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1 EVALDO MARTINS DE SOUZA GABRIEL HOSKEN PEREIRA DA SILVA TRABALHO DE INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS LÓGICOS BELO HORIZONTE UNIVERSIDADE FUMEC 2008

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Trabalho feito para a disciplina de Introdução aos Sistemas Lógicos que descreve um pouco sobre alguns dispositivos, chips, leds e outros componentes

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Page 1: Trabalho de ISL

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EVALDO MARTINS DE SOUZA

GABRIEL HOSKEN PEREIRA DA SILVA

TRABALHO DE INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS LÓGICOS

BELO HORIZONTE

UNIVERSIDADE FUMEC

2008

Page 2: Trabalho de ISL

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EVALDO MARTINS DE SOUZA

GABRIEL HOSKEN PEREIRA DA SILVA

TRABALHO DE INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS LÓGICOS

Trabalho apresentado à disciplina de

Introdução aos Sistemas Lógicos, do

Curso de Ciência da Computação, da

Universidade FUMEC – FACE.

Período: 2°

Professor: Leonardo Ribas

BELO HORIZONTE

UNIVERSIDADE FUMEC

2008

Page 3: Trabalho de ISL

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ÍNDICE

INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 4

CI CMOS de Alta Velocidade .......................................................................................... 5

CI CMOS 74HC00 ........................................................................................... 6

CI CMOS 74HC02: .......................................................................................... 6

CI CMOS 74HC76: .......................................................................................... 7

CI CMOS 74HC191: ........................................................................................ 7

CI CMOS 74HC4028: ...................................................................................... 8

AMPLIFICADOR OPERACIONAL ............................................................................... 8

AMPLIFICADOR OPERACIONAL 324: ....................................................... 9

AMPLIFICADOR DE POTÊNCIA 546 .......................................................... 9

CI TEMPORIZADOR ...................................................................................................... 9

TRANSISTORES ........................................................................................................... 10

DIODOS ......................................................................................................................... 12

RESISTORES ................................................................................................................. 14

CAPACITORES ............................................................................................................. 16

Capacitores Cerâmicos ................................................................................... 17

Capacitores Eletrolíticos ................................................................................. 17

LED’s ............................................................................................................................. 18

FOTOS DO PROTOBOARD..........................................................................................19

CONCLUSÃO ................................................................................................................ 20

BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................ 20

Page 4: Trabalho de ISL

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INTRODUÇÃO

O presente trabalho apresentado tem como finalidade mostrar o funcionamento de um

projeto que combina um circuito de OR e um circuito de NOR bem como descrever as

características e finalidades de alguns dispositivos eletrônicos usados na parte prática do

trabalho que é a montagem do Projeto 356: Driver de LEDS por 4 chaves, da disciplina

Introdução aos Sistemas Lógicos e mostra de forma resumida algumas informações

sobre diversos dispositivos como resistores, transistores, diodos e outros.

Page 5: Trabalho de ISL

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CI CMOS de Alta Velocidade

CIs (Circuitos Integrados) 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 cerâmica, com pinos metálicos para conexão dos CIs com

outros dispositivos.

CIs CMOS de Alta Velocidade

A classificação das famílias dos CIs varia. A família CMOS, usada no projeto

356 (Driver de LED por 4 chaves) divide-se em várias subfamílias conforme o quadro

abaixo:

As subfamílias CMOS de alta-velocidade são 74HC e 74HCT.

Uma entrada de um CI CMOS em flutuação pode aquecer o CI e danificar os

circuitos internos do chip. Assim, todas as entradas de CIs CMOS devem ser ligadas ao

nível ALTO ou BAIXO, ou a saída de outro CI. A tensão medida em uma entrada

CMOS em flutuação varia em função do ruído presente, causando uma oscilação na

tensão de saída do CI. O consumo de potência da família C-MOS é 2,5nW por porta na

versão 74HC, caracterizando-se em mais uma grande vantagem desta família.

Alguns parâmetros da família CMOS 74HC:

1. Alimentação: Esta família permite para as séries 4000 e 74C operar na faixa de

3V a 15V, para a versão HC de 2V a 6V.

Page 6: Trabalho de ISL

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2. Tempo de atraso de propagação: 8ns para uma freqüência de clock máxima de

55MHz na família HC e HCT.

3. Potencia dissipada: O consumo de potência da família C-MOS (com Vdd=5V) é

da ordem de 1nW por porta na série 4000 e 2,5nW por porta na versão 74HC.

A família CMOS é sensível à eletricidade estática, recomendando-se assim que

alguns cuidados sejam tomados ao manusear os componentes para que não venham

a ter sua camada de óxido destruída e o componente danificado permanentemente.

Nas versões mais recentes dessa família existem diodos de proteção que visam

evitar a ação da eletricidade estática, mas mesmo assim, é recomendado cuidados no

manuseio dos componentes.

CI CMOS 74HC00: Como dito anteriormente, trata-se de um CI de alta

velocidade. É um CI que possui 4 (quatro) portas NAND com 2 (duas) entradas

em cada, por isso chamado de CI NAND. Neste CI o sinal de saída será trocado

dependendo dos níveis dos sinais da entrada.

Portas CI NAND

CI NAND 74HC00

CI CMOS 74HC02: Outro CI de alta velocidade. Este CI é conhecido como CI

NOR por possuir quatro portas NOR com duas entradas cada. Para que haja uma

saída com nível baixo, basta que uma ou ambas as entradas tenha nível alto.

CI NOR 74HC02

Portas CI NOR

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CI CMOS 74HC76: Chamado de CI FLIP-FLOP possui em seu interior dois

circuitos flip-flop independentes. Ao pulsar na entrada, a saída do CI é alterada.

Portas CI FLIP FLOP

CI FLIP FLOP 74HC76

CI CMOS 74HC191: Também chamado de CI Contador, este CI conta os

números de pulsos aplicados na entrada e depois os envia para a saída. Ele faz

essa contagem no modo binário, podendo fazer também de forma crescente ou

decrescente.

CI CONTADOR 74HC191

Portas CI CONTADOR

CI CMOS 74HC4511: Este circuito integrado é chamado de CI Decodificador

BCD para decimal. Ele mostra no display de 7 (sete) segmentos os números

decimais normais que ele decodificou das entradas BCD. Um 'display de 7-

segmentos' é constituído por um arranjo de diodos emissores de luz (LEDs), o

display típico possui um diodo para cada segmento. Os leds no arranjo podem

ser conectados como catodo-comum (common-cathode) ou anodo-comum

(common-anode). No display tipo catodo-comum todos os catodos dos leds são

conectados a 0V .Os segmentos individuais são acesos aplicando-se uma tensão

positiva no anodo do led do segmento desejado. Para o display anodo-comum,

todos os anodos são curto-circuitados e ligados em Vcc= 5V. Então, um

segmento individual pode ser aceso pela aplicação de 0V no catodo do led do

segmento selecionado.

Page 8: Trabalho de ISL

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Portas CI DECODIFICADOR

CI DECODIFICADOR BCD 74HC4511

CI CMOS 74HC4028: Outro circuito integrado decodificador que também

decodifica as entradas BCD em números decimais normais.

Portas CI DECODIFICADOR BCD PARA DECIMAL

AMPLIFICADOR OPERACIONAL

Os amplificadores Operacionais (AmpOp) são dispositivos de acoplamento direto,

de alto ganho, que usam realimentação para controle de suas características. Eles são

hoje encarados como um componente, um bloco fundamental na construção de circuitos

analógicos. Internamente, são constituídos de amplificadores transistorizados em

conexão série, que usam realimentação para controle de suas características. Eles são

hoje encarados como um componente, um bloco fundamental na construção de circuitos

analógicos. Internamente, são constituídos de amplificadores transistorizados de

conexão em série.

Page 9: Trabalho de ISL

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AMPLIFICADOR OPERACIONAL 324: O LM324 é um CI com quatro

amplificadores operacionais independentes e o circuito usa dois com a

numeração dos pinos idêntica.

CI AMPLIFICADOR OPERACIONAL 324

Portas CI AmpOp

AMPLIFICADOR DE POTÊNCIA 546: O LM546 é usado para amplificar o

sinal da freqüência de áudio. O sinal de freqüência possui uma freqüência

audível.

CI TEMPORIZADOR

Chamado de CI 555 serve para criar um circuito temporizador. O 555 é um circuito

integrado (chip) utilizado em uma variedade de aplicações de temporização ou como

multivibrador. O temporizador 555 é um dos mais populares e versáteis circuitos

integrados jamais produzidos. É composto por 23 transistores, 2 diodos e 16 resistores

num chip de silício em um encapsulamento de 8 pinos duplo em linha (DIP). O 555 tem

três modos de operação:

Modo monoestável: nesta configuração, o CI 555 funciona como um

disparador. Suas aplicações incluem temporizadores, detector de pulso, chaves

imunes a ruído, interruptores de toque, etc.

Modo astável: O CI 555 opera como um oscilador. Os usos incluem pisca-pisca

de LED, geradores de pulso, relógios, geradores de tom, alarmes de segurança,

etc.

Modo biestável: o CI 555 pode operar como um flip-flop, se o pino DIS não for

conectado e se não for utilizado capacitor. As aplicações incluem interruptores

imunes a ruído, etc.

Curiosidade: o nome "555" foi adotado em alusão ao fato de que existe uma rede

interna (divisor de tensão) de três resistores de 5kohm que servem de referência de

tensão para os comparadores do circuito integrado.

Estas especificações aplicam-se ao NE555. Outros temporizadores 555 podem ter

parâmetros diferenciados dependendo do uso a que se destinam (uso militar, médico,

etc).

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Tensão de alimentação (VCC) 4.5 até 15 V

Corrente de alimentação (VCC = +5 V) 3 até 6 mA

Corrente de alimentação (VCC = +15 V) 10 até 15 mA

Corrente de saída (máxima) 200 mA

Dissipação de potência 600 mW

Temperatura de Operação 0 até 70°C

CI TEMPORIZADOR 555

Portas CI TEMPORIZADOR

TRANSISTORES

O transístor (ou transistor) é um componente eletrônico que começou a se

popularizar na década de 1950 tendo sido o principal responsável pela revolução da

eletrônica na década de 1960, e cujas funções principais são amplificar e chavear sinais

elétricos. O termo vem de transfer resistor (resistor de transferência), como era

conhecido pelos seus inventores.

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O processo de transferência de resistência, no caso de um circuito analógico,

significa que a impedância característica do componente varia para cima ou para baixo

da polarização pré-estabelecida. Graças a esta função, a corrente elétrica que passa

entre coletor e emissor do transístor varia dentro de determinados parâmetros pré-

estabelecidos pelo projetista do circuito eletrônico; esta variação é feita através da

variação de corrente num dos terminais chamado base, que conseqüentemente ocasiona

o processo de amplificação de sinal.

Alguns tipos de transistores

Transistor PNP: O transístor PNP (lógica positiva) é formado por duas junções PN na

sequência PN-NP. É formado por três cristais de silício, sendo dois P e um N (PNP). A

tensão, no transistor PNP, é mais alta no emissor, média na base mais baixa no coletor.

A polarização deste tipo de transistor é o contrário do NPN (lógica negativa).

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Transistor NPN: O transístor NPN é formado por duas junções NP, na sequência NP-

PN. Formado por três cristais de silício, sendo dois N e um P(NPN). Fica com tensão

mais alta no coletor, média na base e mais baixa no emissor. A tensão é só um pouco

maior que a do emissor (no máximo, 0,8 V a mais).

DIODOS

O diodo é o mais simples dispositivo eletrônico semicondutor existente e de

ampla aplicação na área de eletrônica e é composto de cristal semicondutor de silício ou

germânio numa película cristalina cujas faces opostas são dopadas por diferentes gases

durante sua formação. A palavra diodo está relacionada aos "dois eletrodos" presentes

no dispositivo. Sua construção consiste basicamente na formação de uma junção

metalúrgica P-N. Quando em operação a região de depleção aumenta ou diminui de

acordo com a polarização do dispositivo, ou seja, ocorre a variação da altura da barreira

de potencial, obtendo-se um funcionamento semelhante ao de uma chave, e sendo por

isso bastante utilizado em circuitos eletrônicos.

DIODOS

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DIODO RETIFICADOR 1N4001

DIODO DE GERMÂNIO

DIODO DE SILÍCIO

DIODO DE SILÍCIO 1S2473

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Obs: O diodo zener é um tipo de diodo especialmente projetado para trabalhar na

região de avalanche, ou seja, na região de ruptura de tensão reversa da junção PN. O

diodo zener pode funcionar polarizado diretamente ou indiretamente. Quando está

polarizado diretamente, funciona como outro diodo qualquer. Não conduz enquanto a

tensão aos seus terminais for inferior a 0,5 V (diodo de silício) e a partir desta tensão

começa a conduzir, primeiro pouco e depois cada vez mais depressa, sendo não linear a

curva de crescimento da corrente com a tensão. Por esse fato, a sua tensão de condução

não é única, sendo considerada de 0,6 ou 0,7 V. Um diodo vulgar polarizado

inversamente praticamente não conduz. Existe uma pequena corrente inversa, chamada

de saturação e devida unicamente à geração de pares de elétron-lacuna na região de

carga espacial, à temperatura ambiente. No diodo zener acontece a mesma coisa. A

diferença entre os dois tipos de diodo é que, no diodo convencional, ao atingir uma

determinada tensão inversa, cujo valor depende do diodo, este aumenta bruscamente a

condução (avalanche) e a corrente elevada acaba por destruir o diodo, não sendo

possível inverter o processo, enquanto no diodo zener, ao atingir uma tensão chamada

de zener, o diodo aumenta a condução sem se destruir e mantém constante a tensão aos

seus terminais. Existem várias tensões de zener (uma para cada diodo) como, por

exemplo, 5,1 V e 6,3 V. Quanto ao valor da corrente máxima admissível, existem vários

tipos de diodo. O valor indicado é o da potência. Por exemplo, existem diodos zener de

400 mW, além de outros valores. O valor da corrente máxima admissível depende desta

potência e da tensão de zener. É por isso que o diodo zener se encontra normalmente

associado com uma resistência em série, destinada precisamente a limitar a corrente a

um valor admissível.

RESISTORES

Os resistores são elementos que apresentam resistência à passagem de

eletricidade. Podem ter uma resistência fixa ou variável. A resistência elétrica é medida

em ohms.

O "retângulo" com terminais é uma

representação simbólica para os resistores

de valores fixos na Europa incluindo o

Reino Unido; a representação em "linha

quebrada" (zig-zag) é usada nas Américas

e Japão.

Existem muitos tipos de resistores utilizados na eletrônica, porém em sua grande

maioria são pequenos demais para se escrever o valor no corpo do mesmo. Desta forma,

os fabricantes utilizam de um código de cores, que informa o valor do resistor. Os

resistores menores ainda, que são soldados diretamente na superfície da placa, nem

sempre têm o valor impresso no seu corpo, sendo necessário recorrer ao manual técnico

do equipamento para saber o valor correto.

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Alguns tipos de resistores

Como ler um resistor de 4 faixas: Para ler um resistor de 4 faixas coloridas deve-se prestar atenção ao seguinte: há uma

cor que está mais próxima do extremo. Esta é a primeira cor a ser considerada na leitura

A primeira cor deste extremo representa o primeiro dígito do valor. A segunda cor

representa o segundo dígito. A terceira cor representa o fator multiplicativo. Por

exemplo:

Marrom = 1

Preto = 0

Vermelho = 2

O valor deste resistor será 1000 onde os dois últimos zeros são referentes ao fator

multiplicativo, ou seja, a quantidade de zeros ao final do valor.

Como ler um resistor de 5 ou 6 faixas: Quando o resistor é de precisão, apresenta 5 faixas coloridas. Como a última faixa

destes resistores normalmente é marrom ou vermelha, pode haver uma confusão a

respeito de onde é o lado certo para iniciar a leitura, já que a primeira faixa que

representa o valor do resistor também pode ser marrom ou vermelha. Sendo assim, a

exemplo do resistor de 4 listras coloridas, o melhor fazer é observar a faixa que está

mais próxima do extremo do resistor. Esta será a primeira faixa, por onde se deve iniciar

a leitura. Outra dica é verificar a faixa que está mais afastada das outras. Esta é a última

faixa de cor.

A leitura nestes resistores é semelhante à dos resistores com 4 cores, mas é adicionada

mais uma cor no início, fazendo existir mais um algarismo significativo na medição.

Assim, os três primeiros dígitos são os algarismos significativos, o que confere maior

precisão na leitura. O quarto é o elemento multiplicador. O quinto dígito é a tolerância e

o sexto dígito (quando existir) fará referência ao coeficiente de temperatura, ou seja,

como a resistência varia de acordo com a temperatura ambiente. Este último valor é

dado em PPM (partes por milhão).

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Abaixo temos uma tabela com o código de cores dos resistores:

Abaixo, os detalhes de um resistor de filme de carbono (carvão):

CAPACITORES

Capacitores ou condensadores são elementos elétricos capazes de armazenar

carga elétrica e, conseqüentemente, energia potencial elétrica. Podem ser esféricos,

cilíndricos ou planos, constituindo-se de dois condutores denominados armaduras que,

ao serem eletrizados, num processo de indução total, armazenam cargas elétricas de

mesmo valor absoluto, porém de sinais contrários. O capacitor tem inúmeras aplicações

na eletrônica, podendo servir para armazenar energia elétrica, carregando-se e

descarregando-se muitas vezes por segundo. Na eletrônica, para pequenas variações da

diferença de potencial, o capacitor pode fornecer ou absorver cargas elétricas, pode

ainda gerar campos elétricos de diferentes intensidades ou muito intensos em pequenos

volumes. Abaixo alguns tipos de capacitores:

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Capacitores Cerâmicos: consiste de um tubo ou disco de cerâmica de constante

dielétrica na faixa de 10 a 10.000. Uma fina camada de prata é aplicada a cada

lado do dielétrico. Este tipo de capacitor é caracterizado por baixas perdas,

pequeno tamanho e uma conhecida característica de variação de capacitância

com a temperatura.

Capacitores Cerâmicos

Capacitores Eletrolíticos: consiste de duas placas separadas por um eletrólito e

um dielétrico. Este tipo de capacitor possui altos valores de capacitância, na

faixa de aproximadamente 1 até milhares de . As correntes de fuga são

geralmente maiores do que aos demais tipos de capacitores.

Capacitores Eletrolíticos

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LED’s

O LED é um diodo semicondutor (junção P-N) que quando energizado emite luz visível

por isso LED (Diodo Emissor de Luz). A luz não é monocromática (como em um laser),

mas consiste de uma banda espectral relativamente estreita e é produzida pelas

interações energéticas do elétron. O processo de emissão de luz pela aplicação de uma

fonte elétrica de energia é chamado eletroluminescência. Em qualquer junção P-N

polarizada diretamente, dentro da estrutura, próximo à junção, ocorrem recombinações

de lacunas e elétrons. Essa recombinação exige que a energia possuída por esse elétron,

que até então era livre, seja liberada, o que ocorre na forma de calor ou fótons de luz.

Alguns LED’s

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FOTOS DO PROTOBOARD MONTADO

Page 20: Trabalho de ISL

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CONCLUSÃO

Page 21: Trabalho de ISL

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BIBLIGRAFIA

http://200.19.92.57/wschui/cix/cmosb.htm http://www.fortunecity.com http://www.lsi.usp.br/~roseli/www/psi2307_2004-Teoria-7-AmpOp.pdf http://www.electronica-pt.com http://www.clubedohardware.com.br http://www.mspc.eng.br http://pagesperso-orange.fr

http://www.cyberconductor.com

http://www.cardoso-modelismo.com http://www.eletropecas.com http://eletronicos.hsw.uol.com.br http://reprap.org http://colegioweb.com.br http://eletrohoo.com.br http://eletronica24h.com.br http://inovacaotecnologia.com.br http://multitecmed.com.br http://radioamadores.net http://www.longvideo.com.br

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