Prática 2 – Portas Lógicas
CEA341 - Princípios de Eletrônica Digital
Universidade Federal de Ouro Preto
Instituto de Ciências Exatas e Aplicadas
Departamento de Engenharia Elétrica - DEELT
Professor: Thainan Santos Theodoro
Aluno
Aluno:
Data: 30 e 31 / 03 / 2022
Matrícula
Matrícula:
Início: 17h10 e 20:45
Nota:
1. Objetivos
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Apresentação das portas lógicas encapsuladas em Dual In-line Package (DIP);
Comprovar experimentalmente a tabela-verdade das portas lógicas fundamentais;
Validar os resultados obtidos com os experimentos realizados em laboratório.
2. Breve descrição
As portas lógicas, como outros circuitos usados em eletrônica digital, são encontradas em componentes
eletrônicos com múltiplos terminais que usam a tecnologia de circuitos integrados, conhecidos como CIs ou
chips. A Figura 1 apresenta uma ilustração de um CI.
Figura 1 - CI 18 pinos encapsulamento DIP.
Ao contrário da simbologia utilizada para cada porta lógica, na prática, os elementos eletrônicos são
comumente implementados dentro dos CIs. No entanto, apenas com a imagem do circuito integrado não é
possível identificar como o dispositivo funciona. Para isso, deve-se utilizar como referência a folha de dados
(Datasheet) fornecida pelo fabricante. Além da descrição da funcionalidade de cada pino do CI, na folha de
dados também são informadas as condições de operação do dispositivo.
Para encontrar o Datasheet do circuito integrado a ser utilizado, utiliza-se como referência o código
impresso na parte superior do CI. Na Figura 2 está exibida uma fotografia de um CI HD74HC32P. Acessando
um site que contêm um banco de dados de Datasheet (http://www.datasheetcatalog.com/) e incluindo o código
(usar apenas 74HC32) no espaço reservado para procura, é possível encontrar diversas folhas de dados
fornecidas por vários fabricantes de CIs (Philips, Texas Instruments, Diodes, ON Semiconductor, etc).
Figura 2 - CI 18 pinos encapsulamento DIP.
Utilizando o Datasheet fornecido pela empresa Diodes a Figura 3 (a) apresenta o encapsulamento, visto
de cima, com a numeração dos pinos. A contagem começa no ponto marcado, e cada pino recebe uma
numeração. A Figura 3 (b) apresenta a função de cada um dos pinos. Por exemplo, este CI contém 4 portas
lógicas OR, em deve-se, inicialmente, conecta o pino 14(Vcc) ao terminal (+) da Fonte CC de 5V e o pino 7
ao terminal (–) da fonte CC. Os pinos 1, 2 são os terminais de entrada da primeira porta lógica, e o de saída é
o pino 3.
Figura 3 - Ilustração do CI HD74HC32P: (a) Vista de cima; (b) Circuito esquemático.
As portas lógicas mais utilizadas pertencem a duas tecnologias distintas de construção de circuitos
digitais: a família TTL (do inglês, Transistor Transitor Logic) e a família CMOS (do inglês, Complementary
Metal-Oxide-Semiconductor). A sigla TTL significa lógica transistor a transistor e é constituída a partir de
transistores bipolares de junção. Esta classe possui duas séries de componentes: a série 54, destinada a
aplicações militares e a série 74, de uso comercial. As séries mais conhecidas são a 74L, 74H, 74S, 74LS e
74AS. A Figura 4 apresenta a pinagem de algumas portas-lógicas da série 74LS.
Figura 4 - Pinagem de algumas portas lógicas básicas (TOCCI, 2010).
3. Trabalho preparatório – Simulação no tinkercad
O trabalho preparatório deve ser feito em casa, antes da prática pela dupla que fez a primeira prática.
Ele será entregue junto com o relatório em uma semana. Lembre-se de tirar os prints das montagens para
ilustrar seu experimento. Responda as perguntas de forma explicita e as leve para o dia da prática. Lembre-se
de colocá-las também no relatório.
3.1.
Download dos datasheets
Acessar o site (http://www.datasheetcatalog.com/) e obter os datasheets de cada um dos CIs:
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74LS08 (AND);
74LS32 (OR);
74LS04 (NOT);
74LS02 (NOR);
74LS00 (NAND).
Estes documentos serão necessários para as próximas etapas da prática, portanto, é de responsabilidade
do aluno leva-los no dia da prática.
3.2.
Primeiro acesso ao Tinkedcad
Acesse o endereço (https://www.tinkercad.com/) e crie uma conta no site.
3.3. Montagem e teste das portas
3.3.1. Parte 1 - Tabela verdade
1. Monte um circuito de teste da Figura 5 no tinkercad para a porta AND .
2. Alimente a porta com tensão de 5V positiva no pino Vcc e 0V no pino Ground.
a. Teste a alimentação com 1V, 3V, 5V e 10V;
b. O que aconteceu? Explique utilizando o datasheet encontrado.
3. Você pode colocar um botão deslizante em cada entrada para facilitar a simulação.
4. Coloque um LED na saída da porta para indicar o nível de tensão da saída com resistor de 1k Ω.
a. Teste os resistores de 330 Ω, e 1 Ω;
b. O que aconteceu? Explique utilizando o datasheet encontrado.
5. Complete a tabela verdade para a porta.
6. Repita o procedimento para as portas OR, NOT, NOR e NAND.
Vcc
(+)
Vcc
(14)
A
Porta
lógica
S
B
GND
(-)
GND
(7)
Figura 5 - Montagem da prática.
Caso esteja com dificuldades,
você pode seguir o tutorial do prof. Manfrini
(https://www.youtube.com/watch?v=Lsdfh6Ztlfk ) ou outras fontes que achar mais adequada.
em
3.3.2. Desafio - Circuitos de três entradas
̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅
Implemente o circuito lógico que tem como expressão 𝑥 = ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅
𝐴𝐵(𝐶
+ 𝐷) usando apenas portas NOR e
NAND.
4. Procedimento da Prática
A prática será realizada no laboratório e o conhecimento adquirido na simulação será muito importante.
4.1.
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Material a ser utilizado:
1 resistor 330 Ω;
1 LED;
1 fonte de tensão 5V;
1 matriz de contatos (protoboard);
CIs 7408, 7432, 7404, 7402, 7400
3 Pushbottons
4.2. Montagem
4.2.1. Parte 1 – Tabela verdade
Monte o circuito e verifique o funcionamento de cada porta lógica preenchendo a tabela verdade.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Monte um circuito de teste na protoboard para a porta AND .
Alimente a porta com tensão de 5V positiva no pino Vcc e 0V no pino Ground.
Use os jumpers para alterar os níveis de entrada.
Coloque um LED na saída da porta para indicar o nível de tensão da saída com resistor de 1k Ω.
Complete a tabela verdade para a porta.
Repita o procedimento para as portas OR, NOT, NOR e NAND.
Entradas
Saída
AND
Entradas
Saída
Entradas
Saída
OR
Entrada
Saída
NOT
Entradas
Saída
NAND
NOR
4.2.2. Desafio: circuitos de três entradas
̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅
Implemente o circuito lógico que tem como expressão 𝑥 = ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅
𝐴𝐵(𝐶
+ 𝐷) usando apenas portas NOR e
NAND.
5. Entrega
O relatório deverá ser entregue, via moodle, no prazo de até uma semana após a prática, descrevendo
toda a prática realizada assim como trabalho preparatório.