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Coletânea de Circuitos TTL (ART1864b)

Nas escolas técnicas, engenharia e de segundo grau estuda-se eletrônica digital com base nos circuitos integrados da família TTL. Evidentemente, os mesmos princípios aplicados a esta família também servem para outras como a CMOS, mudando apenas características de entrada e saída e tensões de alimentação. No entanto, nesta fase de estudos, o que os estudantes precisam é de circuitos práticos TTL para ajudá-los no desenvolvimento de seus projetos. Neste artigo damos uma pequena ajuda, com uma seleção destes circuitos.

Normalmente, na realização de circuitos práticos TTL apenas uns poucos das centenas de elementos da família são usados. No entanto, estes poucos elementos, se convenientemente usados, fornecem possibilidades ilimitadas.

Desta forma, começamos com o mais conhecido e o número 1 da família, que é o 7400.

Formado por 4 portas NAND de duas entradas, este integrado serve tanto para a elaboração de funções lógicas a que se destina como também para outras aplicações, tais como osciladores, dispara ores, conformadores de sinais etc.

Assim, nosso primeiro circuito consiste justamente num oscilador (multivibrador) que aproveita as 4 portas deste integrado. Na figura 1 temos o diagrama deste oscilador.

 

Figura 1 – Oscilador 7400
Figura 1 – Oscilador 7400

 

O potenciômetro P1, de 4,7 k ohms permite variar a freqüência na faixa de aproximadamente 300 Hz a 25 kHz, o que nos dá uma relação de mais de 80 para 1.

O capacitor C1 poderá ser alterado para outras faixas de freqüência.

Observe que cada uma das 4 portas é ligada como um inversor, o que nos leva a uma espécie de amplificador digital com realimentação positiva.

De modo a isolar o circuito oscilador da carga externa, a última porta é usada como buffer.

Desta forma, a presença da carga não altera as características do oscilador, que se mantém estáveis.

O sinal evidentemente é retangular, e pode ser usado como clock para circuitos digitais da família TTL.

O segundo circuito TTL que apresentamos tem finalidade recreativa, mas isso não significa que não possa servir de base para um trabalho sobre lógica digital.

Trata-se de uma sirene de dois tons, ainda com base no circuito integrado 7400. O circuito é mostrado na figura 2.

 

   Figura 2 – Sirene de dois tons TTL
Figura 2 – Sirene de dois tons TTL

 

Neste circuito, duas portas formam um oscilador de áudio controlado pelas outras duas portas, que formam um oscilador lento de modulação.

No primeiro oscilador o tom de áudio é dado pelo capacitor de 220 nF. O leitor poderá experimentar 100 a 470 nF. Já a modulação é dada pelo capacitor de 10 a 47 uF.

O sinal retangular intermitente gerado pelo circuito é amplificado por um BD135, ou equivalente como o TIP31, e jogado num alto-falante.

Para maior potência de áudio, só o transistor pode ser alimentado com tensão maior, mantendo-se os 5 V do integrado.

Ainda com o 7400 temos um transmissor de ondas curtas de 4 a 9 MHz, mostrado na figura 3.

 

   Figura 3 – Transmissor TTL
Figura 3 – Transmissor TTL

 

A bobina é formada por 9+9 espiras de fio de 0,3 mm e espessura (28 AWG, por exemplo) num tubinho de 6 a 8 mm.

O trimmer faz a sintonia do sinal, que, pelas características do integrado, produz ondas retangulares que são ricas em harmônicas.

Os capacitores devem ser cerâmicos, e a antena pode ser um pedaço de fio esticado.

Uma etapa transistorizada de amplificação permite obter maior potência para este transmissor.

O 7401 é um membro diferente da família TTL, pois consiste em quatro portas NAND mas com os coletores dos transistores de saída abertos( Isso permite que, com o uso de resistores externos pull-up, possamos alimentar esta etapa com até 35 V e excitar cargas externas de maior potência.

No aplicativo da figura 4 temos um circuito que converte sinais retangulares de até 1 MHz em sinais triangulares de mesma freqüência mas com uma amplitude muito maior, dada Justamente a tensão de saída da etapa.

 

Figura 4 – Conversor retangular para triangular
Figura 4 – Conversor retangular para triangular

 

O valor de C2 depende da frequência: podemos usar 470 pF para frequências até 100 MHz, 270 pF para até 200 kHz e 120 pF para até 400 kHz. Para frequência ate 1 MHz o valor será de 60 pF.

Os ajustes são de linearidade, feitos em P1 e P2, de modo a se obter com o sinal TTL de entrada uma saída triangular sem distorções.

A linearidade do circuito é excelente, podendo chegar a 1 % se um ajuste em feito for conseguido.

Em lugar do 7401 também pode ser usado o 7426.

Nosso quinto circuito é de um jogo com base num integrado TTL do tipo 7473. Na figura 5 temos então uma "loteria esportiva" que sorteia 1 de 3 palpites possíveis, que são indicados pelo acendimento de 3 LEDs.

 

   Figura 5 – Loteria esportiva TTL
Figura 5 – Loteria esportiva TTL

 

A base do circuito é um duplo flip-flop do tipo JK. Neste circuito o clock é proporcionado pelo oscilador com um integrado 555 que opera numa frequência suficientemente alta para que o jogador não tenha influência na contagem e, portanto, no resultado.

Os pulsos em quantidade aleatória são aplicados ao duplo flip-flop o quando pressionamos S1. Quando soltamos, a posição de sorteio, ou o LED aceso, dependerá da quantidade de pulsos contados.

Alterações no circuito podem ser feitas no sentido de que os transistores excitem SCRs e, assim, lâmpadas ligadas na rede de alimentação.

Um problema que pode ocorrer num projeto que envolva um sensor óptico, como por exemplo um foto-transistor, é como excitar diretamente com este componente uma porta

Na figura 6 ternos uma configuração que faz uso de uma porta NAND disparadora de 4 entradas como, por exemplo, as 7413, 7414, 74132 ou ainda 745132.

 

Figura 6 – Disparador com sensor óptico
Figura 6 – Disparador com sensor óptico

 

O valor do resistor R1 dependerá da porta usada, conforme indicado o no próprio diagrama.

Nos casos de portas com menos entradas, basta eliminar o resistor de 1 k ohms ou ligar, através deste componente, as entradas não usadas ao +5 V.

 

 

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