Acessar - ELT2014

Universidade Federal de Itajubá
IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação
ELT601 – Eletrônica Digital II
Lista de Exercícios
Multivibradores Digitais
1) O circuito seguinte é chamado de circuito de disparo único. Este circuito se trata de um circuito monoestável, pois, uma vez
excitado, sua saída produz um único pulso de duração finita. Este pulso tem largura dada pelo comprimento do pulso em sua
entrada de excitação, E, acrescido de um período de tempo de atraso, T, o qual é proporcional ao tempo de descarregamento
do capacitor C.
Vcc
R
E
S
7406
(CA)
74C14
(Vcc=+5V)
C
A operação deste circuito é de fácil entendimento: sem sinal de excitação à entrada (E em nível 0V), a saída da porta
inversora 7406, a coletor aberto, gera uma saída em alta impedância. Este estado faz com que o capacitor esteja carregado e,
assim, a porta 74C14 mantenha nível lógico BAIXO em sua saída. Quando a entrada E recebe nível lógico ALTO, a saída da
porta 7406 conecta a entrada da porta 74C14 a um potencial próximo do potencial de terra, permitindo com que o capacitor se
descarregue através do estágio de saída da porta a coletor aberto. Isso faz com que a tensão sobre o capacitor se descarregue,
e tão logo seja menor que o nível inferior de transição do inversor schmitt-trigger na saída do monoestável, se tenha nível
lógico ALTO na saída do circuito. Desta forma, enquanto houver nível lógico ALTO em sua entrada, este monoestável
manterá nível lógico ALTO em sua saída. Já quando sua entrada volta para nível lógico BAIXO, a porta inversora a coletor
aberto volta a gerar um estado de alta impedância em sua saída, o que permite com que o capacitor seja recarregado por meio
da resistência R. Então, quando o nível de tensão sobre o capacitor voltar a exceder o limite superior de comutação para a
porta 74C14, a saída do oscilador voltará a nível lógico BAIXO. O tempo de carregamento do capacitor é justamente o que
delimita o comprimento adicional do pulso de saída do circuito, e este tempo é função da constante de carga RC do capacitor
e do próprio limiar superior da porta schmitt-trigger.
a)
Partindo de uma forma de onda de entrada contendo um pulso positivo de comprimento T0, represente a forma de onda
na saída do monoestável assumindo que o comprimento de tempo de seu atraso seja T em relação à comutação de sua
entrada.
b) Levante o valor do comprimento do pulso T em função dos elementos do circuito. Apresente a solução em notação
literal.
2) O circuito monoestável apresentado anteriormente é chamado de alongador de pulsos, pois o comprimento de seu pulso de
saída depende do comprimento do pulso em seu terminal de entrada e do atraso gerado pela malha RC. Uma forma de obter
um circuito que produza um pulso de saída apenas dependente do atraso gerado pela malha RC é acrescer uma malha de
entrada assim como a apresentada abaixo:
Vcc
R
E
S
7406
(CA)
Prof. Rodrigo de Paula Rodrigues
C
74C14
(Vcc = +5V)
1/3
A malha de entrada faz com que um pulso positivo de acionamento dor circuito gere um curto pulso negativo na saída do
7406. Este pulso, por sua vez, gera um curto intervalo de tempo dentro do qual o capacitor na entrada do schmitt-trigger é
descarregado, iniciando-se, assim, a temporização do inversor de saída.
Para uma correta operação deste circuito, a malha a sua entrada deve possuir uma constante de tempo muito curta, de forma a
garantir que o pulso gerado na saída do inversor a coletor aberto tenha um período de duração inferior ao período de
temporização do inversor de saída.
a)
Levante as formas de onda nos pontos de entrada do 7406 e de saída do 74C14 para um grupo de pulsos de entrada
espaçados por um tempo inferior à temporização do 74C14 e também para um grupo de pulsos de entrada distante uns
dos outros por um período superior ao período de temporização do 74C14.
b) Se o temporização gerada pelo circuito de entrada for suficientemente pequena comparada à temporização aplicada ao
schmitt-trigger, qual seria o período do pulso de saída em comparação ao período do circuito alongador de pulsos
apresentado no enunciado (1)?
3) O circuito monoestável apresentado anteriormente é chamado de redisparável, pois a ocorrência de pulsos de disparo com
espaçamento inferior ao período de temporização de sua saída faz com que sua saída seja novamente temporizada mesmo
antes de retornar ao estado BAIXO. Uma forma de gerar uma versão de monoestável não-redisparável é controlar a ação do
sinal de disparo perante a porta inversora a coletor aberto. Este controle pode ser feito com a adição de uma porta Ou entre o
sinal de disparo e a malha de atraso para o 7406, assim como o apresentado na seqüência.
VCC
R
S
E
7406
(CA)
C
74C14
(VCC=+5V)
Em termos da ação da porta lógica adicionada, apresente uma análise da operação do circuito não-redisparável apresentado.
4) Levante os valores de R e C para cada um dos períodos de operação solicitadas para a configuração empregando o circuito
integrado monoestável 74121. Leve em consideração os valores possíveis para correta polarização do circuito em questão.
a) 0.25 s
b) 1 s
c) 15 s
5) Apresente um arranjo envolvendo dois circuitos 74121 para gerar um trem de pulsos com freqüência de 1 Hz. Se necessário,
utilizar também um prolongador de pulsos.
6) Levante a forma de onda sobre o capacitor e à saída do oscilador astável seguinte:
R
saída
C
Prof. Rodrigo de Paula Rodrigues
7413
2/3
7) Partindo das equações de carregamento e descarregamento de capacitores, demonstre que o período de oscilação do circuito
astável apresentado no enunciado anterior é de
ܶ = 1.1ܴ‫ܥ‬
8) O seguinte oscilador astável possui uma entrada de habilitação, E. Explique sua operação e levante sua freqüência de
oscilação.
9) A seguinte configuração envolvendo o circuito integrado 555 pode atuar como oscilador astável. Esta configuração permite
com que sejam geradas oscilações assimétricas, nas quais sua saída pode representar níveis alto e baixo por meio de períodos
distintos para cada estado. Levante, em função de valores literais dos componentes externos ao circuito integrado, os período
em que as saída está em nível alto, TA, e em nível baixo, TB.
+Vcc
8
R1
R
Q2
5
4
-
0.01
+
6
CP1
R
R
R2
RST
3
Q
saída
Latch SR
Não-OU
+
2
-
S
Q
CP2
7
C
R
Q1
1
10) Para o multivibrador astável anterior, quais seriam as relações entre o capacitor e os resistores externos para que se tenha a
saída do oscilador com 75% do tempo em nível alto? É possível modificar tal circuito de forma a gerar um trem de pulsos
simétrico? Se sim, qual deve ser a relação entre os valores de seus componentes externos?
11) O circuito seguinte emprega o circuito 555 como multivibrador monoestável. Para esta configuração, analise a operação do
circuito e levante, em termos dos valores literais dos elementos externos, o período T do pulso gerado em sua saída quando da
presente de um pulso de disparo. Este circuito opera de forma não redisparável ou redisparável? Justifique.
+Vcc
8
R
5
Q2
0.01
+
6
CP1
R
R
RST
3
Q
Latch SR
saída
Não-OU
R
disparo
4
-
+
2
-
S
Q
CP2
7
C
R
Q1
1
Prof. Rodrigo de Paula Rodrigues
3/3