INVERSOR LÓGICO

Invasor Lógico
INVERSOR LÓGICO
OBJETIVOS:
a) Entender o significado de “compatível com TTL”;
b) Aprender como interpretar especificações das folhas de dados (Data Book);
c) Identificar a representação eletrônica de um estado binário e observar o
funcionamento de um circuito inversor.
INTRODUÇÃO TEÓRICA
O sistema binário consiste essencialmente em um código que requer
dois estados discretos, em geral designados por 0 e 1, sendo a representação básica
para sistemas e dispositivos digitais. Esses dois estados são representados por níveis
de tensão. Os valores mais usados são 5V e 0V, embora quaisquer dois outros valores
de tensão possam ser usados.
Para a tecnologia TTL esses valores são bem definidos:
Nível lógico 1 = + 5V
Nível lógico 0 = 0v
Uma função lógica de grande importância é a conversão de um nível lógico
para outro, ou seja, a capacidade de converter um 1 em 0 e um 0 em 1. Essa conversão
de um nível lógico para outro é chamada de complementação.
Uma maneira fácil de se obter a função de complementação é utilizar um
circuito eletrônico, pois a mudança significa mudar de + 5V para 0V e vice-versa.
Para isso, utiliza-se geralmente um amplificador inversor, cujo símbolo é
mostrado na figura abaixo:
Vin é a tensão de entrada, enquanto que Vout é a tensão de saída.
Um inversor típico TTL é composto de vários transistores, resistores e diodos,
e como resultado os valores de tensão de saída partem de valores ideais de + 5V e 0V.
Para estabelecer limites de operações aceitáveis, os fabricantes listam em
suas folhas de dados, valores máximos, mínimos e típicos para as tensões de saída,
conforme mostra a figura a seguir.
Observa-se que existe uma região, chamada de região de transição, que é uma
região proibida, a não ser por um curtíssimo intervalo de tempo, necessário para que a
saída mude de um nível de tensão para outro.
Quando a saída do inversor está no nível lógico 0, o fabricante garante que a
tensão de saída, neste estado baixo, será algum valor dentro da faixa denominada VOL
(MIN), cujo nível mínimo é 0V, que é o próprio ponto de terra (Gnd) e a tensão máxima
VOL (MAX) é dada na folha de dados do fabricante. Para o inversor lógico TTL 7404, o
valor de VOL típico é da ordem de 0,2V.
Ao se medir tensões com valores de VOL diferentes da folha de dados
fornecida pelo fabricante, o circuito ou a unidade em questão deverá ser considerado
defeituoso e substituído.
Quando a saída do inversor está no nível lógico 1, o fabricante garante uma
saída no estado alto VOH, desde um valor mínimo até a um valor máximo, neste caso,
VOH é + 5V.
VOH típico para o inversor TTL 7404 é de 3,4V.
Para o mesmo inversor, VOH (MIN) é da ordem de 2,4V.
Para que uma tensão de entrada de um inversor lógico seja reconhecida como
sendo um nível lógico 1, ela deve ter um valor dentro da banda especificada por V IH.
O valor máximo de tensão, VIH (MAX) é de + 5V para o inversor TTL 7404 e o valor
mínimo VIH (MIN) é especificado pelo fabricante na folha de dados. Veja a figura a
seguir:
Desta forma, VIH significa entrada em estado alto, enquanto que VIL significa
entrada em estado baixo.
PARTE PRÁTICA
MATERIAIS NECESSÁRIOS
1- CI 7404 (hexa-inversor TTL)
1- Multímetro analógico ou digital
1- Osciloscópio
1- Gerador de sinal, onda quadrada, com freqüência variável
1- Treinador lógico
1- Examine a folha de dados (Data Book) do hexa-inversor 7404, assim
chamado por possuir 6 inversores lógicos. Observe o valor da tensão e o número dos
pinos de alimentação.
2- O método mais simples de verificar se um inversor lógico está funcionando
corretamente, consiste no uso de um teste estático.
Simplesmente conecte a entrada de um dos inversores alternadamente a um
potencial de 0V ou 5V, enquanto observa a saída do inversor para verificar se de fato
ela está complementando a entrada. Complete a seguir a tabela abaixo para um dos
inversores testados.
Tabela 1: TABELA DA VERDADE
V ENTRADA
V SAÍDA
0V
5V
3- Anote a seguir o valor da tensão de saída de um inversor quando o pino de
entrada está flutuando (aberto).
VSAÍDA_________________
4- Para certificar-se de que o inversor pode realmente acionar um outro
inversor, conecte dois inversores em cascata (série) como mostra a figura a seguir:
5- Alimente a entrada com os valores de tensão indicados na tabela 2, meça as
tensões V2 e V3 e anote esses resultados na mesma tabela.
V1
0V
5V
Tabela 2
V2
V3
6- Use o canal 1 do osciloscópio para calibrar a saída do gerador de onda
quadrada. A saída do gerador deve ser ajustada para um nível baixo de 0V e um nível
alto de + 5V.
Ajuste a freqüência para qualquer valor entre 1kHz e 100kHz. Aplique a
forma de onda na entrada de um dos inversores. Use o canal 2 do osciloscópio para
verificar a saída do inversor.
Desenhe no espaço abaixo, as duas formas de onda (entrada e saída) e anote os
valores de amplitude e período de tempo para ambas as formas de onda.
QUESTÕES:
1- Compare os valores de VOH e VOL da folha de dados com os valores medidos no
item 2. Os valores estão dentro da faixa especificada pelo fabricante?
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2- Qual a relação em V1 e V3, observada no item 4 (inversão dupla)?
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3- Na descrição do CI 7404, qual é o significado do termo hexa?
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4- Qual a corrente de alimentação máxima que cada inversor exige da fonte de
alimentação e em que condição?
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5- Ao verificar defeitos em um circuito, você observa que o terminal de entrada de um
inversor está quebrado e que a entrada está flutuando. Qual deve ser o valor da tensão
de saída?
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6- Se alguma das afirmativas abaixo for verdadeira, marque com um V, se for falsa,
marque com um F:
a) VOH (MIN) > VIH (MIN) ____
b) VOH (MIN) < VIH (MAX) ____
c) VOL (MAX) > VIL (MAX) ____
d) VOL (MAX) < VIL (MIN) ____