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Prof. Michael
ELETRÔNICA DIGITAL I
Parte 0Introdução
Professor Dr. Michael Klug
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Analógico x Digital
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Representações:• Analógica = contínua•Digital = discreta (passo a passo)
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Vantagens ‐ Técnicas Digitais
1) Fáceis de projetar (circuitos de chaveamento - valoresexatos da tensão ou da corrente dos sinais manipuladosnão são tão importantes);
2) O armazenamento da informação é fácil;
3) Precisão e exatidão maiores;
4) As operações podem ser programadas;
5) Menos afetados por ruído (flutuações na tensão dealimentação ou de entrada , ou mesmo induzidosexternamente);
6) Os circuitos digitais são mais adequados à integração.
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“MUNDO REAL”
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• Predominantemente analógico: temperatura, pressão, posição, velocidade, nível de um líquido, vazão, etc.
Conversores: Analógico Digital (ADC) e Digital
Analógico (DAC)
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Contextualização• Árvore das Tecnologias:
FPGAs: Arranjo de Portas Programáveis por Campo
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FPGAs• Consiste de um grande arranjo de células lógicas ou blocoslógicos configuráveis contidos em um único circuito integrado;
• Cada célula tem a capacidade computacional paraimplementar funções lógicas e realizar roteamento paracomunicação entre elas.
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Origem das FPGAs
• Anos 80: maioria dos sistemas eram implementadosusando circuitos integrados MSI e LSI
• CIs customizados eram muitas vezes projetados parasubstituir uma grande quantidade de lógica:
-> Alto custo e tempo longo de desenvolvimento-> Portanto, o uso de CIs customizados só era viávelpara produtos com elevado volume de fabricação.
• A Xilinx introduziu em 1984 a tecnologia FPGA comouma alternativa para os CIs customizados
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Linguagens de Descrição de Hardware
• HDL: Hardware Description Languages – metodologiaalternativa aos esquemáticos para descrição de circuitosdigitais (Departamento de Defesa dos USA – 1980)Verilog e VHDL
•VHDL – Very High Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language.
•AHDL – Altera Hardware Description Language.• Padrão IEEE -> IEEE 1076-2008
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Linguagens de Descrição de Hardware
O VHDL usa uma sintaxe (ordem dos elementos) similar aoPascal.
A Formatação está relacionada com a definição de entradas,saídas (portas) e operações dos diferentes elementos.
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Nome do blocoEntradas esaídas
Operações contidas entre BEGIN e AND
DOCUMENTAÇÃO
ENTRADAS E SAÍDAS
DESCRIÇÃOFUNCIONAL
HDL – Exemplo de Projeto
Modelamento Comportamental: Define a função deentrada/saída especificando um conjunto de funções detransferências matemáticas.
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FPGAs ‐ Paralelismo
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• Paralelismo
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PLDs (Programmable Logic Devices)
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• Fabricantes
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Modelo de um Sistema Digital
Sistema Digital: processamento de informação constituída porsinais discretos. Normalmente são sistemas binários onde aunidade de informação é o bit – binary digit ou dígito binário, eos sinais podem assumir apenas dois valores discretos (0 ou 1).
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Circuitos Lógicos
Os circuitos lógicos podem ser classificados em doistipos:
• Circuitos Combinacionais: As saídas em qualquerinstante de tempo dependem apenas dos valores dasentradas nesse instante de tempo.
• Circuitos Seqüenciais: As saídas em um dado instantede tempo dependem não só dos valores das entradasnesse instante de tempo, mas também dos valores eminstantes anteriores: ou seja, estes circuitos possuemmemória.
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