AULA 1 - Eletrônica Digital 1 - Graduação
Introdução à Lógica Digital
Vivemos hoje num mundo digital, numa ERA DIGITAL!
Mas o que significa isto, exatamente?
Significa que pouca, ou nenhuma informação, deixa de ser captada, processada, transmitida, recebida e exibida em equipamentos, mídias e sistemas que não sejam digitais...
E o que são equipamentos digitais??
Bem, para você poder entender o que é um equipamento, sistema, ou sinal digital, antes precisa entender o que seria um equipamento, sistema ou sinal analógico....
Porque?
Fenômenos naturais e as grandezas analógicas
Porque os sistemas e sinais analógicos são a forma natural das coisas.
O som dos pássaros cantando; uma imagem de paisagem que você esteja admirando; o fluxo de água correndo em um rio; o vapor saindo pelo bico de uma chaleira; a luz passando por entre as frestas de uma cortina são todos fenômenos físicos naturais, que podem ser captados, medidos, processados e exibidos como grandezas analógicas.
Infelizmente, ou felizmente, seria impraticável tentar "levar" estes fenômenos para dentro de um computador, de forma a enviá-los pela internet, editá-los, copiá-los, inserí-los num trabalho de aula...
Representação de fenômenos naturais/físicos no computador
Computadores simplesmente não são capazes de "ler", processar e exibir sons naturais, vistas, água, vapor, luz, etc... ainda não, quem sabe um dia!!
E todo mundo hoje em dia quer tirar fotografias que não precisam ser "reveladas", editá-las com filtros que melhoram sua qualidade, enviá-las por e-mail, postá-las nas redes sociais...
Então, precisamos dos computadores para manter as atividades a que estamos acostumados, atualmente.
Só que, o que os computadores são capazes de fazer sobre fenômenos físicos é ler, interpretar, processar e apresentar REPRESENTAÇÕES dos mesmos, e numa forma particular, num código específico que seus circuitos elétricos conseguem manipular...
Assim, todo e qualquer fenômeno físico que você queira levar para um computador antes deve ser DIGITALIZADO!!!......
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.
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 5.
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!
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.
Porque sinais digitais???
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.
Esta facilidade de implementação de circuitos digitais, em relação aos analógicos, também permite que estes circuitos sejam menores e tenham um consumo consideravelmente menor, o que leva a outra benesse do mundo moderno: a miniaturização dos dispositivos!!!
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.... Sistemas de transmissão digitais são, por esta razão, tremendamente mais estáveis e confiáveis que os 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.
Para que você possa começar a entender COMO um mundo de coisas tangíveis, palpáveis, observáveis pode ser transformado em sequências de 0's e 1's, que os computadores processam, você precisa aprender, então, a Eletrônica Digital.
E para começar a aprender a Eletrônica Digital, você precisa começar a entender o bendito código de 0's e 1's, que se chama CÓDIGO, ou Sistema de Numeração BINÁRIO!!!
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