terça-feira, 25 de janeiro de 2011

CONCEITOS DE LÓGICA DIGITAL CIRCUITOS LÓGICOS E GATES

CONCEITOS DE LÓGICA DIGITAL
CIRCUITOS LÓGICOS E GATES

Todos as complexas operações de um computador digital acabam sendo combinações de simples operações aritméticas e lógicas básicas: somar bits, complementar bits (para fazer subtrações), comparar bits, mover bits. Estas operações são fisicamente realizadas por circuitos eletrônicos, chamados circuitos lógicos (ou gates - "portas" lógicas).

Computadores digitais (binários) são construidos com circuitos eletrônicos digitais - as portas lógicas (circuitos lógicos).

Os sistemas lógicos são estudados pela álgebra de chaveamentos, um ramo da álgebra moderna ou álgebra de Boole, conceituada pelo matemático inglês George Boole (1815 - 1864). Boole construiu sua lógica a partir de símbolos, representando as expressões por letras e ligando-as através de conectivos - símbolos algébricos.

A álgebra de Boole trabalha com apenas duas grandezas: falso ou verdadeiro.
As duas grandezas são representadas por 0 (falso) e 1 (verdadeiro).
Nota: nos circuitos lógicos do computador, os sinais binários são representados por níveis de tensão.

OPERADORES LÓGICOS
Os conectivos ou OPERADORES LÓGICOS ou FUNÇÕES LÓGICAS são:
E (ou AND) - uma sentença é verdadeira SE - e somente se - todos os termos forem verdadeiros.
OU (ou OR) - uma sentença resulta verdadeira se QUALQUER UM dos termos for verdadeiro.
NÃO (ou NOT) - este operador INVERTE um termo.

Os operadores lógicos são representados por:
____
NOT --> (uma barra horizontal sobre o termo a ser invertido ou negado).
E ------> . (um ponto, como se fosse uma multiplicação)
OU ----> + (o sinal de soma)

TABELA VERDADE
São tabelas que representam todas as possíveis combinações das variáveis de entrada de uma função, e os seus respectivos valores de saída.

A seguir, apresentamos as funções básicas, e suas representações em tabelas-verdade.

AND - FUNÇÃO E

OR - FUNÇÃO OU

Nota: A menos da estranha expressão 1 + 1 = 1, as demais expressões "parecem" a aritmética comum a que estamos acostumados, onde E substitui "vezes" e OU substitui "mais".
FUNÇÃO NOT

Obs.: a inversão em binário funciona como se fizéssemos 1 - A = X. Ou seja, 1 - 0 = 1 e 1 - 1 = 0.

APLICAÇÃO DA ÁLGEBRA DE BOOLE AOS COMPUTADORES DIGITAIS Boole desenvolveu sua álgebra a partir desses conceitos básicos e utilizando apenas os algarismos 0 e 1.
Os primeiros computadores fabricados, como o ENIAC, trabalhavam em DECIMAL. No entanto, a utilização de circuitos eletrônicos que operassem com 10 diferentes níveis de tensão (para possibilitar detectar as 10 diferentes grandezas representadas no sistema decimal) acarretavam uma grande complexidade ao projeto e construção dos computadores, tendo por conseqüência um custo muito elevado. Surgiu então a idéia de aplicar a álgebra de Boole, simplificando extremamente o projeto e construção dos computadores.

Mas como os conceitos da álgebra de chaveamentos (um ramo da álgebra do Boole) são aplicados ao projeto dos computadores digitais?

A chave de tudo é um circuito eletrônico chamado CHAVE AUTOMÁTICA.

Como funciona uma chave automática?

Vamos imaginar um circuito chaveador com as seguintes entradas:
- uma fonte de alimentação (fornece energia para o circuito)
- um fio de controle (comanda a operação do circuito)
- um fio de saída (conduz o resultado)

No desenho, a chave permanece aberta enquanto o sinal C no fio de controle for 0 (ou Falso). Enquanto não houver um sinal (sinal 1 ou Verdadeiro) no fio de controle, que mude a posição da chave, o sinal no fio de saída S será 0 (ou Falso). Quando for aplicado um sinal (sinal 1 ou Verdadeiro) ao fio de controle, a chave muda de posição, tendo como resultado que o sinal na saída será então 1 (ou Verdadeiro). A posição da chave se manterá enquanto não ocorrer um novo sinal na entrada.

A chave automática foi inicialmente implementada com relés eletromecânicos e depois com válvulas eletrônicas. A partir da metade da década de 50, passaram a ser utilizados dispositivos em estado sólido - os TRANSISTORES, inventados em Stanford em 1947. Os modernos Circuitos Integrados - CI's e os microprocessadores são implementados com milhões de transistores "impressos" em minúsculas pastilhas.

Vamos agora analisar o que ocorreria se nós ligássemos em SÉRIE duas chaves automáticas como as acima, e ligássemos uma lâmpada ao circuito. O circuito resultante poderia ser representado assim:

A lâmpada acenderia SE - e somente se - as DUAS chaves estivéssem na posição LIGADO (ou verdadeiro), o que seria conseguido com as duas entradas A e B em estado 1 (Verdadeiro). Substituindo CORRENTE (ou chave ligada) por 1 e AUSÊNCIA DE CORRENTE (ou chave desligada) por 0, como ficaria nossa tabela verdade para LÂMPADA LIGADA = 1 e LÂMPADA DESLIGADA = 0?

A	B	L
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Dá para reconhecer a nossa já familiar FUNÇÃO E?
O circuito acima que implementa a função E é chamado de PORTA E (AND GATE).

Vamos agora analisar o que ocorreria se nós ligássemos em PARALELO duas chaves automáticas como as acima, e ligássemos uma lâmpada ao circuito. O circuito resultante poderia ser representado assim:

A lâmpada acenderia SE QUALQUER UMA DAS-CHAVES estivésse na posição LIGADO (ou verdadeiro), o que seria conseguido com uma das duas entradas A ou B em estado 1 (Verdadeiro). Substituindo CORRENTE (ou chave ligada) por 1 e AUSÊNCIA DE CORRENTE (ou chave desligada) por 0, como ficaria nossa tabela verdade para LÂMPADA LIGADA = 1 e LÂMPADA DESLIGADA = 0?

A	B	L
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

E agora, dá para reconhecer a nossa já familiar FUNÇÃO OU?
O circuito acima, que implementa a função OU, é chamado de PORTA OU (OR GATE).

PORTA LÓGICA OU GATE
São dispositivos ou circuitos lógicos que operam um ou mais sinais lógicos de entrada para produzir uma (e somente uma) saída, a qual é dependente da função implementada no circuito.

IN, http://wwwusers.rdc.puc-rio.br/rmano/oplog.html

Multímetro

Destinado a medir e avaliar grandezas elétricas, um Multímetro ou Multiteste (Multimeter ou DMM - digital multi meter em inglês) é um instrumento que pode ter mostrador analógico (de ponteiro) ou digital.

O modelo com mostrador digital funciona convertendo a corrente elétrica em sinais digitais através de circuitos denominados conversores analogo-digitais. Esses circuitos comparam a corrente à medir com uma corrente interna gerada em incrementos fixos que vão sendo contados digitalmente até que se igualem, quando o resultado então é mostrado em numeros ou trasnferidos a um PC. Varias escalas divisoras de tensão, corrente, resistencia e outras são possíveis.

O mostrador análogo funciona com base no Galvanômetro, instrumento composto basicamente em uma bobina eletrica montada em um anel em volta de um imã. O anel munido de eixo e ponteiro pode rotacionar sobre o imã. Uma pequena mola espiral, como as dos relogios, mantem o ponteiro no zero da escala. Uma corrente eletrica passando pela bobina, cria um campo magnético oposto ao do imã promovendo o giro do conjunto. O ponteiro desloca-se sobre uma escala calibrada em tensão, corrente, resistencia etc. Uma pequena faixa espelhada ao longo da escala curva do mostrador, ajuda à evitar o erro de paralaxe.

Nos dois modelos, um sistema de chave mecanica ou eletronica divide o sinal de entrada de maneira a adequar a escala e o tipo de medição.

Utilizado na bancada de trabalho (laboratório) ou em serviços de campo, incorpora diversos instrumentos de medidas elétricas num único aparelho como voltímetro, amperímetro e ohmímetropor padrão e capacímetro, frequencímetro, termômetro entre outros, como opcionais conforme o fabricante do instrumento disponibilizar. Tem ampla utilização entre os técnicos em eletrônica e eletrotécnica, pois são os instrumentos mais usados na pesquisa de defeitos em aparelhos eletro-eletrônicos devido a sua simplicidade de uso e, normalmente, portabilidade.

Diferentes fabricantes oferecem inúmeras variações de modelos. Oferecem uma grande variedade de precisões (geralmente destaca-se a melhor precisão para medidas em tensão CC), nível de segurança do instrumento, grandezas possíveis de serem medidas, resolução (menor valor capaz de ser mostrado/exibido), conexão ou não com um PC, etc.

Há modelos destinados a uso doméstico (onde o risco de um acidente é menor) e modelos destinados a uso em ambiente industrial (que devido as maiores correntes de curto-circuito apresentam maior risco). A precisão de leitura (exatidão) não é o que diferencia estas duas opções e sim sua construçao interna (trilhas do CI mais espaçadas, maior espaçamento entre a placa de CI e a carcaça e maior robustez a transientes nos modelos industriais).

IN,http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Fars_mult_ana.jpg

Construção da Ponta Lógica Digital

Especificações Técnicas:

Alimentação: 5 a 15 Volts
Alta Impedância de Entrada: > 1 MOhms
Detecção de Estados: Alto / Baixo / Pulsos
Comutar entre TTL e CMOS (com SW1)

Níveis de Detecção:

CMOS Alto (H) = 0,66 V
CMOS Baixo (L) = 0,3 V
TTL Alto (H) = 2,3 V
TTL Baixo (L) = 0,9 V

Componentes:
R1 = 2K7 R2 = 220K R3 = 100K R4 = 56K R5 = 1MOhms R6 = 56K R7 = 68K R8 = 100K R9 = 2M7 R10 = 4M7 R11 = 100K R12 = 100K R13 = 4K7 R14 = 390 Ohms	R15 = 390 Ohms R16 = 390 Ohms R17 = 470K R18 = 470K R19 = 470K R20 = 100K R21 = 4K7 C1 = 560 pF C2 = .001 uF C3 = .1uF C4 = 1uF 25V C5 = .1uF	IC1 = LM339 Q1 = BC547 D1 = LED Vermelho D2 = LED Amarelo D3 = LED Verde D4 = 1N4002 D5 = 1N4002 D6 = 1N4148 SW1 = Interruptor inversor miniatura Nota: Resistências de 1/8W 5%

Ponta Lógica de detectação de sinais digitais TTL e CMOS

D1	D2	D3
1	0	0	Estado Alto (H)
0	0	1	Estado Baixo (L)
1	P	1	Pulsos (P)

1 = LED Aceso
0 = LED Apagado.P = A Piscar

IN, http://www.electronica-pt.com/index.php/content/view/61

Erro de paralaxe

Erro de paralaxe é um erro que ocorre pela observação errada na escala de graduação causada por um desvio optico causado pelo ângulo de visão do observador Pode ocorrer em vidrarias como buretas, provetas, pipetas etc. Por exemplo, quando é necessário medir um volume na proveta, se você não observar o menisco de um ângulo que faça o menisco ficar exatamente na altura dos seus olhos, você poderá ter uma medida errada e, portanto, um erro de paralaxe, podendo obter uma medida maoir ou menor que a correta, dependendo do ângulo de observação.

Na fotografia

Na fotografia, o erro de paralaxe é comum em câmeras compactas. Como o visor por onde o fotógrafo vê a imagem fica ao lado da lente por onde a imagem será captada, existe um ângulo diferente de visão.^[2] Esse erro causa então um desvio de enquadramendo para o lado contrário do visor.

IN, http://pt.wikipedia.org/wiki/Erro_de_paralaxe

quinta-feira, 20 de janeiro de 2011

A incerteza de medição

A incerteza de medição é um parâmetro associado ao resultado de uma medição, que caracteriza a dispersão dos valores que podem ser razoavelmente atribuídos ao mensurando
Vocabulário Internacional de Metrologia(VIM), abaixo serão citadas as principais:

Exatidão

Grau de concordância entre o resultado de uma medição e um valor verdadeiro de mensurando.
Obs.: Exata e não precisa Þ erro aleatório
Precisa e não exato Þ erro sistemático.

Repetitividade (Precisão)

Grau de concordância entre os resultados de medição sucessiva de um mesmo mensurando efetuadas sob as mesmas condições de medição.

Mesmo procedimento de medição;
Mesmo observador;
Mesmo instrumento de medição;
Mesmo local;
Mesma repetição em curto período de tempo

IN, http://anasofiacost.blogspot.com/

Exatidão

Exatidão – É a diferença entre a média observada das medições efetuadas e o valor verdadeiro da grandeza medida, ou seja, é a aptidão do instrumento para dar indicações próximas do verdadeiro valor da grandeza medida. O valor verdadeiro da grandeza medida é obtido através da medição de um padrão. A exatidão de um instrumento de medida é conhecida através de uma operação que se denomina de calibração, que consiste num conjunto de operações que estabelecem a relação entre os valores indicados por um instrumento de medida e os correspondentes valores conhecidos da grandeza a medir.