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ELETRÔNICA DIGITAL - CIRCUITOS COMBINACIONAIS
Aula   06: Aplicações de Circuitos Combinacionais
Mais circuitos combinacionais.  
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
ABS1S2S3
00100
01001
10010
11100
A Figura 2 mostra o circuito implementado a partir da TV.

Figura 2 - Circuito logico do comparador de 1 Bit

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
123456789DCBA
HHHHHHHHHHHHH
XXXXXXXXLLHHL
XXXXXXXLHLHHH
XXXXXXLHHHLLL
XXXXXLHHHHLLH
XXXXLHHHHHLHL
XXXLHHHHHHLHH
XXLHHHHHHHHLL
XLHHHHHHHHHLH
LHHHHHHHHHHHL
                               ( 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
DCBA0123456789
00000111111111
00011011111111
00101101111111
00111110111111
01001111011111
01011111101111
01101111110111
01111111111011
10001111111101
10011111111110
10101111111111
10111111111111
11001111111111
11011111111111
11101111111111
11111111111111
                    ( 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


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
EntradasSaida decodificada (display)
123456789
000001011
100011111
111111110
000000001
111110000
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 - BCDSaidas (decimal)
DCBA0123456789
0000









0001









0010









0011









0100









0101









0110









0111









1000









1001
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 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

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  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

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   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.
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