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Trabalho feito para a disciplina de Introdução aos Sistemas Lógicos que descreve um pouco sobre alguns dispositivos, chips, leds e outros componentesTRANSCRIPT
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EVALDO MARTINS DE SOUZA
GABRIEL HOSKEN PEREIRA DA SILVA
TRABALHO DE INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS LÓGICOS
BELO HORIZONTE
UNIVERSIDADE FUMEC
2008
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EVALDO MARTINS DE SOUZA
GABRIEL HOSKEN PEREIRA DA SILVA
TRABALHO DE INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS LÓGICOS
Trabalho apresentado à disciplina de
Introdução aos Sistemas Lógicos, do
Curso de Ciência da Computação, da
Universidade FUMEC – FACE.
Período: 2°
Professor: Leonardo Ribas
BELO HORIZONTE
UNIVERSIDADE FUMEC
2008
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ÍNDICE
INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 4
CI CMOS de Alta Velocidade .......................................................................................... 5
CI CMOS 74HC00 ........................................................................................... 6
CI CMOS 74HC02: .......................................................................................... 6
CI CMOS 74HC76: .......................................................................................... 7
CI CMOS 74HC191: ........................................................................................ 7
CI CMOS 74HC4028: ...................................................................................... 8
AMPLIFICADOR OPERACIONAL ............................................................................... 8
AMPLIFICADOR OPERACIONAL 324: ....................................................... 9
AMPLIFICADOR DE POTÊNCIA 546 .......................................................... 9
CI TEMPORIZADOR ...................................................................................................... 9
TRANSISTORES ........................................................................................................... 10
DIODOS ......................................................................................................................... 12
RESISTORES ................................................................................................................. 14
CAPACITORES ............................................................................................................. 16
Capacitores Cerâmicos ................................................................................... 17
Capacitores Eletrolíticos ................................................................................. 17
LED’s ............................................................................................................................. 18
FOTOS DO PROTOBOARD..........................................................................................19
CONCLUSÃO ................................................................................................................ 20
BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................ 20
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INTRODUÇÃO
O presente trabalho apresentado tem como finalidade mostrar o funcionamento de um
projeto que combina um circuito de OR e um circuito de NOR bem como descrever as
características e finalidades de alguns dispositivos eletrônicos usados na parte prática do
trabalho que é a montagem do Projeto 356: Driver de LEDS por 4 chaves, da disciplina
Introdução aos Sistemas Lógicos e mostra de forma resumida algumas informações
sobre diversos dispositivos como resistores, transistores, diodos e outros.
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CI CMOS de Alta Velocidade
CIs (Circuitos Integrados) digitais são um conjunto de resistores, diodos,
capacitores e transistores fabricados sobre o mesmo substrato de material semicondutor
(geralmente, silício), cuja denominação comum é chip. Os chips são encapsulados em
invólucros de plástico ou cerâmica, com pinos metálicos para conexão dos CIs com
outros dispositivos.
CIs CMOS de Alta Velocidade
A classificação das famílias dos CIs varia. A família CMOS, usada no projeto
356 (Driver de LED por 4 chaves) divide-se em várias subfamílias conforme o quadro
abaixo:
As subfamílias CMOS de alta-velocidade são 74HC e 74HCT.
Uma entrada de um CI CMOS em flutuação pode aquecer o CI e danificar os
circuitos internos do chip. Assim, todas as entradas de CIs CMOS devem ser ligadas ao
nível ALTO ou BAIXO, ou a saída de outro CI. A tensão medida em uma entrada
CMOS em flutuação varia em função do ruído presente, causando uma oscilação na
tensão de saída do CI. O consumo de potência da família C-MOS é 2,5nW por porta na
versão 74HC, caracterizando-se em mais uma grande vantagem desta família.
Alguns parâmetros da família CMOS 74HC:
1. Alimentação: Esta família permite para as séries 4000 e 74C operar na faixa de
3V a 15V, para a versão HC de 2V a 6V.
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2. Tempo de atraso de propagação: 8ns para uma freqüência de clock máxima de
55MHz na família HC e HCT.
3. Potencia dissipada: O consumo de potência da família C-MOS (com Vdd=5V) é
da ordem de 1nW por porta na série 4000 e 2,5nW por porta na versão 74HC.
A família CMOS é sensível à eletricidade estática, recomendando-se assim que
alguns cuidados sejam tomados ao manusear os componentes para que não venham
a ter sua camada de óxido destruída e o componente danificado permanentemente.
Nas versões mais recentes dessa família existem diodos de proteção que visam
evitar a ação da eletricidade estática, mas mesmo assim, é recomendado cuidados no
manuseio dos componentes.
CI CMOS 74HC00: Como dito anteriormente, trata-se de um CI de alta
velocidade. É um CI que possui 4 (quatro) portas NAND com 2 (duas) entradas
em cada, por isso chamado de CI NAND. Neste CI o sinal de saída será trocado
dependendo dos níveis dos sinais da entrada.
Portas CI NAND
CI NAND 74HC00
CI CMOS 74HC02: Outro CI de alta velocidade. Este CI é conhecido como CI
NOR por possuir quatro portas NOR com duas entradas cada. Para que haja uma
saída com nível baixo, basta que uma ou ambas as entradas tenha nível alto.
CI NOR 74HC02
Portas CI NOR
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CI CMOS 74HC76: Chamado de CI FLIP-FLOP possui em seu interior dois
circuitos flip-flop independentes. Ao pulsar na entrada, a saída do CI é alterada.
Portas CI FLIP FLOP
CI FLIP FLOP 74HC76
CI CMOS 74HC191: Também chamado de CI Contador, este CI conta os
números de pulsos aplicados na entrada e depois os envia para a saída. Ele faz
essa contagem no modo binário, podendo fazer também de forma crescente ou
decrescente.
CI CONTADOR 74HC191
Portas CI CONTADOR
CI CMOS 74HC4511: Este circuito integrado é chamado de CI Decodificador
BCD para decimal. Ele mostra no display de 7 (sete) segmentos os números
decimais normais que ele decodificou das entradas BCD. Um 'display de 7-
segmentos' é constituído por um arranjo de diodos emissores de luz (LEDs), o
display típico possui um diodo para cada segmento. Os leds no arranjo podem
ser conectados como catodo-comum (common-cathode) ou anodo-comum
(common-anode). No display tipo catodo-comum todos os catodos dos leds são
conectados a 0V .Os segmentos individuais são acesos aplicando-se uma tensão
positiva no anodo do led do segmento desejado. Para o display anodo-comum,
todos os anodos são curto-circuitados e ligados em Vcc= 5V. Então, um
segmento individual pode ser aceso pela aplicação de 0V no catodo do led do
segmento selecionado.
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Portas CI DECODIFICADOR
CI DECODIFICADOR BCD 74HC4511
CI CMOS 74HC4028: Outro circuito integrado decodificador que também
decodifica as entradas BCD em números decimais normais.
Portas CI DECODIFICADOR BCD PARA DECIMAL
AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Os amplificadores Operacionais (AmpOp) são dispositivos de acoplamento direto,
de alto ganho, que usam realimentação para controle de suas características. Eles são
hoje encarados como um componente, um bloco fundamental na construção de circuitos
analógicos. Internamente, são constituídos de amplificadores transistorizados em
conexão série, que usam realimentação para controle de suas características. Eles são
hoje encarados como um componente, um bloco fundamental na construção de circuitos
analógicos. Internamente, são constituídos de amplificadores transistorizados de
conexão em série.
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AMPLIFICADOR OPERACIONAL 324: O LM324 é um CI com quatro
amplificadores operacionais independentes e o circuito usa dois com a
numeração dos pinos idêntica.
CI AMPLIFICADOR OPERACIONAL 324
Portas CI AmpOp
AMPLIFICADOR DE POTÊNCIA 546: O LM546 é usado para amplificar o
sinal da freqüência de áudio. O sinal de freqüência possui uma freqüência
audível.
CI TEMPORIZADOR
Chamado de CI 555 serve para criar um circuito temporizador. O 555 é um circuito
integrado (chip) utilizado em uma variedade de aplicações de temporização ou como
multivibrador. O temporizador 555 é um dos mais populares e versáteis circuitos
integrados jamais produzidos. É composto por 23 transistores, 2 diodos e 16 resistores
num chip de silício em um encapsulamento de 8 pinos duplo em linha (DIP). O 555 tem
três modos de operação:
Modo monoestável: nesta configuração, o CI 555 funciona como um
disparador. Suas aplicações incluem temporizadores, detector de pulso, chaves
imunes a ruído, interruptores de toque, etc.
Modo astável: O CI 555 opera como um oscilador. Os usos incluem pisca-pisca
de LED, geradores de pulso, relógios, geradores de tom, alarmes de segurança,
etc.
Modo biestável: o CI 555 pode operar como um flip-flop, se o pino DIS não for
conectado e se não for utilizado capacitor. As aplicações incluem interruptores
imunes a ruído, etc.
Curiosidade: o nome "555" foi adotado em alusão ao fato de que existe uma rede
interna (divisor de tensão) de três resistores de 5kohm que servem de referência de
tensão para os comparadores do circuito integrado.
Estas especificações aplicam-se ao NE555. Outros temporizadores 555 podem ter
parâmetros diferenciados dependendo do uso a que se destinam (uso militar, médico,
etc).
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Tensão de alimentação (VCC) 4.5 até 15 V
Corrente de alimentação (VCC = +5 V) 3 até 6 mA
Corrente de alimentação (VCC = +15 V) 10 até 15 mA
Corrente de saída (máxima) 200 mA
Dissipação de potência 600 mW
Temperatura de Operação 0 até 70°C
CI TEMPORIZADOR 555
Portas CI TEMPORIZADOR
TRANSISTORES
O transístor (ou transistor) é um componente eletrônico que começou a se
popularizar na década de 1950 tendo sido o principal responsável pela revolução da
eletrônica na década de 1960, e cujas funções principais são amplificar e chavear sinais
elétricos. O termo vem de transfer resistor (resistor de transferência), como era
conhecido pelos seus inventores.
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O processo de transferência de resistência, no caso de um circuito analógico,
significa que a impedância característica do componente varia para cima ou para baixo
da polarização pré-estabelecida. Graças a esta função, a corrente elétrica que passa
entre coletor e emissor do transístor varia dentro de determinados parâmetros pré-
estabelecidos pelo projetista do circuito eletrônico; esta variação é feita através da
variação de corrente num dos terminais chamado base, que conseqüentemente ocasiona
o processo de amplificação de sinal.
Alguns tipos de transistores
Transistor PNP: O transístor PNP (lógica positiva) é formado por duas junções PN na
sequência PN-NP. É formado por três cristais de silício, sendo dois P e um N (PNP). A
tensão, no transistor PNP, é mais alta no emissor, média na base mais baixa no coletor.
A polarização deste tipo de transistor é o contrário do NPN (lógica negativa).
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Transistor NPN: O transístor NPN é formado por duas junções NP, na sequência NP-
PN. Formado por três cristais de silício, sendo dois N e um P(NPN). Fica com tensão
mais alta no coletor, média na base e mais baixa no emissor. A tensão é só um pouco
maior que a do emissor (no máximo, 0,8 V a mais).
DIODOS
O diodo é o mais simples dispositivo eletrônico semicondutor existente e de
ampla aplicação na área de eletrônica e é composto de cristal semicondutor de silício ou
germânio numa película cristalina cujas faces opostas são dopadas por diferentes gases
durante sua formação. A palavra diodo está relacionada aos "dois eletrodos" presentes
no dispositivo. Sua construção consiste basicamente na formação de uma junção
metalúrgica P-N. Quando em operação a região de depleção aumenta ou diminui de
acordo com a polarização do dispositivo, ou seja, ocorre a variação da altura da barreira
de potencial, obtendo-se um funcionamento semelhante ao de uma chave, e sendo por
isso bastante utilizado em circuitos eletrônicos.
DIODOS
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DIODO RETIFICADOR 1N4001
DIODO DE GERMÂNIO
DIODO DE SILÍCIO
DIODO DE SILÍCIO 1S2473
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Obs: O diodo zener é um tipo de diodo especialmente projetado para trabalhar na
região de avalanche, ou seja, na região de ruptura de tensão reversa da junção PN. O
diodo zener pode funcionar polarizado diretamente ou indiretamente. Quando está
polarizado diretamente, funciona como outro diodo qualquer. Não conduz enquanto a
tensão aos seus terminais for inferior a 0,5 V (diodo de silício) e a partir desta tensão
começa a conduzir, primeiro pouco e depois cada vez mais depressa, sendo não linear a
curva de crescimento da corrente com a tensão. Por esse fato, a sua tensão de condução
não é única, sendo considerada de 0,6 ou 0,7 V. Um diodo vulgar polarizado
inversamente praticamente não conduz. Existe uma pequena corrente inversa, chamada
de saturação e devida unicamente à geração de pares de elétron-lacuna na região de
carga espacial, à temperatura ambiente. No diodo zener acontece a mesma coisa. A
diferença entre os dois tipos de diodo é que, no diodo convencional, ao atingir uma
determinada tensão inversa, cujo valor depende do diodo, este aumenta bruscamente a
condução (avalanche) e a corrente elevada acaba por destruir o diodo, não sendo
possível inverter o processo, enquanto no diodo zener, ao atingir uma tensão chamada
de zener, o diodo aumenta a condução sem se destruir e mantém constante a tensão aos
seus terminais. Existem várias tensões de zener (uma para cada diodo) como, por
exemplo, 5,1 V e 6,3 V. Quanto ao valor da corrente máxima admissível, existem vários
tipos de diodo. O valor indicado é o da potência. Por exemplo, existem diodos zener de
400 mW, além de outros valores. O valor da corrente máxima admissível depende desta
potência e da tensão de zener. É por isso que o diodo zener se encontra normalmente
associado com uma resistência em série, destinada precisamente a limitar a corrente a
um valor admissível.
RESISTORES
Os resistores são elementos que apresentam resistência à passagem de
eletricidade. Podem ter uma resistência fixa ou variável. A resistência elétrica é medida
em ohms.
O "retângulo" com terminais é uma
representação simbólica para os resistores
de valores fixos na Europa incluindo o
Reino Unido; a representação em "linha
quebrada" (zig-zag) é usada nas Américas
e Japão.
Existem muitos tipos de resistores utilizados na eletrônica, porém em sua grande
maioria são pequenos demais para se escrever o valor no corpo do mesmo. Desta forma,
os fabricantes utilizam de um código de cores, que informa o valor do resistor. Os
resistores menores ainda, que são soldados diretamente na superfície da placa, nem
sempre têm o valor impresso no seu corpo, sendo necessário recorrer ao manual técnico
do equipamento para saber o valor correto.
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Alguns tipos de resistores
Como ler um resistor de 4 faixas: Para ler um resistor de 4 faixas coloridas deve-se prestar atenção ao seguinte: há uma
cor que está mais próxima do extremo. Esta é a primeira cor a ser considerada na leitura
A primeira cor deste extremo representa o primeiro dígito do valor. A segunda cor
representa o segundo dígito. A terceira cor representa o fator multiplicativo. Por
exemplo:
Marrom = 1
Preto = 0
Vermelho = 2
O valor deste resistor será 1000 onde os dois últimos zeros são referentes ao fator
multiplicativo, ou seja, a quantidade de zeros ao final do valor.
Como ler um resistor de 5 ou 6 faixas: Quando o resistor é de precisão, apresenta 5 faixas coloridas. Como a última faixa
destes resistores normalmente é marrom ou vermelha, pode haver uma confusão a
respeito de onde é o lado certo para iniciar a leitura, já que a primeira faixa que
representa o valor do resistor também pode ser marrom ou vermelha. Sendo assim, a
exemplo do resistor de 4 listras coloridas, o melhor fazer é observar a faixa que está
mais próxima do extremo do resistor. Esta será a primeira faixa, por onde se deve iniciar
a leitura. Outra dica é verificar a faixa que está mais afastada das outras. Esta é a última
faixa de cor.
A leitura nestes resistores é semelhante à dos resistores com 4 cores, mas é adicionada
mais uma cor no início, fazendo existir mais um algarismo significativo na medição.
Assim, os três primeiros dígitos são os algarismos significativos, o que confere maior
precisão na leitura. O quarto é o elemento multiplicador. O quinto dígito é a tolerância e
o sexto dígito (quando existir) fará referência ao coeficiente de temperatura, ou seja,
como a resistência varia de acordo com a temperatura ambiente. Este último valor é
dado em PPM (partes por milhão).
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Abaixo temos uma tabela com o código de cores dos resistores:
Abaixo, os detalhes de um resistor de filme de carbono (carvão):
CAPACITORES
Capacitores ou condensadores são elementos elétricos capazes de armazenar
carga elétrica e, conseqüentemente, energia potencial elétrica. Podem ser esféricos,
cilíndricos ou planos, constituindo-se de dois condutores denominados armaduras que,
ao serem eletrizados, num processo de indução total, armazenam cargas elétricas de
mesmo valor absoluto, porém de sinais contrários. O capacitor tem inúmeras aplicações
na eletrônica, podendo servir para armazenar energia elétrica, carregando-se e
descarregando-se muitas vezes por segundo. Na eletrônica, para pequenas variações da
diferença de potencial, o capacitor pode fornecer ou absorver cargas elétricas, pode
ainda gerar campos elétricos de diferentes intensidades ou muito intensos em pequenos
volumes. Abaixo alguns tipos de capacitores:
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Capacitores Cerâmicos: consiste de um tubo ou disco de cerâmica de constante
dielétrica na faixa de 10 a 10.000. Uma fina camada de prata é aplicada a cada
lado do dielétrico. Este tipo de capacitor é caracterizado por baixas perdas,
pequeno tamanho e uma conhecida característica de variação de capacitância
com a temperatura.
Capacitores Cerâmicos
Capacitores Eletrolíticos: consiste de duas placas separadas por um eletrólito e
um dielétrico. Este tipo de capacitor possui altos valores de capacitância, na
faixa de aproximadamente 1 até milhares de . As correntes de fuga são
geralmente maiores do que aos demais tipos de capacitores.
Capacitores Eletrolíticos
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LED’s
O LED é um diodo semicondutor (junção P-N) que quando energizado emite luz visível
por isso LED (Diodo Emissor de Luz). A luz não é monocromática (como em um laser),
mas consiste de uma banda espectral relativamente estreita e é produzida pelas
interações energéticas do elétron. O processo de emissão de luz pela aplicação de uma
fonte elétrica de energia é chamado eletroluminescência. Em qualquer junção P-N
polarizada diretamente, dentro da estrutura, próximo à junção, ocorrem recombinações
de lacunas e elétrons. Essa recombinação exige que a energia possuída por esse elétron,
que até então era livre, seja liberada, o que ocorre na forma de calor ou fótons de luz.
Alguns LED’s
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FOTOS DO PROTOBOARD MONTADO
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CONCLUSÃO
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BIBLIGRAFIA
http://200.19.92.57/wschui/cix/cmosb.htm http://www.fortunecity.com http://www.lsi.usp.br/~roseli/www/psi2307_2004-Teoria-7-AmpOp.pdf http://www.electronica-pt.com http://www.clubedohardware.com.br http://www.mspc.eng.br http://pagesperso-orange.fr
http://www.cyberconductor.com
http://www.cardoso-modelismo.com http://www.eletropecas.com http://eletronicos.hsw.uol.com.br http://reprap.org http://colegioweb.com.br http://eletrohoo.com.br http://eletronica24h.com.br http://inovacaotecnologia.com.br http://multitecmed.com.br http://radioamadores.net http://www.longvideo.com.br
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