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Eletrônica Digital I Princípios de portas lógicas e Expressões lógicas. Abaixo segue uma breve explicação sobre eletrônica digital e portas logicas, esse material apresentará. ●Portas Logicas expressão e símbolos ●Tabela de combinações ●Obtenção de expressão a partir da tabela de combinação ●Circuitos lógicos Autor: Saulo Tavares Portas Logicas expressão e símbolos Assim como a matemática convencional a eletrônica digital usa número e expressões para realizar operações, na eletrônica digital utilizam-se apenas números na base dois, ou seja, número binários “0 ou 1; verdadeiro ou falso”. Para as operações utilizam-se portas lógicas, cada porta irá executar algum tipo de operação lógica que assim fornecerá apenas uma saída. Abaixo segue a tabela com as operações fundamentais e suas portas lógicas e expressões. Porta lógica E (AND) Símbolo antigo Expressão da função S = A x B Tabela de verdade da função E A B S 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Porta lógica NÃO E (NAND) Símbolo antigo Expressão da função S = A x B Tabela de verdade da função NÃO E A B S 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Porta lógica OU (OR) S B A A B S Símbolo antigo Expressão da função S = A + B Tabela de verdade da função OU A B S 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 Porta lógica NÃO OU (NOR) Símbolo antigo Expressão da função S = A + B Tabela de verdade da função NÃO OU A B S 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 Porta lógica OU EXCLUSIVO (XOR) Símbolo antigo Expressão da função S = A B Tabela de verdade da função OU EXCLUSIVO A B S 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Porta lógica NEGAÇÃO (NOT) A B S A B S A B S Símbolo antigo Expressão da função A = S Tabela de verdade da função NEGAÇÃO A S 1 0 0 1 Para facilitar o entendimento da tabela acima, basta observar que uma porta é basicamente a evolução da anterior assim como é os operadores matemáticos, por exemplo, na matemática convencional a soma da soma é a multiplicação a porta NAND é a união de uma AND e uma NOT e assim sucessivamente com todas as portas lógicas. Tabela de combinações SA Para trabalha com portas lógicas em combinações é necessário a construção de uma tabela conhecida como tabela verdade, nessa tabela irá constar todas as possibilidades que poderão existir dependendo apenas da quantidade de entradas. ●Exemplo prático: Vamos imaginar uma casa que possui uma porta e duas janelas, deseja-se construir um circuito que tocará um alarme caso a porta ou as janelas fossem abertas durante um assalto. Para o problema acima basta analisar a quantidade entradas que fornecerá algum nível lógico (0 ou 1, aberto ou fechado), nesse caso duas janelas e uma porta terei apenas 3 entradas. A formula para determinar a quantidade de combinações é essa: N°Combinações=(2)N °entradas No exemplo acima apresento 3 entradas portanto terei C=(2) 3=8 Teremos uma tabela com 3 entradas ABC e 8 possibilidades. Podemos chamar: A = Porta B=Janela 1 C=Janela 2 S=Resultado final da lógica desejada Tabela verdade da situação acima: A B C S 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 1 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 1 7 1 1 1 1 Regras para construção da tabela: Para obter todas a combinações é necessário que número de repetição de 0 e 1 na tabela seja o dobro da entrada anterior. 4 vezes 2 vezes 1 vez A B C S 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 1 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 1 7 1 1 1 1 (Observação: Essa repetição irá variar com o número de entradas) Toda tabela de combinações seguirá essas regras de construção, as próprias tabelas das portas lógicas são construídas da mesma forma só apresentam apenas duas entradas e uma saída. Para saber se a tabela está correta basta verificar o final se estiver todas as entradas em 1 então sua tabela foi construída corretamente. Obtenção de expressão a partir da tabela de combinação Para obter a expressão lógica para construir o diagrama do circuito basta analisar os termos em 1 ou em 0, para esse caso irei utilizar os termos em 1 por serem mais convencionais. Regra para expressões: Quando um valor A for igual a 1 (A =1 ) deverá permanecer sem o barramento quando o termo (A = 0) deverá estar barrado A . Portas Lógicas E são representadas por um ponto (.), portas lógicas ou são representadas pelo sinal de +. Analisando a tabela A B C S 0 0 0 0 0 Não retira expresão 1 0 0 1 1 S = ͞A . ͞ ͞B. C 2 0 1 0 1 S = ͞A .B. ͞ ͞C 3 0 1 1 1 S = ͞A .B.C 4 1 0 0 1 S = A . ͞ ͞B. ͞ ͞C 5 1 0 1 1 S = A . ͞ ͞B. C 6 1 1 0 1 S = A.B. ͞ ͞C 7 1 1 1 1 S = A.B.C S=( ͞A . ͞ ͞B. C)+( ͞A .B. ͞ ͞C)+( ͞A .B.C)+(A . ͞ ͞B. ͞ ͞C)+(A . ͞ ͞B. C)+(A.B. ͞ ͞C)+(A.B.C) A expressão final desse circuito seria: [S=( ͞A . ͞ ͞B. C)+( ͞A .B. ͞ ͞C)+( ͞A .B.C)+(A . ͞ ͞B. ͞ ͞C)+(A . ͞ ͞B. C) +(A.B. ͞ ͞C)+(A.B.C)] Para Montar basta seguir as regras acima, para esse caso nós precisaríamos de 4 portas OU e 7 portas E, mas notem que a tabela apresenta o mesmo funcionamento da porta OU, portanto se nós ligarmos todas as entradas em apenas uma porta OU funcionaria da mesma forma. S = (A+B+C) Por fim obtivemos o circuito lógico acima que mostra o final do trabalho que teve seu inicio em um problema que foi transformado em uma tabela de possibilidades e por fim a expressão e o circuito. FIM.
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