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Os projetistas de sistemas lógicos têm, à sua disposição, um conjunto enorme de circuitos integrados padrões (chips). Esses circuitos integrados padrões são projetados para realizar muitas das funções lógicas de uso corrente no desenvolvimento de equipamentos digitais.
Por exemplo, um circuito digital bastante utilizado como parte de um projeto maior é o display de sete segmentos. O display de sete segmentos pode ser visto na Figura 3. Nós encontramos esse circuito em diversos equipamentos ao nosso redor. Ele é o circuito que nos mostra os dígitos de um relógio digital, os dígitos de um temporizador de micro-ondas, os dígitos da quilometragem de um automóvel etc. Um projetista pode implementar o circuito do display de sete segmentos (como parte do seu projeto maior) ou simplesmente adquirir um circuito integrado padrão que já implementa a função do referido display, a um preço acessível, economizando assim tempo, esforço e com um baixo custo financeiro.
Ocorre que, se seguida esta tendência “ao pé da letra”, pode-se deparar com projetos que vão requerer a utilização de dezenas ou centenas de chips padrões, exigindo um considerável espaço em placas de circuito impresso, e um tempo extremamente grande para inserção e soldagem desses componentes. Além disso, o fabricante de computadores ou de aparelhos eletrônicos precisaria manter um estoque consideravelmente grande de diversos CI (Circuitos Integrados) diferentes para poder fabricar seus produtos.
A redução do número de CI utilizados num projeto apresenta uma série de vantagens: menos espaço ocupado nas placas de circuito impresso e, consequentemente, menos placas utilizadas no projeto; menor consumo de energia, o que acarreta fontes menores e mais baratas; processo de montagem das placas mais fácil e menos custoso; maior confiabilidade, uma vez que o projeto utilizaria menos CI, possuindo menos conexões sujeitas a faltas; e, finalmente, maior facilidade na pesquisa de falhas do circuito.
Assim, para diminuir o número de CI de um projeto, é necessário que sejam desenvolvidos dispositivos que executem muitas funções por chip, o que vem sendo conseguido com as técnicas de integração VLSI e UVLSI, utilizadas na construção de memórias, microprocessadores, DSP, dentre outros dispositivos. Tais dispositivos contêm de poucas centenas a alguns bilhões de portas lógicas, interconectadas de maneira a operar de uma forma pré-definida.
Como visto no exemplo, existem aplicações que requerem vários chips padrões para a construção do sistema. Com a necessidade de criar um CI flexível, que pode implementar muitas funções logicas sem necessitar mudar o hardware (chip), foram desenvolvidos os dispositivos lógicos programáveis (PLDs).
Os recentes desenvolvimentos de dispositivos lógicos programáveis (PLDs) têm proporcionado aos projetistas de sistemas uma forma de substituir um conjunto de chips padrões por um único chip.
Um PLD é um CI que contém grande número de portas lógicas e unidades de memória interconectadas dentro do chip.
A maioria dessas conexões é feita através de elos, tipo fusíveis, que podem ser queimados ou mantidos intactos. O CI é considerado programável pelo fato de podermos especificar a função ou as funções lógicas que ele deverá implementar, através da queima seletiva dos elos fusíveis, interrompendo, com isso, algumas conexões e deixando outras intactas.
O processo de "queima" pode ser feito pelo fabricante, de acordo com as especificações do cliente, ou pelo próprio usuário, por meio de equipamentos programadores.
Os primeiros PLDs foram desenvolvidos para construir apenas circuitos combinacionais, chamados de PAL (programmable array logic) e PLA (programmable logic array). Logo surgiu a necessidade de construir circuitos sequenciais e então foi criada a estrutura GAL (generic array logic), que continha flip-flop, portas logicas e multiplexadores. Essas estruturas até aqui foram denominadas de SPLD (simple PLDs). Com a evolução foram criados os CPLDs (complex PLDs) e os FPGAs (field programmable gate array).
A Figura 4 mostra os vários dispositivos utilizados para a construção de sistemas digitais.
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