Prática 04 - Somador Subtrator

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Universidade Estácio de Sá – Campus Centro IV
	
	
	Curso: Engenharia
	Disciplina: Circuitos Digitais
	Código: 
	Turma: 
 
	
	
	Professor (a): Odair Xavier 
	Data de Realização: 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Nome do Aluno (a): 
Nome do Aluno (a): 
Nome do Aluno (a): 
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	Nº da matrícula: 
Nº da matrícula: 
Nº da matrícula: 
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Nome do Experimento: Somador / Subtrator
Objetivos: 
O quarto módulo do laboratório tem como fundamento a montagem e compreensão de um circuito combinacional utilizando um CI CMOS para realizar a operação de somador e subtrator operando com o complemento de dois, assim atestar sua validade na prática. 
Este experimento também tem como objetivo a realização e compreensão de compatibilidade de CIs TTL e CMOS, utilizou-se o material adequado para a montagem do circuito necessário além de ser realizado variados testes com o componente eletrônico “C.I” para descobrir sua função. 
Introdução teórica: 
Nos computadores, calculadoras, micro controlador e máquinas similares, as operações aritméticas são realizadas por meio de softwares. Tais operações também podem ser feitas por meio de hardware. Os circuitos que realizam estas operações são chamados de circuitos aritméticos e na sua construção, dependendo da complexidade, são utilizados vários CI´s tais como portas lógicas, contadores, registradores, somadores e multiplexadores
- Somador parcial
O somador parcial circuito é para somar duas parcelas de um bit gerando um bit de resultado da soma e um bit de transporte (carry), conforme a tabela verdade abaixo: 
		Nomes dos sinais do somador parcial
	A
	Entrada
	Primeira parcela.
	B
	Entrada
	Segunda parcela.
	S
	Entrada
	Bit de soma
	Cout
	Saída
	Transpote de saída
		A B
	Cout
	S
	0 0
	0
	0
	0 1
	0
	1
	1 0
	0
	1
	1 1
	1
	0
Pela tabela verdade observa-se que a soma e o transporte podem ser obtidos usando portas lógicas simples: 
Fig. 1: Somador parcial
- Somador completo
Para somar números com vários bits é necessário somar também o bit de transporte vindo do estágio anterior. Portanto temos tres bits a serem somados: as parcelas An e Bn e o transporte Cn, gerado pelo estágio anterior. O somador deve gerar o bit de soma Sn e o bit de transporte Cn+1 para o próximo estágio. Estas operações se realizam segundo a tabela verdade abaixo: 
	An Bn Cn
	Cn+1
	Sn
	0 0 0
	0
	0
	0 0 1
	0
	1
	0 1 0
	0
	1
	0 1 1
	1
	0
	1 0 0
	0
	1
	1 0 1
	1
	0
	1 1 0
	1
	0
	1 1 1
	1
	1
Esta tabela permite deduzir que os sinais de saída Cn+1 e Sn podem ser expressos pelas equações: 
_ _ _ _ _ _
S = A. B.C + A.B.C + A.B.C + A.B.C
Cn+1 = A.B + A.C + B.C
Estas equações podem ser modificadas usando o teorema de Morgan para usar apenas portas Não-E: 
- Somador paralelo de 4 bits
Os bits do somador podem ser cascateados, conectando-se o transporte de saída do primeiro estágio (bit menos significativo) com a entrada de transporte do segundo estágio, o transporte de saída do segundo com o trasporte de entrada do terceiro e assim sucessivamente. O circuito integrado 7483 é um somador binário de 4 bits com os seguites sinais de entrada e saída: 
	Pino
	Sinal
	Entrada / Saída
	Descrição
	10
	A0
	E
	Parcela menos significativa
	11
	B0
	E
	Parcela menos significativa
	13
	C0
	E
	Transporte de entrada
	8
	A1
	E
	Parcela
	7
	B1
	E
	Parcela
	3
	A2
	E
	Parcela
	4
	B2
	E
	Parcela
	1
	A3
	E
	Parcela
	16
	B3
	E
	Parcela
	9
	S0
	E
	Soma
	6
	S1
	S
	Soma
	2
	S2
	S
	Soma
	15
	S3
	S
	Soma
	14
	C4
	S
	Transporte de saída
- Soma/Subtração usando Complemento de Dois
 Numa operação aritmética em complemento de dois, não se corrige o resultado como no caso do complemento de um. É necessário, porém, somar-se 1 ao complemento bit a bit do número: 
(Complemento de 2) = (Complemento de 1) + 1
Numa subtração, portanto, costuma-se “forçar” um “vem-um” na coluna de bits menos significativos dos operandos.
 Exemplos: 
 7 - 3 = 4 4 - 6 = -2
 1 “vem-um” forçado 1 “vem-um” forçado 0 1 1 1 7 0 1 0 0 4 1 1 0 0 -3 (complemento de 1) 1 0 0 1 -6 (complemento de 1) 0 1 0 0 4 1 1 1 0 -2 (complemento de 2) 
Numa soma de números positivos ou negativos a complementação não é necessária e, portanto não há “vem-um” forçado. 
Exemplo: 
-2 - 3 = -5
1 1 1 0 -2 (complemento de 2)
1 1 0 1 -3 (complemento de 2)
1 0 1 1 -5 (complemento de 2)
Aparelho utilizado:
• Protoboard de 2420 pontos – Placa utilizada para o ensaio de circuitos sem a necessidade de soldagem. Possui orifícios e conexões condutoras para a montagem de circuitos elétricos.
 
 
Frabricante: Minipa / Modelo: MP-2440
• Circuito integrado CD 4008 – Possui internamente algumas portas lógicas independentes umas das outras.
 
 Fabricante: N/A. / Modelo: CD4008BMS
• Fios de cobre diversos – Utilizado para fazer as ligações do circuito, assim como as portas de entrada e saída de portas lógicas.
 
Fabricante: N/A. / Modelo: N/A
• Fonte de alimentação – Utilizada para alimentar o circuito
 Fabricante: Minipa. / Modelo: MPC-3003D
• Multímetro – Utilizado para realizar medições de grandezas elétricas, como voltagem, amperagem, resistência, etc.
 Fabricante: Minipa. /Modelo: ET-1002
• Leds verde – Utilizado para a emissão de luz e identificar o bit de saída da porta lógica. Bit 0 – led não emite e Bit 1 – led emite.
 Fabricante: N/A. / Modelo: N/A
Roteiro do experimento:
1 – Com o auxílio do multímetro digital ajustar a fonte de alimentação para +5 Vcc;
2 – Consultar o datasheet do circuito integrado TTL 7483 disponibilizados no material da prática e realizar a compatibilidade dos pinos do esquema para um CI CMOS 4008;
3 – Realizada a compatibilidade, fixar o CI CMOS 4008 na matriz de contato da protoboard;
4 – Utilizar os fios de cobre para conectá-los nas respectivas entradas indicadas no datasheet do CI. O pino indicado no esquema como +5V representa a alimentação do CI na fonte já o pino representado pelo símbolo representa a ligação terra;
5 – Fixar os indicadores de Led juntamente com o diodos nos pinos indicados por ∑1, ∑2, ∑3 e ∑4 conforme indicado no material disponibilizado para realizar a prática;
6 – Ligar a fonte de alimentação;
6 – Ligar as entradas dos CI’s aos potências de +5V (nível um) e terra (nível zero) de acordo com o valor decimal convertido em binário pedido nos itens 2, 4 e 7 do material da prática;
7 – Verificar se os LEDs emitem;
8 – Identificar o funcionamento dos circuitos montados e as respostas nos leds (nível 0 – led não emite, nível 1 –led emite);
9 -Preencher o resultado das equações de acordo com os itens 2,4 e 7;
10 – Verifique se os resultados foram de acordo com as equações propostas;
Dados coletados:
Não foi possível a coleta de dados devido a problemas na realização do experimento. O mesmo se encontra relatado no item Análise dos resultados.
Cálculos:
	Abaixo segue os cálculos teóricos relacionados ao item 7 da folha de roteiro de experimento disponibilizada em laboratório.
Tabelas e Gráficos:
N/A
Análise dos resultados:
Inicialmente ao começarmos o experimento tivemos dúvidas a respeito da compreensão da compatibilização do CI TTL 7483 para o CMOS 4008 o qual fomos devidamente orientados pelo professor. Em seguida foi realizado a montagem do circuito compatibilizado em um CMOS 4008 conforme orientado pelo material. Após a montagem não conseguimos ter as respostas corretas do experimento, mesmo após diversos testes e verificações das conexões dos pinos além de apertos dos fios de cobre na proto-board. Questionamos o problema ao professor o qual verificou que as conexões estavam corretas e orientou a troca do CI. Realizamos a substituição do mesmo porém o problema persistiu, novamente informamos ao professor, neste tempo o período da aula de laboratório estava se encerrando impossibilitando a continuação da experiência e o professor orientou-nos a encerrar o experimento e informar neste relatório o relato do ocorrido.