eletronica digital , Notas de estudo de Eletrônica

Baixe eletronica digital e outras Notas de estudo em PDF para Eletrônica, somente na Docsity!

Apostila

para

Eletrônica

ELETRÔNICA

DIGITAL II

ÍNDICE

• 1 - FLIP–FLOP...................................................................................................
  • 1.1 - TIPO RS..........................................................................................................................
  • 1.2 - TIPO RS SÍNCRONO ...................................................................................................
  • 1.3 - TIPO JK..........................................................................................................................
  • 1.4 - TIPO D............................................................................................................................
• 2 – CONTADOR DIGITAL
• 3 - CONVERSOR DE CÓDIGO
• 4 – DISPLAY DE 7 SEGMENTOS...................................................................
• 5 – MULTIPLEXADOR (Seletor de Dados)
• 6 – SINAIS ANALÓGICOS E SINAIS DIGITAIS
• 7 – CONVERSOR D/A E A/D
  • 7.1 – CONVERSOR D/A .......................................................................................................
  • 7.2 – CONVERSOR A/D .......................................................................................................
• 8 – GERAÇÃO DE CLOCK
• 9 – CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS
  • 9.1 - TERMOS DE CI's DIGITAIS ......................................................................................
  • 9.2 - CIRCUITOS INTEGRADOS TTL .............................................................................
  • 9.3 - CIRCUITOS INTEGRADOS CMOS..........................................................................

Modo de Entradas Saídas VCC (+5Vdc) Operação S R Q Q Proibido 0 0 1 1 Set 0 1 1 0 Reset 1 0 0 1 Hold 1 1 ñ muda GND Tabela Verdade - FF RS Fig 3a CI 7400 Fig 3b

1.2 - TIPO RS SÍNCRONO

O biestável RS sincronizado acrescenta um aspecto síncrono, onde opera simultaneamente com um dispositivo de temporização (clock) como mostra a fig 4.

Set S Q Normal

Entradas clock ck F.F. Saídas __ Reset R Q Complementar

Fig4: Símbolo Lógico

Duas portas NE foram acrescentadas ao circuito de trava RS p/ formar o biestável RS sincronizado (fig 5a). Sua tabela verdade é mostrado na fig 5b

4 portas do CI 7400 Fig5a: Flip-Flop tipo RS Síncrono

Modo de Entradas Saídas Operação CK S R Q Q Hold 0 0 não muda Reset 0 1 0 1 Set 1 0 1 0 Proibido 1 1 1 1 Tabela Verdade - FF RS Fig 5b

EXERCÍCIO 1 – Fornecido os blocos abaixo, colocar os sinais e os bits das saídas normais e complemento para cada seqüência de pulsos nas entradas dos Flip-Flops.

a) 0 0 1 0 S Q

a b c d

1 1 0 0 R Q

b) 0 1 1 0 S Q

a b c d

1 1 0 0 R Q

c) 1 0 1 0 S Q

a b c d ck

0 0 1 1 R Q

d) 1 1 1 0 S Q

a b c d ck

0 0 1 1 R Q

1.4 - TIPO D

Fig8: Símbolo Lógico

Tabela Verdade - FF D Fig 9a Fig 9b

O biestável tipo D possui apenas uma entrada de dados “D” e uma entrada de relógio “CK”. Os dados da entrada D são transferidos para a saída Q (normal) na transição do nível Baixo para Alto do pulso de clock. A figura 8 mostra o símbolo lógico do flip-flop tipo D, a fig. 9a mostra a tabela verdade e figura 9b os pinos e configuração interna do CI 7474.

EXERCÍCIO 2 – Fornecido os blocos abaixo, colocar os sinais e os bits das saídas normais e complemento para cada seqüência de pulsos nas entradas dos Flip-Flops. a) 0 1 0 1 J Q

a b c d ck

1 0 0 1 K clr Q

1

b) 0 1 0 1 J Q

a b c d ck

1 0 1 1 K clr Q

1 c) 1

0 1 0 1 D Q

a b c d ck clr Q

1

d) 0

0 1 0 1 D Q

a b c d ck clr Q

1

3 - CONVERSOR DE CÓDIGO

Grandes partes do mistério que envolvem os computadores e outros circuitos Digitais provém da linguagem não familiar dos circuitos digitais. Os dispositivos digitais podem processar somente os bits 0 e 1. No entanto, é difícil o homem entender a longa série de 0 e 1, por esta razão, os conversores de códigos são necessários para converter a linguagem do homem p/ a linguagem de máquina e vice-versa. Consideramos um diagrama em bloco abaixo de uma calculadora manual:

T e c l a d o C o d i f i - C P U D e c o d i - D i s p l a y c a d o r f i c a d o r

O dispositivo de entrada (gerador de sinal) é o teclado. Entre o teclado e a CPU

(Unidade Lógica de Processamento) está o codificador para codificar (traduzir) o n° decimal impresso no teclado em um código binário para que a CPU entenda. A CPU executa a operação em binário e expele um código binário. O decodificador decodifica (traduz) este código binário em um código especial que ilumina os segmentos corretos do Display indicando o valor em decimal para que o homem visualize e entenda rapidamente. Um decodificador para 7 segmentos é mostrado abaixo. O CI 7448:

Descrição dos Pinos

Decimal IMPUTS B ou OUTPUTS

ou função LT RBI D C B A RBO A B C D E F G

0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 X 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 2 1 X 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 3 1 X 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 4 1 X 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 5 1 X 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 6 1 X 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 7 1 X 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 8 1 X 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 9 1 X 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 10 1 X 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 11 1 X 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 12 1 X 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 13 1 X 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 14 1 X 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 15 1 X 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 B X X X X X X 0 0 0 0 0 0 0 0 RBI 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 LT 0 X X X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 X = irrelevante RBO e RBI = apaga o display LT = acende o display total

1 1B 2 2C 3 3LT 4 4RBout 5 5RBin 6 6D 7 7A 8

C

GND GND

GND GND

NC

NC

VCC

Projeto: Contator/Decodificador/Display (+ Gerador de Funções)

GND

VCC

VCC

VCC VCC

VCC

Clock

GND

10 9

B9 11

10 12

D11 13

A12 14

13 15

14 16 a

a

f

d

a

c GND

GND

FND CATODO COMUM

7x470 Ω

4x470 Ω

Fonte 5V

Gerador Funções

D C B A

k

k

g

e

b

p

b b

f

f g

e

e

c c p d

d

+

-

+

-

5 – MULTIPLEXADOR (Seletor de Dados)

Um seletor de dados é a versão eletrônica de uma chave rotativa de sentido único. A posição de qual entrada será selecionada é determinada no seletor de dados aplicando-se um número binário correspondente nas entradas de seleção eletrônica de dados (C, B, A). O seletor de dados permite que os dados fluam somente da entrada para a saída.

Entradas Entradas 0 0 1 1 1 2 1 2 3 Saída Y=1 3 Seletor Saída 4 4 de Y = 1 5 5 Dados 6 6 7 7

0 C

1 B

0 A

Seletor eletrônico de Dados (entradas)

Na figura abaixo é mostrado um seletor de dados comercial e sua tabela verdade. Este CI da família TTL é identificado como seletor (multiplexador) de dados de 16 entradas com uma única saída invertida designada W (representada a inversão pela barra).

E7 1 24 VCC (5Vcc) E6 2 23 E Data E5 3 22 E Inputs E4 4 21 E E3 5 20 E11 Data E2 6 74150 19 E12 Inputs E1 7 18 E E0 8 17 E Strobe S 9 16 E Output W 10 15 A Data Select D 11 14 B Data GND 12 13 C Select

6 – SINAIS ANALÓGICOS E SINAIS DIGITAIS

Sinais analógicos são aqueles que podem assumir qualquer valor dentro de determinados limites e que levam a informação na sua amplitude. Os sinais analógicos podem ser classificados em (a) variáveis e (b) contínuos. Os sinais analógicos variáveis são aqueles que eqüivalem (podem ser decompostas) a uma soma de um conjunto de senóides de frequência mínima é maior que zero. Um exemplo típico são os sinais senoidais de frequência constante (Fig. 10a), que representam a informação através de sua amplitude. Os sinais analógicos contínuos podem ser decompostos numa soma de senóides cuja frequência mínima é zero. Ou seja, trata-se de um sinal que tem um certo nível fixo durante um tempo indefinido (Fig. 10b).

Fig. 10 - Sinais analógicos: (a ) Senoidal de frequência constante e (b) Contínuo.

Apesar do avanço tecnológico, a maioria dos sensores produz um sinal de saída analógico; entretanto, já é possível conseguir um apreciável número de sensores com saída digital, como é o caso de medidores de ângulo, posição, nível, etc. Os sinais digitais são aqueles que estabelecem um número finito de estados entre os valores máximos e mínimo do sinal em estudo. O mais utilizado é o código binário, que somente pode ter dois níveis: 0 e 1. Uma variável binária recebe o nome de "bit". Dessa forma, para representar uma informação (sinal) se necessita de um certo número de variáveis binárias dependendo da variável e da precisão pretendida. As variáveis binárias podem ser apresentadas de duas formas diferentes: Série e Paralelo. a) Em Série : Mediante uma seqüência de níveis de 0 e 1 de um sinal digital. Na fig. 11 se indica um sinal digital binário que representa o número 10011 no sistema de numeração binário. Este formado recebe o nome de "série".

Fig. 11 - Sinal binário no formato série.

b) - em Paralelo: Mediante outros tantos sinais binários independentes. Assim, tem-se o número 10011 num único instante de tempo t1. Em instantes sucessivos podem ser formados números diferentes ( ex.: 01010 em t2, na Fig. 12).

Fig. 12 - Sinal digital em formato "paralelo"

O formato "serial" é considerado quando é utilizado só um fio, como no caso do "mouse" ou uma única linha de transmissão (fibra ótica, por exemplo) e o formato "paralelo" pode ser encontrado no caso das impressoras.

A fig. Abaixo ilustra um diagrama esquemático de um conversor D/A e sua tabela verdade. Av = Rf Rin Entradas Digitais Vout = Vin x Av Vout = Vin x Rf d c b a Rin

Rf 4K7 Av = ganho de tensão Vin = Tensão de entrada R4 R3 R2 R1 Rin = Resistor de entrada 18K 39K 82K 150K + 12V Vout = Tensão de saída

2 7 Vin 12V Rede Resistiva 741 6 - Saída 3 Vout Analógica 4 + Negativa

• 12V Amplificador de Soma

ENTRADAS

BINÁRIAS

SAÍDA

ANALÓGICA

D C B A Vout 0 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 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1

OBS: Considerando a situação da tabela verdade onde a entrada é 0000, todas as chaves deverão ser ligadas à GND de modo que o Vin sendo 0V e a saída Vout também seja 0V.

7.2 – CONVERSOR A/D

O conversor A/D converte um sinal analógico (mV) em um sinal digital (binário). O CI AD573 é um conversor analógico para digital de 10 bits paralelo, com alimentação de +5V e –12V à –15V. Aceita como sinal analógico de entrada na configuração Unipolar de 0V à +10V, e na configuração Bipolar de –5V à +5V. Para configurar o AD573 como Unipolar, aplica-se nível 0 no pino BIPOLAR OFFSET e para configurar como Bipolar aplica-se nível 1 (+5V). Com uma pequena mudança de ±15mV na entrada analógica, é alterado a saída em 1 bit. Na figura abaixo temos a descrição dos pinos.

Descrição dos Pinos Para acontecer a conversão, deve-se aplicar pulso de nível 1 (+5V) no pino CONVERT, onde neste instante o pino DATA READY vai a nível 1 por alguns instantes indicando conversão completada. Durante o pulso no CONVERT, os pinos HBE (Habilitação do Byte Alto) e o LBE (Habilitação do Byte Baixo) tem que estar em nível alto. Retirando o pulso no CONVERT (indo para baixo) e posteriormente HBE e LBE também a nível 0, o código digital é posto na saída digital binária paralela, representada na figura acima de DB0 a DB9.