, Tabela e Conclusão ------ PG 39 38-3ª Parte Bloco MA 4, Lógica Gate 3 --------------------------------------- PG 40 39- Diagrama Topográfico Experiência 3 -------------------------------------- PG 41 40- Experiência 3 Resultado e Conclusões ----------------------------------- PG 42 1

41- Capitulo 2 Quarta parte, Registradores------------------------------------ PG 43 42- Registrador Contador ----------------------------------------------------- PG 44 43- Contador de Década, Contador Seqüencial ------------------------ PG 45 44- Documentação (Datasheet) do CD 4516 ---------------------------- PG 46 e 47 45- Quarta parte Pratica Bloco MA 6 Contador Binário --------------- PG 48 46- Diagrama Topográfico MA 6, Contador Binário ------------------- PG 49 47- Diagrama Topográfico MA 7, Experiência Nº 4 ------------------- PG 50 48- Tabela 1, Experiência 4 ------------------------------------------------- PG 51 49- Esquema de seqüência do Clock, Conclusões -------------------- PG 52 50- Capitulo 3, 5ª Parte Decodificadores --------------------------------- PG 53 51- Documentação (Datasheet) do CD 4511 --------------------------- PG 54 52- Quinta Parte Pratica Bloco MA 7, Decodificador ----------------- PG 55 53- Experiência N º 5, Conclusões ---------------------------------------- PG 56 54- Sexta Parte Pratica Blocos MA 6 / MA 7 ----------------------------- PG 57 55- Sétima Parte Pratica Blocos MA 6 / MA 7 /MA 5 ---------------- PG 58 56- Codificador / Decodificador Binário ----------------------------------- PG 58 57- Experiência 7 Contador N Nº ------------------------------------------ PG 58 58- Experiência 7 Contador ------------------------------------------------- PG 59 59- Foto / Conclusões -------------------------------------------------------- PG 60 60- Capitulo 4 Sexta parte, Bloco MA 5 Temporizador Osc.-------- PG 61 61- Documentação (Datasheet) do CD 4093 ---------------------------- PG 62 e 63 62- Oitava Parte Pratica Bloco MA 5 -------------------------------------- PG 64 63- Experiência Nº 8, Conclusões ----------------------------------------- PG 65 64- 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. www.tapieletronica.com.br REGISTRO DE DIREITOS AUTORAIS Nº 1.053/14 Professor Albertino Pivato. 2

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

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 65.536 variações); 32 bits = DOUBLE WORD 4.294.967.296 variações); 64 bits = QUAD WORD 18.446.744.073.709.551.616 variações). 1 BYTE = 8 bits 10100110 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 0 00000000 1 00000001 2 00000010 3 00000011 4 00000100 5 00000101 6 00000110 7 00000111 8 00001000 9 00001001 10 00001010 11 00001011 12 00001100 13 00001101 14 00001110 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 00001110 ou 000000001110 ou ainda...0000000000001110. 4

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

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 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 6

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 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 7

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 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 8

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 1 0 0 1 9

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 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 10

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 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 11

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 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 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

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

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

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