Circuitos Digitais - Slide, Slides de Eletrônica Digital

Baixe Circuitos Digitais - Slide e outras Slides em PDF para Eletrônica Digital, somente na Docsity!

Onde encontramos circuitos digitais?

computadores

automação

Telecomunicações

robôs

medicina

transportes

Circuitos Digitais

Representações de grandezas físicas

Há todo momento, quando interagimos com o meio ambiente,

estamos lidando com

grandezas físicas. Em certo momento, o homem sentiu a necessidade de representar ovalor dessas grandezas. Isto foi necessário para podermos manipular e modificar oambiente em que vivemos.

Existem basicamente duas formas de representar o valor da quantidade de uma grandeza: a

analógica

e a

digital

Na representação analógica, o valor de uma quantidade é proporcional ao valor de umagrandeza como tensão, corrente, temperatura, velocidade e outras. Exemplos:

–^

Deslocamento da coluna de mercúrio em um termômetro;

-^

Deslocamento do ponteiro do velocímetro de um automóvel;

-^

Movimento do ponteiro de um instrumento de medida analógico. Nesse tipo de representação, a quantidade representada varia de forma contínua em um

determinado

intervalo

de

tempo,

ou

seja,

assume

infinitos

valores

dentro

deste

intervalo.

Na representação digital, as quantidades são representadas por símbolos chamados dígitos. Exemplo relógio digital.

O relógio digital indica o horário na forma de dígitos decimaisque representam as horas e os minutos.

Vantagens das técnicas digitais

•^

Sistema mais fácil de projetar:

Os circuitos utilizados são circuitos de chaveamento,

ou seja, apresentam dois estados possíveis. Neste caso o valor exato de uma tensãoou corrente não são importantes.

-^

Facilidade para armazenar informação:

Feito através de circuitos de chaveamento

especiais capazes de capturar a informação e guarda-lá.

-^

Maior exatidão e precisão:

A precisão e exatidão neste tipo de circuito depende do

número de digitos utilizados para representar as quantidades. Assim, para aumentar aprecisão basta aumentar a quantidade de circuitos de chaveamento.

-^

A operação do sistema pode ser programada:

A operação dos circuitos digitais

podem ser controladas por um conjunto de instruções chamado de programa. Circuitosdigitais são menos afetados por ruído. Flutuações espúrias na tensão (ruído) nãoafetam o valor da saída de um circuito digital, pois o valor exato da tensão na entradado circuito não é tão importante, desde que a amplitude do ruído não seja tão grande,a ponto de impedir a distinção entre os níveis lógicos.

-^

Grande número de circuitos digitais podem ser colocados em um único circuitointegrado:

A crescente capacidade de integração de circuitos digitais possibilitou o

surgimento de grande parte dos sistemas eletrônicos que utilizamos hoje em diaprincipalmente os microcontroladores, microprocessadores e memórias.

Sistemas de numeração digital

Como foi visto anteriormente, em eletrônica digital, as grandezas são representadas por números. Assim, é necessário escolher um sistema de numeração adequado pararepresentar estas grandezas. A primeira tentativa seria representar essas grandezasutilizando o sistema de numeração decimal, pois este é o sistema que utilizamos emtodas as áreas das ciências.

O sistema decimal, também chamado de sistema de base Dez, possui dez algarismos (0 a 9). O sistema decimal é um sistema de valor posicional, ou seja, o valor do digitodepende da sua posição.

Centenas

Dezenas

Unidades

Dígito mais Significativo (MSD)

Dígito menos Significativo (LSD)

Qualquer número é a soma dos produtos de cada dígito pelo seu peso devido a sua posição.

456 = 4×

2 + 5×

1 + 6×

Por outro lado, é fácil implementar circuitos eletrônicos simples e precisos capazes de distinguir entre dois níveis de tensão. Por isso, o sistema de numeração utilizado emsistemas digitais é o sistema binário, ou sistema de base 2.

No sistema binário existem apenas dois algarismos:

0 e 1

Todas as considerações feitas para o sistema decimal valem para o sistema binário.O sistema binário é um sistema de valor posicional:

Sistemas de numeração digital

1 0 1 , 1 1 0 1

Número Binário

-3 2 -2 2 -1 2

(^02) (^12) (^22) (^32)

Valores Posicionais

MSD

LSD

Para encontrar o valor equivalente no sistema decimal, basta somarmos os produtos de cada dígito pelo seu valor posicional:

1011,

= 1x2 2

3 + 0x

2 + 1x

1 + 1x

0 + 1x

-^

• 0x

-^

• 1x

= 8 + 0 + 2 + 1 + 0,5 + 0,125 = 11,

10

Os índices 2 e 10 são utilizados para indicar a base na qual o número está expresso. No sistema binário o termo digito binário é geralmente abreviado para

bit

( bi

nary digi

t ).

Para ilustrarmos como é feita a contagem binária, vamos utilizar um número de 4 bits. Podemos observar que o bit menos significativo(D), de peso 2

0 , muda de 0 para 1 a cada contagem; o segundo bit

(C), de peso 2

1 , muda de 0 para 1 a cada 2 contagens; o terceiro bit

(B), de peso 2

2 , muda de 0 para 1 a cada 4 contagens e o quarto bit

(A), com peso 2

3 muda de 0 para 1 a cada 8 contagens. Assim, é fácil

concluirmos que o bit alterna seu valor a cada 2

N-

contagens, onde N

é a posição do bit.

Como foi visto no sistema decimal, no sistema binário com N bits, podemos escrever:

N 2

números distintos

1 1 1 1

0 1 1 1

1 0 1 1

0 0 1 1

1 1 0 1

0 1 0 1

1 0 0 1

0 0 0 1

1 1 1 0

0 1 1 0

1 0 1 0

0 0 1 0

1 1 0 0

0 1 0 0

1 0 0 0

0 0 0 0

D C B A

LSB

MSB

Sistemas de numeração digital

È muito importante ter em mente que os digitos 0 e 1 do sistema binário representam estados distintos de alguma grandeza que estásendo representada. Por exemplo, podemos representar o estado deuma chave com os dígitos binários.

Chave aberta = 0

Chave fechada = 1

Representação de quantidades binárias

Em sistemas eletrônicos digitais, a informação binária é representada por tensões ou correntes presentes nas entradas e saídas dos circuitos. Tipicamente, os dígitos 0 e 1 sãorepresentados por dois níveis de tensão (ou corrente). Por exemplo:

0 Volt

dígito 0

5 Volts

dígito 1

Na prática os dígitos 0 e 1 são representados por intervalos de tensão. O intervalo de tensão que representa um digito depende da tecnologia utilizada para a construção docircuito integrado. Para circuitos TTL, temos:

5V 2V 0,8V 0V

Nível lógico 1Banda proibidaNível lógico 0

5V

0V

4V

0V

3,8V

0,5V

4V

0V

Caso 1 Caso 2