LIsta de EDI2 para ser entregue no dia da prova do 1º bimestre de 2010

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1º) Usando portas lógicas elementares (AND, OR e NOT) desenhe o esquemático de um circuito que acenda um led quando o botão referente a LIGA for pressionado e liberado, e que esse mesmo led se apague somente quando o botão referente a DESLIGA for pressionado e liberado.

NOTA: Dê valor aos componentes quando necessário, a alimentação do circuito digital é de 3,3V.

Resp.: circuito formando um flip-flop RS com dois botões na entrada e um led, em série com o resistor limitador de corrente em uma das saídas.

2º) Usando portas lógicas elementares (AND, OR e NOT) desenhe o esquemático de um flip-flop RS que obedeça a seguinte tabela verdade:

R	S	Q
0	0	Não permitida
0	1	1
1	0	0
1	1	Qanterior

3º) Desenhe na forma de diagrama de blocos todos os tipos de flip-flop JK conhecidos:

Resp.: São 6 os tipos, sem clock, com clock sensível a borda e com clock sensível a nível, cada um dos três existem na configuração de ativação complementares na entrada.

4º) Usando um flip-flop JK de acordo com o modelo citado complete o diagrama de sinais na saída Q (observe espaço reservado para preenchimento na parte final dos desenhos indicados por Q à direita) em função do tempo para os seguintes tipos:

a) usando flip-flop JK sensível a nível.

b) usando flip-flop JK sensível a borda.

5º) Faça uma pesquisa em livros e na internet e explique para que serve, nos flip-flop JK, que contem os pinos função conhecidos por PRESET e CLEAR. Explique o que significa ser assíncrono e indique a diferença desses pinos função quando são barrados e não barrados.

6º) Complete o gráfico abaixo para o flip-flop indicado na figura seguinte a saída Q levando em consideração os pinos função PRESET e CLEAR (observe que ambos são barrados).

 

LEDI2 - 5) Conversor AD

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1) Desenhe circuitos com conversor AD conforme as especificações dos itens a seguir. Indique a resolução do conversor AD e o período de amostragem.

a) Entrada = 8 bits Alimentação = 3,3V Vreferência = 3,3V FAMOSTRAGEM=1kHz Resp. 0,01V - saídas de b0 a b7; TAMOSTRAGEM=1ms	b) Entrada = 8 bits Alimentação = 5V Vreferência = 5V FAMOSTRAGEM=1Hz Resp. 0,02V - saídas de b0 a b7; TAMOSTRAGEM=1s	c) Entrada = 8 bits Alimentação = 9V Vreferência = 9V FAMOSTRAGEM=10kHz Resp. 0,035V - saídas de b0 a b7; TAMOSTRAGEM=100µs
d) Entrada = 10 bits Alimentação = 6V Vreferência = 5V FAMOSTRAGEM=10Hz Resp. 0,005V - saídas de b0 a b9; TAMOSTRAGEM=100ms	e) Entrada = 12 bits Alimentação = 7V Vreferência = 5V FAMOSTRAGEM=20kHz Resp. 0,001V - saídas de b0 a b11; TAMOSTRAGEM=50µs	f) Entrada = 16 bits Alimentação = 8V Vreferência = 5V FAMOSTRAGEM=32kHz Resp. 0,00008V - saídas de b0 a b15; TAMOSTRAGEM=31,25µs

2) Seja um gerador de função configurado na forma de onda triangular, ajustado em uma freqüência de 0,1 Hz, componente DC igual a 3,5V e tensão de pico a pico de 7V (F=0,1Hz; Vpp=7V e V_DC=3,5V).  Esse gerador está ligado em um conversor AD de 3 bits e tensão de referência igual a 7V com freqüência de amostragem igual a 1Hz. Monte em uma tabela a saída do AD ao longo de um período da forma de onda apresentado para o AD

Resposta: Tabela com 10 linhas começando em 3,5V, mais ou menos igual à tabela apresentada na segunda questão da lista 4 (conversor DA).

3) Seja um voltímetro de corrente alternada, que ao invés de medir a tensão efetiva (V_rms) ela mede a tensão de pico do mesmo. Fazer um esboço do esquemático desse instrumento (não é preciso colocar valores de resistores) usando um amplificador operacional e um transformador para baixar a tensão da rede. O conversor AD deve ser de 8 bits com F_AMOSTRAGEM=120Hz. Desenhe um esboço do esquemático responsável em capturar a tensão da rede elétrica e colocar as saídas desse conversor AD (8 bits) pronto para um PIC (microprocessador) ler os níveis de tensão e preparar sua exibição em um display.

Respota: O transformador deve ser usado para executar a leitura da rede elétrica através do primário do mesmo para baixar a tensão no secundário e através de um diodo cortar o semi-ciclo negativo para ser entregue na entrada não-inversora do Op. Amp. Com ganho igual a 2.

4) Seja as formas de ondas apresentadas nos itens seguintes, represente-as em uma tabela como saída de um conversor AD de 8 bits e freqüência de amostragem igual a 5kHz, a tensão de alimentação do AD é igual a 11V.

a) Sinal com forma de onda senoidal, com freqüência igual a 625Hz, componente DC de 6V e tensão de pico a pico igual a 10V

Resp.: 139, 221, 255, 221, 139, 57, 23, 57 e 139.

b) Sinal com forma de onda triangular, com freqüência igual a 625Hz, componente DC de 6V e tensão de pico a pico igual a 10V

Resp.: 139, 197, 255, 197, 139, 81, 23, 81 e 139.

LEDI2) 4 - Conversor DA

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1) Desenhe circuitos com conversor DA conforme as especificações dos itens a seguir. Indique a menor tensão possível de cada DA.

a) Entrada = 8 bits Alimentação = 3,3V Resp. 0,01V - entradas de b0 a b7	b) Entrada = 8 bits Alimentação = 5V Resp. 0,02V - entradas de b0 a b7	c) Entrada = 8 bits Alimentação = 9V Resp. 0,035V - entradas de b0 a b7
d) Entrada = 10 bits Alimentação = 5V Resp. 0,005V - entradas de b0 a b9	e) Entrada = 12 bits Alimentação = 5V Resp. 0,001V - entradas de b0 a b11	f) Entrada = 16 bits Alimentação = 5V Resp. 0,00008V - entradas de b0 a b15

2) De acordo com a tabela apresentada abaixo reproduzir em um gráfico a saída apresentada por um conversor DA, considerando que esse tenha 3 bits de entrada e alimentação de 7V.

Nota 1: o eixo da abscissa é referente ao tempo, em segundos, e a ordenada representa o nível de tensão da saída do DA em relação ao terra.

Nota 2: Lembrar que a saída do DA mantem-se fixa até a próxima mudança nas entradas, que segundo a tabela ocorre a cada 1 segundo.

Tempo (s)	b2	b1	b0
1 s	1	0	0
2 s	1	1	0
3 s	1	1	0
4 s	1	0	0
5 s	0	1	0
6 s	0	0	0
7 s	0	1	0
8 s	1	0	0
9 s	1	1	0
10 s	1	1	0

Resposta: a forma de onda na saída deverá ser de forma triangular em escada, sendo que começa em 1 s com tensão de saída igual a 4 V, atingindo um pico de 6 V, oscilando em torno dos 4 V.

3) De acordo com a tabela apresentada abaixo reproduzir em um gráfico a saída apresentada por um conversor DA, considerando que esse tenha 5 bits de entrada e alimentação de 3,1V.

Nota 1: o eixo da abscissa é referente ao tempo, em segundos, e a ordenada representa o nível de tensão da saída do DA em relação ao terra.

Nota 2: Lembrar que a saída do DA mantem-se fixa até a próxima mudança nas entradas, que segundo a tabela ocorre a cada 1 segundo.

Tempo (s)	b4	b3	b2	b1	b0
0 s	0	0	0	0	1
1 s	0	1	1	0	0
2 s	1	1	1	0	0
3 s	1	1	1	1	1
4 s	1	1	1	1	1
5 s	1	1	1	1	0
6 s	0	0	1	1	1
7 s	0	0	0	0	0
8 s	0	1	1	0	1
9 s	1	1	1	0	1

Resposta: a forma de onda na saída deverá tomar uma forma similar a uma senoide, começando em 0s com 0,31V e finalizando nos 9s com 2,9V, a aparência é serrilhada.

4) De acordo com a tabela apresentada abaixo reproduzir em um gráfico a saída apresentada por um conversor DA, considerando que esse tenha 5 bits de entrada e alimentação de 5V.

Nota 1: o eixo da abscissa é referente ao tempo, em segundos, e a ordenada representa o nível de tensão da saída do DA em relação ao terra.

Nota 2: Lembrar que a saída do DA mantem-se fixa até a próxima mudança nas entradas, que segundo a tabela ocorre a cada 1 segundo.

Tempo (s)	b4	b3	b2	b1	b0
0 s	0	0	0	0	0
1 s	0	0	1	1	0
2 s	0	1	1	0	0
3 s	1	0	0	1	0
4 s	1	1	0	0	0
5 s	1	1	1	1	0
6 s	1	1	0	0	0
7 s	1	0	0	1	0
8 s	0	1	1	0	0
9 s	0	0	1	1	0

Resposta: a forma de onda na saída deverá ser uma escada subindo de 0 até 30/31 avos de 5V e depois, após 6 segundos descer, em escada até atingir o valor 6/31 avos de 5V.

5) Fazer o esquemático de um sistema que dispara um alarme. Esse alarme é disparado quando algum botão é pressionado. Existem 15 botões para disparar o alarme. Cada botão equivale a um nível de volume do alarme. O alto falante do alarme suporta uma tensão máxima de 10V.

Resposta: Deve haver 15 botões unipolar. Cada botão é ligado em uma das 16 entradas de um codificador. As 4 saídas que formam uma palavra binária de 4 bits são ligados na entrada de um DA de 4 bits. A saída do DA alimenta o alto-falante.

6) Em uma fabrica existe um forno. Esse forno é aquecido por uma resistência elétrica. O valor da resistência é de 80Ω e potência de 80W. O resistor está alimentado com 100V em uma ponta. Na outra ponta ele está ligado no coletor de um transistor de potência. Esse transistor possui um ganho de 1000 (β=1000) e VBE=0,7V. A base do transistor está ligado a um resistor de 2k4Ω. Do outro lado desse resistor existe um sistema digital que deve elevar a tensão nesse resistor gradualmente, de 0,1 em 0,1V, com período de 0,3 segundos entre cada amostragem, até atingir 3,1V, onde o resistor atingirá potência máxima.

A) Faça o esquemático apenas do circuito digital do sistema (não precisa incluir transistor e resistores).

B) Qual deve ser a alimentação do DA? Explique.

C) Faça o gráfico da saída do DA.

Resposta: Deve ser um gerador de clock de 3,33Hz ligado a um contador de 5 bits na saída conectadas no DA. A saída do DA deve estar ligada no resistor da base do transistor.

LEDI2) 3 - Meio somador e somador completo

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1. 
   Monte o esquemático de um circuito digital que some 2 bits de uma entrada A com outros 2 bits de uma entrada B e a saída desse somador deve ser ligado a um circuito que exiba o resultado dessa soma em um display de 7 segmentos.

2. 
   Monte um circuito na forma Layout PCB de um somador que efetue a operação com números de 3 bits.
   

DADOS PARA CONSULTA:

LEDI2) 2 - Decodificadores

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1. Monte um circuito, em forma de esquemático usando o CI apropriado, que acenda um determinado led dentre 10 leds existentes, numerados de 0 a 9, conectados nas respectivas saídas, de acordo com a entrada com capacidade para 4 bits. Não se esquecer de colocar os valores de alimentação, dos resistores limitantes das correntes nos leds (queda de tensão sobre o led igual a 1,2V). Nomeando as entradas e as saídas, indique as seguintes situações:

1. Configure as entradas de modo que o led 9 se acenda. Qual o pino do CI referente a esse led?
2. Qual o pino do CI será acionado quando as seguintes entradas estiverem D = 0V, C = 5V, B = 0V e A = 0V?

2. Usando o esquemático do exercício anterior, transforme o mesmo em um circuito como os pinos seriam distribuídos em uma matriz de contatos.

3. Repetir o mesmo exercício da questão 1, mas dessa vez usar um CI decodificador para display de 7 segmentos. Não se esquecer de dimensionar os resistores de cada segmento para se obter 10 mA quando o CI for alimentado com 5V (considerar queda de tensão sobre cada segmento igual a 1,2V)

1. Quais os pinos de entrada são ligados para se obter o número 5 no display?
2. Qual número será exibido se tivermos A = 5V, B = 5V, C = 0V e D = 0V?

4. Usando o esquemático do exercício anterior, transforme o mesmo em um circuito como os pinos seriam distribuídos em uma matriz de contatos.

LEDI2) 1 - Montagem de portas lógicas em matriz de contatos

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1. Fazer a ligação dos circuitos lógicos apresentados nos circuitos abaixo (qualquer dúvida sobre os blocos lógicos consultar apostila) usando os chips apresentados no final dessa lista de exercícios:

Observação:

1. Onde houver 24V substituir por 5V e no led acrescentar resistência para limitar corrente, em série com o led, seguindo a teoria na hora de atribuir um valor resistivo para esses resistores;
2. Apresentar a tabela verdade de cada um dos circuitos montados em cada questão.

             

2. Resolver as seguintes tabela verdade e montar seus circuitos em uma matriz de contatos usando as pinagens apresentadas no final dessa lista.

Questão a)	A	B	C	D	S		Questão b)	A	B	C	D	S1	S2
	0	0	0	0	0			0	0	0	0	1	1
	0	0	0	1	1			0	0	0	1	1	1
	0	0	1	0	0			0	0	1	0	1	1
	0	0	1	1	1			0	0	1	1	0	1
	0	1	0	0	0			0	1	0	0	0	1
	0	1	0	1	1			0	1	0	1	0	1
	0	1	1	0	0			0	1	1	0	1	1
	0	1	1	1	0			0	1	1	1	1	1
	1	0	0	0	0			1	0	0	0	1	1
	1	0	0	1	0			1	0	0	1	1	1
	1	0	1	0	0			1	0	1	0	1	1
	1	0	1	1	0			1	0	1	1	0	1
	1	1	0	0	1			1	1	0	0	0	0
	1	1	0	1	0			1	1	0	1	0	1
	1	1	1	0	0			1	1	1	0	1	0
	1	1	0	1	1			1	1	0	1	1	0

CHIPS PARA SER USADO NA MONTAGEM DOS CIRCUITOS DESTA LISTA DE EXERCÍCIO, USAR APENAS A ORDEM DA NUMERAÇÃO DOS PINOS.

ATENÇÃO: Usar somente a pinagem, no exercício montar como se estivesse montando em uma matriz de contatos seguindo a ordem de numeração dos pinos dos CIs envolvidos e observando a pinagem de alimentação, alimentando os CIs apropriadamente com uma fonte de 5V.

* NÃO ENTREGAR ESSA FOLHA JUNTO COM A LISTA DE EXERCÍCIOS, GUARDAR PARA USAR NAS PRÁTICAS.