Conceitos eletronica digital

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Conceitos Introdutórios
Eletrônica Digital e Sistemas Digitais
Analógico e Digital
 Sinais analógicos: Tem valores 
pertencentes a um conjunto contínuo.
 Sinais digitais: Tem um número finito de 
valores
Sinal Analógico
te
m
pe
ra
tu
ra
tempo
• Tempo t contínuo
• Amplitude da medida contínua
• Є R
Sinal Digital
(Sample-and_Hold)
te
m
pe
ra
tu
ra
tempo
Sistema Analógico
Transdutor de velocidade
Transdutor de temperatura
Tensão ou
Corrente
Processamento
Analógico
0
40
80 120
160
200
Sistema Digital
Transdutor de temperatura
+ Amplificador
Conversor
Analógico/Digital
(ADC)
68,4235oC 3,256V 10010110 SP PV
Processamento
Digital
Controlador
Conversor
Digital/Analógico
(DAC)
Controle de
Temperatura
1,313V0010001101111100
Converter o sinal analógico para digital e vice-versa sempre que 
sistemas digitais tenham que interagir com estes sinais físicos.
 Um equipamento digital:
Codifica (digitaliza) a informação em uma 
representação discreta.
Processa.
Retorna resultado na forma digital ou analógica. 
Ex: balança digital e um equalizador ou filtros 
digitais para aparelhagem de som.
Vantagens dos Sistemas Digitais
 Facilidade de projeto - modularização
 Armazenamento de informação
 Maior precisão e exatidão
 As operações podem ser programadas
 Menor susceptibilidade a ruído
 Maior capacidade de integração
Transmissão Serial de Dados
S.D.
1
S.D.
2
1 -> 0 -> 1 -> 1 -> 0 -> 0 -> 0 -> 1 -> 0 -> 1
0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T 10T
1011000101
Transmissão Paralela de Dados
S.D.
1
S.D.
2
0 T 2T
1011000101
d
0
d
1
d
2
d
3
d
4
d
5
d
6
d
7
d
8
d
9
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
d
0
d
1
d
2
d
3
d
4
d
5
d
6
d
7
d
8
d
9
Clock
 Periódico.
 Constante.
 Sincroniza as ações de um Sistema Digital.
 Os circuitos utilizam a transição negativa e/ou a 
transição positiva do clock.
T = 1/f
Referência em sistemas digitais para dispositivos que necessitam de 
temporização
Síncrono X Assíncrono
Síncrono
 Há um sinal de referência (clock) que 
coordena o funcionamento dos circuitos do 
sistema digital.
Assíncrono
 O circuitos funcionam a partir de eventos 
(alteração do valor digital de um sinal) ou de 
estimativas do instante de ação.
Computador Digital
Unidade de
Entrada
Unidade Lógica
e Aritmética
Unidade de
Controle
Unidade de
Memória
Unidade Central de
Processamento (CPU)
Sinais de controle
Unidade de
Saída
Dados,
informações
Dados ou informações
Dados,
informações
Circuito Síncrono
Unidade Central de
Processamento (CPU)
Sinais de controle
Dados,
informações
Dados ou informações
Dados,
informações
Clock
Unidade de
Controle
Unidade de
Memória
Unidade de
Saída
Unidade Lógica
e Aritmética
Unidade de
Entrada
Representações
Tabela-Verdade Esquemático
Equação-Booleana
BACY
ABX


Portas/Funções Lógicas
 Utilizam bits de entrada para gerar um bit de saída,que 
depende da operação lógica em questão.
 NOT, AND, OR
 NAND, NOR
 XOR, XNOR
A y
y = A
A y
0 1
1 0
Porta NOT
“inversora”
A
B
y
y = A + B
A B y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Porta AND Porta OR
A
B
y
y = A . B
A B y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
A
B
y
y = A . B
A B y
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Porta NAND
“não-e”
A
B
y
y = A + B
A B y
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
Porta NOR
“não-ou”
A
B
y
y = A + B
A B y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Porta XOR
“ou-exclusivo”
Porta XNOR
“coincidência”
A
B
y
y = A + B
A B y
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Portas lógicas – circuitos CMOS
INVERSOR
Portas lógicas – circuitos CMOS
NAND NOR
A B y
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
A B y
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
Portas lógicas – circuitos CMOS
AND OR
A B y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
A B y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Representação em Linguagens de 
Programação
 y = !A;
 y = A | B;
 y = A & B;
 y = !(A | B);
 y = !(A & B);
 y = A ^ B;
 y = !(A ^ B);
 y = not(A);
 y = A or B;
 y = A and B;
 y = A nor B;
 y = A nand B;
 y = A xor B;
 y = A xnor B;
Arranjo Lógico
Portas NOT, AND e OR
PLD (Dispositivos Lógicos Programáveis)
Matriz de portas
Módulos Lógicos
• MSI – Medium Scale Integration
• Implementam um circuito lógico que consiste 
de mais do que uma ou duas portas e executa 
alguma função útil.
• Multiplexador
• Demultiplexador
• Codificador
• Decodificador
• Comparador
• Somador
• Unidade lógica e aritmética
• Memória
Multiplexador
É um componente lógico que direciona uma das 
diversas entradas para a saída, em função dos 
sinais de seleção
Ex:
MUX 4:1  4 entradas, 1 saída
(neste caso são necessários 2 bits de seleção)
Multiplexador
Multiplexador
Demultiplexador
É um componente lógico que direciona a entrada para 
uma das diversas saídas, em função dos sinais de 
seleção.
Ex:
DEMUX 1:4 → 1 entrada, 4 saídas
(neste caso são necessários 2 bits de seleção)
S1 S0 X para
0 0 P0
0 1 P1
1 0 P2
1 1 P3
P0
P1
P2
P3
X
S0S1
Saídas
Seleção
Entrada
Demultiplexador
Exemplo de uma rede utilizada para comunicações com bits seriais.
A rede é utilizada para conectar xj a yj.
Codificador
Converte de um código 1-entre-2n
para um código binário.
Usado quando a ocorrência de um
dos diversos eventos distintos
precisar ser representada por um
número inteiro que identifique o
evento
E x7 x6 x5 x4 x3 x2 x1 x0 y y2 y1 y0 V
1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1
1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1
1 0 0 0 0 0 1 0 0 2 0 1 0 1
1 0 0 0 0 1 0 0 0 3 0 1 1 1
1 0 0 0 1 0 0 0 0 4 1 0 0 1
1 0 0 1 0 0 0 0 0 5 1 0 1 1
1 0 1 0 0 0 0 0 0 6 1 1 0 1
1 1 0 0 0 0 0 0 0 7 1 1 1 1
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 - - - - - - - - 0 0 0 0 0
Decodificador
E x2 x1 x0 x y7 y6 y5 y4 y3 y2 y1 y0
1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0
1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1
1 0 1 0 2 1 1 1 1 1 0 1 1
1 0 1 1 3 1 1 1 1 0 1 1 1
1 1 0 0 4 1 1 1 0 1 1 1 1
1 1 0 1 5 1 1 0 1 1 1 1 1
1 1 1 0 6 1 0 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 7 0 1 1 1 1 1 1 1
0 - - - - 0 0 0 0 0 0 0 0
Decodificador
Decodificador
Binário para
Decimal
D
C
B
A
O
9
O
8
O
7
O
6
O
5
O
4
O
3
O
2
O
1
O
0
D C B A Saída Ativa
0 0 0 0 O0
0 0 0 1 O1
0 0 1 0 O2
0 0 1 1 O3
0 1 0 0 O4
0 1 0 1 O5
0 1 1 0 O6
0 1 1 1 O7
1 0 0 0 O8
1 0 0 1 O9
Demais combinações Nenhuma
A Memória Primária (RAM)
CICLO DE LEITURA
• REM: Registrador de Endereçamento de Memória
• RDM: Registrador de Dados da Memória
Pulso Micro-operação
1 REM  endereço
2 RDM  (endereço)
3 CPU  (RDM)
Somador binário
Somador
Completo 3
Somador
Completo 2
Somador
Completo 1
Somador
Completo 0
A
3
B
3
A
2
B
2
A
1
B
1
A
0
B
0
C
4
C
3
C
2
C
1
C
0
S
3
S
2
S
1
S
0
Unidade Lógica e Aritmética
S Operação Comentários
000 CLEAR F = 0000
001 B – A
Necessita CN = 1
010 A – B
011 A + B Necessita CN = 0
100 A xor B XOR
101 A or B OR
110 A and B AND
111 PRESET F = 1111
Memória
• Captura e armazena o valor de uma variável binária.
• Flip-Flop: dispositivo básico da eletrônica digital queimplementa memória.
Memória
 Escrita (Enable = 1 / R/W = 0)
 Leitura (Enable = 1 / R/W = 1)
 Armazenamento (Enable = 0 / R/W = X)
Saída
Célula de
Memória
Entrada
Controles
R/W Enable
Lógica Sequencial
Lógica Sequencial
Circuito DigitalEntradas Saídas
Exemplo de Sistema Sequencial
S1Circuito
CombinacionalE1
S1 é igual a 1 se a quantidade de 1s 
que entrou for par.
Caso contrário, S1 é igual a 0.
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7
E1 1 1 0 0 1 0 1
S1 0 1 1 1 0 0 1
Registradores
Palavra de Entrada
d
7
A
7
R/W
Enable
d
6
d
5
d
4
d
3
d
2
d
1
d
0
A
6
A
5
A
4
A
3
A
2
A
1
A
0
B
7
B
6
B
5
B
4
B
3
B
2
B
1
B
0
Palavra de Saída
R/W
Enable
A
B
8
8
A = A
7
A
6
A
5
A
4
A
3
A
2
A
1
A
0
B = B
7
B
6
B
5
B
4
B
3
B
2
B
1
B
0
É um bloco de células 
de memória para 
armazenar palavras
Acionamento Lógico de Sistemas 
Digitais
“Gatilhado” por evento (Event-triggered)
 O sistema reage a uma mudança em um sinal no 
instante em que esta ocorre.
 Contador, desligamento de emergência.
Gatilhado por tempo (Time-triggered)
 Processamento em intervalos de tempo definidos.
 Temporizador.
Sistemas de Numeração e Códigos
Sistemas de Numeração
 Decimal
Base-10:
 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
 Binário
Base-2:
 0, 1
Sistemas de Numeração
• Octal
Base-8:
 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
• Hexadecimal
Base-16
 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F
Sistemas de Numeração
Codificação
Codificar:
- Representar (conjunto de dados) por um conjunto de símbolos 
predeterminados e aceitos por um sistema computacional. 
- Transformar, recorrendo a um código, uma mensagem original numa 
seqüência de sinais adequados à transmissão em determinado canal.
Exemplo de codificação:
- BCD
- Gray
- One Hot
 BCD Dígito BCD
8421
0 0000
1 0001
2 0010
3 0011
4 0100
5 0101
6 0110
7 0111
8 1000
9 1001
 Gray
Dígito Código Gray
0 0000
1 0001
2 0011
3 0010
4 0110
5 0111
6 0101
7 0100
8 1100
9 1101
10 1111
11 1110
12 1010
13 1011
14 1001
15 1000
Encoder
Acionamento de cargas utilizando 
circuitos lógicos
1
k
R
+V
CC
74LS04
R1
74LS04
1k
+V
CC
R
2
+VCC
7805
1k
74LS04
R
VCC= +9V
1N4004
Resistores pull-up e pull-down
Coletor/Emissor aberto
Circuitos de saída em coletor (ou dreno) aberto
EX. DE APLICAÇÕES:
 Drivers
 7406 – 30V/40mA
Acionamento de cargas utilizando 
circuitos lógicos
Resistores de pull-up de entrada
 Permite a ligação de teclados, 
botões, etc..
 Não significa entrada em 
coletor (ou dreno) aberto.
 Alguns microcontroladores 
possuem pull-ups internos
Acionamento de cargas utilizando 
circuitos lógicos