Universidade

Projeto de Circuitos Lógicos
Introdução ao Computador 2008/01 Bernardo Gonçalves

Sumário
Da Álgebra de Boole ao projeto de circuitos digitais; Portas lógicas; Equivalência de circuitos; Construindo circuitos com portas lógicas; Projeto de circuitos lógicos;

Da Álgebra de Boole ao projeto de circuitos digitais
Em 1937, Claude Shannon notou a similaridade entre álgebra booleana e circuitos de chavemento de telefone; A aplicação da álgebra booleana a sistemas elétricos foi tema de sua tese de mestrado no MIT entitulada “A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits”; A tese basicamente dizia: "if we could someday invent a computing machine, the way to make it think would be to use binary code, by stringing together switches and applying Boole's logic system to the result.“

Da Álgebra de Boole ao projeto de circuitos digitais
Essa tese, feita por ele aos 21 anos, é considerada a mais importante tese de mestrado do século XX. A idéia foi imediatamente colocada em prática no projeto de circuitos de chaveamento de telefones, e é ainda como computadores “pensam” (Remembering Claude Shannon, 2002); O trabalho de Shannon fundaria a ciência do projeto de circuitos digitais.

Blocos básicos dos circuitos lógicos

Portas Lógicas (1)
Transistor
A lógica digital baseia-se no fato de que um transistor pode operar como uma chave binária cujo tempo de comutação (chaveamento) é pequeno (nanosegundos). Componentes de um Transistor:
Base; Coletor; Emissor.

Portas Lógicas (2)
Transistor
Quando Vin estiver abaixo de um certo valor, o transistor abre;
Vout assume um valor próximo a Vcc geralmente em +5 V); (Vcc é uma tensão regulada

Quando Vin ultrapassa um certo valor, o transistor comuta e passa a agir como um fio sem resistência.
Vout fica conectado logicamente à terra (0 volt);

Portas Lógicas (3)
Transistor
Quando Vin estiver no nível lógico baixo, Vout estará no nível alto, e vice-versa. O circuito ao lado funciona logicamente como um