Exp3.3 - Tensões de Entrada e Saída

Objetivos

• Conhecer as tensões características de entrada e saída das portas lógicas TTL e CMOS.

• Praticar medidas de tensão, interligação de componentes e familiarização com montagens de circuitos lógicos.

• Identificar níveis lógicos, analisando-se as tensões presentes em pontos solicitados dos circuitos.

• Construir e interpretar gráficos e tabelas.

Preparação

Conceitos

1. Ao consultar o manual do fabricante, referente a um determinado circuito integrado verifica-se a existência de muitas informações técnicas importantes. Entre elas estão as tensões de entrada e saída. Como exemplo, a tabela abaixo apresenta essas tensões para o inversor 7404 e 4069 à $2 5^{\circ} \mathrm{C}$ .

Família	Vcc	Entrada	Saída
TTL	5V	nível"1"=(min.)2,0volts	nível"1"=(min.)2,4volts
		nível"0"=(máx.)0,8volts	nível"0"=(máx.)0,4volts
CMOS	10V	nível"1"=(min)3,5volts	nível"1"=(min)9,95volts
		nível"0"=(máx)3,0volts	nível"0"=(máx)0,05volts

Nos manualis, as tensões de entrada e saída aparecem representadas através dos símbolos, $V*{\mathrm{IL}}, V*{\mathrm{IH}}, V*{\mathrm{OL}}, V*{\mathrm{OH}}$ e são definidas como:

Símbolo	Definição
VIL	é o valor de tensão que o fabricante garante ser reconhecido como nível lógico "0", na entrada da porta
VIH	é o valor de tensão que o fabricante garante ser reconhecido como nível lógico "1", na entrada de uma porta
VOL	é a tensão de saída correspondente ao nível lógico "0"

Símbolo	Definição
VOH	é a tensão de saída correspondente ao nível lógico "1"
V= tensão elétrica I=input (entrada) L=low (baixo) H=high (alto)O=output (saída)

2) Da mesma forma, definem-se $I*{IL}, I*{H}, I*{OL}$ e $I*{OH}$

Símbolo	Definição
$I_{IL}$	é a corrente na entrada de uma porta quando esta encontra-se em nível lógico "0"
$I_{H}$	é a corrente na entrada de uma porta quando esta encontra-se em nível lógico "1"
$I_{OL}$	é a corrente na saída de uma porta quando esta encontra-se em nível lógico "0"
$I_{OH}$	é a corrente na saída de uma porta quando esta encontra-se em nível lógico "1"
Obs.: A corrente é positiva (+) quando entra no pino especificado e negativa (-) quando sai pelo mesmo.
I= Corrente elétrica I=input (entrada) L=low (baixo) H=high (alto)O=output (saída)

Metodologia

M1- Para verificar os valores das tensões de entrada e saída que uma porta lógica TTL ou CMOS reconhece como nível lógico, será utilizado um potenciômetro como elemento auxiliar para o ajuste das tensões limites permitidas como níveis lógicos de entrada.

M2- Para cada tensão ajustada, na entrada da porta lógica, será medida a tensão de saída correspondente. Em seguida, será comparado o valor obtido com o valor do mesmo parâmetro, fornecido pelo fabricante.

Relação de Material

Quantidade	Descrição
1	fonte de tensão 5V
1	multimetro
1	matriz de contatos
1	CI 7404
1	CI 4069 ou 74HC04
1	potenciômetro - 1kΩ
2	cabos banana-banana
-	fios rígidos de 0,51 mm Ø

Praticando

P1- Fixar o Cl 7404 na matriz de contatos.

P2- Utilizar uma fonte tensão previamente ajustada em +5V para alimentar o Cl. Manter a chave geral da fonte desligada.

• Ligar a tensão positiva de +5V ao pino 14;

• Ligar o negativo da fonte (terra do circuito) ao pino 7 do Cl.

P3- Completar a montagem conforme o desenho seguinte.

Obs: Notar que girando o eixo do potenciômetro, pode-se ajustar a tensão de entrada em qualquer valor entre 0V e Vcc.

P4- Ligar a alimentação (fonte) e em seguida ajustar o potenciômetro de tal forma que a tensão de entrada (Ve) seja 0V. Para fazer este ajuste, encostar a ponta de prova do voltimetro na escala , no pino 1 e girar o eixo do potenciômetro no sentido de diminuir a tensão de entrada até obter 0V. Em seguida, medir a tensão na saída ( pino 2). (RI-I)

P5- Girar o eixo do potenciômetro no sentido de aumentar a tensão de entrada para 0,8V. Medir a tensão de saída. (RI-I)

P6- Repetir o procedimento do item anterior para $V*{e}=2 V$ e depois $V*{e}=5 V.$ (RI-I)

P7- Com os valores obtidos, completar o gráfico e preencher os campos pontilhados. (RI-II)

P8- Trocar o CI 7404 hexa-inversor TTL por outro semelhante da familia CMOS. Por exemplo o CI4069 ou 74HC04.

P9- Ajustar a fonte de alimentação para fornecer 10Vcc ao Circuito Integrado.

P10- Medir a saída da porta inversora CMOS para os casos de Ve=0V, Ve=2,0V, Ve= 8V e Ve= 10V. (RI-III)

P11- Com os valores obtidos, completar o gráfico e preencher os campos pontilhados. (RI-IV)

Questões

Q1- Fazer uma pesquisa sobre margem de ruído e como os ruídos interferem na operação das portas lógicas.

Q2- Para uma determinada condição de operação uma porta lógica inversora apresenta $\mathrm{I}\_{\mathrm{I L}}=-0. 4 \mathrm{m A}.$ Fazer um esquema e representar esta corrente atuando na porta lógica.

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Relatório Imediato da Experiência 3.3

Tensões de Entrada e Saída

I-Tensões de entrada e saída TTL

a) Para verificar se uma porta inversora TTL responde de acordo com as especificações do fabricante, foi utilizado um potenciômetro de $1 \mathrm{k} \Omega$ para ajustar os valores mínimos e máximos de tensão permitidos como níveis lógicos de entrada, e um multimetro na escala $V\_{ \mathrm{D C}}$ para medir a tensão de saída.

A tabela abaixo mostra as tensões utilizadas como entrada e as respectivas tensões de saída

VIn(V)	0,0	0,4	0,8	1,4	1,8	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0
VOut(V)
	0,8V
	2,0V
	5,0V

Detalhes da ligação do potenciômetro

b) Comparando os valores medidos (tabela anterior) com os valores da folha de dados do CI _ ,pode-se dizer que os valores obtidos experimentalmente estão _

Tensão	Manual TTL
VOHmin.
VOLmax.

Valores obtidos do manual TTL

II) Representação gráfica

As regiões A,B e C do gráfico abaixo representam respectivamente regiões de nível lógico

Entrada

Saída

III - Tensões de entrada e saída CMOS

Umas das principais características da família CMOS refere-se à faixa de alimentação, que na maioria dos casos se estende de 3 a 15 V. Por este motivo, os níveis lógicos de entrada e saída dependem da alimentação utilizada A maioria dos manuals fornece parâmetros de referência para alimentação de 5 V e 10 V. Assim, para a tensão de alimentação de 10 V, e usando-se as tensões máximas e mínimas permitidas como nível lógico de entrada, foram obtidos os seguinte valores de tensão na saída

	VIn(V)	0,0	0,5	1,0	1,8	2,0	3,0	4,0	4,2	4,5	6,0
Entrada	VOut(V)
0V
2V
8V
10V

Comparando os valores medidos (tabela anterior) com os valores da folha de dados do CI

___,pode-se dizer que os valores obtidos experimentalmente estão

___.

Tensão	Manual CMOS
VOHmin.
VOLmax.

Valores obtidos do manual CMOS

VI) Representação gráfica

As regiões A,B e C do gráfico abaixo representam respectivamente regiões de nível lógico

V - Conclusão

Analisando os resultados das tabelas, pode-se concluir que existem níveis de tensão que não

podem ser utilizados , pois ___

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