13 Experiências De

Lógica Digital

 

 

 

APRESENTAÇÃO

A maioria destas experiências são feitas na Placa de laboratório de  Lógica Digital.
Quando eles ficarem mais complexos, você precisará de componentes extras e uma placa de circuito impresso padrão.
No começo, você precisará de um jogo de terminais (pinos) para ser colocado na placa de circuito impresso.
Para algumas das experiências mais complexas você terá que cavar mais alguns componentes em sua caixa de peças.
Para estas experiências, a fonte de alimentação pode ser fixada entre 5v e 9v. Não importa qual voltagem é selecionada.
Estas experiências  são para reforçarem sua compreensão na eletrônica digital utilizando a Placa de laboratório Lógica.
Nós afirmamos a  você que  tudo está operando como especificado e que você pode montar  as experiências na  placa de circuito impresso ..
.
 

 

 

TROCANDO A VOLTAGEM
A fonte de alimentação construída tem e escalas de tensão, são elas: 5v, 9v e 12v.
Antes de mudar a escala da fonte de alimentação para qualquer outra tensão desligue a Placa de laboratório Lógica, pois a voltagem de saída poderá subir até a voltagem de entrada que é  de 18v e Isto pode danificar alguns dos chips; As voltagens de 9v e 12v são aproximadas.
Se você quiser voltagens precisas, você terá que ajustar os dois resistores do divisor de tensão até o valor exato da voltagem de saída ser obtida.
A ligação dos blocos é efetuado com  pedaços de fios enrolados aos terminais (pinos) colocados na placa de circuito impresso.
O bloco esquematizados nas experiências seguintes está conectados com fios.
Isto para você raciocinar o caminho e as interligações dos blocos.
Nós não estaremos apontando o caminho a seguir,  assim você terá oportunidade de fazer funcionar o celebro!!!


 

EXPERIÊNCIA 1

 


CONTADOR PARA DISPLAY DE 7 SEGMENTOS

 

 

 

 

 

 

O objetivo  desta experiência é mostrar quanto barulho é gerado por um botão interruptor .


Conecte qualquer botão interruptor que você  achar em sua caixa de materiais entre a alimentação positiva e a entrada de clock  do circuito integrado 4026 .


Reset o circuito integrado com um jumper  para que entre nível  ALTO (a alimentação positiva) no pino reset.

Empurre  o botão interruptor uma vez e veja que número fica registrado no estágio de leitura, Será possivelmente qualquer número exceto o 1!, Reset o circuito novamente e repita isto, várias vezes para ver como é inútil tentar  fazer entrar um único pulso de clock com o aperto de um  botão  em um circuito digital.

 

Você vê que não pode fazer isso acertadamente.

O botão  interruptor deve ser melhorado.

Isto é o que nosso circuito de um pulso faz.

Ele elimina o barulho do interruptor e coloca um pulso limpo  feito através do circuito integrado  555 ao circuito contador digital.

 


EXPERIÊNCIA ADICIONAL

1. Tente diversos tipos de interruptores para  ver o barulho produzido por eles.


2. conecte  três interruptores no 4024 contador binário e note o efeito do barulho do interruptor  neste circuito integrado. Isto confirmará o fato que interruptores mecânicos não são compatíveis com circuitos digitais.
 

EXPERIÊNCIA 2


COMO TRABALHA DO CIRCUITO GERADOR DE UM PULSO


Este circuito limpa o sinal da chave mecânica mostrando um evento bem definido.

 

Quando o botão é apertado, o pino 2 do circuito integrado  555  vai para para um nível BAIXO e começa a operação de espera do integrado por um curto período de tempo, neste curto período de espera em que nada aparece acontecer ocorre o seguinte: todo o barulho e repique gerados pela chave morrem, passado este período de espera o circuito integrado produz 1 único pulso em sua saída.

Portanto se você empurra e liberta o botão mesmo que por diversas vezes  dentro do intervalo de espera, você sempre produz 1 único  pulso na saída do integrado.
E se você segurar seu dedo no botão ultrapassando o tempo de espera apenas um único pulso de clock será produzido imediatamente após  você retirar o seu dedo.

 

 

 

A saída deste pulso único do integrado 555 pode ser conectado a um dos 4 transistores buffer  para detectar o nível  ALTO.

Para provar que a saída está limpa, você precisará usar um chip digital que é mais sensível. Para esta experiência utilize o circuito integrado  4024 que detecta até 128 pulsos de ruído. Mostrando prontamente para você  se o pulso de clock está livre de ruído.

 

 

 

 

EXPERIÊNCIA 3

 

 

O GERADOR DE UM PULSO NO CONTADOR BINÁRIO

 

 

 

 

O CONTADOR BINÁRIO é muito econômico .


Para obter um estágio de leitura de 0 a 128 nós só precisamos de só uma chip e 7 LEDs.


A única desvantagem está no  estágio de leitura.

 

Tem que ser contado para se obter o valor final.


Isto é onde você tem que aprender a tabela binária.


O valor de cada LED é escrito na placa de circuito impresso quando iluminado e uma vez que  você entende o CÓDIGO BINÁRIO é só uma questão de somar os números.


Conecte a saída do 555  gerador de um pulso ao clock do 4024 e coloque  um  pulso ALTO ao terminal de reset para zerar o contador.


Nenhum LEDs será iluminado.


Aperte o botão uma vez e o primeiro LED acendera.


Aperte o botão novamente e só o segundo LED iluminará.


O terceiro pulso iluminará o primeiro e segundo LED.


O quarto pulso iluminará só o terceiro  LED e assim por diante.


Note como o  padrão produzido com o LED forma uma seqüência previsível indo sempre para cima  e colocando na próxima fila.


Manualmente conte até 128 e confirme que o contador completa um ciclo.

TABELA DE NÚMEROS BINÁRIOS

 

Esta tabela pode ser usada para conferir os valores dos 128 estágios de leitura.
 

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
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27
28
29
30
31

00
01
10
11
100
101
110
111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
10000
10001
10010
10011
10100
10101
10110
10111
11000
11001
11010
11011
11100
11101
11110
11111

 

32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
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47
48
49
50
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52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63

100000
100001
100010
100011
100100
100101
100110
100111
101000
101001
101010
101011
101100
101101
101110
101111
110000
110001
110010
110011
110100
110101
110110
110111
111000
111001
111010
111011
111100
111101
111110
111111

 

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67
68
69
70
71
72
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75
76
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80
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83
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87
88
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90
91
92
93
94
95

1000000
1000001
1000010
1000011
1000100
1000101
1000110
1000111
1001000
1001001
1001010
1001011
1001100
1001101
1001110
1001111
1010000
1010001
1010010
1010011
1010100
1010101
1010110
1010111
1011000
1011001
1011010
1011011
1011100
1011101
1011110
1011111

 

96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127

1100000
1100001
1100010
1100011
1100100
1100101
1100110
1100111
1101000
1101001
1101010
1101011
1101100
1101101
1101110
1101111
1110000
1110001
1110010
1110011
1110100
1110101
1110110
1110111
1111000
1111001
1111010
1111011
1111100
1111101
1111110
1111111

 

 

EXPERIÊNCIA 4

 


GERADOR DE UM PULSO ACIONANDO UM CONTADOR

DECIMAL

 

 

Conecte a saída do gerador de 1 pulso ao 4026 .
Reset o 4026 com um pulso ALTO que pode ser feito com o fio positivo da tensão de alimentação para zerar o estágio de leitura do display feito isto  remova o  nível ALTO.
Aperte o botão várias vezes para adquirir o tato e sentir como funciona o gerador de 1 pulso feito com o 555,  Aperte 10 vezes depressa e veja se display esta respondendo com precisão.

Aperte o botão lentamente e veja se acontece alguma contagem falsa no display durante o aperto do  interruptor.
Se o contador está sendo ativado falsamente você pode melhorá-lo, aumente o tempo de espera que pode ser estendida  aumentando o resistor de 47k a 150k ou o capacitor de  1mfd a 2uF2.
O Gerador de 1 pulso foi  projetado para  dar um máximo de 10 pulsos por segundo e produzir um pulso limpo do interruptor em cada um destes ciclos.
Se o botão é liberado antes do intervalo de tempo estar completo, o pulso será emitido algum tempo depois que o botão abriu.
É por isso que o circuito digital não tem nenhuma conexão direta com a chave  interruptora.



 

EXPERIÊNCIA 5


CONTADOR CÍCLICO

 

 


 

 

A placa de circuito impresso do  LABORATÓRIO vem com  dois contadores, sendo um contador decimal e o outro um contador binário. Eles podem ser acionados individualmente  através do  gerador de 1 pulso, como também  pelo oscilador de 10Hz ou então por ambos ao mesmo tempo.
O objetivo desta experiência é assistir o acionamento do display pelas duas formas e conhecermos  o melhor processo de acionamento do display para cada necessidade.
Inicialmente,  Reset sempre o estágio de leitura no inicio de cada operação aplicando um nível ALTO ao terminal de RESET, este nível  pode ser retirado da própria alimentação do circuito integrado ou do terminal saída da fonte, o reset  tem por função limpar qualquer contagem que esteja armazenado no chip e levá-lo ao estágio inicial de partida, enquanto estivermos mantendo o reset em um nível ALTO  o integrado fica impedido de executar qualquer operação.
Portanto quando resetamos o chip está ação Isto produzirá um zero no display.


 

EXPERIÊNCIA 6

 

USANDO O DIVISOR DE DÉCADA

 

 

 

 

 

O 4026 contêm 2 seções.
A primeira é uma década divisora (divide por 10) e é esta seção que nós estamos interessados em conhecer.
A outra seção deste circuito integrado  é um decodificador de 7-segmentos que é capaz de servir de drive para um display de 7-segmentos isto é ele não precisa de transistores de buffer ou resistores limitadores de corrente para os LEDs que estão nos  segmentos  do display.
Esta seção esta operando do lado esquerdo do circuito integrado e nos a estamos utilizando .
O divisor de década tem duas saídas.

 

 

 

Recorra ao diagrama de circuito e note que o pino 5 é o carry-out e o pino 14 é un-gated 'c' . Ambos os pinos  são acionados a cada 10 ciclos (ALTO, PARA, BAIXO) mas eles operam em tempos diferentes.
O pino  5 carry-out (LEVAR A CABO) tem seu sinal  derivado da seção final de uma fase contadora em anel .
É ALTO para as contagens de 0 a 4 e BAIXO para contagem de 5 a 9.
Então ativará um pulso  positivo no CI quando houver 9 mudanças para zerar (transição terra -para-positiva) .
Fixe 14 é classificado como '2-fora'. vai BAIXO só quando os 2 são exibidos como isto é o único tempo o 'c' segmento não é iluminado.
Qualquer um que saia pode ser usada como um divisor desde que eles não têm que sincronizar com a exibição numérica.
Leve o carry-out para Pára-choque UM e nota o tempo é ALTO.
Leve o ONU-GATED 'c' produção para Pára-choque UM e nota o tempo ALTO.

 

EXPERIÊNCIA 7

 

CARRY-OUT TIMING AND 'c' TIMING

 

 

 

 

 

 

 



 

EXPERIÊNCIA 8

 

PEGANDO A REFERENCIA DE 60Hz DA REDE.

 

 

Normalmente a freqüência de 60 Hz.CA está alem de nosso alcance por estar embutida na tensão de 125 ou 240 volts da rede.

Mas engenhosamente, nós fizemos isto disponível neste projeto no terminal B do PROVADOR de TRANSISTOR.

Você está completamente seguro com está freqüência de 60Hz que vem da rede elétrica, pois ela vem através do transformador que faz o isolamento e tem uma tensão de pico a pico de somente 20 volts.

Esta parte da experiência o ensina sobre a velocidade de uma freqüência de 60Hz e como pode ser abaixada dividindo-se com um contador binário.

O dois LEDs no provador de transistor estão operando em 60Hz mas como esta freqüência está acima da Persistência da Visão, você não pode detectar quando o led está desligado e assim você pensa que ele está continuamente ligado.

Dividindo a freqüência de 60 Hz você começara a ver o o led piscando.
O terminal B (ou quaisquer dos 3 terminais do PROVADOR de TRANSISTOR) tem 20v pico a pico, com respeito à linha de terra do Teste de LÓGICA.

 




Os ICs não gostam de voltagens acima ou abaixo de zero volts.
Se isso ocorrer, os diodos de proteção no entrada dos gates entram em operação.
Se você conectar o terminal  B do PROVADOR de TRANSISTOR com um resistor 47k resistor na entrada  do 4024, você verá que a freqüência  é dividida para 30 Hz, 15 Hz etc.
Conecte qualquer das 7 saídas do 4024 para a entrada do 4026 e você terá uma -gravação da contagem do número de tempos de cada saída ALTA.
Obviamente a contagem mais lenta acontecerá quando a 7ª saída é conectada ao contador numérico.
Veja quanto tempo vai levar para o FND500 registrar 10 contagens (depois que o circuito passe por seu primeiro ciclo)..

 


 


 

EXPERIÊNCIA 9

 

USANDO O TESTE DE TRANSISTOR

 

 

 

 

O provador de transistor foi projetado para testar transistores PNP e NPN.
Para realmente valorizar este teste, você precisa ter um grande número  de transistores em sua caixa de materiais que já não permitem a leitura de seus nomes ou adquirido um daqueles pacotes especiais com um sem numero de tipos estranhos a um preço especial.
E tudo o  que nós realmente fazemos é  lhe mostrar  a polaridade e  identificar os terminais de base, coletor e emissor.

Em primeiro lugar para você se adaptar a leitura do teste de transistor pegue um transistor PNP e um NPN  em  bom estado  e NPN  marque de modo a não confundi-los  e teste na placa de todas as formas para adquirir uma compreensão de como funciona o teste.
Depois desta observação você está apto a  testar um tipo desconhecido ou um com os números que não permitem identificação.
 

 


 

EXPERIÊNCIA 10

 

DECODIFICANDO O 4024

 

 

 

 



 

EXPERIÊNCIA 11

 

FAZENDO UM DIVISOR CONTADOR POR 1280

 

 

 


 

 

Embora um contador de 1280 não seja de  grande importância, mostra como divisões enormes  são possíveis quando os contadores estiverem conectados junto. Divisões altas são muito comuns em eletrônica. Um exemplo simples desta eletrônica está nos relógios eletrônicos e na quantia enorme de divisão que executa para mostrar segundos, minutos horas, dias, mês e ano.
Um bom relógio eletrônico é capaz de ajustar ate quando o mês de fevereiro  tem duração de 28 dias a cada 4 anos!



 

EXPERIÊNCIA 12

 

 FAZENDO UM PRECISO "SEGUNDO" RELÓGIO

 


 

Um preciso segundo estágio de leitura pode ser obtido usando 3 diodos de gatilho nas saídas 2,16 e 32,para decodificar o 4024 e  obter um dividir por 50.
O circuito trabalha desta forma:
Os diodos formam uma porta  AND de forma que quando as saídas 2, 16 e 32 estão todas com o nível ALTO, o 4026 vão relógio uma contagem e ao mesmo tempo reseta o 4024.
Considerando que nós temos LEDs ligados nas saídas do 4024, a voltagem para estes pontos não subirá o bastante (devido ao efeito da carga do LED) para relógio o 4026 e reseta o 4024.
Nós devemos arranjar então um meio de aumentar esta voltagem para pelo menos ½ Vcc.
Isto é alcançado colocando 3 diodos em série entre o dois circuitos integrados de.
A queda de voltagem pelos três diodos é de 1.8v e isto é acrescentado aos 4 volts produzidos pela saída do 4024 (quando as três saídas estão ALTAS).
Isto produzirá aproximadamente os 6v de relógio necessário para o 4024.
O relógio e linha de reseta verão uma voltagem variar de 2.4v a 6v e interpretarão isto como um BAIXO e um ALTO.
Podem ser montados os diodos e resistor em um padrão de placa ou simplesmente ligar no pinos da placa e soldar, deixando tudo pendurado sobre o Laboratório Lógico.
Isto lhe dará uns 0 - 9 segundo relógio que é, em efeito, um 10 segundo relógio.
Você notará várias setas no diagrama de bloco que lhe ajudara a seguir a direção do sinal.
Não passe pelos símbolos de seta nos diodos, eles não indicam a direção do sinal, só o fim de cátodo do diodo.
A parte mais enganadora está entender uma linha de feed-back como a linha de reseta.
Nestes linhas, a viagem do sinal vai da direita para esquerda.
Todo o outro fluxo de sinais da esquerda para a direita como mostrado pela seta.
O resistor de 47k limitador na linha de relógio do 4024 reduz o sinal de CA do transformador da rede de forma que o integrado possa limitar a porção negativa da forma de onda para permitir acontecer a contagem.
Quando você constrói o circuito e este opera corretamente, não deixe pra lá.
Tente um pouco mais de experiências.
Uma experiência simples para produzir é um relógio de 20 segundos dividindo o sinal por 100 no 4024.
Tente algumas outras configurações

 também.
Até agora você deve estar fazendo para algumas novas descobertas.
Até mesmo se não seguirem as regras rígidas de eletrônica digital, não importa.
Você está aqui para aprender e descobrir.
Por exemplo, este circuito não é um arranjo permitido nas leis de desenvolvimento digital desde que nós estamos criando um ALTO e BAIXO artificialmente na entrada dos 4026 e isto não está fornecendo um balanço na linha de voltagem.
Nem nós estamos fornecendo uma entrada de onda quadrado limpa ao 4024. Mas nesta fase, do trabalhar, nós deixaremos isto ser. Depois isto pode ser melhorado.
 

 


 

EXPERIÊNCIA 13

 

"CONGELAMENTO DO CONTADOR"

 


 


 

 

Um jogo simples pode ser construído usando o contador binário e os 60Hz, com o gerador de 1 pulso feito com o integrado 555 e o controle de congelamento.
Quando o circuito é conectado como mostrado, o nível BAIXO na saída dos 555 não afetará contagem do 4024.
Empurrando o botão, um pulso ALTO é produzido e isto é transferido à entrada do 4024, para congelar a contagem, desde que prevenirá o andamento de entrada BAIXO.
O objeto do jogo é acertar quais os LEDs que ficaram congelados, vence o jogo quem acertar mais.
Se o diodo é invertido como mostrado no diagrama, a contagem fica congelada até que o interruptor seja apertado.
Isto lhe dará um efeito inverso e você pode o tentar medir sua habilidade e reação ao tempo olhando para o display de 7-segmento e tentando parar em um numero anunciado
Isto lhe dará um efeito inverso e você pode o tentar medir sua habilidade e reação ao tempo olhando para o display de 7-segmento e tentando parar em um numero anunciado, o circuito lhe despertara  um interesse  de disputa para que você emparelhe suas habilidades contra  a de um oponente incentivando você a  melhorar sua  reação.


CONCLUSÃO
 

Isto conclui nossas experiências usando o projeto LABORATÓRIO LÓGICO.
Mas eu estou seguro que você concordará que este é só o começo.
Quanto mais circuitos você constrói, mais idéias você adquire.
A próxima fase é combinar o LABORATÓRIO LÓGICO com seus próprios circuitos.
Você pode começar com alguns circuitos descritos neste artigo.
E ver o  poder  do LABORATÓRIO LÓGICO.
Use os Buffers  e  Gerador de 1 pulso,  e analise como eles trabalham em câmara lenta  quando você muda o pulso de clock durante as  sucessões deles.
Alguns circuitos especialmente são feitos para reduzir a velocidade clock. 
Há muitos circuitos bons  para uso do laboratório lógico, só precisamos experimentá-los.