Ad introducao a informatica

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CONVERSOR ANALÓGICO-PARA-DIGITAL
IMPLEMENTADO POR UMA ARQUITETURA COMPUTACIONAL ASSÍNCRONA 1
Leo Weber
e-mail: leoweber@uol.com.br
Engenheiro Eletricista, Especialista em Controle de Processos Industriais, Doutorando em
Informática pela Universidade das Ilhas Baleares (UIB) – Espanha. Artigo revisado pelo Dr. Walter
Del Picchia (Escola Politécnica da USP).

Resumo: O propósito deste artigo édemonstrar o emprego de uma arquitetura computacional
assíncrona na implementação de um conversor analógico-para-digital por aproximação sucessiva.
Palavras chave – Arquitetura de computadores. Lógica assíncrona. Sistemas digitais sem relógio.
Conversor analógico-para-digital.
Abstract: The purpose of this article is to demonstrate the use of an asynchronous computer’s
architecture in theimplementation of an successive approximation analog-to-digital converter.
Key words – Computer’s architecture. Asynchronous logic. Digital systems without clock.
Analog-to-digital converter.

1. Introdução
A idéia de projetar computadores digitais com lógica assíncrona esteve presente desde os
primeiros sistemas. O Modelo Geral de um Sistema Digital, discutido por Phister, relaciona saídas
e entradas por umsistema simultâneo de funções digitais [PHIS]. Sua concepção apresenta um
modelo que pode ser representado adequadamente por uma caixa preta, incluindo sistemas digitais
ou circuitos de chaveamento seqüenciais.
Há várias concepções de projeto com lógica assíncrona, nas quais inúmeros grupos de
pesquisa atuam simultaneamente, como, só para citar, [DAVI], [EBER], [NOWI] e [SUTH]. Uma
arquiteturaassíncrona passível de implementação é a baseada em uma memória [MART] [MYER]
[TIND] [WEB3]. Sua simplicidade, aliada a uma redução drástica da velocidade, gera menor
ocupação de espaço com baixo custo. Sendo um sistema em tempo real, isto é, sem um sincronismo
próprio, tem grande flexibilidade de programação, pois, basta alterar as suas características para
aproveitar o circuito para outra funçãototalmente diferente. A nomenclatura deste tipo de máquina
é “n-m-p” [CUES] [MART], onde:
n = variáveis booleanas independentes (entradas)
m = variáveis booleanas dependentes (saídas)
p = variáveis booleanas internas (realimentação ou memórias)
A diferença entre a arquitetura von Neumann e a assíncrona tipo “n-m-p”, não-von
Neumann, é que a primeira é baseada em microprocessador e a segunda é umcomputador sem
microprocessador, sem controle, sem centralização e onde o que é informado na entrada decide o
destino da próxima saída, pois apresenta uma percepção determinística na entrada [PESO]
[WEB2].
A Transformada Numérica, também denominada TN, é uma ferramenta matemática usada
para descrever funções e expressões da álgebra booleana e do cálculo proposicional, onde cada
expressão é definidapor seqüências numéricas determinadas através de regras estabelecidas,
operando, portanto, no campo numérico. Entre as diferentes aplicações nas quais a transformada
1

Pesquisa financiada pela Fapergs (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do RS).

numérica pode ser empregada, existe a aplicação em simplificação de circuitos lógicos, o que
possibilita a resolução de equações booleanas quedescrevem o problema proposto e facilita sua
implementação. Todo este processo está descrito detalhadamente em [DELP], [WEB1] e [WEB4].
2. Conversor A/D por Aproximação Sucessiva
O conversor analógico-para-digital (A/D) por aproximação sucessiva, como o próprio
nome sugere, opera através de comparações que iniciam por um valor pré-determinado e, através
de comparações sucessivas, encontra o dadoequivalente ao valor analógico de entrada [TOCI].
Para analisar o funcionamento do conversor A/D por aproximação sucessiva, tomamos o
próprio projeto, que consiste em um conversor com intervalo de 0V a 15V e um degrau de tensão
de 1V. Deste modo, obtém-se 16 níveis e são necessários 4 bits, que geram a relação da Tabela 1.

Tensão (V)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

bit3
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1...
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