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  • Circuitos Digitais 10/08/2014

    1

    Circuitos DigitaisWalderson Shimokawa

    Plano de Ensino

    Circuitos Digitais 2

    Ementa

    Sistemas de Numerao Binrio

    Converses de Bases

    Operaes Aritmticas no Sistema Binrio

    Funes e Portas Lgicas: AND, OR, NOT, NAND, NOR, X-OR, COINCIDNCIA

    lgebra de Boole

    Mapa de Karnaugh: 2, 3 e 4 variveis

    Simplificao de Circuitos Lgicos

    Cdigos e Decodificadores

    Circuitos Aritmticos: Somadores e Subtratores

    Circuitos Digitais 3

    Objetivos

    Objetivos Gerais Propiciar ao aluno o conhecimento dos circuitos bsicos

    de um computador e sua ligao com a lgica de proposies

    Objetivos Especficos Habilitar o aluno a identificar e descrever os circuitos

    bsicos de um computador

    Circuitos Digitais 4

    Contedo Programtico

    1) Introduo a lgebra de Boole

    2) Solues de equaes lgicas

    3) Teoria de Portas lgicas

    4) Introduo aos mapas de Karnaugh

    5) Soluo de mapas de 2 e 3 variveis

    6) Soluo de mapas de 4 variveis

    7) Teoria de circuitos digitais usando portas lgicas

    8) Implementao e simplificao de circuitos lgicos com portas lgicas

    9) Simplificao de circuitos lgicos com propriedades da lgebra de Boole

    10) Principais cdigos binrios

    11) Teoria de decodificadores

    12) Exerccio de decodificadores

    13) Exerccio de decodificadores

    14) Teoria de Circuitos Somadores

    15) Exerccio usando circuitos somadores

    16) Teoria de Circuito Subtratores

    17) Exerccio usando circuitos Subtratores

    Circuitos Digitais 5

    Avaliao

    Provas Bimestrais (50%)

    Trabalhos e Exerccios Prticos (50%)

    Circuitos Digitais 6

  • Circuitos Digitais 10/08/2014

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    Bibliografia

    Bsica FLOYD, Thomas L. Sistemas Digitais:

    Fundamentos e Aplicaes. 9 ed. Porto Alegre: Bookman, 2007.

    IDOETA, I. V.; CAPUANO, F. G. Elementos de eletrnica digital. So Paulo: rica, 1998.

    WAGNER, Flvio Rech; REIS, Andr Incio; RIBAS, Renato Perez -Fundamentos De Circuitos Digitais -2008 SERIE LIVROS DIDATICOS 17 BOOKMAN COMPANHIA ED.

    LOURENO, Antonio Carlos de; CRUZ, Eduardo Cesar Alves; FERREIRA, S Circuitos Digitais - 1996 -ESTUDE E USE - RICA.

    Complementar COSTA, Cesar da. Projetos de

    Circuitos Digitais com Fpga. Ed. rica, 2009.

    TAUB, H. - Circuitos digitais e microprocessadores. Ed.McGraw-Hill, 1984.

    TOCCI, R. J. WIDMER, N. S. -Sistemas digitais: princpios e aplicaes. Ed. LTC, 2003.

    WIRTH, Niklaus. - Digital CircuitDesign For Computer Science. Springer Verlag Pod, 1995.

    KAESLIN, Hubert. Digital IntegratedCircuit Design. Engenharia Eletro-Eletrnica. Cambridge, 2008.

    Circuitos Digitais 7

    1. Conceitos Bsicos

    Circuitos Digitais 8

    Objetivos

    Explicar as diferenas bsicas entre grandezas analgicas e digitais

    Mostrar como os nveis de tenso so usados para representar grandezas digitais

    Descrever os diversos parmetros da forma de onda de um pulso tais como tempo de subida, tempo de descida, largura de pulso, frequncia, perodo e ciclo de trabalho Explicar as operaes lgicas bsicas AND, OR e NOT

    Descrever as funes lgicas dos circuitos comparador, somador, conversor de cdigo, codificador, decodificador, multiplexador, demultiplexador, contador e registrador Mostrar como um sistema digital completo formado

    combinando as funes bsicas em aplicaes prticas

    Circuitos Digitais 9

    Introduo

    O termo digital derivado da forma com que os computadores realizam operaes, contando dgitos

    Durante muitos anos, as aplicaes da eletrnica digital ficaram confinadas aos sistemas computacionais Hoje em dia, a tecnologia digital aplicada em diversas reas

    alm da rea computacional

    Ao longo dos anos a tecnologia digital tem progredido desde os circuitos com vlvulas, passando pelos circuitos com transistores discretos, at os circuitos integrados complexos, alguns dos quais contm milhes de transistores

    Circuitos Digitais 10

    1. Conceitos Bsicos1. Grandezas Analgicas e Digitais

    Circuitos Digitais 11

    Introduo

    Os circuitos eletrnicos podem ser divididos em duas grandes categorias, digitais e analgicos A eletrnica digital envolve grandezas com valores discretos A eletrnica analgica envolve grandezas com valores

    contnuos

    A maioria daquilo que se pode medir quantitativamente na natureza se encontra na forma analgica Por exemplo, a temperatura do ar varia numa faixa contnua

    de valores Outros exemplos de grandezas analgicas so tempo,

    presso, distncia e som

    Circuitos Digitais 12

  • Circuitos Digitais 10/08/2014

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    Grfico de uma grandeza analgica (temperatura versus tempo)

    Circuitos Digitais 13

    Valores Discretos

    Em vez de fazer um grfico da temperatura em uma base contnua, suponha que faamos a leitura da temperatura apenas a cada hora Agora temos valores amostrados que representam a

    temperatura em pontos discretos no tempo (de hora em hora) ao longo de um perodo de 24 horas

    Efetivamente convertemos uma grandeza analgica em um formato que podemos agora digitalizar representando cada valor amostrado por um cdigo digital

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    Representao dos valoresamostrados (quantizao) dagrandeza analgica

    Circuitos Digitais 15

    Vantagens dos Sistemas Digitais

    A representao digital tem certas vantagens sobre a representao analgica em aplicaes eletrnicas Dados digitais podem ser processados e transmitidos de

    forma mais eficiente e confivel que dados analgicos

    Dados digitais possuem uma grande vantagem quando necessrio armazenamento (memorizao) Por exemplo, a msica quando convertida para o formato digital

    pode ser armazenada de forma mais compacta e reproduzida com maior preciso e pureza que quando est no formato analgico

    O rudo (flutuaes indesejadas na tenso) quase no afeta os dados digitais tanto quanto afeta os sinais analgicos

    Circuitos Digitais 16

    Um Sistema Eletrnico Analgico

    Um sistema de amplificao de som que pode ser ouvido por uma grande quantidade de pessoas um exemplo simples de uma aplicao da eletrnica analgica

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    Reviso

    1. Escreva o significado de analgico.

    2. Escreva o significado de digital.

    3. Explique a diferena entre uma grandeza digital e uma grandeza analgica.

    4. Cite um exemplo de um sistema analgico e de um outro sistema que combina tcnicas analgicas e digitais. Cite tambm um sistema totalmente digital.

    Circuitos Digitais 18

  • Circuitos Digitais 10/08/2014

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    Respostas

    1. Analgico significa contnuo.

    2. Digital significa discreto.

    3. Uma grandeza digital tem um conjunto de valores discretos e uma grandeza analgica tem um conjunto de valores contnuos.

    4. Um sistema de som analgico. Um aparelho de CD analgico e digital. Um computador totalmente digital.

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    1. Conceitos Bsicos2. Dgitos Binrios, Nveis Lgicos e Formas de Onda Digitais

    Circuitos Digitais 20

    Introduo

    A eletrnica digital envolve circuitos e sistemas nos quais existem apenas dois estados possveis Esses estados so representados por dois nveis de tenso

    diferentes: um ALTO e um BAIXO

    Em sistemas digitais tais como computadores, as combinaes de dois estados, denominadas cdigos, so usadas para representar nmeros, smbolos, caracteres alfabticos e outros tipos de informaes

    O sistema de numerao de dois estados denominado de binrio e os seus dois dgitos so 0 e 1 Um dgito binrio denominado de bit

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    Dgitos Binrios

    Cada um dos dois dgitos de um sistema binrio, 1 e 0, denominado bit, uma contrao das palavras binary digit (dgito binrio) Em circuitos digitais, dois nveis de tenso diferentes so

    usados para representar os dois bits

    Geralmente, 1 representado pela tenso maior, a qual chamamos de nvel ALTO, e o 0 representado pelo nvel de tenso menor, o nvel BAIXO

    Um outro sistema no qual o 1 representado por um nvel BAIXO e o 0 representado por um nvel ALTO chamado de lgica negativa

    Circuitos Digitais 22

    Nveis Lgicos

    Faixas de nveis lgicos de tenso para um circuito digital

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    Formas de Onda Digitais

    Formas de onda digitais consistem em nveis de tenso que comutam entre os nveis, ou estados, lgicos ALTO e BAIXO

    Pulsos ideais: transies ocorrem instantaneamente

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  • Circuitos Digitais 10/08/2014

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    Pulso No-Ideal

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    Caractersticas de uma Forma de Onda A maioria das formas de onda encontradas em

    sistemas digitais so compostas de uma srie de pulsos, algumas vezes denominados trem de pulsos, podendo ser classificadas como peridicas ou no-peridicas Uma forma de onda peridica aquela que se repete

    num intervalo fixo, denominado de perodo (T) A frequncia (f) a taxa com que ela se repete e

    medida em hertz (Hz) Uma forma de onda no-peridica, claro, no se

    repete em intervalos fixos e pode ser composta de pulsos com larguras aleatrias e/ou intervalos aleatrios de tempo entre os pulsos

    Circuitos Digitais 26

    Exemplos de formas de onda digitais

    Circuitos Digitais 27

    Reviso

    1. Defina binrio.

    2. O que significa bit?

    3. O que so os bits em um sistema binrio?

    4. O que o tempo de subida e o tempo de descida de um pulso medido?

    5. Conhecendo o perodo de uma forma de onda, como se determina a frequncia?

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    Respostas

    1. Binrio significa que tem dois estados ou valores.

    2. Um bit um dgito binrio.

    3.