Heigon Roque Santiago Herbert Sena Silva Madson Mauricius Quinto Jnior Peixoto Fraga

PRTICA NO.4 PORTAS LGICAS

Joo MonlevadeICEA/UFOP

2011

ResumoExistem pequenos circuitos chamados Circuitos Integrados que possuem determinadas caractersticas especficas em sua composio. Nesta prtica, sero abordadas a temtica das Portas Lgicas e seu emprego nos acima citados, Circuitos Integrados. Os CI's, abreviao usada para Circuitos Integrados, so circuitos utilizados para diversas funes, as portas lgicas contidas em seu interior, quando combinadas, exercem funes exclusivas que somente cada tipo nico de porta lgica pode executar. A porta lgica descrita ao longo deste experimento ser a porta NOT (Porta Inversora), uma porta que basicamente tem como funo inverter os nveis lgicos que chegam na mesma. O CI na qual est contida o 7404. Alguns de seus dados tcnicos e esquema de pinos devem ser estudados para que a correta utilizao seja executada ao decorrer dos circuitos que sero montados ao decorrer da prtica laboratorial.

INTRODUO

Esta prtica tem como conscincia classificar e estudar as caractersticas e diferenas das famlias dos Circutos Integrados, de forma a conhecer os dois tipos especficos de famlias a TTL e a CMOS, alm de estudar algumas das caractersticas do Circuito Integrado inversor 7404 . Outro aspecto deste experimento visa tambm a montagem de um circuito com a finalidade de testar as propriedades da inverso proporcionadas pelo CI utilizado. Em um circuito onde a alimentao ser controlada atravs de uma variao fornecida pelo potencimetro que atuar na funo de regulador, os valores medidos na sada deste, faro parte de uma comparao entre dados tcnicos fornecidos pelo documento tcnico datasheet. So feitos testes nos pinos de entrada e sada do CI para constatar a conduo no interior do mesmo. Utilizando o CI , alimentando com 5V e depois 0V a sua porta, verifica-se a sada, tambm medido o valor de entrada e sada quando o CI tem a um pino de entrada em aberto ou seja, flutuando. H ainda outro circuito para ser feito na prtica, este que composto por 1 CI 7404N,

conectando suas portas internas em srie , nesse ltimo circuito os terminais V1 e V3 so testados pelos canais 1 e 2 do osciloscpio, onde o terminal negativo do gerador de funes tambm est ligado, no caso , na referncia das sondas e no terminal negativo da fonte DC.

DesenvolvimentoAo incio desta prtica, identifica-se no CI 7404 pinos de sada e entrada, observando os valores das tenses de entrada e sada, tambm das correntes de entrada e sada nos valores lgicos Alto e Baixo. Verifica-se ento o funcionamento de um dos inversores lgicos alimentando a entrada de um dos mesmos alternadamente com 0V e 5V, observando em seguida a sada deste atravs de um canal escolhido no osciloscpio. V entrada 0V 5V V sada 4,5V 0,1V

Atravs destes dados, observa-se que os valores encontrados esto de acordo com a lgica empregada nas portas inversoras e, os valores fornecidos na sada esto ambos na taxa correta de variao dos nveis lgicos Alto e Baixo de acordo com o Data Sheet do CI. Sabendo que as tenses de entrada e sada em nvel lgico alto e baixo so respectivamente, e

.

Utilizando um pino de entrada em estado "flutuante" (aberto), teremos os seguintes valores de tenso de entrada e sada: VEntrada: 1,26V VSada: 0,1V Na famlia TTL, tem-se que a entrada flutuante ser interpretada como valor lgico 1. O que se v na entrada, apenas o valor de tenso interno da porta.

Conectando 2 inversores em srie, deseja-se obter a prova de que acionamento do segundo ser feito pelo primeiro, assim, temos o diagrama abaixo:

Selecionam-se as portas a serem conectadas no CI e ento atravs dos valores citados na tabela abaixo, as tenses V2 e V3 so medidas e datadas na mesma. V1 0V 5V V2 4,44V 0,1V V3 0,1V 4,44V

Observa-se ento que atravs da passagem sequencial dos valores lgicos utilizados, o acionamento da segunda porta pela segunda foi bem sucedido.

A corrente medida na sada da porta inversora do CI chamada I OL. E como descrito no datasheet do mesmo, esta corrente alcana um mximo de 16mA. Sabendo que a tenso medida na sada VOL e que a mesma alcana um mximo de 0,4V em uma corrente IOL de 16mA, pode-se acompanhar na tabela abaixo que os valores descritos acima esto dentro das especificaes no datasheet at a marca de 16mA para IOL e 0,4V para VOL . As variaes posteriores s citadas acima so valores considerados estados irrelevantes, no so considerados nveis lgicos Baixos nem Altos. A seguir a tabela da variao da tenso de sada em funo da corrente de sada:

Corrente de sada

Tenso de sada

4 mA 6 mA 8 mA 10 mA 12 mA 14 mA 16 mA 18 mA 20 mA 25 mA 30 mA

251 mV 281 mV 321 mV 350 mV 385 mV 420 mV 460 mV 500 mV 550 mV 1,8 V 2V

O grfico a seguir mostra a tenso de sada pela corrente de sada:2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200

0

5

10

15

20

25

30

Executando o circuito, com as medies feitas no osciloscpio percebido que, a entrada do circuito em que est ligado o gerador de funes, a corrente que passa por essa porta alcana primeiro do que a corrente que passa pela sada do circuito que est ligado em srie as 6 portas inversoras. Isso devido a presena dessas 6 portas inversoras em serie que geram um atraso na corrente que passa por ela. O ideal era que isso no ocorresse, mas na pratica essa afirmao no valida.

O tempo de propagao do sinal do nvel BAIXO para o ALTO foi de aproximadamente 30,00ns. Porm este tempo observado o tempo total da propagao de todas as portas em srie. Para definirmos o tempo exato da propagao que cada porta inversora fornece, devemos dividir este valor encontrado por 6, obtendo 5,0ns para cada porta. O parmetro que corresponde ao tempo medido o tPLH, pois este tempo exatamente o tempo de atraso do estado lgico 0, ou BAIXO, para o estado lgico 1, ou ALTO. O tempo encontrado est perfeitamente dentro dos padres fornecidos pelo fabricante. Pois o mesmo especifica um tempo de atraso de 9ns. Sabendo que o tempo de atraso encontrado de 5ns, as medidas so pertinentes.

CONCLUSO