Prática 04 - Portas Lógicas

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO 
ICEA- Instituto de Ciências Exatas e Aplicadas 
 Campus- João Monlevade 
 
 
 
 
Disciplina: Princípios de Eletrônica Digital/ CEA-341 
Curso: Engenharia de Computação 
 
Prática 04: Portas Lógicas 
 
 
 
 
 
Nomes: Filipe de Magalhães Costa 
Jonathas Rocha 
 Lucas Cedro de Lima 
 Luíza Bastos Ribeiro 
 
 
 
João Monlevade-MG 
14/10/2012 
1 
 
 
Sumário 
 
Introdução ............................................................................................................................. .................2 
Resumo ....................................................................................................................................................3 
Estudos Preliminares ..........................................................................................................................4 
Exercício de Sala ................................................................................................................................5 
Desenvolvimento ...................................................................................................................................6 
Conclusão ............................................................................................................................. ...............11 
Bibliografia .........................................................................................................................................12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
 
Introdução 
Portas lógicas, também chamadas de circuitos lógicos, são dispositivos que operam com os sinais 
0 e 1, para produzir uma e somente uma saída. O comportamento dessas portas pode ser estudado através 
da tabela verdade que apresenta os estados lógicos das entradas e, por conseguinte, das saídas. 
Na prática 04, foram manuseados os circuitos integrados que possuem as portas AND, OR, 
NAND e NOT, usando respectivamente as famílias de CI’s 7408, 7432, 7400 e 7404. Esse manuseio foi 
efetuado através da maleta disponibilizada em laboratório na qual continham todos os CI’s, Led’s e 
resistências necessárias. Depois de terminada a prática, o experimento feito em laboratório, foi 
comparado aos circuitos montados no multisim. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
Resumo 
Foi realizado no dia 10/04/12 a quarta prática de Eletrônica Digital, com o objetivo de analisar as 
portas lógicas equivalentes aos CI’s: 7408(AND), 7400(NAND), 7432(OR) e 7404(porta inversora). Foi 
necessário também a montagem de um circuito combinacional de uma porta XOR. 
 Antes de ser realizada esta prática todos os circuitos foram previamente testados no software 
Multisim para obter resultados esperados de nosso experimento e também para um melhor proveito do 
tempo disponível. Também foram analisados todos os data-sheets correspondentes aos CI’s utilizados. 
 Com os cuidados necessários com o novo equipamento disponibilizado (maleta) foi montado 
rapidamente e com muita facilidade todos os circuitos propostos pelo procedimento. Os circuitos foram 
criados corretamente e obtiveram-se, em todas as etapas, os resultados esperados. Foi utilizado LED’s 
para identificar o valor das portas de saída de cada CI. 
 Por fim, o circuito equivalente ao item 2.8(XOR) despendeu um pouco mais de tempo devido ao 
excesso de uso dos CI’s 7404, mas com o novo equipamento teve-se a grande vantagem de obter um 
circuito bem mais organizado do que utilizando um protoboard comum. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
Estudos Preliminares/Questões de Revisão 
Página 139 – Seção 4.10/4.11 
(Número 1)Os diferentes tipos de defeitos internos de um CI digital são: 
-Mau funcionamento do circuito interno; 
-Entradas ou saídas curto-circuitadas internamente com o GND ou Vcc; 
- Entradas ou saídas abertas; 
-Curto-circuito entre dois pinos (exceto GND ou Vcc); 
(Número 2) O defeito interno de um CI que pode gerar um sinal que apresenta três diferentes níveis de 
tensão é: Saídas são curto-circuitadas internamente com Vcc ou GND. 
(Número 3)A indicação de uma ponta de prova lógica em Z1-2 e Z1-4 é indeterminado. 
(Número 4)Contenção de sinal acontece quando um inversor tenta gerar saída em nível alto enquanto 
outro tenta gerar saída em nível baixo. 
 
Página 141 – Seção 4.12 
(Número 1) Os tipos mais comuns de falhas externas são: 
-Fio interrompido; 
-Conexão com solda fria; 
-Fissuras ou cortes na placa de circuito impresso; 
-Pino do CI dobrado ou quebrado; 
-Defeito no soquete do CI; 
(Número 2) As causas de circuitos abertos pelos quais trafegam sinais, são as mesmas citada na questão 
anterior. Esses tipos de falhas em circuitos podem frequentemente ser detectados com uma inspeção 
visual cuidadosa e, posteriormente, desconectando o circuito da fonte de alimentação, para verificar 
continuidade (ou seja, verificar os caminhos de baixa resistência elétrica) com um ohmímetro entre os 
dois pontos do circuito. 
(Número 3) Os sintomas provocados por uma falha na fonte de alimentação são instabilidade ou não 
funcionamento. 
(Número 4) Se acontecer o carregamento, o nível de tensão de um CI pode passar para a faixa de nível 
indeterminado. 
 
 
 
 
 
5 
 
 
Exercício Proposto em Sala: 
Desenvolver uma porta AND de quatro entradas a partir de outras portas AND: 
 
Figura 1 - Portas AND de 4 entradas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
 
Desenvolvimento 
2.1 Identificações dos pinos de entrada e saída do CI 7408: 
 
Figura 2 - Pinos de alimentação do CI 7408 
 
2.2Montagem do Circuito ilustrado na prática: 
 
Figura 3 - Montagem do Circuito 2.2 
 
Tabela relacionada ao circuito montado na figura 3: 
 
Chave A Chave B Led 
0 0 OFF 
0 1 OFF 
1 0 OFF 
1 1 ON 
Tabela 1 - Tabela verdade da função AND 
Como a tabela 1 é relacionada a uma porta AND, sua saída só tem nível ALTO quando as chaves A e B 
estão em nível ALTO. O Led só acende em ALTO, portanto, ele só deverá acender na última combinação 
da tabela. Essa expectativa foi confirmada na aula prática. 
 
 
7 
 
 
2.3 Identificação dos pinos de entrada do CI 7432 
 
Figura 4- Pinos de alimentação do CI 7432 
 
2.4 Montagem do circuito OR: 
 
 
Figura 5 - Montagem da figura 2.4 
 
Tabela relacionada ao circuito da figura 5: 
 
Chave A Chave B Led 
0 0 OFF 
0 1 ON 
1 0 ON 
1 1 ON 
Tabela 2 - Tabela verdade da função OR 
 
A tabela 2 é relacionada a uma porta OR, ou seja, sua saída só tem nível ALTO quando alguma (ou as 
duas) chave está em nível ALTO. O Led só acende em ALTO, portanto, ele só deverá acender nas três 
últimascombinações da tabela. Conseguimos comprovar esse caso na prática. 
8 
 
2.5 Identificação dos pinos de entrada e saída do CI 7400: 
 
Figura 6 - Pinos de alimentação do CI 7400 
 
2.6 Montagem do circuito AND 
 
Figura 7 - Montagem da figura 2.6 
 
Tabela relacionada à figura 7: 
Chave A Chave B Led 
0 0 ON 
0 1 ON 
1 0 ON 
1 1 OFF 
Tabela 3 - Tabela verdade da função NAND 
 
A tabela 3 é relacionada a uma porta NAND, ou seja, sua saída só tem nível BAIXO quando as duas 
chaves estão em nível ALTO. O Led só acende em ALTO, portanto, ele deverá acender nas três primeiras 
combinações da tabela. Isso foi comprovado na prática 
 
 
 
92.7 Montagem do circuito da expansão da porta AND para 3 entradas: 
 
Figura 8 - Circuito de uma porta AND de três entradas. 
 
Tabela verdade da porta AND com três entradas: 
Chave A Chave B Chave C Led 
0 0 0 OFF 
0 0 1 OFF 
0 1 0 OFF 
0 1 1 OFF 
1 0 0 OFF 
1 0 1 OFF 
1 1 0 OFF 
1 1 1 ON 
Tabela 4- Tabela verdade relacionada a figura 8. 
 
Como a tabela 4 é relacionada a duas portas AND’s, sua saída só tem nível ALTO quando as chaves A e 
B e C estão em nível ALTO. O Led só acende em ALTO, portanto, ele só deverá acender na última 
combinação da tabela. Essa expectativa foi confirmada na aula prática. 
 
 
 
 
 
 
10 
 
2.8 A identificação dos CIs 7408, 7414, 7432, fonte de alimentação ( Vcc e GND), chaves(S2 e S1) e 
Led, está representada abaixo : 
 
Figura 9 - Circuito da função OU-EXCLUSIVO 
 
Tabela relativa ao circuito acima: 
Chave A Chave B Led 
0 0 OFF 
0 1 ON 
1 0 ON 
1 1 OFF 
Tabela 5 - Tabela verdade da função OU-EXCLUSIVO 
 
A tabela 5 é relacionada a uma porta XOR, ou seja, uma das chaves está em ALTO e a outra está em 
BAIXO. O Led só acende em ALTO, portanto, ele só deverá acender na segunda e na terceira 
combinação da tabela. Conseguimos comprovar esse caso na prática. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
 
Conclusão 
Depois de realizada essa prática concluiu-se que os Leds ligados nas portas AND, OR, NAND, XOR, 
respeitavam a tabela-verdade relacionada a cada uma das portas, ou seja, quando a resposta da tabela era 
de nível lógico 1 o led acendia. Entretanto ao ser montado o circuito no multisim, foi observado que o 
Led era aceso em zero, pois o mesmo acendia ao inverso da resposta da tabela verdade. Foi perguntado ao 
professor em sala o porquê desse acontecimento e foi explicado que isso aconteceu porque o Led da 
prática estava polarizado de forma contrária ao do circuito visto em laboratório. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
Bibliografia 
- Notas de aula do professor Juan. 
- TOCCI J. R; WIDMER N. S; MOSS, G. L Sistemas Digitais: Princípios e Aplicações. 
Pearson, São Paulo 11ª Ed 2011.