implementação circuitos lógicos combinatórios

No módulo anterior conhecemos os princípios simples da Álgebra de Boole que regem o funcionamento dos circuitos lógicos digitais encontrados nos computadores e em muitos outros equipamentos. Vimos de que modo umas poucas funções simples funcionam e sua importância na obtenção de funções mais complexas.

Mesmo sendo um assunto um pouco abstracto, por envolver princípios matemáticos, os interessados podem perceber que é possível simular o funcionamento de algumas funções com circuitos electrónicos relativamente simples, usando chaves e lâmpadas.

Os circuitos electrónicos modernos, entretanto, não usam chaves e lâmpadas, mas sim, dispositivos muito rápidos que podem estabelecer os níveis lógicos nas entradas das funções com velocidades incríveis e isso lhes permite realizar milhões de operações muito complexas a cada segundo. Neste módulo com o professor Monteiro da Costa vemos que tipos de circuitos são usados e como são encontrados na prática em blocos básicos que unidos podem levar a elaboração de circuitos muito complicados como os encontrados nos computadores.

Comecei neste módulo a tomar contacto com componentes práticos das famílias usadas na montagem dos equipamentos digitais.

Neste módulo aprendemos a implementar, através da aplicação das regras da Álgebra de Boole, circuitos lógicos combinatórios, com vista ao desenvolvimento de projectos.

Para isso foi preciso estudar muito bem a família TTL, família essa que foi originalmente desenvolvida pela Texas Instruments, mas hoje, muitos fabricantes de semicondutores produzem seus componentes. Esta família é principalmente reconhecida pelo facto de ter duas séries que começam pelos números 54 para os componentes de uso militar e 74 para os componentes de uso comercial.

Assim, podemos rapidamente associar qualquer componente que comece pelo número “74” à família TTL. A característica mais importante desta família está no fato de que ela é alimentada por uma tensão de 5 V. Assim, para os componentes desta família, o nível lógico 0 é sempre a ausência de tensão ou 0 V, enquanto o nível lógico 1 é sempre uma tensão de +5 V. Para os níveis lógicos serem reconhecidos devem estar dentro de faixas bem definidas.

Uma porta TTL reconhecerá como nível 0 as tensões que estiverem entre 0 e 0,8 V e como 1 os que estiverem numa outra faixa entre 2,4 e 5 V.

Entre essas duas faixas existe uma região indefinida que deve ser evitada.

Há centenas de circuitos integrados TTL disponíveis no mercado para a realização de projectos. A maioria deles está em invólucros DIL de 14 e 16 pinos.

As funções mais simples das portas disponíveis numa certa quantidade em cada integrado usam circuitos integrados de poucos pinos. No entanto, à medida que novas tecnologias foram sendo desenvolvidas permitindo a integração de uma grande quantidade de componentes, surgiu a possibilidade de colocar num integrado não apenas umas poucas portas e funções adicionais que serão estudadas futuramente como flipflops, descodificadores e outros mais, também interligá-los de diversas formas e utilizá-los em aplicações específicas. Quando uma entrada de uma função lógica TTL está no nível 0, flui uma corrente da base para o emissor do transístor multe emissor da ordem de 1,6 mA. Esta corrente deve ser levada em conta em qualquer projecto, pois, ela deve ser suprida pelo circuito que excitará a porta.

Quando a entrada de uma porta lógica TTL está no nível alto, flui uma corrente no sentido oposto da ordem de 40 μ.


Para calcular a corrente de DRENO para polarização com divisor de tensão e resistência de auto-polarização:

1º Traçar um sistema cartesiano com ID no eixo vertical e VGS no eixo horizontal.

2º Definir os valores: IDSS - vertical VGS OH – horizontal

3º Através da equação de Shockley, determinar o valor de ID, para várias tensões VGS, de 0, a VGS OH.

4º Unir todos os pontos para manter a curva de transferência.

5º Seguidamente, a partir do valor de VGS, obtido através do divisor de tensão e da resistência RD de auto-polarização, encontrar a corrente ID para quaisquer dois pontos de VGS.

6º Traçar a recta de funcionamento, definida por esses dois pontos.

7º Encontrar o ponto de intersecção dessa recta de transferência.

8º Esse é o ponto de funcionamento, ao qual corresponde a corrente ID, que se pretende.

Exercícios de Teste

Concentre-se no circuito da figura e desenhe a forma de onda de saída, com indicação do tempo de atraso entre o estímulo e a saída, tendo em atenção que as portas NOT têm um tempo de transição de 10 ns. Desenhe num cronograma as três formas de onda, correspondestes às respectivas letras.


porta TTL

Justifique, por cálculo, a razão pela qual a resistência da figura deve ter o valor indicado, atendendo a que se trata de uma porta TTL standard.

Resposta

A resistência garante o funcionamento do circuito.

5 – 0.7 = 4.3 V

4.3V / 0.016ª = 268.75 Ω

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