Relogio binario em uma
placa de ensaio
.
Os
circuitos digitais
ou
circuitos logicos
sao definidos como
circuitos eletronicos
que empregam a utilizacao de sinais eletricos em apenas dois niveis de corrente (ou tensao) para definir a representacao de valores binarios.
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Circuitos logicos baseiam seu funcionamento na
logica binaria
, que consiste no fato de que toda informacao deve ser expressa na forma de
dois digitos
(tanto
armazenada
, como
processada
), sendo tais digitos 0 (zero) ou 1 (um). A partir disto surge a nomeacao “digital” (dois digitos).
Este fato auxilia para a representacao de estados de dispositivos que funcionam em dois niveis distintos, sendo estes: ligado/desligado (
on/off
), alto/baixo (
high/low
), verdadeiro/falso (
true/false
) entre outros.
Os
computadores
,
telefones celulares
e leitores de
DVD
ou
blu-ray
sao alguns exemplos de aparelhos que baseiam parte do seu funcionamento em circuitos digitais.
A palavra
digital
vem do
latim
digitalis
, que significa "relacionado aos dedos".
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Desde que a
humanidade
desenvolveu o processo de contagem, os
dedos
foram os instrumentos mais simples e eficientes para
contar
pequenos valores. O
sistema de numeracao indo-arabico
, o mais usado atualmente, e um sistema de base dez, pois sao dez os dedos das duas maos dos seres humanos. Muitos outros
sistemas de numeracao
usam a base decimal, pois serviam para
simbolizar
a contagem com os dedos.
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Normalmente com os dedos so e possivel contar valores
inteiros
. Por causa dessa caracteristica, a palavra
digital
tambem e usada para se referir a qualquer objeto que trabalha com valores
discretos
. Ou seja, entre dois valores considerados aceitaveis existe uma quantidade
finita
de valores aceitaveis.
Digital nao e sinonimo de
eletronico
: por exemplo, o
computador eletronico
pode ser chamado de digital porque trabalha com o
sistema binario
, que e simbolizado por uma sequencia finita de zeros e uns, qualquer que seja o tipo de dados.
Hoje em dia, porem, nao se consegue desvincular a palavra "digital" do sistema informatico e de tecnologias ligadas a computacao, como, por exemplo, "transmissao digital".
Circuitos sao constituidos pela associacao de
blocos logicos
.
Os blocos logicos sao divididos em 7 classes:
A partir destes blocos logicos e possivel construir praticamente todas as outras associacoes necessarias.
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Exemplos:
- Contadores Binarios
(
flip-flops
).
- Unidades logico-aritmeticas
(ULA, em ingles, ALU).
Circuitos digitais apresentam diversas vantagens se comparados aos
circuitos analogicos
, tais como:
- Facilidade de projetar e armazenar informacoes;
- Extensa programabilidade;
- Maior exatidao e integracao;
- Sao menos afetados por ruidos originarios de flutuacoes de tensao de alimentacao por nao dependerem do valor exato da tensao eletrica recebida, e sim da diferenca entre os niveis alto e baixo.
Uma desvantagem dos circuitos digitais e que o mundo e de natureza analogica, melhor representada em valores continuos com extensa variacao de
frequencia
, o que faz com que todo circuito digital que lide com variaveis fisicas de natureza analogica necessite
converter
tal informacao para o meio digital, para entao processar, e posteriormente fazer o fluxo inverso, convertendo da natureza digital para a analogica.
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Um circuito digital e dito combinatorio ou combina se a saida depende unica e exclusivamente das combinacoes das variaveis de entrada recebidas em um dado momento, ou seja, o circuito combinacional nao e capaz de armazenar valores em "memoria", para uso posterior.
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O funcionamento de todas as
portas logicas
basicas e a
logica booleana
que descrevem e analisam os circuitos feitos a partir da combinacao de portas logicas podem ser classificados como circuitos logicos combinacionais porque, em qualquer instante de tempo, o nivel logico da saida do circuito depende da combinacao dos niveis logicos presente nas entradas. Um circuito combinacional nao possui a caracteristica de
memoria
, portanto sua saida depende apenas dos valores atuais das entradas.
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O circuito combinacional realiza um conjunto de equacoes booleanas realizando uma determinada operacao de processamento da informacao, ou seja, a combinacao de valores de entrada e vista como uma informacao distinta das outras e o conjunto de valores de saidas das operacoes representa o resultado da operacao. Em cada circuito pode ser usada a simplificacao de circuitos logicos pelo metodo de
mapeamento
ou teoremas da
algebra booleana
.
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Os circuitos integrados permitiram a implementacao de sistemas digitais mais simples e seguros em relacao a sistemas implementados com componentes discretos pois exigem menor manutencao, consomem menos energia e tem menor custo, peso e tamanho.
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9
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Existem diversas tecnologias usadas atualmente para a producao de circuitos integrados, dentre elas, as mais comuns sao:
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De maneira geral, existem duas formas de transferencia de dados em CIs, sendo elas:
- Paralela
? os bits sao transferidos simultaneamente, ou seja, varias filas de dados sofrem transicao todas ao mesmo tempo, em um mecanismo de multiplas filas;
- Serial
? os bits sao transferidos um de cada vez no mesmo fluxo de dados, em um mecanismo de unica fila.
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10
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Circuitos digitais possuem atrasos na propagacao de seus sinais. Estes atrasos podem ocorrer devido ao tempo que cada porta logica leva para gerar um sinal de saida, dada uma mudanca no sinal de entrada, e devido a propagacao dos sinais atraves dos fios do circuito.
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11
]
:
p.57
A velocidade de um circuito digital e sempre limitada de acordo com o maior atraso do circuito, causado pelas portas logicas. O caminho com maior tempo de atraso entre dois pontos do circuito e chamado de caminho critico.
[
11
]
:
p.271
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Referencias
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