Rel lab 4

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  1. 1. Circuitos Multiplex e Demultiplex 1 Índice 1.0. Materiais utilizados ............................................................................................................................................... 2 2.0. Discussão............................................................................................................................................................... 2 2.1. Resultados obtidos ...............................................................................................................................................2 2.1.1. Projeto de muliplexador com portas lógicas .................................................................................................2 2.1.2. Utilização do circuito integrado 74LS153.....................................................................................................3 2.1.3. Projeto de demuliplexador com portas lógicas..............................................................................................5 2.1.4. Conexão de multiplexador com demultiplexador..........................................................................................6 2.2. Preços dos circuitos lógicos utilizados.................................................................................................................7 2.3. Aplicação..............................................................................................................................................................9
  2. 2. Circuitos Multiplex e Demultiplex 2 1.0. Materiais utilizados a) Circuitos integrados: 74LS00, 74LS153, 74LS155, 7404, 74LS02; b) Painel lógico; c) Cabos de ligação; 2.0. Discussão O multiplexador é um tipo de circuito que possui varias entras e uma única saída, sendo que há somente a seleção de apenas uma de suas entradas e o valor da saída varia conforme a entrada selecionada. Assim, um demultiplexador possui uma entrada e várias saídas, sendo que apenas uma dessas saídas é selecionada. Uma configuração de portas lógicas executa o produto canônico entre as entradas e as entradas de controle, tanto no multiplex quanto no demultiplex. Portanto, quando a informação passa do multiplex para o demultiplex, as entradas de controle devem estar sincronizadas. A prática tem como objetivo a utilização de circuitos que fazem a multiplexação de sinais aplicados à entrada do circuito lógico. Primeiramente, o multiplexador foi implementado com portas lógicas e depois foi utilizado um circuito integrado multiplexador, com a saída ligada em um demultiplexador. 2.1. Resultados obtidos 2.1.1. Projeto de muliplexador com portas lógicas O multiplexador projetado possui duas entradas, E0 e E1, e uma entrada de controle, A, que seleciona as entradas de acordo com o número binário correspondente ao índice das mesmas. Como só há uma entrada de seleção (ou controle) a expressão lógica da saída Y é direta. ܻ = ‫ܣ‬̅‫ܧ‬଴ + ‫ܧܣ‬ଵ Com essa expressão serão necessárias duas portas AND, uma porta NOT e uma porta OR para produzir a saída desejada. Assim, fazendo-se uso do teorema de De Morgan, ܻ = ‫ܣ‬̅‫ܧ‬଴ + ‫ܧܣ‬ଵ ധധധധധധധധധധധധധധ ܻ = (‫ܧܣ‬ଵ ) ∙ (‫ܣ‬̅‫ܧ‬଴ തതതതത ) തതതതതതതതതതതതതതതതതതത Com essa expressão, serão necessárias quatro portas NAND, sendo uma implementada como uma porta inversora, para produzir a saída desejada. Portanto, o multiplexador desejado é obtido utilizando-se, por exemplo, apenas o circuito integrado 74LS00, que possui internamente quatro portas NAND. O circuito está representado na figura 1.
  3. 3. Circuitos Multiplex e Demultiplex 3 Figura 1. Representação da simulação para o multiplexador projetado. Obs: Símbolo do LED preenchido representa nível alto. A figura 1 ainda mostra a simulação do circuito no software Circuit Maker 2000- versão de estudante. Pode-se observar que a saída é de acordo com o valor que está presente na entrada selecionada pelo controle A, conforme o especificado no projeto. 2.1.2. Utilização do circuito integrado 74LS153 O circuito integrado 74LS153 possui internamente dois multiplexadores que possuem as entradas de controle sincronizadas. A tabela 1 mostra o funcionamento do mesmo. Entradas de seleção Entradas de dados Strobe Saída B A C0 C1 C2 C3 ࡳഥ Y X X X X X X H L L L L X X X L L L L H X X X L H L H X L X X L L L H X H X X L H H L X X L X L L H L X X H X L H H H X X X L L L H H X X X H L H Tabela 1. Tabela verdade do CI 74LS153.
  4. 4. Circuitos Multiplex e Demultiplex 4 Onde: H- nível alto; L- nível baixo; X- Don’t care condition Para a montagem, é importante se observar que o strobe desabilita as entradas quando está em nível alto, deixando a saída em nível baixo. Para que haja o funcionamento esperado, a entrada ࡳഥ deve ser aterrada. O circuito montado no protoboard está de acordo com a tabela 2. A B S1 S2 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 Tabela 2. Guia para implementação do circuito, sendo 0 e 1 os níveis lógicos aplicados. Sendo A e B as entradas de seleção (B o bit mais significativo) e sendo S1 e S2 as entradas pode-se observar que: a) Quando B=0 e A=0: A entrada S1 é ligada ao VCC, a entrada S2 é ligada ao GND e a saída C0 é selecionada. b) Quando B=0 e A=1: A entrada S1 é ligada ao GND, a entrada S2 é ligada ao GND e a saída C1 é selecionada. c) Quando B=1 e A=0: A saída C2 é selecionada. As entradas S1 e S2 variam e devem ser ligadas a chaves. Porém, pode-se observar que a entrada S1é o inverso da entrada S2, e assim se utiliza um inversor e apenas uma chave. A função é: ܵଶ = ܵଵ തതത d) Quando B=1 e A=1: A saída C3 é selecionada. As entradas S1 e S2 variam e devem se ligadas a chaves. Pode-se observar que a entrada S1 varia igualmente com a entrada S2, assim ambas são conectadas juntas a uma única chave. A função é:
  5. 5. Circuitos Multiplex e Demultiplex 5 ܵଶ = ܵଵ തതത 2.1.3. Projeto de demuliplexador com portas lógicas O demultiplexador projetado possui uma entrada, C, e uma entrada de controle, A, que habilita as saídas de acordo com o número binário correspondente ao índice das mesmas. Como só há uma entrada de seleção (ou controle) as expressões lógicas das saídas Y0 e Y1 são diretas. ܻ଴ = ‫ܣ‬ഥ. ‫ܥ‬ ܻଵ = ‫ܣ‬ . ‫ܥ‬ Com essas expressões serão necessárias duas portas AND e uma porta NOT para produzir a saída desejada. Assim, fazendo-se uso do teorema de De Morgan, ܻ଴ = ‫ܣ‬̅ . ‫ܥ‬ധധധധധധധ ܻ଴ = (‫ܣ‬ + ‫ܥ‬തതത )തതതതതതതതതതതതത ܻଵ = ‫ܣ‬ . ‫ܥ‬ധധധധധധ ܻଵ = ( ‫ܣ‬തതത + ‫ܥ‬തതത )തതതതതതതതതതതതതതത Com essa expressão, serão necessárias quatro portas NOR, sendo duas implementadas como portas inversoras, para produzir as saídas desejadas. Portanto, o multiplexador desejado é obtido utilizando-se, por exemplo, apenas o circuito integrado 74LS02, que possui internamente quatro portas NOR. O circuito está representado na figura 2.
  6. 6. Circuitos Multiplex e Demultiplex Figura 2. Representação Obs: Símbolo do LED preenchido representa nível alto. A simulação no software Circuit Maker 2000 está expressa na figura 2. As saídas selecionadas conforme o nível lógico de A e, quando isso ocorre, a saída selecionada apresenta o valor da entrada C. 2.1.4. Conexão de multiplexador com demultiplexador O multiplexador utilizado é o 74LS153, discutido no item 2.1.2. O demultiplexador utilizado é o 74LS155, cuja tabela verdade está expressa na tabela 3. Entradas Entradas de seleção Strobe B A 1ࡳഥ X X H L L L L H L H L L H H L X X X . Representação da simulação para o demultiplexador projetado LED preenchido representa nível alto. A simulação no software Circuit Maker 2000 está expressa na figura 2. As saídas selecionadas conforme o nível lógico de A e, quando isso ocorre, a saída selecionada apresenta o valor da Conexão de multiplexador com demultiplexador O multiplexador utilizado é o 74LS153, discutido no item 2.1.2. O demultiplexador utilizado é o , cuja tabela verdade está expressa na tabela 3. Entradas Saídas obe Dados ഥ 1C 1Y0 1Y1 1Y2 X H H H H L H H H H L H H H H L H H H H L H H H 6 da simulação para o demultiplexador projetado. A simulação no software Circuit Maker 2000 está expressa na figura 2. As saídas Y0 e Y1são selecionadas conforme o nível lógico de A e, quando isso ocorre, a saída selecionada apresenta o valor da O multiplexador utilizado é o 74LS153, discutido no item 2.1.2. O demultiplexador utilizado é o 1Y2 1Y3 H H H H L H
  7. 7. Circuitos Multiplex e Demultiplex 7 Entradas Saídas Entradas de seleção Strobe Dados B A 2ࡳഥ 2C 2Y0 2Y1 2Y2 2Y3 X X H X H H H H L L L L L H H H L H L L H L H H H L L L H H L H H H L L H H H L X X X H H H H H Tabela 3. Tabela verdade dos demultiplexadores do CI 74LS155 . Com base na tabela 3, pode-se notar que o 74LS155 possui internamente dois demultiplexadores, ambos com as entradas de seleção A e B. O strobe de ambos é sensível a nível baixo, e, portanto, deve ser conectado ao terra para o funcionamento dos demultiplex. Ambos possuem as saídas em nível alto, a menos que haja certo nível na entrada: para o demux 1 é o nível alto e para o demux 2 é o nível zero. O projeto consiste em interligar um mux a um demux, mas com um detalhe: a entrada com índice zero do mux aciona a saída com índice 3 do demux; a entrada com índice 1 do mux aciona a saída com índice 2 do demux; a entrada com índice 2 do mux aciona a saída com índice 1 do demux; a entrada com índice 3 do mux aciona a saída com índice 0 do demux. Para que isso fosse possível, as entradas de seleção do demux são as entradas de seleção do mux invertidas, porém sincronizadas. O demux utilizado é o 1. As saídas, ligadas a LED’s, apagam conforme são selecionadas e se há nível lógico alto na entrada do mux, de acordo com o previsto no datasheet. O datasheet informa que o 74LS155 possui as portas com estágio de saída totem-pole e o 74LS156 possui as portas com estágio de saída em coletor aberto. O strobe tanto para o multiplexador 74LS153 quanto para o demultiplexador 74LS155 é uma entrada habilitadora e, quando este desabilita o circuito, a saída vai para um nível, não ficando flutuante (Hi-Z). Portanto, os CI’s não possuem estagio em tri-state. 2.2. Preços dos circuitos lógicos utilizados • Farnell Newark a) 74LS00 Preço unitário: R$1,34. Disponibilidade: Indisponível até a presente data (10/09/2010).
  8. 8. Circuitos Multiplex e Demultiplex 8 b) 74LS153 Preço unitário: R$1,57. Disponibilidade: Disponível até a presente data (10/09/2010). c) 74LS155 Preço unitário: R$3,23. Disponibilidade: Disponível até a presente data (10/09/2010). d) 7404 Preço unitário: R$4,14. Disponibilidade: Disponível até a presente data (10/09/2010). e) 74LS02 Preço unitário: R$1,00. Disponibilidade: Disponível até a presente data (10/09/2010). • Milcomp a) 74LS00 Preço unitário: R$1,05. Disponibilidade: Disponível até a presente data (10/09/2010). b) 74LS153 Preço unitário: R$1,52. Disponibilidade: Disponível até a presente data (10/09/2010). c) 74LS155 Preço unitário: R$0,69.
  9. 9. Circuitos Multiplex e Demultiplex 9 Disponibilidade: Disponível até a presente data (10/09/2010). d) 7404 Preço unitário: R$0,85. Disponibilidade: Disponível até a presente data (10/09/2010). e) 74LS02 Preço unitário: R$0,91. Disponibilidade: Disponível até a presente data (10/09/2010). 2.3. Aplicação • Circuito integrado decodificador estéreo Os rádios de FM estéreo possuem um CI chamado decodificador estéreo. Este CI, também chamado de multiplex ou mpx separa (decodifica) os sinais de áudio esquerdo (L) e direito (R) enviados pelas emissoras de FM. Após o decodificador os sinais vão para as duas etapas de áudio (canais) e sairão nos falantes do rádio. EXEMPLO DE CIRCUITO DECODIFICADOR ESTÁREO Abaixo, está o esquema de um rádio gravador portátil (walkman) da "CCE" modelo PS60, onde ae observa que a parte do rádio é formada por três CIs:
  10. 10. Circuitos Multiplex e Demultiplex 10 IC1 é o CI de sintonia de FM. Dentro dele há um amplificador de RF, oscilador e misturador. O sinal de FI de 10,7 MHz sai no pino 6. IC2 é o CI de FI e sintonia de AM. O sinal de FI de FM entra no pino 15 e o sinal da emissora sintonizada de AM entra no pino 1. O sinal de FI de AM sai no pino 16 e retorna ao 13. O áudio sai no pino 9 tanto do FM quanto do AM. IC3 é o decodificador. Ele recebe o áudio pelo pino 1 e fornece os sinais L e R separados nos pinos 8 e 9. Como o áudio do AM é mono, o CI apenas amplifica e deixa sair o mesmo sinal nos pinos 8 e 9. O IC4 funciona como pré amplificador para o gravador e toca- fitas e como amplificador de áudio para os dois fones de ouvido e o alto falante. Em muitos rádios, principalmente nos mais modernos o decodificador estéreo está no mesmo CI de FI e em outros toda a parte do rádio está num CI só. Retirado e adaptado de http://www.burgoseletronica.net/decodificadorestereo_aplicacoes.html em 10/09/2010

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