Eletrônica Digital

O roteiro como a instituição entrega

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ATIVIDADE PRÁTICA DE ELETRÔNICA DIGITAL

Abaixo você encontra o roteiro para a realização dos experimentos práticos da disciplina, que contarão com o uso de materiais e equipamentos disponíveis no kit polo e simulações. Após realizar as experiências você deverá organizar os resultados em um relatório, conforme o modelo de relatório disponibilizado na disciplina e entregar o relatório em .pdf através do menu Trabalhos.

DÚVIDAS FREQUÊNTES 1) AGENDAMENTO

Cada experimento é estruturado em três etapas: teórica, simulada e experimental. As etapas teórica e simulada podem ser realizadas em casa. Já a etapa experimental requer ferramentas específicas como protoboard, multímetro e fontes de tensão, que são fornecidas pelo polo. Para acessar e utilizar este kit de ferramentas, é necessário realizar um agendamento prévio através do menu Avaliações no AVA.

A atividade prática não precisa ser realizada obrigatoriamente no polo, a exigência do MEC é que ela seja realizada de forma prática e experimental. Caso você tenha acesso aos equipamentos necessários em casa, no trabalho ou outro local, você pode utilizar sem a necessidade de ir ao polo.

ATENÇÂO: Não será permitida a execução da parte experimental com software de simulação, como Tinkercad por exemplo, é obrigatório realizar os experimentos fisicamente.

2) KIT POLO

O polo de apoio presencial possuí KITs com os equipamentos necessários para a realização da atividade, como multímetro, protoboard e fonte de tensão. Porém, é necessário adquirir os componentes eletrônicos (consumíveis) como circuitos integrados, resistores, capacitores, LED e etc.

Para a utilização do kit Polo é necessário realizar o agendamento através do AVA.

Sendo assim, é recomendado que você não deixe para realizar a atividade nos últimos dias, visto que pode ser mais difícil encontrar data e horário disponível para o uso do kit.

Equipamentos disponíveis no polo:

• 2 Fontes de Alimentação
• Multímetro Digital
• Alicate amperímetro
• Osciloscópio e Gerador de Sinais
• Pontas de Prova (jacaré/banana)
• Protoboard

No caso da atividade prática desta disciplina serão utilizados os seguintes equipamentos do polo:

• 1 Fonte de Alimentação (Caixa 07)
• Multímetro Digital (Caixa 06)
• Protoboard (Caixa 15)

Além disso, você precisa dos seguintes consumíveis (verificar a compra, caso

você não os tenha):

CONSUMÍVEIS

(NÃO FORNECIDOS PELO POLO)

Os consumíveis podem ser comprados em lojas física ou online de sua preferência.

Caso prefira, A UNINTER tem uma loja online com todos esses consumíveis:

3) Fotos dos experimentos no relatório

Sempre que elaboramos um relatório, é necessário apresentar o máximo de informação possível. O relatório precisa ser redigido de forma que o professor responsável pela correção consiga identificar se houve aprendizado. Para isso, é fundamental que todas as informações necessárias estejam incluídas. Isso envolve verificar se os cálculos e equações foram aplicados corretamente, se os circuitos foram montados de maneira adequada e, por fim, se os resultados apresentados estão corretos.

Para isso, é necessário apresentar as equações utilizadas, telas de simulação e fotos dos experimentos. Não é preciso detalhar todos os cálculos e nem mostrar todas as telas e fotos, mas é essencial apresentar o suficiente para demonstrar o que foi realizado e como foi feito.

Para as fotos da parte experimental apresente um papel com o seu nome e RU escrito à mão ou um documento pessoal junto ao circuito, assim, comprovando que realmente montaram o circuito, como no exemplo abaixo:

4) Modelo de relatório

O relatório deve ser entregue seguindo o modelo fornecido no AVA. Esse relatório deve contar uma breve introdução teórica, metodologia, discussão de resultados e conclusão.

Os experimentos podem ser entregues em arquivo único ou arquivos separados. Ao postar no AVA certifique-se de que anexou todos os arquivos antes de finalizar.

5) Simuladores de circuitos

Para a realização dos experimentos serão utilizados os simuladores de circuitos LogiSim e SimulIDE. Para utilização e instalação destes simuladores confira a aula sobre simuladores no AVA da disciplina.

As simulações servem como suporte e guia para a realização dos experimentos práticos.

Sendo assim, eu recomendo que realize primeiro as simulações e depois reproduza com os equipamentos do kit.

Com intuito de aprendizagem, recomendo que acessem ao site https://www.tinkercad.com/ e utilizem o Thinkercad para simular os circuitos utilizando uma protoboard e entender o funcionamento dela.

Caso já tenha familiaridade com algum simulador de circuitos ou prefira, é permitido utilizar qualquer outro.

Experimento 01 – Tabela Verdade

OBJETIVO

Entender o funcionamento das portas lógicas fazendo a montagem de um circuito lógico e obtendo a tabela verdade para comprovar o seu funcionamento.

MATERIAL UTILIZADO

Segue abaixo a relação de componentes e equipamentos a serem utilizados:

COMPONENTES

Quantidade Material Utilizado 1 SN74LS04N 1 SN74LS08N 1 SN74LS32N 1 LED Vermelho 3 Resistor 10k Ohm 1 Resistor 240 Ohm 3 Switch SPST

EQUIPAMENTOS

Quantidade Descrição 1 Multímetro 1 Fonte de tensão 1 Protoboard

INTRODUÇÃO

As portas lógicas são os circuitos lógicos mais básicos, dispositivos que realizam uma operação entre um ou mais sinais lógicos de entrada para produzir somente uma única saída. Estas operações são dadas pela álgebra booleana, expressada por uma função booleana, aonde as constantes e variáveis podem ter apenas dois valores possíveis, 0 ou 1. Na prática, os circuitos integrados representam esses dois valores por níveis de tensão distintos, interpretados como nível lógico baixo ou nível lógico alto.

PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

Este experimento consiste em realizar uma montagem em protoboad de um circuito lógico combinacional utilizando circuitos integrados de portas lógicas TTL.

Segue abaixo o circuito a ser realizado:

S1 7408 7432 S2 7404 S3

Esquemáticos dos circuitos integrados:

SN74LS04N SN74LS08N SN74LS32N

Realizar a montagem em protoboard

A configuração de ligações de um protoboard é mostrada abaixo.

O protoboard é organizado em linhas numeradas e colunas identificadas por letras. Nas bordas do protoboard estão as colunas com conexões de distribuição de alimentação, sendo a tensão positiva (VCC) identificada pela cor vermelha e pelo símbolo +, e a referência do circuito (GND) identificada pela cor azul e pelo símbolo -, conforme a figura abaixo.

Procedimentos de Montagem do Circuito

Sugestão de montagem do circuito:

1º Passo: Posicione os circuitos integrados 7404, 7408 e 7432 seguidos um do outro, tendo os seus terminais do lado direito conectadas nas linhas da coluna f e os terminais do lado esquerdo conectadas nas linhas da coluna e, fazendo com que o vão da Vão protroboard funcione como separador entre as linhas de conexão do terminais.

2º Passo: Conectar os terminais de alimentação dos circuitos integrados nas colunas de alimentação utilizando cabos rígidos. Portanto, o terminal 14 de cada circuito integrado na coluna VCC com um cabo rígido (vermelho) e o terminal 7 de cada circuito integrado na coluna GND com um cabo rígido (azul).

3º Passo: Fazer as conexões nos circuitos integrados conforme o circuito apresentado utilizando cabos rígidos de cores e tamanhos diversos, respeitando- se sempre a configuração de ligações do protoboard. Obs: ter certeza de que a alimentação de energia está desligada. Dica: você pode testar a continuidade das ligações utilizando o multímetro com a chave posicionada em o) ) ) conferindo se ocorre um bip entre os pontos que se deseja interconectar.

4º Passo: Montar o circuito do Switch (chave) com os resistores de Pull-Up.

5º Passo: Conectar os cabos de saída da fonte nas saídas positiva (+) e negativa (-). Utilize os botões de tensão (V) coarse (grosseiro) e fine (fino) para ajustar a tensão de saída em 5V ±5%.

O botão de corrente (A) tem como função limitar a corrente máxima a ser fornecida pela fonte, caso ele se encontre muito abaixo do necessário ou zerado, a fonte não conseguirá enviar os 5V para o circuito.

6º Passo: Ligar a alimentação do circuito. Conferir a alimentação dos circuitos integrados com o multímetro tendo a chave central na posição de medição de tensão na escala de 20V. Conforme foi regulada a saída da fonte ajustável, a alimentação VCC dos circuitos deve apresentar o valor de 5V±5%.

7º Passo: Começar a aplicar nas 3 chaves de entrada as combinações de 0 e 1 (0V e 5V, respectivamente), verificando para qual delas acende o LED de saída e, então, preencher a tabela verdade.

IMPORTANTE: Devido aos resistores de Pull-UP a chave aberta estará sempre em nível lógico alto, fornecendo uma tensão de 5V. Ao pressionar o botão a chave passara para nível lógico baixo. Dessa forma, considere:

Chave aberta (sem pressionar): 1
Chave fechada (pressionando): 0

Procedimentos Teóricos a serem apresentados no relatório:

• Utilizando os conhecimentos teóricos, escreva a expressão de saída do circuito ensaiado.
• Utilizando os conhecimentos teóricos, obtenha a tabela verdade com base na expressão de saída obtida no item anterior

• Simule o circuito nos simuladores SimuLIDE e/ou LogSim e obtenha a tabela verdade. Compare o resultado obtido com a tabela teórica. Tire capturas de tela para apresentar no relatório.
• Realize os procedimentos experimentais seguindo o passo a passo apresentado anteriormente e tire fotos para apresentar no relatório.

Compare a tabela verdade obtida com as tabelas teóricas e simuladas.

• Elabore o relatório seguindo o modelo disponibilizado e apresente os resultados.

Experimento 02 – Flip Flop

OBJETIVO

Entender o funcionamento dos flip-flops fazendo a montagem de um circuito lógico e obtendo a tabela verdade para comprovar o seu funcionamento.

MATERIAL UTILIZADO

Descreva a lista de materiais e preencha os códigos Uninter que estão descritos na caixa do Kit recebido pelo aluno.

COMPONENTES

Quantidade Material Utilizado 2 74LS112 ou 74HC112 1 74LS08 ou 74HC08 3 LED VERMELHO 1 Resistor 10k Ohm 3 Resistor 240 Ohm 1 Switch SPST

EQUIPAMENTOS

Quantidade Descrição 1 Multímetro 1 Fonte de tensão 1 Protoboard Nota: o CI 74112 possui 2 FlipFlops, portanto, em dois CIs temos 4 FlipFlops. Para o circuito deste experimento será necessário utilizar 3 desses 4.

INTRODUÇÃO

O flip-flop é o elemento base de um circuito sequencial, que nada mais é do que um circuito combinacional com dispositivo de memória. Esta característica de memória é tida arranjado o circuito lógico de forma que utilize o conceito de realimentação.

PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

Este experimento consiste em realizar uma montagem em protoboad de um circuito lógico combinacional utilizando circuitos integrados de portas lógicas TTL.

Segue o circuito a ser realizado:

Esquemáticos dos circuitos integrados:

SN74LS112N SN74LS08N

Procedimentos de Montagem do Circuito

Sugestão de montagem do circuito 1º Passo: Conectar no protoboard os circuitos integrados 74112 (serão utilizados dois), posicionados um em seguida do outro, tendo as suas pernas do lado direito conectadas nas linhas da coluna f e as suas pernas do lado esquerdo conectadas nas linhas da coluna e. Identifica-se o topo do circuito integrado por uma marcação conhecida por chanfro que identifica o lado que está o seu pino 1.

2º Passo: Conectar os terminais de alimentação dos circuitos integrados nas colunas de alimentação utilizando cabos rígidos. Portanto, para o CI 74112 o terminal 16 de cada circuito integrado na coluna VCC e o terminal 8 de cada circuito integrado na coluna GND. Enquanto o 7408 deverá ter o terminal 14 conectado ao VCC e o terminal 7 no GND.

3º Passo: Fazer as conexões nos circuitos integrados conforme o circuito esquemático apresentado utilizando cabos rígidos de cores e tamanhos diversos, respeitando-se sempre a configuração de ligações do protoboard. Obs: ter certeza que a alimentação de energia está desligada. Dica: você pode testar a continuidade das ligações utilizando o multímetro com a chave posicionada em o) ) ) conferindo se ocorre um bip entre os pontos que se deseja interconectar.

4º Passo: Ligar a alimentação do circuito. Conferir a alimentação dos circuitos integrados com o multímetro tendo a chave central na posição de medição de tensão na escala de 20V. Conforme foi regulada a saída da fonte ajustável, a alimentação VCC dos circuitos deve apresentar o valor de 5V±5%.

5º Passo: Começar a aplicar na chave de entrada de clock os pulsos de 0 e 1 (0V e 5V, respectivamente), verificando a sequência de acendimento dos LEDs das saídas. Utilize multímetro para acompanhar o resultado da mudança das entradas e resposta na saída. Então preencher a tabela de transição de estados, considerando o estado inicial 000_2 .

Procedimentos Teóricos a serem apresentados no relatório:

• Utilizando a teoria, desenhe o diagrama de estados.
• Simule o circuito em um simulador de circuitos. (Recomendo a utilização do

SimulIDE). Tire capturas de tela para apresentar no relatório.

• Aplique o pulso de entrada de clock com a chave e veja o nível lógico de cada uma das entradas (J e K) e saídas (A, B e C). Preencha a tabela abaixo:

• Realize os procedimentos experimentais seguindo o passo a passo apresentado anteriormente e tire fotos para apresentar no relatório. Com o auxílio de um multímetro faça as medições e preencha a tabela do item anterior. Compare as tabelas obtidas experimentalmente com as tabelas teóricas e simuladas.
• Elabore o relatório seguindo o modelo disponibilizado e apresente os resultados.