ELETRÔNICA DIGITAL MECATRÔNICA

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CIRCUITOS DIGITAIS Ao contrário de um sinal analógico, que muda sua forma de uma forma contínua, o sinal digital sofre alterações em um determinado nível ou em um estado específico, em fases discretas.

A maioria dos sinais digitais possuem dois estados em seu comportamento: o estado alto e o estado baixo. Um sistema que utiliza esses dois tipos de sinais, baseados nesses dois estados, permite a criação da aplicação de lógica Booleana e a representação binária numérica, que formam a base de todos os dispositivos digitais.

Os dispositivos digitais são caracterizados de acordo com as suas funcionalidades, tais como a lógica combinacional ou os dispositivos de lógica sequencial. Os dispositivos digitais convertem suas entradas digitais em uma ou mais saídas digitais. A diferença entre essas duas categorias baseia-se no sincronismo do sinal. Para dispositivos lógicos sequenciais, o sincronismo, ou o histórico de sincronismo, de um sinal de entrada desempenha um papel de acordo com uma determinada saída. Esse não é o caso dos dispositivos lógicos combinacionais, pois as suas saídas dependem somente dos valores instantâneos de entrada.

Estado 0 (zero)

Estado 1 (um)

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LÓGICA COMBINACIONAL Dispositivos lógicos combinacionais são dispositivos digitais que convertem entradas binárias em saídas binárias baseando-se em regras da lógica matemática. As operações básicas, o esquema e as expressões algébricas para dispositivos lógicos combinacionais são montados em função da cada aplicação. Esses dispositivos são conhecidos como portas, pois controlam o fluxo de sinais a partir das entradas até a saída. Um pequeno círculo contido na entrada ou na saída indica que ocorreu a inversão do sinal, isto é, um sinal que está no estado 0 muda para o estado 1, ou um sinal no estado 1 muda para o estado 0.

FAMÍLIAS LÓGICAS

As portas lógicas e circuitos lógicos mais complexos são fornecidos pela indústria como Circuitos Integrados (CIs) digitais. CIs digitais são um conjunto de resistores, diodos, capacitores e transistores fabricados sobre o mesmo substrato de material semicondutor (geralmente, silício), cuja denominação comum é chip. Os chips são encapsulados em invólucros de plástico ou cerâmico, com pinos metálicos para conexão dos CIs com outros dispositivos. Um dos tipos mais comum de invólucros é o dual-in-line (DIP).

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FAMILIA TTL

A família TTL é constituída de várias séries, conforme a tecnologia com que são fabricadas e suas características técnicas. O prefixo 74 identifica os CIs TTL comerciais, para aplicação civil. Os CIs TTL de aplicação militar são identificados pelo prefixo 54 e não são disponíveis comercialmente. As diferenças entre as séries TTL são definidas por suas características elétricas como dissipação de potência, tempos de propagação, velocidade de comutação. Não há diferenças na disposição dos pinos ou na operação lógica realizada pelos circuitos internos.

FAMÍLIA CMOS

A margem de imunidade ao ruído para a família C-MOS é igual a 45% de Vdd, sendo muito alta se comparada com a família TTL. Devido a isso, estes blocos são adequados para serem utilizados em circuitos que operam em sistemas ou ambientes de alto nível de ruído.

ALIMENTAÇÃO E TERRA

Em circuitos TTL, o pino de alimentação é chamado VCC. Nos circuitos CMOS, o pino de alimentação é chamado de VDD. Como muitos CIs CMOS são empregados juntos com TTL, então VCC também é usado para designar o pino de alimentação desses CIs CMOS.

FAIXAS DE TENSÃO PARA NÍVEIS LÓGICOS

Para CIs TTL, VCC deve ser igual a +5V. Para CIs CMOS, a tensão de alimentação VDD pode estar na faixa de +3 a +15V, embora +5V seja a tensão mais usada, principalmente quando CMOS está sendo empregada no mesmo circuito que TTL. Para os CIs TTL padrões. Nível lógico 0 é qualquer tensão na faixa de 0 a 0,8V; e qualquer tensão na faixa de 2,0 a 5,0V é considerada nível lógico 1. Tensões que não estão dentro destas faixas são consideradas indeterminadas e os fabricantes não garantem o funcionamento lógico correto do CI para tensões indeterminadas.

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POTÊNCIA DISSIPADA Quando usamos uma grande quantidade de funções, contendo circuitos TTL, esta característica se torna importante tanto para o dimensionamento da fonte como para o próprio projeto da placa e do aparelho que deve ter meios de dissipar o calor gerado.

Nos circuitos da família C-MOS (com Vdd=5V), o consumo de potência é a ordem de 1nW por porta na série 4000 e 2,5nW por porta na versão 4HC,caracterizando-se em mais uma grande vantagem desta família.