D004 - Circuitos Lógicos

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Circuitos Lógicos

No Módulo anterior nós vimos as 3 operações básicas utilizadas em matemática binária. Na eletrônica digital estas operações são realizadas por circuitos lógicos. Na figura 1 nós apresentamos estes circuitos e seus respectivos símbolos adotados pela ISO (norma americana) e ABNT (norma brasileira)

A tabela que relaciona os estados das entradas de cada circuito lógico e sua respectiva saída é conhecida como tabela verdade. Na figura 1 apresentamos também as tabelas verdade dos 3 circuitos lógicos.

Fig 1

Neste nosso curso vamos adotar a simbologia da ABNT, mas é importante você conhecer a simbologia ISO, pois ela é muito utilizada no Brasil e exterior.

Como já falamos anteriormente, todos os circuitos de eletrônica digital se baseiam nestes 3 circuitos lógicos simples e suas variações. Dois outros circuitos lógicos derivados diretamente dos anteriores estão apresentados na figura 2. São as portas lógicas NE ou NAND e NOU ou NOR. Observe que elas são construidas simplesmente acrescentando um inversor nas saídas das portas AND e OR.

Fig 2

As portas lógicas apresentadas nas figuras 1 e 2 são símbolos eletrônicos mas utilizados no mundo real para criar circuitos. Para isto é importante definir quais os níveis de tensão representam os estados "1" e "0". Existem diferentes tecnologias com diferentes níveis de tensão. Você mesmo pode precisar criar um circuito com níveis específicos de trabalho. O importante é que todos as portas lógicas de seu circuito sejam compatíveis em termos de níveis de tensão.

As principais tecnologias empregadas em eletrônica digital e seus níveis de tensão são:

TTL Trabalha com tensão entre 0V e 5V. Os Níveis de tensão aceitáveis são:

V_il < 0,8V Tensão na entrada da porta lógica deve ser menor que 0,8V para ser entendida como "0";
V_ih > 2,0V Tensão na entrada da porta lógica deve ser maior que 2,0V para ser entendida como "1";
V_ol < 0,4V Tensão na saída da porta lógica deve ser menor que 0,4V para representar "0";
V_oh > 2,4V Tensão na saída da porta ógica deve ser maior que 2,4V para representar "1";

MOS Componentes MOS podem trabalhar de 2 a 16V, dependendo da série comercial. Ao utilizar uma porta lógica MOS, consulte o manual do fabricante para ver as tensões de operação. De maneira geral pode considerar os seguintes limites em relação à tensão de alimentação Vdd da porta lógica:

V_il < 30% de Vdd Tensão na entrada da porta lógica deve ser menor que 30% de Vdd para ser entendida como "0";
V_ih > 70% de Vdd Tensão na entrada da porta lógica deve ser maior que 70% de Vdd para ser entendida como "1";
V_ol < 5% de Vdd Tensão na saída da porta lógica deve ser menor que 5% de Vdd para representar "0";
V_oh > 95% de Vdd Tensão na saída da porta ógica deve ser maior que 95% de Vdd para representar "1";

Um circuito digital pode utilizar tecnologias diferentes de portas lógicas desde que todos os níveis de tensão estejam compatíveis. Imagine que você está conectando a saída de uma porta TTL à entrada de uma porta MOS alimentada com 16V. O nível alto da saída TTL pode estar em 2,5V e estará compatível com portas TTL mas será inferior a 30% de Vdd (4,8V) desta porta MOS alimentada com 16V. Ou seja, a porta MOS não vai entender a saída da TTL como nível "1" e vai operar incorretamente.