Circuito/portas e explicação

Os circuitos eletrônicos podem ser divididos em duas grandes categorias, digitais e analógicos. A eletrônica digital envolve grandezas com valores discretos e a eletrônica analógica envolve grandezas com valores contínuos.

A maioria daquilo que se pode medir quantitativamente na natureza se encontra na forma analógica. Por exemplo, a temperatura do ar varia numa faixa continua de valores. Outros exemplos de grandezas analógicas são tempo, pressão, distância e som.

Associando o analógico para digital podermos considerar que vez de fazer um gráfico da temperatura em uma base continua, suponha que façamos a leitura da temperatura apenas a cada hora. Agora temos valores amostrados que representam a temperatura em pontos discretos no tempo (de hora em hora) ao longo de um período de 24 horas. Efetivamente convertemos uma grandeza analógica em um formato que podemos agora digitalizar representando cada valor amostrado por um código digital.

Vantagens dos Sistemas Digitais= A representação digital tem certas vantagens sobre a representação analógica em aplicações eletrônicas. Para citar uma, dados digitais podem ser processados e transmitidos de forma mais eficiente e confiável que dados analógicos. Além disso, dados digitais possuem uma grande vantagem quando é necessário armazenamento (memorização). Por exemplo, a música quando convertida para o formato digital pode ser armazenada de forma mais compacta e reproduzida com maior precisão e pureza que quando está no formato analógico. O ruído (flutuações indesejadas na tensão) quase não afeta os dados digitais tanto quanto afeta os sinais analógico

Um Sistema que Usa Métodos Analógicos e Digitais

O aparelho de CD é um exemplo de um sistema no qual são usados tanto circuitos digitais quanto analógicos. A música no formato digital é armazenada no CD. Um sistema óptico com diodo laser capta os dados digitais a partir do disco girante e os transfere para um conversor digital- analógico.

Logica Digital

Em sua forma básica, a lógica é o campo do raciocínio humano que nos diz que uma certa proposição é verdadeira se certas condições forem verdadeiras. Proposições podem ser classificadas como verdadeiras ou falsas. Muitas situações e processos que encontramos em nossas vidas diariamente podem ser expressos na forma de funções proposicionais ou lógicas. Como tais funções são declarações verdadeiro/falso ou sim/não, os circuitos digitais com suas características de dois estados são aplicáveis.

Diversas proposições, quando combinadas, formam funções proposicionais ou lógicas. Por exemplo, a declaração proposicional “A luz está ligada” será verdadeira se “A lâmpada não está queimada” for verdadeira e se “A chave está ligada” for verdadeira. Portanto, a declaração lógica a seguir pode ser feita: A luz está ligada apenas se a lâmpada não está queimada e a chave está ligada. Nesse exemplo, a primeira declaração é verdadeira apenas se as duas últimas forem verdadeiras. A primeira declaração (“A luz está ligada”) é a proposição básica e as outras duas declarações são as condições das quais a proposição depende.

Em 1850, o matemático e logicista irlandês Georg Boole desenvolveu um sistema matemático para formulação de declarações lógicas com símbolos de forma que pudessem ser resolvidos de uma forma similar à álgebra comum. A álgebra Booleana, como é conhecida hoje em dia, é aplicada no projeto e análise de sistemas digitais.

O termo lógica é aplicado a circuitos digitais usados para implementar funções lógicas. Diversos tipos de circuitos lógicos digitais são os elementos básicos que formam os blocos construtivos de sistemas digitais complexos como o computador.

As três operações lógicas básicas (NOT, AND e OR). As linhas conectadas em cada símbolo são as entradas e saídas. As entradas estão do lado esquerdo de cada símbolo e a saída está do lado direito. Um circuito que executa uma operação lógica especificada (AND, OR) é denominado de porta lógica. As portas AND e OR podem ter um numero qualquer (duas no mínimo) de entradas conforme indicado pela linha pontilhada na figura.

Em operações lógicas, as condições verdadeiro/falso mencionadas anteriormente são representadas por ALTO (verdadeiro) e BAIXO (falso). Cada uma das três operações lógicas básicas gera uma única resposta para um determinado conjunto de condições.

A operação NOT comuta de um nível lógico para o nível lógico oposto. Quando a entrada for nível BAIXO, a saída será nível ALTO. Nos dois casos, a saída não é o mesmo nível lógico que a entrada. A operação NOT é implementada por um circuito lógico conhecido como inversor.

A operação AND gera uma saída de nível ALTO apenas quando todas as entradas forem nível ALTO. Quando um entrada for ní- vel ALTO e a outra entrada for nível ALTO, a saída será nível ALTO. Quando qualquer uma, ou todas, as entradas forem nível BAIXO, a saída será nível BAIXO. A operação AND é implemen- tada por um circuito lógico conhecido como porta AND.

A operação OR gera uma saída de nível ALTO quando uma ou mais entradas forem nível ALTO. Quando uma entrada for nível ALTO ou a outra entrada for nível ALTO ou ambas forem nível ALTO, a saída será nível ALTO. Quando as duas entradas forem nível BAIXO, a saída será nível BAIXO. A operação OR é imple- mentada por um circuito lógico conhecido como porta OR

Tabela-Verdade do Inversor

Quando um nível ALTO é aplicado na entrada de um inversor, um nível BAIXO aparece na saída dele. Quando um nível BAIXO é aplicado na entrada de um inversor, um nível ALTO aparece na saída dele. Essa operação aparece resumida na Tabela 3–1, que mostra a saída para cada entrada possível em termos de níveis lógicos e os bits correspondentes. Uma tabela como essa é denomi- nada tabela-verdade

Tabela-Verdade da Porta AND

A operação lógica de uma porta pode ser expressa com uma tabela-verdade que apresenta uma lista de todas as combinações de entrada com as correspondentes saídas. A tabela-verdade pode ser expandida para qualquer número de entradas. Embora os termos ALTO e BAIXO tendem a dar um sentido “físico” aos estados de entrada e saída, a tabela-verdade é expressa com 1s e 0s; um nível ALTO é equivalente a um 1 e um nível BAIXO é equivalente a um 0 em lógica positiva. Para qualquer porta AND, independente do número de entradas, a saída é nível ALTO apenas quando todas as entradas forem níveis ALTOS.

Tabela-verdade para uma potar AND de 2 entradas

O número total de combinações possíveis de entradas binárias para uma porta é determinado pela seguinte fórmula:

N = 2n onde N é o número de combinações de entrada possíveis e n é o número de variáveis de entrada.

Para ilustrar,

Para duas variáveis de entrada: Para três variáveis de entrada: Para quatro variáveis de entrada:

N = 22 = 4 combinações N = 23 = 8 combinações N = 24 = 16 combinações

Podemos determinar o número de combinações binárias de entrada com qualquer número de entradas usando a Equação 3–1

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