Relatorio Sistemas digitais

Sistemas Digitais 1 2015.1 Experimento 01 11/0025849 14/0046411

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Sistemas Digitais 1 167983

Relatrio

Experimento 01

Portas Lgicas e Circuitos Integrados

Nome Matrcula Assinatura Bruno Carvalho Carbonell Torronteguy 11/0025849

Marcelo Augusto Arajo dos Reis 14/0046411

Turma DD

Datas

Realizao 08/04/2015 Entrega 22/04/2015


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Sumrio 1. Introduo ................................................................................................................................................................. 3

2. Objetivos ................................................................................................................................................................... 3

3. Materiais Utilizados ..................................................................................................................................................3

4. Procedimento Experimental ..................................................................................................................................... 3

5. Discusso ................................................................................................................................................................... 8

6. Concluses................................................................................................................................................................. 8

8. Tabelas de Conexo ..................................................................................................................................................9

9. Diagramas Esquemticos ......................................................................................................................................... 11


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1. Introduo

Uma coleo de componentes discretos, como um chip ou pastilha, fabricados de um material

semicondutor, isso nada mais que um circuito integrado. Para implementar funes booleanas dispem-se

de diferentes tipos de CIs, como OR, AND, NOT, NAND, NOR, XOR. Pode-se interpretar estes CIs como

blocos funcionais, sendo assim, possibilita o trabalho com nveis de abstrao correspondentes ao de portas

lgicas. A montagem do circuito de uma porta lgica demanda vrios componentes e uma complexidade que

dificultaria o projeto de um circuito de maior complexidade. Portanto a implementao de CIs facilita o

trabalho do projetista, tendo ele que se preocupar apenas se o CI satisfaz os critrios do projeto, tais como

frequncia de operao e nveis de tenso dos sinais de entrada e sada.

2. Objetivos

Apresentar circuitos integrados das famlias TTL e CMOS e determinar algumas caractersticas bsicas

como, por exemplo, tempos de subida, curva de transferncia de tenso e atrasos de propagao.

3. Materiais Utilizados

Fonte de tenso Minipa modelo MPL-1303;

Fonte de tenso Minipa modelo MPL-3305;

Multmetro digital ET-110DMM;

Osciloscpio BK 2530;

Resistores 100 e 200 ohms;

Gerador de Funes Siglent SDG1020;

Protoboard Minipa;

Alicate de corte;

Alicate de bico;

Cabo babana-banana;

Cabo banana-PIN;

Chaves do tipo liga/desliga com trs terminais;

C.I. 74LS00;

C.I 74HC00;

C.I 7404;

C.I 7402;

Jumpers macho-macho;

LEDs;

Fios coloridos do tipo par tranado;

Datasheet dos respectivos C.I.s listados.

4. Procedimento Experimental e Resultados

Realizou-se o procedimento de acordo com o item 1.3.2.3 do roteiro, com as seguintes etapas:

Montou-se o circuito da Prancha 01 na protoboard, utilizando-se a lista de conexes das Tabelas 07 a 10.


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Como no se testaram as conexes durante o processo de montagem, nada funcionou.

Mudou-se a polaridade do resistor e ainda assim o circuito no funcionou.

Trocou-se o CI 74LS00 sem sucesso.

Aps trocar novamente todos os CIs e ajustar a tenso da fonte em 5 V, o circuito passou a funcionar, porm de maneira incorreta, pois a tenso de saida ligava aos poucos conforme se

ligavam as chaves.

Detectou-se que estvamos olhando o datasheet do CI 7401 e no do 7400 causando a conexo completamente errada do CI.

Aps refazer todas ligaes do CI, o circuito passou a funcionar corretamente.

Tabela 1 Tabela verdade das chaves.

Figura 01 Montagem experimental: Circuito AND com trs entradas apenas com NAND (Prancha 01).

Nvel Lgico Nvel Lgico da Saida

CH1 CH2 CH3 Y1

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 0

1 0 0 0

1 0 1 0

1 1 0 0

1 1 1 1


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Em seguida realizou-se a segunda parte do item 1.3.2.3 do roteiro, com as seguintes etapas:

Montou-se o circuito XNOR apenas com portas XOR(74LS86) pedido no roteiro, utilizando a lista de conexes das tabelas 11 a 17.

Aps fazer todas as ligaes, o circuito funcionou corretamente de acordo com a tabela verdade abaixo.

Ento realizou-se o item 1.4.2 do roteiro, com as seguintes etapas:

No terceiro experimento ligamos 2 fontes a nossa protoboard sendo uma com tenso fixa (5 V) e outra com tenso varivel.

Ligamos a tenso fixa na porta 1 e a tenso varivel da porta 2 do CI.

Aps ligarmos o CI 74LS00 verificamos e anotamos o valor da sada, conforme a tabela 2 em quanto aumentamos o valor da tenso de 0V at 5V variando sempre em 0.5V.

Depois trocamos para um CI 74HC00 e verificamos novamente as sadas obtidas, conforme a tabela 3.

Aps verificarmos a sada dos CIs submetidos a tenses variveis, fizemos o teste de desconectar as entradas do CI, deixando-o apenas conectado a alimentao e ao GND.

Para o CI 74HC00, da famlia CMOS, anotamos os valores de tenso nas entradas e sadas, conforme a tabela 5.

Ento repetimos o processo para o CI 74LS00, da famlia TTL, onde os valores observados foram absurdos como mostrado na tabela 4.

Aps trocarmos de CI cerca de 4 vezes o horrio da aula estava chegando ao fim e por

recomendao do professor anotamos os resultados obtidos com os CIs provavelmente

defeituosos.

Posio das chaves Nvel Lgico da Saida

CH1 CH2 CH3 CH4 Y1

0 0 0 0 0

0 0 0 1 0

0 0 1 0 0

0 0 1 1 1

0 1 0 0 0

0 1 0 1 1

0 1 1 0 1

0 1 1 1 0

1 0 0 0 0

1 0 0 1 1

1 0 1 0 1

1 0 1 1 0

1 1 0 0 1

1 1 0 1 0

1 1 1 0 0

1 1 1 1 1


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74LS00 74HC00

VCC = 5V TA = 25C VCC = 4,5V TA = -40C a 125C

Parmetros Valor

VIL 0,8V (Max) 1,35V (Max)

VOL 0,4V (Max) 0,1V (Max)

VIH 2V (Min) 3,15V (Min)

VOH 2,7V (Min) 4,4V (Min) Tabela 6 Parmetros eltricos estticos para os CIs destacados

Figura 02 - Curva observada no experimento trs do CI 74HC00

TTL CMOS Entrada Sada Entrada Sada

0.5 4.54V 0.5 5V

1 3.98V 1 5V

1.5 0.14V 1.5 5V

2 0.13V 2 5V

2.5 0.13V 2.5 3.09V

3 0.13V 3 2.98V

3.5 0.13V 3.5 2.3V

4 0.13V 4 0V

4.5 0.13V 4.5 0V

5 0.13V 5 0V Tabela 2 Valores observados para CI 74LS00

Tabela 3 Valores observados para CI 74HC00

TTL CMOS

A B Y A B Y

13.4 13.4 0.14 2.8 2.75 2.3 Tabela 4 Valores estticos para

o CI 74LS00 Tabela 5 Valores estticos

para o CI 74HC00


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Figura 03 - Curva observada no experimento trs do CI 74LS00

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5. Discusso

Aps a montagem do projeto 1, descrito no item 1.3.2.3 do roteiro, observamos que o circuito funcionou

da seguinte forma: As chaves CH 1 e CH 2, simulando as entradas de alto e baixo nvel (no estado ligadas e

desligadas), passam informao para as entradas de nmero 1 e 2 do CI 74LS00, onde ento a resposta da sada

(porta 3) ligada as entradas 4 e 5, que em seguida liga a sada da porta 6 a porta 9 do circuito integrado. Tendo

a entrada na porta 9 colocamos a sada da CH 3 na porta 10 e temos a resposta na porta 8, que ento serve de

entrada nas portas 12 e 13, e finalmente obtemos a resposta final na porta 11, que logo em seguida ligada ao

resistor e ento ao LED.

Para o segundo procedimento, a montagem foi bem sucedida e rpida. Foi verificado anteriormente

quaisquer erro possvel nos equipamentos e na hora de montar o circuito tudo foi conforme o esperado e

conseguimos o resultado esperado.

Para o terceiro procedimento, verificamos que as portas inversoras da famlia TTL apresentam uma

queda mais drstica de tenso quando observamos o seguimento entre 0,5V e 1,5V, caracterizando um Tempo

de descida e Tempo de subida pequenos. E dado o CI da famlia CMOS, verificamos que ele se comportou de

acordo com o esperado, tendo uma pequena defasagem nas faixas de tenso determinadas segundo a tabela 6 de

parmetros eltricos estticos, talvez devido a tenso de Vcc usada ter sido 5V em vez de 4.5V. Os valores

observados na tabela 3 mostram que houve um deslocamento desses valores e da curva dos valores da porta

inversora.

6. Concluses

Aps enfrentar algumas dificuldades ao longo da montagem do projeto verificamos que possvel a

realizao de um circuito que imite um circuito integrado AND com trs entradas apenas dispondo de portas

NAND e a realizao de um circuito que imite um circuito integrado XNOR com quatro entradas apenas dispondo

de portas XOR. Verificou-se experimentalmente que as curvas de tenso das inversoras 74HC00 e 74LS00

realmente respeitam, dentro de um pequeno erro, as curvas de tenso estudadas teoricamente. Sendo assim

verificamos que o projeto foi bem sucedido e atingimos os objetivos do experimento. Dado as dificuldades

enfrentadas, recomendamos que todo projetista antes de comear a montar o seu projeto verifique se os datasheets

dos circuitos integrados esto condizentes com o que est sendo usado para montagem.

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7. Tabelas de Conexo

Figura 04 Montagem experimental do projeto 1.

74LS00 - Posio B1 Chave 01 - Posio A1

De pino PARA De pino Para

P01 A1.CH1.P02 P01 GND

P02 A1.CH2.P02 P02 B1.74LS00.P01

P03 B1.74LS00.P04 P03 Vcc

P04 B1.74LS00.P03 Tabela 8 Conexo CH 01

P05 A1.CH2.P02 Chave 02 - Posio A1

P06 B1.74LS00.P09 De pino Para

P07 GND P01 GND

P08 B1.74LS00.P12 E B1.74LS00.P13 P02 B1.74LS00.P02

P09 B1.74LS00.P06 P03 Vcc

P10 A2.CH3.P02 Tabela 9 Conexo CH 02

P11 Chave 03 - Posio A2

P12 B1.74LS00.P08 De pino Para

P13 B1.74LS00.P08 P01 GND

P14 Vcc P02 B1.74LS00.P10

Tabela 7 Conexes do CI 74LS00 P03 Vcc

Tabela 10 Conexo CH 03

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Figura 05 Montagem experimental XNOR com CI 74LS86

Tabela 11 Conexo CH1 Tabela 12 Conexo CH2 Tabela 13 Conexo CH3 Tabela 14 Conexo CH5

Tabela 15-Conexo LED01 Tabela 16-Conexo Resistor01

Tabela 17-Conexo 74LS86

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8. Diagramas Esquemtico

Prancha Pgina Nome Autor Revisor

1 8 Simulao 01 Marcelo Bruno

2 9 Simulao 02 Marcelo Bruno

3 9 Projeto 01 Marcelo Bruno

4 10 Projeto 02 Bruno Marcelo

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Sistemas Digitais 1 2015.1 Experimento 01 Matrculas: 11/0025849 14/0046411

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