Eletrônica Digital – Roteiro de Laboratório
PORTAS LÓGICAS BÁSICAS
Objetivo:
Familiarização com equipamento de experiências - recursos principais; Normas básicas de segurança e Procedimentos para o Inicio de Experiências; Conhecer e testar as Portas Lógicas Básicas; CIs 7404, 7408 e 7432, 7400 e 7402.
1. - Familiarização com equipamento de experiências 1.1 - Objetivo
Propiciar um primeiro contato do aluno com os equipamentos, kits de montagens práticas, através de verificação geral do funcionamento do kit - Modulo 8810 (Módulo de Treinamento e Teste Lógico) e da inserção de componentes, além de introduzir normas básicas de prevenção de acidentes.
1.2 - Introdução
Os sistemas digitais utilizam variáveis que podem assumir valores definidos em forma de patamares (valores discretos). A importância de se estudá-los cresce com as frequentes aplicações, seja nas áreas tecnológicas, ou mesmo no cotidiano doméstico. Na prática, os circuitos que executam funções digitais são construídos com componentes eletrônicos que manipulam a informação representada por níveis de tensão, usualmente dois, um dito alto, outro baixo. Circuitos digitais de dois estados (sistema binário), pela semelhança da escolha entre duas situações mutuamente exclusivas, são comumente chamados de circuitos lógicos. De maneira geral, os circuitos digitais são mais simples que os lineares, o que possibilita reunir-se num único equipamento quase todo o aparato necessário à realização de experiências, pesquisa e desenvolvimento de pequenos projetos, desde que os recursos estejam adequadamente combinados para permitir montagens de forma rápida e confiável. Os kits de montagem têm normalmente três fontes (+5, +15 e –15V), permitindo a montagem de circuitos integrados digitais de diversas tecnologias: DTL, TTL, MOS e CMOS.
1.3 - Placa de montagem de circuitos (PROTOBOARD):
É uma placa onde podem ser montadas todas as experiências do curso. Ela é constituída por conjuntos de 5 pinos conectados entre si (fig a). Por isto, quando qualquer componente (fig b) é inserido, os pontos remanescentes ficam disponíveis, tanto para se ligar fios de interconexão como outros componentes, ou mesmo para obtenção de pontos de teste do circuito.
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Página 2 de 2 12 grupos de 30 pinos interconectados (fig d), que são convenientes para se injetar sinais comuns como VCC, VDD, VSS, terra ou outro sinal qualquer que requeira mais de 5 ligações.
1.4 - Chaves de Codificação e LEDs de monitoração:
Podem ser utilizadas chaves para introdução e retirada de informações. Basicamente consiste de chaves interruptoras liga-desliga que fornecerão os níveis lógicos necessários para o circuito implementado na placa de montagem. O acesso elétrico às chaves (modulo 8810) se dá pela barra de bornes localizada logo abaixo da Placa de montagem de circuitos. As lâmpadas indicadoras - semicondutor (LED) são usadas para mostrar em determinado ponto do circuito da placa de montagem se o sinal estará ALTO ou BAIXO, estando acesas ou apagadas, respectivamente. O acesso elétrico às chaves (modulo 8810) é feito por intermédio da barra de bornes logo abaixo dos LEDs.
1.5 - Fontes de Alimentação - As fontes necessárias para o laboratório são:
1.5.1 - Alimentação AC - fornecida na bancada para todos os equipamentos. A alimentação é de 127 VAC.
1.5.2 - Alimentação DC - A tensão utilizada será de +5V, compatível com a lógica TTL, fornecida pelos equipamentos (ex. modulo 8810) nos experimentos deste curso.
1.6 - Precauções sobre o equipamento (módulo 8810):
1.6.2 - É um bom procedimento Não fazer ligações no PROTOBOARD com a chave geral ligada.
1.6.3 - Nunca monte circuitos que solicitem mais que 1 A de cada fonte (+5), pois, neste caso, a fonte que estiver sobrecarregada irá se desligar do circuito.
2 - Normas de segurança e Procedimentos para o Inicio de Experiências
• Certifique-se de que a chave geral do equipamento está desligada
• Examine criteriosamente o painel do modulo e procure reconhecer todos os componentes descritos na parte teórica
• Conecte o plug ~ tomada de força (110V/6OHz) – entrada de energia.
• Ligue a chave geral e, observando os indicadores acesos, confira se a situação é normal.
Qualquer suspeita de mau funcionamento, desligue o módulo e comunique ao professor.
Outras Recomendações:
• Executar a montagem ou alteração com equipamentos desligados.
• Não interconectar saídas dos dispositivos, dos circuitos ou de fonte (evitar curto-circuito).
• Nunca ligar as saídas das fontes diretamente ao comum.
3 - Teste das portas dos Circuitos integrados:
3.1 - Fundamentos teóricos
Utilizaremos lógica circuitos integrados (CI) TTL da série 74XX.
3.1.1 - Configuração de pinos e encapsulamento –
0 curso utilizará a configuração DIP (Dual-In-line-Package), com 14, 16 e 24 pinos.
O pino 1 é identificado por uma marca indicativa no circuito integrado, como mostra as figuras a seguir, e a contagem se faz no sentido anti-horário, olhando-se o circuito por cima.
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Página 4 de 2 3.1.2 - Definição do nível lógico
Nos circuitos digitais somente dois níveis lógicos são permitidos e cada família lógica tem estes níveis rigidamente definidos. Na família TTL, o nível lógico "ALTO" é definido como qualquer tensão entre 2 e 5V e "BAIXO" para qualquer tensão entre 0 a 0,8V.
3.1.3 - Representação dos níveis
Há muitas representações para um dado nível lógico. Um nível "ALTO* freqüentemente representado como "1" (um) ou "VERDADE" e o nível "BAIXO" como "0"(zero) ou "FALSO". Em toda experiência deste curso, se fará uso da lógica positiva, que é definida como se tendo o nível lógico "1" ou "ALTO" como a tensão mais alta do circuito e "0"(zero) ou “BAIXO" com a tensão mais baixa do circuito.
Nota: Em um circuito integrado (CI) da lógica TTL, quando um terminal de entrada de sinal é deixado aberto, sem ser conectado a nenhum ponto, isto será interpretado como um nível “1” ou “ALTO”. Isto não deve ser utilizado normalmente, pois pode acarretar problemas de ruído.
3.1.4 - Outras Definições:
• Em todas as experiências, iremos usar símbolos de notação americana, mais largamente empregada na representação de circuitos lógicos.
• Operação estática e operação dinâmica – Operação estática é a operação dos componentes, com níveis determinados de tensão, sem haver transição de um nível para outro continuamente.
• Operação dinâmica é a operação com pulsos repetitivos, com transição nos terminais.
• Tabela da verdade – é uma tabela que relaciona os níveis das entradas com os níveis obtidos nas saídas. Nas colunas das entradas fazemos uma combinação de todos os possíveis níveis para obtermos, em cada caso, os respectivos níveis das saídas.
4 - Teste o funcionamento dos módulos 8810; Descrição:
4.1 - Utilizando os cabinhos de conexão, teste os indicadores de saída com as chaves de dados (conecte uma saída de uma chave a cada um dos LEDs L0 a L9).
4.2 - Teste a saída do gerador de onda quadrada em 0,1Hz, 1Hz, 10Hz, 100Hz, e 1KHz, 10 KHz, 100KHz utilizando um dos indicadores Leds.
4.4 - Verifique as operações 0 e 1 da chave A de entrada, do seguinte modo:
• Com a chave geral desligada, ligue um fio da saída A até L0 e outro fio da saída A até L1.
• A seguir, ligue a chave geral e complete a tabela abaixo, com “0” para o LED apagado e “1” para o LED aceso;
• Repita o procedimento anterior para todas as demais chaves de entrada, usando outros indicadores LEDs de saída:
5 - Procedimentos Experimentais:
5.1 - Colocar os circuitos integrados abaixo no modulo ou kit de montagem.
5.2 - Interligar a alimentação.
5.3 - Conectar com fios os níveis lógicos na(s) entrada(s) de cada porta lógica e a saída em um LED de monitoração.
5.4 - Testar as portas de cada um dos CIs conforme Layout e Tabela Verdade correspondente:
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