Laboratório de Circuitos Digitais 1

Universidade Estadual Paulista
Campus de Sorocaba
Laboratório de Circuitos Digitais 1
Experimento 02: Montando circuitos
combinacionais em protoboard
Prof. Alexandre da Silva Simões
2005.
Laboratório de Circuitos Digitais
Experimento 02:
Montando circuitos combinacionais em protoboard
1. Objetivos
Objetivo geral: Esta prática tem por objetivo fundamental apresentar e adaptar o aluno
ao ambiente de montagem de circuitos digitais. As técnicas de montagem, o manuseio
de componentes e o desenvolvimento da prática de consulta aos manuais são
considerados de suma importância neste ambiente.
Objetivo específico: Ao final desta prática o aluno deverá estar apto a trabalhar com
certo grau de desenvoltura no ambiente do protoboard e a trabalhar com quaisquer
circuitos combinacionais neste ambiente mediante disponibilidade de sua folha de
dados.
2. Equipamento necessário
1.
2.
3.
4.
Protoboard;
Multímetro;
Osciloscópio;
Componentes: 74LS00, 74LS04, 74LS02, 01 resistor de 270Ω, 01 LED.
3. Considerações gerais sobre o protoboard
O protoboard (breadboard, ou simplesmente matriz de contatos), mostrado na figura 1 ,
torna possível ao aluno construir seu próprio circuito através da conexão direta de
componentes. A alimentação dos circuitos é feita com as tensões disponíveis (+15V,
+10V, +5V, GND, -5V, -10V e -15V) claramente indicadas na parte superior da placa.
figura 1 – Protoboard.
Na barra de alimentação e no corpo principal da placa encontram-se dispostos pontos de
conexão onde podem ser inseridos terminais de componentes ou fios apropriados. Estes
pontos encontram-se ligados internamente e é imprescindível que o aluno tome
conhecimento de sua forma de conexão antes de iniciar as atividades com o
equipamento. Uma representação esquemática da interconexão dos pontos de conexão é
mostrada na figura 2.
-15V
-5V
COM.
+5V
+15V
-15V
-5V
COM.
+5V
+15V
Barra de tensões: conexão
interna entre todos os pontos
sob a mesma tensão.
Corpo principal: pontos de
cada
fileira
encontram-se
conectados verticalmente.
Independência: Pontos de uma
fileira não se encontram
conectados aos pontos das
fileiras adjacentes.
(a)
(b)
figura 2 – Representação do protoboard: a) aparência externa; b) ligação interna dos
pontos de conexão.
Uma boa prática antes de iniciar as montagens é utilizar o multímetro como mecanismo
para investigar as conexões internas da placa. Considere a figura 3. Nesta encontram-se
representadas algumas conexões em um protoboard e algumas grandezas são analisadas
utilizando um multímetro. O multímetro na posição “a” está atuando como ohmímetro.
Como este está conectado a dois pontos interligados internamente, espera-se que a
resistência medida seja nula. A falta de conexão dos pinos de fileiras distintas pode ser
comprovada através da inserção do ohmímetro nos pontos “b” e “c”, que neste caso
devem registrar resistência infinita.
-15V
a
COM.
+5V
+15V
15V
d
5V
e
5V
f
0V
g
0Ω
b
∞Ω
c
∞Ω
h
-5V
5V
figura 3 – Exemplo de ligações no protoboard.
A barra de tensões, como o mencionado anteriormente, possui todos os seus terminais
de tensão similar curto-circuitados. O terminal de 0V (ou terminal comum) pode ser
usado como referência (GND) para medir a tensão nos diversos pontos da barra. Tal
situação é mostrada com o multímetro “d”, neste caso atuando como voltímetro.Uma
determinada tensão pode ser aplicada a determinada coleção de pontos através da
utilização de fios como o mostrado na figura 3. As leituras de tensão “e”, “f”, “g” e “h”
ilustram possíveis conexões na placa.
4. Montando pequenos circuitos
A figura 4, abaixo, ilustra a montagem de pequenos circuitos resistivos no protoboard. É
recomendado ao aluno que observe atentamente tais montagens antes de iniciar a
montagem do experimento corrente.
-15V
-5V
COM.
-15V
-5V
COM.
-15V
-5V
+5V
+15V
+5V
+15V
-15V
-5V
COM.
+5V
+15V
+5V
+15V
5V
-15V
-5V
COM.
5V
COM.
+5V
+15V
-15V
-5V
COM.
+5V
+15V
5V
figura 4 – Exemplo de montagem de circuitos simples em protoboard.
ATENÇÃO:
É sempre importante ter em mente que a conexão de dois pontos com tensões
diferentes (ainda que por poucos instantes) fatalmente ocasiona um curtocircuito que pode danificar os fios, componentes, fonte ou mesmo a própria
placa do protoboard.
-15V
COM.
-5V
+5V
+15V
5V
figura 5 – Exemplo de curto-circuito em uma montagem.
5. Montando circuitos com portas lógicas
O protoboard foi elaborado de modo que a maioria dos CIs se encaixe perfeitamente
entre duas fileiras de pontos de conexão. A figura 6, abaixo, ilustra a conexão de um
circuito que implementa uma operação AND entre duas entradas. A saída é mostrada
em um LED.
-15V
-5V
COM.
+5V
+15V
A
B
VCC
GND
figura 6 – Um circuito com porta AND implementado em protoboard.
ATENÇÃO:
É comum pernas do CI se quebrarem quando este é retirado do protoboard.
Utilize sempre o saca-CI.
6. Procedimento experimental
Seja a tabela-verdade abaixo:
A
0
0
0
0
1
1
1
1
B
0
0
1
1
0
0
1
1
C
0
1
0
1
0
1
0
1
S
0
0
0
1
0
0
1
1
O aluno deverá implementar esta tabela-verdade em protoboard, exibindo a saída S em
um led verde. Para tanto, consulte livremente qualquer material necessário para o
trabalho. As portas lógicas disponíveis para o projeto serão anunciadas oportunamente
pelo professor.
Para o desenvolvimento do projeto, sugere-se a seguinte seqüência de passos:
1. Minimização da função;
2. Elaboração do projeto em termos de portas lógicas;
3. Adequação do projeto às portas lógicas disponibilizadas em laboratório;
4. Implementação em protoboard.
7. Bibliografia
Tocci, R. J.; Widmer, N. S.; "Sistemas Digitais - princípios e aplicações"
Livros técnicos e científicos editora, 7a edição, 1998;
Idoeta, I. V.; Capuano, F. G.; "Elementos de eletrônica digital"
Ed Érica, 30a edição, 2000;
Manuais de componentes eletrônicos Texas Instruments
http://www.texasinstruments.com