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IVAN VALEIJE IDOETA a FRANCISCO GABRIEL CAPUANO SS SEDIÇÃO, | 0123456789 8 aõ AR SECA 0123456789 ELEMENTOS DE ELETRÔNICA DIGITAL N.Cham. 004.2 21e 40.ed. a sa. E Valeije; os de eletrônica digital. ip “ELERENTOS. DE ELETRÔNICA DIGITAL 188 t In 14216 Ac. 2706 Ivan Valeije Idoeta Francisco Gabriel Capuano Elementos de Eletrônica Digital 40º Edição São Paulo 2008 - Editora Érica Ltda. 1.5.2 - Subtração no Sistema Binário... 1.5.2.1 - Exercícios Resolvidos..... 1.5.3 - Multiplicação no Sistema Binário .. 1.5.3.1 - Exercícios Resolvidos...... 1.5.4 - Notação dos Números Binários Positivos e Negativos............... 30 1.5.4.1 - Exercícios Resolvidos 1.5.5 - Utilização do Complemento de 2 em Operações Aritméticas ......34 1.5.5.1 - Exercícios Resolvidos... sein 35 1.6 - Exercícios Propostos............. timer 36 2.2.1.1 - Tabela da Verdade de uma Função E ou AND............. 43 2.2.1.2 - Porta E ou AND... eee 43 2.2.2 - Função OU ou OR 2.2.2.1 - Tabela da Verdade da Função OU ou OR... 45 2.2.2.2 - Porta OU ou OR.. 2.2.3 - Função NÃO ou NOT. 2.2.3.1 - Tabela da Verdade da Função NÃO ou NOT... 47 2.2.3.2 - Inversor... tretas erereseeeraats 48 2.2.4 - Função NÃO E, NE ou NAND.......eeteeieeaaes 48 2.2.4.1 - Tabela da Verdade da Função NE ou NAND.......... 48 2.2.4.2 - Porta NE ou NAND........... aeee 49 2.2.5 - Função NÃO OU, NOU ou NOR... 49 2.2.5.1 - Tabela da Verdade da Função NOU ou NOR........... 49 2.2.5.2 - Porta NOU ou NOR... -..50 2.2.6 - Quadro Resumo... iene nene 2.3 - Expressões Booleanas Obtidas de Circuitos Lógicos.. 2.3.1 - Exercícios Resolvidos.............s 2.4 - Circuitos Obtidos de Expressões Booleanas.. 2.4.1 - Exercícios Resolvidos... meets 2.5 - Tabelas da Verdade Obtidas de Expressões Booleanas...........uts 58 2.5.1 - Exercícios Resolvidos... ementas 61 2.7 - Blocos Lógicos OU EXCLUSIVO e COINCIDÊNCIA... 68 2.7.1 - Bloco OU EXCLUSIVO .............nis ie ceerererresererenes 69 2.7.2 - Bloco COINCIDÊNCIA............ reiterar 70 2.7.3 - Quadro Resumo... eirereereerreemeeeerareamrereertaceenas a 2.7.4 - Exercícios Resolvidos... reeeearireeserresaserererenenenes 72 2.8 - Equivalência entre Blocos Lógicos............menaeaereeamerramereeseeereererrensers 75 2.8.1 - Inversor a partir de uma Porta NE.............. ns rereeeeereareaveras 75 2.8.2 - Inversor a partir de uma Porta NOU.................. Rasnoao sedes 76 2.8.3 - Portas NOU e OU a partir de E, NE e Inversores... 7 2.8.4 - Portas NE e a partir de OU, NOU e Inversores... 78 2.8.5 - Quadro Resumo... iereerermrenmntas 2.8.6 - Exercícios Resolvidos 2.9 - Exercícios Propostos............... meses CAPÍTULO 03 - ÁLGEBRA DE BOOLE E SIMPLIFICAÇÃO DE CIRCUITOS LOGICOS ....;;esessesransaessemerserçrerarenssçes 89 3. Llhtrodução:. csseesmeoesasasmesereraanseeress ensiisaasassaeriacesereacenacecsuccegesganerrerarennas 89 3.2 - Variáveis e Expressões na Álgebra de Boole .... 3.3 - Postulados 3.3.1 - Postulados da Complementação 3.3.2 - Postulado da Adição.............. 3.3.3 - Postulado da Multiplicação 34,- Propriedades. 3.4.1 - Propriedade Comutativa .. 3.4.2 - Propriedade Associativa .. 3.4.3 - Propriedade Distributiva.. 3.5 - Teoremas de De Morgan............... 3.5.1 - 1º Teorema de De Morgan.. 3.5.2 - 2º Teorema de De Morgan. 3.6 - Identidades Auxiliares . 3.6.1-A+A.B=DA... 3.6.2 -(A+B) (ALO)=A+4B.Co e ceeresereererereracanaenes 96 3.6.3-A+ ABA 4B. irreais 96 37 Quadro: Resumo armas aeee senai 97 3.8 - Simplificação de Expressões Booleanas..................ias 98 5.3.2 - Decodificador Binário/Decimal .... 5.3.3 - Projetos de Decodificadores.......... 5.3.4 - Decodificador para Display de 7 Segmentos . 5.3.5 - Exercícios Resolvidos = Circuitos Aritméticos 5.4.1 - Meio Somador.... 5.4.2 - Somador Completo 5.4.3 - Somador Completo a partir de Meio Somadores .. 5.4.4 - Meio Subtrator ... 5.4.5 - Subtrator Completo ... 5.4.6 - Subtrator Completo a partir de Meio Subtratores . 5.4.7 - Somador/Subtrator Completo...... 5.4.8 - Exercícios Resolvidos ............. 225 = Quadro Resumo............. - Exercícios Propostos .... ULO 06 - FLIP-FLOP, REGISTRADORES E CONTADORES... 6.2.3 - Flip-Flop JK 6.2.4 - Flip-Flop JK com Entradas Preset e Clear .. 6.2.5 - Flip-Flop JK Mestre-Escravo 6.2.6 - Flip-Flop JK Mestre-Escravo com Entradas Preset e Clear... 6.2.7 - Flip-Flop Tipo T..... 6.2.8 - Flip-Flop Tipo D 6.2.9 - Exercícios Resolvidos - Registradores de Deslocamento... 6.3.1 - Conversor Série-Paralelo...... 6.3.2 - Conversor Paralelo-Série.. 6.3.3 - Registrador de Entrada Série e Saída Série 6.3.4 - Registrador de Entrada Paralela e Saída Paralela... 6.3.5 - Registrador de Deslocamento Utilizado como Multiplicador ou Divisor por 2 6.3.6 - Exercícios Resolvidos ... 6.4 - Contadores.. 6.4.1 - Contadores Assíncronos.... 6.4.1.1 - Contador de Pulsos... 6.4.1.2 - Contador de Década ..... 6.4.1.3 - Contador Segiiencial de 0 an..... 6.4.1.4 - Contadores Assíncronos Decrescentes...... 6.4.1.5 - Contador Assíncrono Crescente/Decrescente.. 6.4.1.6 - Exercícios Resolvidos .. 6.4.2 - Contadores Síncronos.................. 20 6.4.2.1 - Contador Síncrono Gerador de Código Binário de 4 Bits .273 6.4.2.2 - Contador de Década... 6.4.2.3 - Contador Gerador de uma Segiiência Qualquer .. 6.4.2.4 - Contador em Anel... 6.4.2.5 - Contador Johnson... 6.4.2.6 - Exercícios Resolvidos .. 6.4.3 - Contadores Utilizados em Circuitos Temporizadores.. 6.4.3.1 - Contador de 0 a 59..... 6.4.3.2 - Contador de 1 a 12 6.4.3.3 - Diagrama de Blocos de um Relógio Digital... 6.4.3.4 - Exercícios Resolvidos sal | 6.5 - Exercícios Propostos ............ciemeeee eremita CAPÍTULO 07 - CONVERSORES DIGITAL-ANALÓGICOS E ANÁLOGO- -DIGITAIS 7.1 - Introdução 7.2 - Conversores Digital-Analógicos 7.2.1 - Conversor Digital-Analógico Básico... R 7.2.2 - Conversor Digital-Analógico com Amplificador Operacional .....308 7.2.3 - Conversor Digital-Analógico com Chave Seletora Digital. 314 7.2.4 - Conversor Digital-Analógico utilizando Rede R-2R ....... 315 7.2.5 - Conversor Digital-Analógico com Rede R-2R utilizando Aplificador Operacional...........iceemrnmmeerteesiiestecissinisicemicesistietsssstasessisiaiianammmereeerereeres 7.2.6 - Conversor Digital-Analógico para mais Algarismos .... 7.2.7 - Conversão de um Código qualquer para Analógico 7.2.8 - Exercícios Resolvidos. 7.3 - Conversor Análogo-Digital 8.6.6 - Memórias EEPROM .. 8.6.7 - Memórias RAM SR A rien 8.6.7.1 — Arquitetura Interna das Memórias RAM... 8.6.7.2 - Expansão da Capacidade da Memória RAM 8.6.8 - Exercícios Resolvidos .... 8.7 - Exercícios Propostos CAPÍTULO 09 - FAMÍLIAS DE CIRCUITO LÓGICOS....... iii 433 9.1 - Introdução 9.2 - Conceitos e Parâmetros das Famílias Lógicas.. 9.2.1 - Níveis de Tensão e de Corrente. 9.2.2 = Fan Qto ussstsaeseasseços (7 DEN NIDDO 9.2.3 - Tempo de Atraso de Propagação. 9.2.4 - Imunidade ao Ruído .................. 9.3 - Blocos Lógicos Estruturados com Diodos..... 9.4 - Blocos Lógicos Estruturados em Circuito Integrados. 9.4.1 - Transistor Bipolar como Chave... 9.4.2 - MOS-FET como Chave... 9.5 - Família TREM etmensas asse ado 9.5.1 - Características Gerais e Parâmetros da Família TIL 9.5.2 - Tipos de Blocos da Família TTL.......... 9.5.2.1 - Open-Collector... 9.5.2.2 - Tri-state ........ 9.5.2.3 - Schimitt-Trigger ..... 9.5.3 - Versões dos Circuitos TTL..... 9.5.4 - Circuitos Integrados TTL..... 9.6 - Família CMOS 9.6.1 - Características Gerais e Parâmetros da Família CMOS... 9.6.2 - Circuitos Integrados CMOS 9.7 - Exercícios Resolvidos .... 9.8 - Exercícios Propostos APÊNDICE - RESPOSTAS AOS EXERCÍCIOS PROPOSTOS................ 473 BIBLIOGRAFIA........... errei 525 CAPÍTULO 1 Sistemas de Numeração 1.1 Introdução O homem, através dos tempos, sentiu a necessidade da utilização de sistemas numéricos. Existem vários sistemas numéricos, dentre os quais se destacam: o sistema decimal, o binário, o octal e o hexadecimal. O sistema decimal é utilizado por nós no dia-a-dia e é, sem dúvida, o mais importante dos sistemas numéricos. Trata-se de um sistema que possui dez algarismos, com os quais podemos formar qualquer número através da lei de formação. Os outros sistemas, em especial 'o binário e o hexadecimal, são muito importantes nas áreas de técnicas digitais e informática. No decorrer do estudo, perceber-se-á a ligação existente entre circuitos lógicos e estes sistemas de numeração. 1.2 O Sistema Binário de Numeração No sistema binário de numeração, existem apenas 2 algarismos: => o algarismo 0 (zero) e => o algarismo 1 (um). Sistemas de Numeração 1 1.2.1 Conversão do Sistema Binário para o Sistema Decimal Para explicar a conversão vamos utilizar um número decimal qualquer, por exemplo, o número 594, Este número significa: 5x 100 + 9x10 + 4x 1=594 y vos centena dezena unidade ú to! 5x10º + 9x 10! + 4x 10º=594 Esquematicamente, temos: 100 10 5 9 4 — 5x100+9x10+4x1=594 109º | 10º | 10º 5 9 4 —> 5x104+9x10/+4x10º=594 Neste exemplo, podemos notar que o algarismo menos significativo (4) multiplica a unidade (1 ou 10º), o segundo algarismo (9) multiplica a dezena (10 ou 10!) e o mais significativo (5) multiplica a centena (100 ou 10”). A soma desses resultados irá representar o número. Podemos notar ainda, que de maneira geral, a regra básica de formação de um número consiste no somatório de cada algarismo correspondente multiplicado pela base (no exemplo, o número dez) elevada por um índice conforme o posicionamento do algarismo no número. Vamos agora utilizar um número binário qualquer, por exemplo, o número 101. Pela tabela 1.1 notamos que este equivale ao número 5 no sistema decimal. Utilizando o conceito básico de formação de um número, podemos obter a mesma equivalência; convertendo assim o número para o sistema decimal: Sistemas de Numeração 3 1x2+0x2'+1x2º 1 td 1x4 +0x2+1x1=5 O número 101 na base 2 é igual ao número 5 na base 10. Daqui por diante, para melhor identificação do número, colocaremos como índice a base do sistema ao qual o número pertence. Assim sendo, para o exemplo podemos escrever: 5,9 = 101,. Vamos agora, fazer a conversão do número 1001, para o sistema decimal. Utilizando o mesmo processo, temos: 2 2 at 2º 1 0 0 1 ND —— 1x2+0x2+0x2+1x2= 1x8+1x1=9, <. 1001,=9 1.2.1.1 Exercícios Resolvidos 1- Converta o número 01110, em decimal. Primeiramente, devemos lembrar que o zero à esquerda de um número é um algarismo não significativo, logo 01110, = 1110, - Esquematizando, temos: 2d 2d 2! op 1 1 1 [o 1x2+1x241x2+0x2- 8+4+2+0=14, “. 1110, = 14, 4 — Elementos de Eletrônica Digital Dividindo agora 23 por 2, temos: 23 2, 2'resto <— 1 11 ouseja:11x2+1=23 — expressão B substituindo a expressão B em A, temos: (Q2x11+1)x2!+1x2º=47 11x2+1x2!+1x2º=47 -> expressão C Dividindo agora 11 por 2, temos: 11 2 3 resto <— 1 5 ouseja:5x2+1=11 — expressão D substituindo a expressão D em €, temos: (2x5+1)x2+1x241x2/=47 5x2P+1x2+1x2!+1x2º=47 — expressão E Dividindo 5 por 2, temos: 5 2 4resto de 2 ouseja:2x2+1=5 — expressão F substituindo a expressão F em E, Temos: Cx)x24+1x241x2]41x2=47 2x2 +1x241x2241x2!4+1x2º— expressão G Dividindo, agora 2 por 2 temos: 2 2 Sºresto — 0 1——+ último quociente ++ ouseja:2x1+0=2 > expressão H Elementos de Eletrônica Digital substituindo a expressão H em G, temos: (x240)x2+1x2+1x241x2/+1x2)=47 1x2+0x241x2+1x241x241x20=47 Esquematizando a última expressão, temos: A A RA RA A vi lola li lato O processo mostra claramente a conversão e pode ser aplicado de uma forma mais simplificada, sendo denominado de método das divisões sucessivas, que consiste em efetuar*se sucessivas divisões pela base a ser convertida (no caso o 2) até o último quociente possível. O número transformado será composto por este último quociente (algarismo mais significativo) e, todos os restos, na ordem inversa às divisões. Dessa forma, temos: 2 1º resto —S 2312 101111,=47 2º resto SG) —“y 2 Soresto — O) DD“ 2 4º esto >>> Do 5º resto —— OG último A odnio O último quociente será algarismo mais significativo e ficará colocado à esquerda. Os outros algarismos seguem-se na ordem até o 1º resto: 1 o 1 1 1 1 t tototo tt último 5º 4º 3º 2” 1º quociente resto resto resto resto resto - 101111,=47 Na prática, o bit menos significativo de um número binário recebe a notação de LSB (em inglês: Least Significant Bit) e o bit mais significativo de MSB (Most Significant Bit). Como outro exemplo, vamos transformar o número 400,9 em binário. Pelo método prático, temos: Sistemas de Numeração 7 3- Converta o número 715, em binário. Idem aos anteriores: “. 715 = 1011001011, Verificação: 2º 4274284242 42º = 512+128+64+8+2+1=7155 1.2.3 Conversão de Números Binários Fracionários em Decimais Até agora, tratamos de números inteiros. E se aparecesse um número binário fracionário? Como procederíamos para saber a quantidade que ele representa? Para responder isso, vamos recordar primeiramente como se procede no sistema decimal. Utilizaremos, então, um número decimal fracionário qualquer, por exemplo o número 10,5. Aplicando a regra básica de formação de um número, verificamos o que ele significa: 10! 10º | 107 1 0 Ss: da tabela resulta: 1x 10/+0x 10º +5x 101 = 10,5 Para números binários agimos da mesma forma. Para exemplificar vamos transformar em decimal o número 101,101,: 2 a! | 20 | gt! | 2? | 23 1 o li li Tola podemos escrever: 1x2+40x2+1x241x2]+0x22+1x2º =1x440x241x141xb40x Lex ho 2 4 8 Sistemas de Numeração 9 4+1+0,5+0,125=5,625g . 101,101, = 5,625, Vamos utilizar agora, um outro número binário qualquer, por exemplo, o número 1010, 1101, Vamos verificar o seu valor em decimal: 2 | 22 | a | o | 2 | a | a | pe 1 |oliloTililTola 1x2 +1x24+1x2!+1x22+1x2º= IxB+x2 41x dela pela 16 8+2+0,5 + 0,25 + 0,0625 = 10,8125,, “. 1010,1101, = 10,8125,, 1.2.3.1 Exercícios Resolvidos 1- Converta o número binário 111,001, em decimal. 2|2|/2/27|/27/% 1 [ai lalotlola 1x241x2+1x2+40x2!+0x22+1x2º= 4+2+1+0,125=7,125, -. 111,001, = 7,125, 2- Converta o número 100,11001, em decimal. 2|l2/2|7/2/2]/2% 1 Lololsliltolo 1x241x2!41x22+41x2º= 4+0,5 + 0,25 + 0,03125 = 4,78125, “. 100,11001, = 4,78125,9 10 Elementos de Eletrônica Digital 10 
