Eletrônica Digital 1

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Eletrônica Digital
Prof. Arthur Braga
Tópicos
„ Programa da disciplina, metodologia de ensino, 
avaliações e bibliografia básica.
„ Objetivos da Disciplina
„ Representações Numéricas
„ Sistemas Analógicos e Digitais
„ Representação de Quantidades Binárias
„ Circuitos Digitais / Circuitos Lógicos
„ Transmissão Paralela e Serial
„ Memória
„ Computadores Digitais
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Programa da Disciplina
1. Conceitos Introdutórios
2. Sistemas de Numeração e Códigos
3. Portas Lógicas e Álgebra Booleana 
4. Circuitos Lógicos Combinacionais
5. Aritmética Digital: Operações e Circuitos 
6. Flip-Flops e Dispositivos Correlatos 
7. Circuitos Lógicos Seqüênciais
8. Contadores e Registradores 
9. Interface com o Mundo Analógico 
10. Dispositivos de Memória 
11. Arquiteturas de Dispositivos Lógicos Programáveis 
Metodologia de Ensino
„ Aulas Teóricas
„ Aulas Práticas (Lab. Eletrônica Digital) 
Avaliações
icaMédia_Prát*4.0asMédia_Prov*6.0lMédia_Fina +=
Média_Prática = 0.4*Média_Relatórios+0.6*Trabalho_Final
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Bibliografia Básica
„ Tocci, R. j., Widmer, N. S., Moss, G. L.; 
Sistemas Digitais - Princípios e Aplicações -
10ª Ed, Editora Pearson, 2007. 
„ Milos Ercegovac; Tomas Lang; Jaime H. 
Moreno; Introdução aos Sistemas Digitais, 
Editora Bookman, 2000.
Material da Disciplina
http://www.dee.ufc.br/~arthurp
Objetivos
„ Entender os conceitos fundamentais de lógica 
digital.
„ Estudo de Sistemas Digitais Combinacionais.
„ Estudo de Sistemas Digitais Seqüênciais.
„ Habilitar o aluno a desenvolver análise e síntese 
de circuitos digitais.
„ Apresentação aos Dispositivos de Lógica
Programável.
Por onde comePor onde começçar o estudo de Eletrônica Digital ?ar o estudo de Eletrônica Digital ?
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Representações Numéricas
Em Engenharia, assim como em outras áreas de trabalho, temos que tratar 
com quantidades. Estas quantidades são medidas, monitoradas, guardadas, 
manipuladas aritmeticamente, observadas ou utilizadas de alguma outra 
maneira.
Para manipular adequadamente estas 
quantidades, é importante representar seus 
valores de modo eficiente e preciso.
Há basicamente duas formas de representação dos valores das quantidades: 
a ANALANALÓÓGICAGICA e a DIGITALDIGITAL.
Representações Numéricas
RepresentaRepresentaçção Analão Analóógicagica
A quantidade é representada por uma tensão, uma corrente ou uma medida 
de movimento proporcional ao valor em questão. Quantidades analógicas têm 
uma importante característica: elas podem variar ao longo de uma faixa 
contínua de valores.
RepresentaRepresentaçção Digitalão Digital
A quantidade não é representada por quantidades proporcionais, mas por 
símbolos denominados dígitos. Em outras palavras, essa representação é de 
natureza discreta – não varia continuamente, mas em saltos ou degraus.
Resumidamente:Resumidamente:
Analógica ≡ contínua
Digital ≡ discreta (passo a passo)
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Representações Numéricas
Dentre as quantidades a seguir, quais são as que estão relacionadas a 
quantidades analógicas, e quais esão relacionadas a quantidades digitais ?
(a) Chave de dez posições. DIGITAL
(b) Corrente que flui de uma fonte. ANALÓGICA
(c) Temperatura de um ambiente. ANALÓGICA
(d) Grãos de areia na praia. DIGITAL
(e) Velocidade de um automóvel. ANALÓGICA
Sistemas Analógicos e Digitais
Sistema DigitalSistema Digital
Combinação de dispositivos projetados para manipular informação lógica ou 
quantidades físicas que são representadas no formato digital; ou seja, as 
quantidades podem assumir apenas valores discretos. Esses dispositivos são 
na maioria das vezes eletrônicos, mas podem, também, ser mecânicos, 
magnéticos ou pneumáticos.
Sistema AnalSistema Analóógicogico
Contém dispositivos que manipulam quantidades físicas que podem variar ao 
longo de uma faixa contínua de valores. Por exemplo, a amplitude do sinal de 
saída de um alto-falante em um receptor de rádio que pode apresentar 
qualquer valor entre zero e o seu valor máximo (limite).
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Vantagens das técnicas digitais
„ Os sistemas digitais são geralmente mais fáceis de serem 
projetados.
„ Facilidade no armazenamento da informação.
„ Maior facilidade para manter a precisão e a exatidão em todo o 
sistema.
„ As operações podem ser programadas.
„ Os circuitos digitais são menos afetados por ruídos.
„ CIs (chips) digitais podem ser fabricados com mais dispositivos 
internos.
Verifica-se hoje um aumento no número de aplicações em eletrônica 
que utilizam técnicas digitais para implementar funções que eram 
realizadas usando-se métodos analógicos. Os principais motivos para 
esta migração são:
SSóó hháá vantagens nessa migravantagens nessa migraçção de analão de analóógico para digital ????gico para digital ????
Limitações das técnicas digitais
Os dois principais problemas quando se usam técnicas digitais:
O mundo real O mundo real éé quase totalmente analquase totalmente analóógico !gico !
Assim, para obter as vantagens das técnicas digitais quando tratamos com 
entradas e saídas analógicas, seguimos três passos: (i) Converter a variável 
física em um sinal elétrico (analógico), (ii) Converter a entrada analógica para 
o formato digital, (iii) Realizar o processamento da informação digital 
(operação), e (iv) Converter as saídas digitais de volta ao formato analógico.
Processar sinais digitalizados leva tempo !Processar sinais digitalizados leva tempo !
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Limitações das técnicas digitais
Há situações em que o uso de técnicas analógicas pode ser mais simples ou 
mais econômico.
Hoje há processadores mais rápidos, e técnicas de medida mais precisas. 
Assim, é comum o uso combinado de técnicas analógicas e digitais no mesmo 
sistema.
O dia-a-dia Digital
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Sistemas de Numeração Digital
Há muitos sistemas de numeração em uso na tecnologia digital. Os 
mais comuns são os sistemas decimal, binário, octal e hexadecimal. O 
sistema decimal é obviamente o mais familiar, e examinar algumas de 
suas características nos ajudará a entender melhor os outros sistemas.
Sistema DecimalSistema Decimal
Sistemas de Numeração Digital
Contagem DecimalContagem Decimal
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Sistemas de Numeração Digital
Infelizmente, o sistema de numeração decimal não é conveniente para 
ser implementado em sistemas digitais. Por exemplo, é muito difícil 
projetar um equipamento eletrônico para que ele opere com dez níveis 
diferentes de tensão (cada um representando um caractere decimal, 0 
a 9). Por outro lado, é muito fácil projetar um circuito eletrônico simples 
e preciso que opere com apenas dois níveis de tensão.
Sistema BinSistema Binááriorio
Sistemas de Numeração Digital
Contagem BinContagem Binááriaria
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Representação de Quantidades Binárias
As quantidades binárias podem ser representadas por qualquer dispositivo 
que tenha apenas dois estados de operação, ou duas condições possíveis. 
Por exemplo: (i) uma chave, que possui apenas duas opções: aberta ou 
fechada, ou (ii) um cartão perfurado.
Valores típicos de tensões em um sistema digital.
Representação de Quantidades Binárias
Em sistemas eletrônicos digitais, uma informação binária é representada por 
tensões (ou correntes) que estão presentes nas entradas e saídas dos 
diversos circuitos. Tipicamente, os números 0 e 1 são representados por dois 
níveis de tensões nominais. Por exemplo, zero volt (0 V) pode representar o 
binário 0, e +5 V pode representar o binário 1. Na realidade, devido às 
variações nos circuitos, o 0 e o 1 são representados por faixas de tensão.
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Diagrama de tempo de um sinal digital típico.
Representação de Quantidades Binárias
A Figura abaixo mostra um sinal digital típico, e como ele varia ao longo do 
tempo. Na realidade, trata-se de um gráfico de tensão versus tempo (t) que é
denominado diagrama de tempo. A escala de tempo, horizontal, é dividida 
em intervalosregulares. As transições no diagrama foram desenhadas como 
linhas verticais de modo a parecerem instantâneas, sendo que na realidade 
existe um curto tempo de subida.
Sinais Digitais e Diagramas de tempoSinais Digitais e Diagramas de tempo
Um circuito digital responde aos níveis binários das entradas (0 ou 1) e não ao valor exato da tensão.
Circuitos Digitais / Circuitos Lógicos
Os circuitos digitais são projetados para produzir tensões de saída 
que se encontrem dentro das faixas de tensões determinadas para os 
níveis 0 e 1, e para responderem a tensões de entrada também dentro 
destas faixas.
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Circuitos Digitais / Circuitos Lógicos
O modo como um circuito digital responde a uma entrada é denominado 
lógica do circuito. Por esta razão, os circuitos digitais são também 
chamados de circuitos lógicos. Os dois termos são usados 
indistintamente. Os principais tipos de circuitos lógicos normalmente 
encontrados em sistemas digitais serão estudados, dando ênfase 
inicialmente à funções lógicas que podem ser implementadas por esses 
circuitos.
Circuito integrado
Transmissão de Dados 
Uma das operações mais comuns que ocorrem em qualquer sistema 
digital é a transmissão da informação de um ponto para outro. A 
informação pode ser transmitida a uma distância tão pequena quanto a de 
alguns centímetros em uma placa de circuito, ou a uma distância de vários 
quilômetros.
A informação é transmitida em formato binário e, geralmente, é
representada por tensões na saída de um transmissor que está conectado 
à entrada de um circuito receptor.
O dois métodos básicos para transmissão de informação digital são:
paralelo paralelo e serial.serial.
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FIGURA 1-9 (a) a transmissão paralela usa uma linha de conexão por bit, e todos os bits são transmitidos simultaneamente; (b) a 
transmissão serial usa apenas uma linha de sinal, na qual os bits são transmitidos serialmente (um de cada vez).
Transmissão Paralela e Serial
Memória
Quando um sinal de entrada é aplicado à maioria dos dispositivos ou 
circuitos, a saída muda, de algum modo, em resposta à entrada. 
Se ao ser removido o sinal de entrada, a saída volta ao estado original, então 
este circuito não deve possuir memória.
Se ao ser removido o sinal de entrada, a saída se mantém no novo estado, 
então este circuito deve possuir memória.
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Diagrama funcional de um computador digital.
Computadores Digitais
Bibliografia Básica
„ Tocci, R. j., Widmer, N. S., Moss, G. L.; 
Sistemas Digitais - Princípios e Aplicações -
10ª Ed, Editora Pearson, 2007. 
„ Milos Ercegovac; Tomas Lang; Jaime H. 
Moreno; Introdução aos Sistemas Digitais, 
Editora Bookman, 2000.
Material da Disciplina
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