Circuitos Analógicos & Portas Lógicas
É normal, dentro da eletrônica digital, saber para que servem e como utilizar as portas lógicas, mas muitos podem não conhecer como elas são feitas. Portanto, veremos o circuito por trás das portas lógicas. Saber o circuito por trás das portas lógicas não é uma obrigatoriedade para começar a desenvolver sistemas digitais. Entretanto, isto complementa e fortifica o conhecimento das portas lógicas.
O que é Tabela Verdade?
Tabela Verdade corresponde a uma representação tabular, permitindo uma visão completa do comportamento da função.
Porta Lógica AND (E)
Representa o "e" lógico. O resultado é verdadeiro quando todas as entradas forem verdadeiras. Representações mais comuns:
Y = A . B
Y = AB
Onde "Y" representa a saída e "A" e "B" representam as entradas.
Simbologia, Tabela Verdade e Expressão Booleana
Circuito Analógico:
Funcionamento:
O circuito da porta AND é praticamente igual ao da porta OR, com a diferença que os diodos estão invertidos e o resistor agora é de pull-up. A lógica do circuito é meio que o “inverso” da lógica da porta OR. Sempre que uma das entradas for igual a 0, o diodo desta entrada estará conduzindo. Com isto, a tensão no ânodo do diodo será igual a 0 mais a queda de tensão do diodo. Se considerarmos um diodo ideal (queda de 0v), a tensão do ânodo será 0 também. Isto é, sempre que uma das entradas for 0, Vout (tensão entre o ânodo dos diodos e o terra) será também 0. Entretanto, se as duas entradas estiverem em 5v, nenhum dos diodos conduz. Quando isso ocorre, o resistor de pull-up garante que a tensão de saída (Vout) seja 5v. Portanto, a saída só é nível lógico alto se as duas entradas estiverem também em nível lógico alto.
Porta Lógica OR (OU)
Representa o "ou" lógico. O resultado é verdadeiro quando pelo menos uma das entradas for verdadeira. Representação mais comum:
Y = A + B
Onde "Y" representa a saída e "A" e "B" representam as entradas.
Simbologia, Tabela Verdade e Expressão Booleana
Circuito Analógico:
Funcionamento:
O circuito da porta OR é bem simples, pois ele consiste de dois diodos (um para cada entrada) e um resistor de pull-down. Quando as entradas A e B forem 0, os diodos não conduzem e a tensão de entrada não chega no catodo deles. Com isto, o resistor de pull-down, garante que haverá 0v no nó de saída. Portanto, Vout (tensão entre o cátodo dos diodos e o terra) é 0. Por outro lado, se A OU B forem 5v, o diodo da entrada com 5v irá conduzir e a tensão chegará no catodo dele. Esta tensão no cátodo será 5v menos a queda de tensão do diodo. Se considerarmos um diodo ideal (queda de 0v), a tensão de saída será 5v. Portanto, se uma das duas entradas for nível lógico alto, a saída também será nível lógico alto. E o resistor de pull-down serve para garantir que a saída seja nível lógico 0 quando nenhum diodo está conduzindo (A e B em 0).
Porta Lógica NOT (NÃO/INVERSORA)
Pode ser aplicada a uma única variável de entrada. Realiza a inversão do valor lógico da variável. Se a variável valer 0, o resultado da operação é 1. Se a variável valer 1, o resultado da operação é 0.
Simbologia, Tabela Verdade e Expressão Booleana
Lê-se "Y = não A"
Circuito Analógico:
Funcionamento:
O circuito da porta NOT é basicamente um circuito de transistor com polarização de base. Se a entrada A for 0, o transistor fica em corte. Com isto, a queda de tensão em cima do transistor é igual à tensão da fonte (5v). A queda de tensão do transistor é a tensão Vout (tensão entre coletor e terra). E Vout é exatamente a saída da porta lógica NOT. Agora, se a entrada A for 1, o transistor fica saturado e deixa conduzir corrente entre o coletor e o emissor. Com isto, a queda de tensão em cima do transistor tende a 0. Logo, Vout terá o nível lógico inverso ao da entrada A.
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