Aula01_CD_LT35C - Páginas Pessoais
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Circuitos Digitais Prof. Marcio Cunha Aula 01 – Introdução à Eletrônica Digital Agenda Planejamento Conceitos Introdutórios Planejamento Agenda Planejamento Conceitos Introdutórios Conceitos Introdutórios COMPUTAÇÃO TELECOMUNICAÇÕES CONTROLE E AUTOMAÇÃO EXPLORAÇÃO ESPACIAL SISTEMAS MILITARES TECNOLOGIA MÉDICA ENTRETENIMENTO TRANSPORTES ROBÓTICA Aplicações dos Circuitos e Sistemas Digitais Conceitos Introdutórios SINAIS ARQUITETURA Circuitos e Sistemas Digitais SINAIS Conceitos Introdutórios Introdução ao Digital 1s e 0s Conceitos Introdutórios Exemplo: TELECOMUNICAÇÕES Grande parte dos sistemas de telecomunicações em todo o mundo enquadra-se na categoria de sistemas digitais. Começou-se com um sistema digital simples de dois estados para representar informações: telégrafo. Um sistema de telégrafo é composto por uma bateria, uma chave de contato momentâneo (normalmente aberta), um fio de telégrafo e uma matraca eletromagnética. Introdução ao Digital 1s e 0s Conceitos Introdutórios Exemplo: TELECOMUNICAÇÕES Introdução ao Digital 1s e 0s Conceitos Introdutórios Exemplo: TELECOMUNICAÇÕES O sistema do telégrafo usa “dois símbolos” distintos para transmitir palavras ou números. Pulsos elétricos curtos e longos, que simbolizam pontos e traços do código Morse, caracterizam uma representação digital da informação. O sinal elétrico está ligado ou desligado, em todos os momentos. Introdução ao Digital 1s e 0s Conceitos Introdutórios Exemplo: TELECOMUNICAÇÕES Os sistemas digitais modernos utilizam sinais elétricos para representar os 1s e 0s. Um diagrama de tempo mostra em que estado (1 ou 0) está o sistema, em qualquer momento. Aponta, também, o momento exato em que ocorre uma mudança de estado. Introdução ao Digital 1s e 0s Conceitos Introdutórios Exemplo: TELECOMUNICAÇÕES Introdução ao Digital 1s e 0s Conceitos Introdutórios Exemplo: TELECOMUNICAÇÕES Com instrumentos multicanais é possível exibir um ou mais sinais digitais, podendo assim trabalhos com n estados de informação. Introdução ao Digital 1s e 0s Conceitos Introdutórios Representação Numérica Conceitos Introdutórios Sistemas físicos usam quantidades, que devem ser manipuladas aritmeticamente. As quantidades podem ser representadas numericamente, na forma analógica ou na forma digital. Representação Numérica Conceitos Introdutórios Representação analógica: a quantidade é representada por um indicador proporcional continuamente variável. O som, através de um microfone, causa variações na tensão (voltagem). O velocímetro do automóvel varia com a velocidade. O termômetro de mercúrio oscila em um intervalo de valores, de acordo com a temperatura. Representação Numérica Conceitos Introdutórios Em 1875, Alexander Graham Bell descobriu como mudar sua voz em um sinal elétrico continuamente variável, enviálo através de um fio e transformá-lo novamente em energia sonora na outra extremidade. Atualmente, o dispositivo que converte energia sonora em sinal analógico de voltagem é conhecido como microfone. Representação Numérica Conceitos Introdutórios Representação Numérica Conceitos Introdutórios Representação digital: varia em diferentes etapas (separadas). As quantidades são representadas por símbolos chamados dígitos. O passar do tempo é mostrado como uma mudança no mostrador de um relógio digital em intervalos de um minuto. Uma mudança na temperatura é mostrada em um display digital, quando há a oscilação de um grau, pelo menos. Representação Numérica Conceitos Introdutórios Sistemas Analógicos e Digitais Conceitos Introdutórios Sistemas digitais: Combinação de dispositivos que manipulam valores que manipulam valores representados de forma digital. Sistemas analógicos: Combinação de dispositivos representados de forma analógica. Sistemas Analógicos e Digitais Conceitos Introdutórios Vantagens do Sistema Digital: Combinação de dispositivos. Facilidades de projeto. Mais adaptado para armazenar informações. Maior facilidade em manter a exatidão e a precisão. Operação programável. Menos afetado pelo ruído. Facilidade de fabricação em chips IC. Sistemas Analógicos e Digitais Conceitos Introdutórios Existem limites para as técnicas digitais. A natureza analógica do mundo exige um processo de conversão demorado, composto por várias etapas: 1. Converter a variável física em um sinal elétrico (analógico). 2. Converter o sinal analógico para formato digital. 3. Processar (operar) a informação digital. 4. Converter a saída digital de volta para a forma analógica do mundo real. Sistemas Analógicos e Digitais Conceitos Introdutórios O sistema digital é uma combinação de dispositivos projetados para manipular informações lógicas ou quantidades físicas representadas na forma digital. O As quantidades podem assumir apenas valores discretos. sistema analógico manipula quantidades físicas representadas na forma analógica. As quantidades podem variar em uma faixa contínua de valores. Sistemas Analógicos e Digitais Conceitos Introdutórios Sistemas Mistos: Rede Telefônica Os telefones funcionavam em rede, através de um gerador elétrico à manivela. Cada pessoa na rede recebia um código único de toques longos e curtos (como pulsos digitais). A parte que recebia a ligação codificava a sua identidade pela maneira que tocava seu telefone. A sinalização (toques) usava a representação digital, mas a comunicação por voz era puramente analógica. Sistemas Analógicos e Digitais Conceitos Introdutórios Sistemas Mistos: Rede Telefônica Sistemas Analógicos e Digitais Conceitos Introdutórios Sistemas Mistos: Telefone O telefone de discagem rotativa utiliza uma série de pulsos, representando os dez dígitos decimais. Nos telefones de “tom de toque”, as informações de comutação digital são enviadas por meio de sinais de tom analógico. O telefone celular tem componentes digitais e analógicos e usa ambos os tipos de sinais. Sistemas Analógicos e Digitais Conceitos Introdutórios Sistemas Mistos:Telefone Sistemas Analógicos e Digitais Conceitos Introdutórios Sistemas Mistos: Sistema de regulagem da temperatura utilizando-se um conversor analógicodigital. Sistemas Analógicos e Digitais Conceitos Introdutórios Sistemas de Numeração Conceitos Introdutórios Compreender os sistemas digitais requer um entendimento dos sistemas de numeração decimal, binário, octal e hexadecimal. Decimal – dez símbolos (base 10) Binário – dois símbolos (base 2) Octal – oito símbolos (base 8) Hexadecimal – dezesseis símbolos (base 16) Sistemas de Numeração Conceitos Introdutórios O Sistema Decimal (base 10): Dez símbolos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Cada número é um dígito. Dígitos mais significantes (MSD) e dígitos menos significantes (LSD). Valor posicional pode ser declarado como um dígito multiplicado por uma potência de 10. Sistemas de Numeração Conceitos Introdutórios O Sistema Decimal: Sistemas de Numeração Conceitos Introdutórios O Sistema Decimal: Sistemas de Numeração Conceitos Introdutórios O Sistema Binário (base 02): Dois símbolos: 0 e 1. Empresta-se ao projeto de circuitos eletrônicos com apenas dois diferentes níveis de tensão obrigatórios. Valor posicional pode ser indicado como um dígito multiplicado por uma potência de 2. Sistemas de Numeração Conceitos Introdutórios O Sistema Binário: Sistemas de Numeração Conceitos Introdutórios O Sistema Binário: Sistemas de Numeração Conceitos Introdutórios Representação de Quantidades Binárias Conceitos Introdutórios Os sinais analógicos podem ser convertidos para digital por meio de medidas ou “amostras” do sinal, que varia continuamente em intervalos regulares. O tempo adequado entre as amostras depende da taxa máxima de mudança do sinal analógico. Representação de Quantidades Binárias Conceitos Introdutórios Representação de Quantidades Binárias Conceitos Introdutórios Representação de Quantidades Binárias Conceitos Introdutórios Circuitos Digitais / Circuitos Lógicos Conceitos Introdutórios Os circuitos digitais produzem e respondem às variações predefinidas da tensão. O termo circuitos lógicos é usado alternativamente. Um circuito digital responde a uma entrada binária de nível 0 ou 1, mas não a sua tensão real. Circuitos Digitais / Circuitos Lógicos Conceitos Introdutórios Circuitos Digitais / Circuitos Lógicos Conceitos Introdutórios Transmissão Paralela e Serial Conceitos Introdutórios Na transmissão paralela, todos os bits em um número binário são transmitidos simultaneamente. Uma linha separada é exigida para cada bit. Na transmissão serial, cada bit em um número binário é transmitido em algum intervalo de tempo. Transmissão Paralela e Serial Conceitos Introdutórios Transmissão Paralela e Serial Conceitos Introdutórios A transmissão paralela é mais rápida, porém requer mais caminhos. A transmissão serial é mais lenta, mas requer um único caminho. Transmissão Paralela e Serial Conceitos Introdutórios Computadores Digitais Conceitos Introdutórios O computador é um sistema de hardware que executa operações aritméticas, manipula dados e toma decisões. Realiza operações com base nas instruções sob a forma de um programa em alta velocidade e com alto grau de precisão. Computadores Digitais Conceitos Introdutórios As funções básicas dos subsistemas digitais de um telefone celular – e todas as outras aplicações integradas – são controladas por um sistema de microcomputador completo embutido em cada telefone. Computadores Digitais Conceitos Introdutórios Principais partes de um computador: Unidade de entrada: processa instruções e dados na memória. Unidade de memória: armazena dados e instruções. Unidade de controle: interpreta instruções e envia sinais apropriados para outras unidades. Unidade de lógica / aritmética: executa cálculos aritméticos e decisões lógicas. Unidade de saída: apresenta informações da memória para o operador ou para o processo. Computadores Digitais Conceitos Introdutórios Computadores Digitais Conceitos Introdutórios A memória é exibida através de um circuito que mantém uma resposta a uma entrada momentânea. Ela é importante porque proporciona uma maneira de armazenar números permanentemente. Memória binários, temporária ou Conceitos Introdutórios Memória Conceitos Introdutórios PROCESSADOR BLOCOS DE CONTROLE BLOCOS OPERACIONAIS REGISTRADORES CONTADORES SUBTRATORES MULTIPLEXADORES COMPARADORES MULTIPLICADORES DECODIFICADORES SOMADORES DESLOCADORES AND OR NOT Arquitetura e Projeto Hierárquico NAND NOR XOR XNOR Circuitos Digitais Prof. Marcio Cunha Aula 01 – Introdução à Eletrônica Digital
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