AULA 1 - Eletrônica Digital 1 - Graduação

Introdução à Lógica Digital

Sinais Analógicos x Sinais Digitais

Um sinal elétrico é uma representação gráfica da relação entre tensões e correntes, em um circuito elétrico.

Por exemplo, a relação entre a corrente e a tensão em um dispositivo resistor pode ser ilustrada pelo sinal linear abaixo, cuja inclinação é proporcional à resistência do dispositivo.

Figura 1: Curva I-V característica de resistência de 5 kohm.

Este sinal, ou curva, pode ser uma reta, uma traço de direção variável (como na curva do diodo, abaixo), ou um sinal senoidal periódico, como na figura 3.

Figura 2: Curva I-V característica de um diodo.

Figura 3: Curva de tensão senoidal.

Independente do fenômeno elétrico que descreve, todos os sinais descritos têm algo em comum: são sinais ANALÓGICOS.

Um sinal analógico é um sinal contínuo no tempo, isto é, para todos os valores de tensão que você aplicar no circuito, obterá respectivos valores de corrente, e vice-versa. Além disto, existem infinitos valores entre dois pontos quaisquer da curva.

Por exemplo, analisando novamente a figura 1: se aplicarmos 20 V sobre o resistor de 5 kOhm, obteremos 4,0 miliamperes de corrente. Ao aplicarmos 21 V, obteremos uma corrente de 4,2 miliamperes.

Porém, entre estes valores de 4,0 e 4,2 miliamperes, temos, por exemplo, o valor de 4,1. Entre 4,0 mA e 4,1 mA, temos os valores 4,01; 4,02; 4,03; 4,04; 4,05 ... 4,09 mA...

Entre 4,0 mA e 4,05 mA temos os valores 4,001; 4,002; 4,003... 4,015; 4,016; 4,017; ... 4,025 mA; 4,026... 4,048; 4,049 mA.... e isto é infinito!

Figura 4: Curva de tensão senoidal.

Sinais DIGITAIS não se comportam desta maneira, porque não são contínuos!!

Na verdade, o conceito de sinal digital está mais relacionado ao de uma SEQUÊNCIA de códigos, ou de série numérica, que ao de sinal, propriamente dito.

Estes códigos, por sua vez, representam amostras de sinais contínuos.

Portanto, em última instância, um sinal digital SEMPRE é uma aproximação de um sinal analógico.

Para obter-se um sinal digital, o respectivo sinal analógico é amostrado (isto é, pontos deste sinal são observados e armazenados, normalmente a intervalos de tempo fixos), quantificado (cada valor de amostra é substituído pelo valor "padrão" mais próximo), e depois codificado (convertido para um código de máquina, ou valor binário, correspondente).

A figura abaixo ilustra este processo, chamado de "Digitalização", o qual vamos investigar com mais calma ao longo do curso, e mostra a sequência de códigos (0's e 1's) que seria o sinal digital correspondente.

Figura 5: Digitalização de um sinal analógico.

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Mas.......

Porque não usar as grandezas analógicas, diretamente???

Porque se usaria sinais digitais????

A resposta está diretamente relacionada ao tipo de dispositivo que utiliza sinal digital!!!!

Sinais digitais são utilizados normalmente em SISTEMAS INFORMÁTICOS e/ouCOMPUTADORES.

E a primeira razão para isto, seria, exatamente, a economia de espaço em MEMÓRIA.

Uma vez que existem infinitos pontos, entre dois pontos quaisquer, de um sinal digital, como fazer para ARMAZENAR tanto dado???

Além disto, sinais digitais são muito MAIS FÁCEIS de serem tratados por circuitos elétricos.

Os estados 0 e 1 dos sistemas digitais são facilmente implementados pela presença, ou ausência, de tensão ou corrente em um circuito. Ao passo que representar algarismos 0, 1, 2, 3, 4, ..., 9 seria muito mais difícil, eletronicamente falando.

Por fim, os sistemas digitais podem ser muito mais facilmente verificados, justamente por só lidarem com duas grandezas: valor 0 ou valor 1. Qualquer coisa que seja transmitida/recebida além destes valores pode ser facilmente percebida como erro/interferência, o que não ocorre com sistemas analógicos....

Assim, por todas estas razões, e muitas outras, os sistemas digitais hoje dominam a eletrônica em todo o mundo. Sistemas analógicos ainda existem, mas são utilizados em aplicações específicas, que lidem com grandes potências, de modo geral.