Núcleo QuissamãNúcleo QuissamãCurso Técnico em Eletrotécnica - Curso Técnico em Eletrotécnica - Prof: Sérgio InácioProf: Sérgio Inácio
Portas Lógicas ePortas Lógicas eCircuitos Combinacionais.Circuitos Combinacionais.
Para lembrar !Para lembrar !
As portas lógicas são os componentes As portas lógicas são os componentes básicos da Eletrônica Digital.básicos da Eletrônica Digital.
São usadas para criar circuitos digitais e São usadas para criar circuitos digitais e até mesmo circuitos integrados complexos.até mesmo circuitos integrados complexos.
São circuitos eletrônicos que operam com São circuitos eletrônicos que operam com um ou mais sinais de entrada de forma a um ou mais sinais de entrada de forma a produzir uma e somente uma saída. produzir uma e somente uma saída.
Portas Lógicas
Para lembrar !Para lembrar !
Portas Lógicas
Exercício 1 Exercício 1 : Informe o valor do resultado da combinação : Informe o valor do resultado da combinação abaixo no formato Hexadecimal.abaixo no formato Hexadecimal.
5670567088++ == ??1616
EBAEBA1616
Representação das Funções Lógicas para Representação das Funções Lógicas para facilitar análise. facilitar análise.
Tabela - Verdade
AA BB CC
00 00 00
00 00 11
00 11 00
00 11 11
11 00 00
11 00 11
11 11 00
11 11 11
SS
Todas as Todas as combinações combinações possíveis das possíveis das Variáveis A, B Variáveis A, B
e Ce C
Variáveis de Variáveis de EntradaEntrada
Variáveis de Variáveis de SaídaSaída
Resultado de Resultado de aplicação da aplicação da função sobre função sobre
os valores os valores das variáveis.das variáveis.
Em um computador, todas as operações Em um computador, todas as operações são feitas a partir de tomadas de decisões são feitas a partir de tomadas de decisões que, por mais complexas que sejam, nada que, por mais complexas que sejam, nada mais são que combinações das três mais são que combinações das três operações lógicas: NOT(não), AND(e) e operações lógicas: NOT(não), AND(e) e OR(ou). OR(ou).
A Álgebra Booleana é aquela que estuda A Álgebra Booleana é aquela que estuda relações entre variáveis lógicas que podem relações entre variáveis lógicas que podem assumir apenas um dentre dois estados assumir apenas um dentre dois estados opostos, “verdadeiro” ou “falso”, não opostos, “verdadeiro” ou “falso”, não admitindo nenhum valor intermediário.admitindo nenhum valor intermediário.
ÁLGEBRA DE BOOLEÁLGEBRA DE BOOLE
PORTA E (AND GATE) - circuito que PORTA E (AND GATE) - circuito que implementa a função E. Equivale a uma ligação implementa a função E. Equivale a uma ligação em SÉRIE de duas chaves automáticas (com em SÉRIE de duas chaves automáticas (com uma lâmpada ligada ao circuito). uma lâmpada ligada ao circuito).
AA BB A.BA.B
00 00 00
00 11 00
11 00 00
11 11 11
Tabela VerdadeTabela Verdade
PORTA OU (OR GATE) - circuito que PORTA OU (OR GATE) - circuito que implementa a função OR. Equivale Ligação em implementa a função OR. Equivale Ligação em PARALELO de duas chaves automáticas (com PARALELO de duas chaves automáticas (com uma lâmpada ligada ao circuito). uma lâmpada ligada ao circuito).
AA BB A+BA+B
00 00 00
00 11 11
11 00 11
11 11 11
Tabela VerdadeTabela Verdade
PORTA NÃO (NOT GATE ou INVERTER GATE). PORTA NÃO (NOT GATE ou INVERTER GATE). Circuito que implementa a função NÃO. Equivale Circuito que implementa a função NÃO. Equivale Ligação de uma chave automática (com uma Ligação de uma chave automática (com uma lâmpada ligada ao circuito). lâmpada ligada ao circuito).
0011
1100
A’A’AA
Tabela VerdadeTabela Verdade
NegaçãoNegação
Circuitos lógicos são montados combinando-se Circuitos lógicos são montados combinando-se portas lógicas. E portas lógicas são obtidas mediante portas lógicas. E portas lógicas são obtidas mediante a combinação de transistores. a combinação de transistores.
É possível conceber um circuito eletrônico É possível conceber um circuito eletrônico composto apenas por portas lógicas para implementar composto apenas por portas lógicas para implementar qualquer função lógica. Estes circuitos nada mais são qualquer função lógica. Estes circuitos nada mais são que um conjunto de transistores convenientemente que um conjunto de transistores convenientemente interligados através de CI’s.interligados através de CI’s.
FUNÇÕES FUNÇÕES LÓGICASLÓGICAS
Duas famílias são de especial interesse quando se Duas famílias são de especial interesse quando se trata de circuitos lógicos: as famílias CMOS e TTL.trata de circuitos lógicos: as famílias CMOS e TTL.
Famílias de Componentes Digitais Lógicos
A família TTL possui como tensão de alimentação A família TTL possui como tensão de alimentação 5 Vcc. A faixa de tensão entre 0,8 e 2,0V deve ser 5 Vcc. A faixa de tensão entre 0,8 e 2,0V deve ser evitada.evitada.
Faixas de tensão de ENTRADA para o padrão TTLFaixas de tensão de ENTRADA para o padrão TTL
VIH – Tensão de VIH – Tensão de Entrada Entrada 1 1
VIH minVIH min
VIL máxVIL máx
VIL minVIL min
5V5V
2V2V
0,8V0,8V
0V0V
VIL – Tensão de VIL – Tensão de Entrada Entrada 0 0
VIH máxVIH máx
Valores de tensão de saída para os circuitos Valores de tensão de saída para os circuitos integrados da família TTL.integrados da família TTL.
Famílias de Componentes Digitais Lógicos
Faixas de tensão de SAÍDA para o padrão TTLFaixas de tensão de SAÍDA para o padrão TTL
VOH – Tensão de VOH – Tensão de Saída Saída 1 1
VOH minVOH min
VOL máxVOL máx
VOL minVOL min
5V5V
2,4V2,4V
0,8V0,8V
0V0V
VOL – Tensão de Saída VOL – Tensão de Saída 0 0
VOH máxVOH máx
Família CMOSFamília CMOS (Complementary Metal Oxide Semicondutor).(Complementary Metal Oxide Semicondutor).
Famílias de Componentes Digitais Lógicos
Comparando com a família TTL temos diversas Comparando com a família TTL temos diversas vantagens vantagens (p.7 apostila)(p.7 apostila). Vide também desvantagens.. Vide também desvantagens.
Faixas de tensão para os níveis lógicos padrão CMOSFaixas de tensão para os níveis lógicos padrão CMOS
A família CMOS possui também uma faixa de tensão para A família CMOS possui também uma faixa de tensão para representar os níveis lógicos, porém estes valores representar os níveis lógicos, porém estes valores dependem da tensão que está sendo utilizada para dependem da tensão que está sendo utilizada para alimentação e da temperatura ambiente. alimentação e da temperatura ambiente.
Tensão INTensão IN Tensão OUTTensão OUT
VIL ≤ 4VVIL ≤ 4V VOL ≤ VOL ≤ 0,05V0,05V
VIH≥ 11VVIH≥ 11V VOH ≥ 15VVOH ≥ 15V
Aspectos construtivos dos CIs
Estrutura Interna
Aspecto Físico
Aspectos construtivos dos CIs
Um exemplo de CI TTL é o Um exemplo de CI TTL é o 7400 tem um encapsulamento 7400 tem um encapsulamento DUAL IN LINE de 14 pinos. DUAL IN LINE de 14 pinos. Possui 4 portas NAND de duas Possui 4 portas NAND de duas entradas (as entradas são entradas (as entradas são sempre especificadas pelas sempre especificadas pelas letras A, B, C, D, E , etc. letras A, B, C, D, E , etc. Enquanto as saídas são Enquanto as saídas são especificadas por Y. Assim é que especificadas por Y. Assim é que a primeira porta tem as entradas a primeira porta tem as entradas 1A e 1B e a saída 1Y. 1A e 1B e a saída 1Y. O CI O CI necessita de tensão de necessita de tensão de alimentação entre os pinos 14 alimentação entre os pinos 14 ( VCC) e 7 ( GND) igual 5V.( VCC) e 7 ( GND) igual 5V.
Aspectos construtivos dos CIs
Os circuitos integrados Os circuitos integrados CMOS permitem usar uma faixa CMOS permitem usar uma faixa de tensão de alimentação maior de tensão de alimentação maior de 3V a 15V por exemplo.de 3V a 15V por exemplo.
O CI (CMOS) 4011 (Quad 2-O CI (CMOS) 4011 (Quad 2-In NAND): tem quatro portas In NAND): tem quatro portas NAND de duas entradas, sendo NAND de duas entradas, sendo VDD = +Vcc e Vss=GND, possui VDD = +Vcc e Vss=GND, possui 14 pinos.14 pinos.
I1I1
I2I2O1O1
Trabalho de Pesquisa para próxima aula.
Microcontroladores PIC, que bicho é esse?
Microcontroladores PIC, que bicho é esse?O que deve ser pesquisado:
1)O que são os PIC´s;2) Tipos e aplicações;3) Vantagens;4) Relatório com sua análise sobre a pesquisa.
PORTA NAND (AND + NOT) - A saída é o PORTA NAND (AND + NOT) - A saída é o complemento de uma porta AND; portanto a saída complemento de uma porta AND; portanto a saída desta porta é “1” se uma ou mais entradas forem “0”.desta porta é “1” se uma ou mais entradas forem “0”.
AA BB A.BA.B’’
00 00 11
00 11 11
11 00 11
11 11 00
Tabela VerdadeTabela Verdade
’’
PORTA NANDPORTA NAND
NegaçãoNegação
PORTA NOR (OR + NOT) - A saída é o complemento PORTA NOR (OR + NOT) - A saída é o complemento de uma porta OR; portanto a saída desta porta é “1” de uma porta OR; portanto a saída desta porta é “1” somente de todas as entradas forem “0”.somente de todas as entradas forem “0”.
PORTA NORPORTA NOR
AA BB A+BA+B’’
00 00 11
00 11 00
11 00 00
11 11 00
Tabela VerdadeTabela Verdade
’’
NegaçãoNegação
ExercíciosExercícios1. Qual é a única combinação de valores de entradas A, B e C que produz um nível baixo (ou seja, zero) na saída de qualquer porta lógica OR?a) ( ) A=0, B=0, C=1b) ( ) A=1, B=0, C=0c) ( ) A=1, B=1, C=1d) ( ) A=0, B=0, C=0e) ( ) NRA
XX
2. Sobre as portas lógicas AND podemos afirmar:a) ( ) A saída é igual a 1 quando todas as entradas forem iguais a 1b) ( ) A saída é igual a 0 para o caso em que uma ou mais entradas forem
iguais a 0c) ( ) Uma porta lógica AND de duas entradas pode ser resumida através
da fórmula Y = A x B (ou Y = A • B)d) ( ) A porta lógica AND pode ser resumida através da fórmula Y = A x B
(ou Y = A • B)e) ( ) Todas as respostas acima estão corretas
XX
Exercício Exercício Sem Consulta? Sem Consulta?3. Qual é a única combinação de entrada que irá produzir um nível alto 3. Qual é a única combinação de entrada que irá produzir um nível alto (ou seja, um) na saída de uma porta lógica AND de cinco entradas?(ou seja, um) na saída de uma porta lógica AND de cinco entradas?
a) ( ) 01001a) ( ) 01001b) ( ) 11011b) ( ) 11011c) ( ) 00000c) ( ) 00000d) ( ) 11111d) ( ) 11111e) ( ) NRAe) ( ) NRA
XX
Exemplos - Circuitos utilizando portas lógicas
a) Um pequeno circuito aciona um alarme se o motor a) Um pequeno circuito aciona um alarme se o motor do carro for ligado com uma das portas destravadas. do carro for ligado com uma das portas destravadas. O alarme deve ser acionado se o motor estiver O alarme deve ser acionado se o motor estiver funcionando e se uma das portas não estiver travada.funcionando e se uma das portas não estiver travada.
111111
000011
001100
000000
AlarmeAlarmePortas destravada Portas destravada MotorMotor
Solução ?Solução ?
Porta AND (E)Porta AND (E)
Porta destravada Porta destravada nível lógico 1nível lógico 1
Exemplos - Circuitos utilizando portas lógicasb) Detector de incêndio com vários sensores b) Detector de incêndio com vários sensores (entradas) e uma campainha para alarme (saída). Se (entradas) e uma campainha para alarme (saída). Se QUALQUER UM dos sensores for acionado QUALQUER UM dos sensores for acionado (significando que um dos sensores detectou sinal de (significando que um dos sensores detectou sinal de incêndio), a campainha é ACIONADA.incêndio), a campainha é ACIONADA.
111111
110011
111100
000000
AlarmeAlarmeSensor 2Sensor 2Sensor 1Sensor 1
Solução ?Solução ?
Porta OR (OU)Porta OR (OU)
ExercícioExercício: (em dupla) - Crie uma : (em dupla) - Crie uma aplicação prática capaz de ser aplicação prática capaz de ser solucionada com as portas lógicas solucionada com as portas lógicas NAND ou NOR, criando a tabela verdade NAND ou NOR, criando a tabela verdade e relatório de funcionamento para e relatório de funcionamento para comprovação do proposição.comprovação do proposição.
Valor 1,0.Valor 1,0.
Circuitos CombinacionaisCircuitos Combinacionais
Expressões Booleanas geradas por circuitos lógicosExpressões Booleanas geradas por circuitos lógicos
AA
BB
CCSS
S = (A.B) + CS = (A.B) + C
S = AB + CS = AB + C
A.BA.B
CC
A.B + CA.B + C
Circuitos CombinacionaisCircuitos Combinacionais
Expressões Booleanas geradas por circuitos lógicosExpressões Booleanas geradas por circuitos lógicos
AA
BB
CC
SS
S = (A+B) . (C+D)S = (A+B) . (C+D)
CC
CCDD
A + BA + B
C + DC + D
(A + B) X (C+D)(A + B) X (C+D)
Circuitos CombinacionaisCircuitos Combinacionais
AA
BB
CCSS
DD
B.CB.C
A.BA.B
B + DB + D
S = AB . BC (B+D)S = AB . BC (B+D)
A.B X B.C X (B+D)A.B X B.C X (B+D)
Exercício 1Exercício 1
AA
BB
CC
SS
DD
EE
Exercício 2Exercício 2
AA
BB
CC
SS
DD
EE
Exercício 3Exercício 3
EE
AABBCCDD
SS
FF
GGHH
IIJJKK
Teste 2 (A Missão!): Sistemas de Numeração, Teste 2 (A Missão!): Sistemas de Numeração, Famílias CMOS e TTL e Portas LógicasFamílias CMOS e TTL e Portas Lógicas
PRÓXIMA AULAPRÓXIMA AULA
Lista de Exercícios.Lista de Exercícios.
Prática com Portas Lógicas no Laboratório Prática com Portas Lógicas no Laboratório Virtual.Virtual.