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ELETRÔNICA DIGITAL - CIRCUITOS COMBINACIONAIS
Aula 06: Aplicações de Circuitos Combinacionais
Prof Me. Romulo Oliveira Albuquerque
1. Comparador binário
É um circuito que compara dois números binários tomando a decisão indicada na Figura 1. somente uma das saidas é alta para as 4 combinações de entrada e de acordo com a logica:
S1=1 se A=B
S2=1 se A>B
S3=1 se A<B
Figura 1 - Comparador binário de 1bit
A Figura 2 mostra o caso mais simples, mas é possível comparadores de mais de um bit. Para obter o circuito logico deve ser levantada a Tabela Verdade (TV) do mesmo que é preenchida de acordo com a logica proposta na tabela 1.
Tabela 1 - Tabela Verdade do comparador de 1 Bit
| A | B | S1 | S2 | S3 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
A Figura 2 mostra o circuito implementado a partir da TV.
Figura 2 - Circuito logico do comparador de 1 Bit
Comparador de Magnitude de 2 Bits
Funciona de forma semelhante ao comparador de 1 bit porem tem 2 bits A=A1A0 e B=B1B0. Abra o arquivo Multisim Live
Arquivo Multisim Live Video aula sobre Comparadores - USP
Comparador de Magnitude de 4 Bits
Para mais bits, existem CIs específicos como por exemplo o 7485 que é um comparador de 4 bits (A3A2A1A0 e B3B2B1B0). A Figura 3 mostra o CI 7485, comparador de 4 bits.
Figura 3 - Comparador de 4 bits - 7485
3. Conversão de códigos binários
Os códigos mais comuns são o BCD(8421), octal, hexadecimal e o binário (ver bibliografia para maiores detalhes). Os computadores e circuitos lógicos em geral manipulam bits na forma de 1's e 0's, os seres humanos entendem as informações na base 10, desta forma os circuitos codificadores e decodificadores são necessários para que possam traduzir de maquina para ser humano e vice versa as informações resultantes de entradas e saídas. A Figura 4 mostra o diagrama de blocos básico de uma calculadora que mostra a necessidade de usarmos os codificadores e decodificadores.
Figura 4 - Diagrama simplificado de blocos de uma calculadora
3.1. Codificador de Decimal para BCD com prioridade
Este circuito O CI 74147 tem como entrada um bit que representa um numero decimal de 1 a 9 e como saída um numero representado em BCD (Binary Coded Decimal - Decimal Codificado em Binário). As entradas são ativadas com zero e as saidas ativas em zero tambem. A Figura 5a mostra o CI representado em bloco e a Figura 5b a TV . Observe atraves da TV como funciona a prioridade: A entrada de maior valor que está com nivel 0 aparece na saida. Por exemplo, se as entradas 9 e 8 estão altas e 7 está em nivel baixo, aparecerá no display o numero 7.
( a )
Tabela 2 - Tabela Verdade do CI 74147 - Decodificador de Decimal para BCD com prioridade
Entradas | Saídas | |||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | D | C | B | A |
| H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H |
| X | X | X | X | X | X | X | X | L | L | H | H | L |
| X | X | X | X | X | X | X | L | H | L | H | H | H |
| X | X | X | X | X | X | L | H | H | H | L | L | L |
| X | X | X | X | X | L | H | H | H | H | L | L | H |
| X | X | X | X | L | H | H | H | H | H | L | H | L |
| X | X | X | L | H | H | H | H | H | H | L | H | H |
| X | X | L | H | H | H | H | H | H | H | H | L | L |
| X | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | L | H |
| L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | L |
( b )
Figura 5 - Codificador de decimal para BCD - 74147 ( a ) bloco com pinos de entradas e saidas ( b ) tabela verdade
3.2. Decodificador de BCD para Decimal
Esse circuito faz o contrario do anterior, isto é, para uma dada entrada em BCD somente uma das saídas será ativada. O CI 7442 executa essa logica, Figura 6.
( a )
Tabela 3 - Tabela Verdade do CI 7442 - Decodificador de BCD para Decimal
Entradas BCD | Saida Decimal | ||||||||||||
| D | C | B | A | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
( b )
Figura 6 - Codificador de decimal para BCD - 7442 ( a ) bloco com pinos de entradas e saidas ( b ) tabela verdade
3.3. Display de 7 segmentos
Um decodificador de BCD para sete segmentos é usado quando for necessario visualizar resultados em decimal e hexadecimal. O indicador mais usado é o display de sete segmentos. Esse indicador pode ser para decimal (0 a 9) ou pode ser também para hexadecimal (indica alem dos números de 0 a 9, também as letras A,B,C, D, E e F). No caso mais comum é constituído de LED's sendo que o segmento (LED) pode acender com nível alto (display catodo comum) ou nível baixo (display anodo comum). A Figura 7 mostra a disposição dos LED's na construção de displays catodo comum e anodo comum.
( a ) ( b )
Figura 7 - Display de 7 segmentos ( a ) catodo comum ( b ) anodo comum ( c ) catodo comum ( d ) anodo comum
Arquivo Multisim Live
Decodificador de BCD Para Sete Segmentos
É importante observar que para cada tipo de display existe um decodificador adequado a ele. Por exemplo para anodo comum pode ser usado o 7447.
4. Experiência: Codificador de prioridade de Decimal para BCD
4.1. Abra o arquivo ExpTDC_19_Codificador_de_Decimal_para_BCD_com_prioridade e identifique o circuito da Figura 8. Inicie a simulação e verifique a operação do circuito. As entradas são ativadas com nivel baixo (0). Preencha a tabela 3.
Figura 8 - Codificador de Decimal para BCD com prioridade para experiencia
Tabela 4 - Decodificador de decimal para BCD com prioridade
| Entradas | Saida decodificada (display) | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | ||
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
4.2. Escreva as suas conclusões.
5. Experiencia: Decodificador de BCD para Decimal
5.1. Abra o arquivo ExpTDC_20_Codificador_de_BCD_para_Decimal e identifique o circuito da Figura 9. Inicie a simulação e verifique a operação preenchendo a tabela 4.
Figura 9 - Decodificador de BCD para decimal para experiencia
Tabela 5 - Decodificador de BCD para decimal
| Entrada - BCD | Saidas (decimal) | ||||||||||||
| D | C | B | A | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | ||||||||||
| 0 | 0 | 0 | 1 | ||||||||||
| 0 | 0 | 1 | 0 | ||||||||||
| 0 | 0 | 1 | 1 | ||||||||||
| 0 | 1 | 0 | 0 | ||||||||||
| 0 | 1 | 0 | 1 | ||||||||||
| 0 | 1 | 1 | 0 | ||||||||||
| 0 | 1 | 1 | 1 | ||||||||||
| 1 | 0 | 0 | 0 | ||||||||||
| 1 | 0 | 0 | 1 | ||||||||||
5.2. Escreva as suas conclusões.
6. Experiência : Display de 7 segmentos anodo comum
6.1. Abra o arquivo ExpTDC_21 _Display_de_7_segmentos_Anodo_comum e identifique o circuito da Figura 10. Inicie a simulação verificando o funcionamentodo display ligando as chaves de A a G em sequencia. Lembrando que o segmento acende com um nivel baixo.
Figura 10 - Display de 7 segmentos anodo comum para experiencia
6.2. Escreva as suas conclusões
7. Experiência : Display de 7 segmentos catodo comum
7.1. . Abra o arquivo ExpTDC_22 _Display_de_7_segmentos_catodo_comum (Multisim 14) e identifique o circuito da Figura 11. Inicie a simulação verificando o funcionamentodo display ligando as chaves de A a G em sequencia. Lembrando que o segmento acende com um nivel alto.
Figura 11 - Display de 7 segmentos catodo comum para experiencia
Arquivo Multisim Live
7.2. Escreva as suas conclusões
8. Experiência : Decodificador de BCD para 7 Segmentos
8.1. Abra o arquivo ExpTDC_23 _Decodificador_BCD_para_7_segmentos (Multisim 14) e identifique o circuito da figura 12 a seguir. Ative o circuito em seguida verifique o seu funcionamento para cada situação da tabela 6.
Não esqueça! Anodo comum acende com nivel alto!
Figura 12 - Decodificador de BCD para sete segmentos para experiencia
Arquivo Multisim Live
8.2. Escreva as suas conclusões
9. Experiência: Comparadores de Bit
9.1. Abra o arquivo ExpTDC_24 _Comparador_de_1_Bit e identifique o circuito da Figura 11. Para cada uma das combinações das entradas A e B verifique o funcionamento e a logica do circuito preenchendo a Tabela Verdade do circuito (Tabela 1).
Figura 13: Comparador de 1 Bit para experiencia
9.2. Abra o arquivo ExpTDC_25 _Comparador_de_dois numeros de_4_Bit (Multisim 14) e identifique o circuito da Figura 14. Como o numero de combinações é muito alto verifique a logica do circuito para apenas alguns numeros. Por exemplo:
N1=0 e N2=0
N1=7 e N2= 9
N1=10 e N2=5
Figura 14: Comparador de dois numeros de 4 Bits.
9.2. Escreva as suas conclusões.