aula5_portas lógicas

Núcleo QuissamãNúcleo QuissamãCurso Técnico em Eletrotécnica - Curso Técnico em Eletrotécnica - Prof: Sérgio InácioProf: Sérgio Inácio

Portas Lógicas ePortas Lógicas eCircuitos Combinacionais.Circuitos Combinacionais.

Para lembrar !Para lembrar !

As portas lógicas são os componentes As portas lógicas são os componentes básicos da Eletrônica Digital.básicos da Eletrônica Digital.

São usadas para criar circuitos digitais e São usadas para criar circuitos digitais e até mesmo circuitos integrados complexos.até mesmo circuitos integrados complexos.

São circuitos eletrônicos que operam com São circuitos eletrônicos que operam com um ou mais sinais de entrada de forma a um ou mais sinais de entrada de forma a produzir uma e somente uma saída. produzir uma e somente uma saída.

Portas Lógicas

Para lembrar !Para lembrar !

Portas Lógicas

Exercício 1 Exercício 1 : Informe o valor do resultado da combinação : Informe o valor do resultado da combinação abaixo no formato Hexadecimal.abaixo no formato Hexadecimal.

5670567088++ == ??1616

EBAEBA1616

Representação das Funções Lógicas para Representação das Funções Lógicas para facilitar análise. facilitar análise.

Tabela - Verdade

AA BB CC

00 00 00

00 00 11

00 11 00

00 11 11

11 00 00

11 00 11

11 11 00

11 11 11

SS

Todas as Todas as combinações combinações possíveis das possíveis das Variáveis A, B Variáveis A, B

e Ce C

Variáveis de Variáveis de EntradaEntrada

Variáveis de Variáveis de SaídaSaída

Resultado de Resultado de aplicação da aplicação da função sobre função sobre

os valores os valores das variáveis.das variáveis.

Em um computador, todas as operações Em um computador, todas as operações são feitas a partir de tomadas de decisões são feitas a partir de tomadas de decisões que, por mais complexas que sejam, nada que, por mais complexas que sejam, nada mais são que combinações das três mais são que combinações das três operações lógicas: NOT(não), AND(e) e operações lógicas: NOT(não), AND(e) e OR(ou). OR(ou).

A Álgebra Booleana é aquela que estuda A Álgebra Booleana é aquela que estuda relações entre variáveis lógicas que podem relações entre variáveis lógicas que podem assumir apenas um dentre dois estados assumir apenas um dentre dois estados opostos, “verdadeiro” ou “falso”, não opostos, “verdadeiro” ou “falso”, não admitindo nenhum valor intermediário.admitindo nenhum valor intermediário.

ÁLGEBRA DE BOOLEÁLGEBRA DE BOOLE

PORTA E (AND GATE) - circuito que PORTA E (AND GATE) - circuito que implementa a função E. Equivale a uma ligação implementa a função E. Equivale a uma ligação em SÉRIE de duas chaves automáticas (com em SÉRIE de duas chaves automáticas (com uma lâmpada ligada ao circuito). uma lâmpada ligada ao circuito).

AA BB A.BA.B

00 00 00

00 11 00

11 00 00

11 11 11

Tabela VerdadeTabela Verdade

PORTA OU (OR GATE) - circuito que PORTA OU (OR GATE) - circuito que implementa a função OR. Equivale Ligação em implementa a função OR. Equivale Ligação em PARALELO de duas chaves automáticas (com PARALELO de duas chaves automáticas (com uma lâmpada ligada ao circuito). uma lâmpada ligada ao circuito).

AA BB A+BA+B

00 00 00

00 11 11

11 00 11

11 11 11


PORTA NÃO (NOT GATE ou INVERTER GATE). PORTA NÃO (NOT GATE ou INVERTER GATE). Circuito que implementa a função NÃO. Equivale Circuito que implementa a função NÃO. Equivale Ligação de uma chave automática (com uma Ligação de uma chave automática (com uma lâmpada ligada ao circuito). lâmpada ligada ao circuito).

0011

1100

A’A’AA


NegaçãoNegação

Circuitos lógicos são montados combinando-se Circuitos lógicos são montados combinando-se portas lógicas. E portas lógicas são obtidas mediante portas lógicas. E portas lógicas são obtidas mediante a combinação de transistores. a combinação de transistores.

É possível conceber um circuito eletrônico É possível conceber um circuito eletrônico composto apenas por portas lógicas para implementar composto apenas por portas lógicas para implementar qualquer função lógica. Estes circuitos nada mais são qualquer função lógica. Estes circuitos nada mais são que um conjunto de transistores convenientemente que um conjunto de transistores convenientemente interligados através de CI’s.interligados através de CI’s.

FUNÇÕES FUNÇÕES LÓGICASLÓGICAS

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5a/Transistors.agr.jpg

Duas famílias são de especial interesse quando se Duas famílias são de especial interesse quando se trata de circuitos lógicos: as famílias CMOS e TTL.trata de circuitos lógicos: as famílias CMOS e TTL.

Famílias de Componentes Digitais Lógicos

A família TTL possui como tensão de alimentação A família TTL possui como tensão de alimentação 5 Vcc. A faixa de tensão entre 0,8 e 2,0V deve ser 5 Vcc. A faixa de tensão entre 0,8 e 2,0V deve ser evitada.evitada.

Faixas de tensão de ENTRADA para o padrão TTLFaixas de tensão de ENTRADA para o padrão TTL

VIH – Tensão de VIH – Tensão de Entrada Entrada 1 1

VIH minVIH min

VIL máxVIL máx

VIL minVIL min

5V5V

2V2V

0,8V0,8V

0V0V

VIL – Tensão de VIL – Tensão de Entrada Entrada 0 0

VIH máxVIH máx

Valores de tensão de saída para os circuitos Valores de tensão de saída para os circuitos integrados da família TTL.integrados da família TTL.


Faixas de tensão de SAÍDA para o padrão TTLFaixas de tensão de SAÍDA para o padrão TTL

VOH – Tensão de VOH – Tensão de Saída Saída 1 1

VOH minVOH min

VOL máxVOL máx

VOL minVOL min

5V5V

2,4V2,4V

0,8V0,8V

0V0V

VOL – Tensão de Saída VOL – Tensão de Saída 0 0

VOH máxVOH máx

Família CMOSFamília CMOS (Complementary Metal Oxide Semicondutor).(Complementary Metal Oxide Semicondutor).


Comparando com a família TTL temos diversas Comparando com a família TTL temos diversas vantagens vantagens (p.7 apostila)(p.7 apostila). Vide também desvantagens.. Vide também desvantagens.

Faixas de tensão para os níveis lógicos padrão CMOSFaixas de tensão para os níveis lógicos padrão CMOS

A família CMOS possui também uma faixa de tensão para A família CMOS possui também uma faixa de tensão para representar os níveis lógicos, porém estes valores representar os níveis lógicos, porém estes valores dependem da tensão que está sendo utilizada para dependem da tensão que está sendo utilizada para alimentação e da temperatura ambiente. alimentação e da temperatura ambiente.

Tensão INTensão IN Tensão OUTTensão OUT

VIL ≤ 4VVIL ≤ 4V VOL ≤ VOL ≤ 0,05V0,05V

VIH≥ 11VVIH≥ 11V VOH ≥ 15VVOH ≥ 15V

Aspectos construtivos dos CIs

Estrutura Interna

Aspecto Físico


Um exemplo de CI TTL é o Um exemplo de CI TTL é o 7400 tem um encapsulamento 7400 tem um encapsulamento DUAL IN LINE de 14 pinos. DUAL IN LINE de 14 pinos. Possui 4 portas NAND de duas Possui 4 portas NAND de duas entradas (as entradas são entradas (as entradas são sempre especificadas pelas sempre especificadas pelas letras A, B, C, D, E , etc. letras A, B, C, D, E , etc. Enquanto as saídas são Enquanto as saídas são especificadas por Y. Assim é que especificadas por Y. Assim é que a primeira porta tem as entradas a primeira porta tem as entradas 1A e 1B e a saída 1Y. 1A e 1B e a saída 1Y. O CI O CI necessita de tensão de necessita de tensão de alimentação entre os pinos 14 alimentação entre os pinos 14 ( VCC) e 7 ( GND) igual 5V.( VCC) e 7 ( GND) igual 5V.


Os circuitos integrados Os circuitos integrados CMOS permitem usar uma faixa CMOS permitem usar uma faixa de tensão de alimentação maior de tensão de alimentação maior de 3V a 15V por exemplo.de 3V a 15V por exemplo.

O CI (CMOS) 4011 (Quad 2-O CI (CMOS) 4011 (Quad 2-In NAND): tem quatro portas In NAND): tem quatro portas NAND de duas entradas, sendo NAND de duas entradas, sendo VDD = +Vcc e Vss=GND, possui VDD = +Vcc e Vss=GND, possui 14 pinos.14 pinos.

I1I1

I2I2O1O1

Trabalho de Pesquisa para próxima aula.

Microcontroladores PIC, que bicho é esse?

Microcontroladores PIC, que bicho é esse?O que deve ser pesquisado:

1)O que são os PIC´s;2) Tipos e aplicações;3) Vantagens;4) Relatório com sua análise sobre a pesquisa.

PORTA NAND (AND + NOT) - A saída é o PORTA NAND (AND + NOT) - A saída é o complemento de uma porta AND; portanto a saída complemento de uma porta AND; portanto a saída desta porta é “1” se uma ou mais entradas forem “0”.desta porta é “1” se uma ou mais entradas forem “0”.

AA BB A.BA.B’’

00 00 11

00 11 11

11 00 11

11 11 00


’’

PORTA NANDPORTA NAND

NegaçãoNegação

PORTA NOR (OR + NOT) - A saída é o complemento PORTA NOR (OR + NOT) - A saída é o complemento de uma porta OR; portanto a saída desta porta é “1” de uma porta OR; portanto a saída desta porta é “1” somente de todas as entradas forem “0”.somente de todas as entradas forem “0”.

PORTA NORPORTA NOR

AA BB A+BA+B’’

00 00 11

00 11 00

11 00 00

11 11 00


’’

NegaçãoNegação

ExercíciosExercícios1. Qual é a única combinação de valores de entradas A, B e C que produz um nível baixo (ou seja, zero) na saída de qualquer porta lógica OR?a) ( ) A=0, B=0, C=1b) ( ) A=1, B=0, C=0c) ( ) A=1, B=1, C=1d) ( ) A=0, B=0, C=0e) ( ) NRA

XX

2. Sobre as portas lógicas AND podemos afirmar:a) ( ) A saída é igual a 1 quando todas as entradas forem iguais a 1b) ( ) A saída é igual a 0 para o caso em que uma ou mais entradas forem

iguais a 0c) ( ) Uma porta lógica AND de duas entradas pode ser resumida através

da fórmula Y = A x B (ou Y = A • B)d) ( ) A porta lógica AND pode ser resumida através da fórmula Y = A x B

(ou Y = A • B)e) ( ) Todas as respostas acima estão corretas

XX

Exercício Exercício Sem Consulta? Sem Consulta?3. Qual é a única combinação de entrada que irá produzir um nível alto 3. Qual é a única combinação de entrada que irá produzir um nível alto (ou seja, um) na saída de uma porta lógica AND de cinco entradas?(ou seja, um) na saída de uma porta lógica AND de cinco entradas?

a) ( ) 01001a) ( ) 01001b) ( ) 11011b) ( ) 11011c) ( ) 00000c) ( ) 00000d) ( ) 11111d) ( ) 11111e) ( ) NRAe) ( ) NRA

XX

Exemplos - Circuitos utilizando portas lógicas

a) Um pequeno circuito aciona um alarme se o motor a) Um pequeno circuito aciona um alarme se o motor do carro for ligado com uma das portas destravadas. do carro for ligado com uma das portas destravadas. O alarme deve ser acionado se o motor estiver O alarme deve ser acionado se o motor estiver funcionando e se uma das portas não estiver travada.funcionando e se uma das portas não estiver travada.

111111

000011

001100

000000

AlarmeAlarmePortas destravada Portas destravada MotorMotor

Solução ?Solução ?

Porta AND (E)Porta AND (E)

Porta destravada Porta destravada nível lógico 1nível lógico 1

Exemplos - Circuitos utilizando portas lógicasb) Detector de incêndio com vários sensores b) Detector de incêndio com vários sensores (entradas) e uma campainha para alarme (saída). Se (entradas) e uma campainha para alarme (saída). Se QUALQUER UM dos sensores for acionado QUALQUER UM dos sensores for acionado (significando que um dos sensores detectou sinal de (significando que um dos sensores detectou sinal de incêndio), a campainha é ACIONADA.incêndio), a campainha é ACIONADA.

111111

110011

111100

000000

AlarmeAlarmeSensor 2Sensor 2Sensor 1Sensor 1

Solução ?Solução ?

Porta OR (OU)Porta OR (OU)

ExercícioExercício: (em dupla) - Crie uma : (em dupla) - Crie uma aplicação prática capaz de ser aplicação prática capaz de ser solucionada com as portas lógicas solucionada com as portas lógicas NAND ou NOR, criando a tabela verdade NAND ou NOR, criando a tabela verdade e relatório de funcionamento para e relatório de funcionamento para comprovação do proposição.comprovação do proposição.

Valor 1,0.Valor 1,0.

Circuitos CombinacionaisCircuitos Combinacionais

Expressões Booleanas geradas por circuitos lógicosExpressões Booleanas geradas por circuitos lógicos

AA

BB

CCSS

S = (A.B) + CS = (A.B) + C

S = AB + CS = AB + C

A.BA.B

CC

A.B + CA.B + C


Expressões Booleanas geradas por circuitos lógicosExpressões Booleanas geradas por circuitos lógicos

AA

BB

CC

SS

S = (A+B) . (C+D)S = (A+B) . (C+D)

CC

CCDD

A + BA + B

C + DC + D

(A + B) X (C+D)(A + B) X (C+D)


AA

BB

CCSS

DD

B.CB.C

A.BA.B

B + DB + D

S = AB . BC (B+D)S = AB . BC (B+D)

A.B X B.C X (B+D)A.B X B.C X (B+D)

Exercício 1Exercício 1

AA

BB

CC

SS

DD

EE


AA

BB

CC

SS

DD

EE


EE

AABBCCDD

SS

FF

GGHH

IIJJKK

Teste 2 (A Missão!): Sistemas de Numeração, Teste 2 (A Missão!): Sistemas de Numeração, Famílias CMOS e TTL e Portas LógicasFamílias CMOS e TTL e Portas Lógicas

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Lista de Exercícios.Lista de Exercícios.

Prática com Portas Lógicas no Laboratório Prática com Portas Lógicas no Laboratório Virtual.Virtual.

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