thegoodfellas/blogset-br huggingface dataset:
ou fone de ouvido, vindo do telefone porem a necessidade de um dispositivo mais eficaz para a transformacao da energia eletrica em acustica, reproduzindo fielmente os sons gravados ou amplificados, rapidamente levou ao desenvolvimento do alto-falante.Esquema de alto-falante com armacaoUm primitivo tipo de auricular, ou fone de ouvido com impedancia de 2000 Ohm de procedencia alema.Alto falante Philips modelo 2007 armacao balanceadofeito em baqueliteAlto falante de armacao Alto falante Sferavox, EUA 1926Um dos primeiros tipos de alto falante dinamico fabricado em 1931 pela Companhia Stewart WarnerAlto falante de armacao balanceada fabricado nos EUA por volta de 1927 pela Crosley Alto falante de tromba EUA 1926OS COMPONENTES ATIVOSApesar da valvula termionica ja ter sido comentada anteriormente no que tange a sua genese a seguir serao comentados aspectos considerando-se a valvula como um componente ativo usado nos processos de transmissao e retificacao.A VALVULA DE TRANSMISSAODentre os seus principais grupos, a valvula de recepcao e a de transmissao, basicamente diferem quanto a sua operacao posto que para a primeira o fator mais importante e a amplificacao sem distorsao, enquanto que para a segunda, a sua potencia de saida. Desta maneira, a valvula de transmissao nada mais e do que uma valvula de recepcao adaptada para manusear grandes potencias e, portanto operando com elevada tensao de placa.Ilustracao de alguns tipos de valvulas usadas em transmissao:A = valvula 801A, triodo de potencia tipo filamento de tungstenio toriado usada como amplificadora de alta frequencia, osciladora, amplificadora de potencia para radio frequencia.B = valvula tipo VT 154 A VALVULA RETIFICADORAA = Valvula Tungar ou retificadora com gas argonio e catodo aquecido, com anodo de grafite, para operacao em corrente de 5 A.B = Reguladora de tensao ou lampada de resistencia operando com tensao entre 80 a 200 V e corrente de 220mA. Diversos tipos de valvulas retificadorasA = valvula 80 originalmente designada por UX280 foi uma das primeiras valvulas em usar filamento recoberto com oxidos.B = valvula 886A uma retificadora de meia onda a vapor de mercurio.C = valvula 5Z3 lancada no mercado em 1933 para atender a demanda de uma retificadora mais potente, no caso operando com corrente de saida de 225mA para uma tensao de placa de 450V A esquerda Ilustracao de um primitivo carregador de bateria operando com valvula retificadora a gas tipo Tungar para corrente de 2A fabricado pela GE nos EUA por volta de 1923. FONTE: Fazano. (http://www.fazano.pro.br/port27.html/).
centesimode segundo. Nesse caso, 100 desses pulsos correspondem a 1 segundo, e a partirdai sao feitas contagens de minutos, horas, etc. Outros circuitos digitaistambem necessitam de geradores de base de tempo similares. O cristal e ocomponente responsavel pela geracao da base de tempo. Cristais saoproduzidos para entrar em ressonancia em uma determinada frequencia. Eles saomuito precisos nesta tarefa. Sao capazes de gerar frequencias fixas, comprecisao da ordem de 0,001%.Os cristais sao muito sensiveis,por isso sao protegidos por um encapsulamento metalico. A figura 44 mostraalguns cristais encontrados nas placas de um computador. Figura 3.44Cristais. Gerador de clockUm cristal nao trabalhasozinho na geracao de frequencias que mantem a cadencia de funcionamentodos circuitos digitais. Sao usados circuitos chamados osciladores, e ocristal serve apenas como a referencia para esses circuitos. Existem chips quesao capazes de gerar diversos valores de frequencia, a partir de um cristalde referencia. Um circuito oscilador gera uma unica frequencia. Ja umcircuito gerador de clock e capaz de gerar varios valores de frequencias, ecada uma delas pode ser programada, ou seja, seu valor pode ser escolhido entrevarias opcoes. Por exemplo, certas placas de CPU podem utilizar processadorescom clocks externos de 66, 100 ou 133 MHz. O valor escolhido e determinadoatraves da programacao do gerador de clock. Figura 3.45Um chip gerador de clock. Componentes SMDAntigamente a montagem de umaplaca de circuito era um processo extremamente demorado e precisava ser feitomanualmente. Os componentes eram encaixados em furos existentes nas placas, e aseguir eram soldados. Eram necessarias varias horas para realizar estetrabalho, e o custo final era muito elevado, ja que o trabalho consumia muita maode obra. Hoje em dia e utilizado um processo muito mais rapido, gracas atecnologia SMD (Surface Mounted Devices, ou dispositivos montados na superficie).Os componentes nao tem mais terminais para serem encaixados em furos dasplacas de circuito. Ao inves disso, eles sao colocados sobre a superficie daplaca. Uma camada de pasta de solda (resina com minusculas particulas de soldaem estado solido) e previamente aplicada sobre a placa, ainda sem componentes.A seguir uma grande maquina coloca os componentes SMD nos seus lugares. A placae encaminhada para um forno que derrete a pasta de solda, fixandodefinitivamente os componentes. O gerador de clock mostradona figura 45, bem como os pequenos componentes ao seu redor, sao do tipo SMD.Eles nao tem perninhas (ou terminais) como os componentes convencionais.Sao indicados para producao de pecas em alta escala, enquanto os componentesconvencionais sao indicados para montagem em pequena escala.
Voltagens e bitsUma das caracteristicas maisimportantes dos circuitos digitais e a representacao dos bits 0 e 1 atravesde dois valores de tensao. Em geral e usado um valor pequeno, entre 0 e 0,3volts, para indicar o bit 0, e um valor um pouco maior, da ordem de algunspoucos volts, para indicar o bit 1. Por exemplo, tipicos chips de memoria usamcerca de 0,2 V para representar o bit 0 e em torno de 2,4 V para representar obit 1. Valores diferentes podem ser usados, dependendo da tecnologia. Porexemplo, no interior dos processadores modernos, os niveis de tensao sao aindamais baixos. Sao usados internamente valores em torno de 1,0 a 1,5 volts pararepresentar o bit 1, e um valor sempre proximo de 0 V para representar o bit 0.Seja qual for o caso, o nivel de tensao que representa o bit 0 sera sempre umvalor positivo, apesar de muito pequeno. Da mesma forma, o nivel de tensao querepresenta o bit 1 sera sempre um valor um pouco menor que a tensao da fontede alimentacao. A maioria dos chips existentes nas placas modernas opera comalimentacao de 3,3 volts, mas muitos ja operam com apenas 2,5 volts. Haalguns anos atras a maioria dos chips operavam com 5 volts.Teoricamente quaisquer niveisde voltagem poderiam ser usados para representar os bits 0 e 1. Na pratica saousados valores pequenos, para que o consumo de energia e a dissipacao do calortambem sejam pequenos, principalmente nos computadores. Valores maiores podemser encontrados em alguns cicuitos. Por exemplo, em um relogio despertadordigital alimentado por uma bateria de 9 volts, o bit 1 pode ser representado porum valor superior a 8 volts, e o bit 0 por um valor menor entre 0 e 1 volt. Figura 3.46Medindo as tensoes que representam os bits em um chip alimentado por 3,3 volts. A figura 46 mostra uma medidateorica das tensoes em pinos de um chip, representando bits 0 e 1. O pino queapresenta a tensao de 0,13 volts corresponde a um bit 0. Os outros dois pinosindicados, com tensoes de 2,83V e 2,74V representam bits 1. Os valores de tensaoque representam os bits podem variar sensivelmente de um chip para outro, oumesmo de um pino para outro. Nao existe um valor exato, e sim, uma faixa devalores.Na pratica esta medida nemsempre pode ser feita com um multimetro. Quando um chip esta trabalhando, seusbits estao variando rapidamente, entre 0 e 1. Um multimetro nao e capaz demedir tensoes variaveis em alta velocidade, e adequado a medir apenas tensoesconstantes. Supondo que este chip esteja fornecendo bits constantes, mediriamosvalores como os da figura 46. Em alguns casos um chip pode realmente apresentarvalores constantes. Por exemplo, o chip que contem a interface de impressorapode transmitir bits variaveis enquanto esta sendo produzida uma listagem, masao terminar, pode manter fixo em suas saidas o codigo binario do ultimo dadoenviado para a impressora. Neste ponto poderamos fazer uma medida usando o multimetro,como a apresentada na figura 46.Observe na figura 46 mais umdetalhe importante sobre os niveis de tensao que representam os bits. Osvalores especificados nao sao exatos, e sim, valores extremos. Por
em um moderno chip de memoria, os bits podem variar mais de 100 milhoesde vezes a cada segundo, ora representando 0, ora representando 1. Um diagramade tempo e um grafico simplificado que mostra os valores dos bits ao longo dotempo, como o vemos na figura 47. Figura 3.47Diagrama de tempo. Um diagrama de tempo poderepresentar um ou varios sinais digitais simultaneamente. Neste caso e usadoum unico eixo Y, representando o tempo, e varios eixos X independentes, cadaum deles representando um sinal digital diferente. Cada sinal digital por suavez assume valores 0 e 1 ao longo do tempo. O diagrama da figura 47 representadois sinais digitais. Neste diagrama podemos observar, alem dos trechos nosquais o circuito gera bits 0 e 1, um pequeno intervalo de tempo em cada transicaode 1 para 0 ou de 0 para 1, representados por trechos inclinados do grafico.Esta transicao deveria ser instantanea, do ponto de vista matematico, mas napratica leva um certo tempo, bastante pequeno, Por exemplo, um chip que gerabits diferentes a cada 10 ns (10 bilionesimos de segundo) pode demorar entre 1e 2 ns para mudar seu estado de 0 para 1 ou de 1 para 0.Observe ainda que um diagramade tempo nao e a mesma coisa que um grafico de tensao ao longo do tempo. Umgrafico de tensao ao longo do tempo mostra os valores de tensao existentes emum ponto de um circuito, e nao os bits que representam. A figura 48 mostra umexemplo de grafico de tensao ao longo do tempo, com todas as suas imperfeicoes.Este tipo de grafico pode ser visualizado atraves de um aparelho chamado osciloscopio,usado em laboratorios de eletronica. Figura 3.48Grafico de voltagem ao longo do tempo. No grafico da figura 48, atensao comeca com um valor baixo, representando um bit 0. No instante T1 comecaa transicao para representar um bit 1. O grafico assume um trecho crescente erapido, mas nao se estabiliza imediatamente no seu valor maximo. A tensaoatinge momentaneamente um valor maximo, em T2. A seguir reduz oscilando ate seestabilizar em um valor definitivo, ou entao limitada em uma faixa pequena.Este fenomeno e chamado de overshoot. No instante T3 o overshootterminou ou foi reduzido a um valor que nao afeta os circuitos e a tensao econsiderada estabilizada. No instante T4 comeca a transicao de 1 para 0, quetermina em T5. Segue-se um trecho em que a tensao ja tem o valor 0, mas aindanao estabilizou no seu valor definitivo. Este trecho e o undershoot, edura ate o instante T6.Existem outras imperfeicoesmesmo nos trechos em que a tensao esta estabilizada ha bastante tempoem valores Low e High (0 e 1). Essas imperfeicoes sao chamadas de ripple(em portugues, ruido). Sao uma especie de interferencia vinda da fonte dealimentacao e de circuitos adjacentes. Quando dois circuitos estao proximos,transicoes binarias em um deles pode irradiar ondas eletromagneticas queproduzem interferencias captados pelo outro. Essas interferencias tambem podechegar da propria fonte de alimentacao. Quando um chip faz transicoes rapidasentre bits 0 e 1, seu consumo de corrente pode variar na mesma velocidade, e afonte de alimentacao, ao tentar suprir esta variacao de corrente, podesofrer uma
definidos atraves da sua tabelaverdade. A seguir temos essas tabelas: A NOT A A B A AND B A B A OR B 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 Como vemos na tabela, ooperador NOT, tambem chamado de inversor, produz na sua saida o bitinverso daquele recebido na entrada. Ao receber um bit 0, produz um bit 1 em suasaida. Ao receber um bit 1, produz um bit 0. O operador AND possui duasentradas. Sua saida sera 1 quando as duas entradas tambem forem 1,simultaneamente. Quando uma das suas entradas, ou ambas sao 0, a saida dooperador AND sera 0. Ja o operador OR produz uma saida 1 quando pelo menosuma das suas entradas tem o valor 1. Apenas quando ambas as entradas sao 0, ooperador OR dara saida 0.E relativamente facilproduzir circuitos que realizam essas funcoes, usando transistores, resitorese outros componentes. Figura 3.59Inversor RTL. O circuito mostrado na figura59 implementa o operador logico NOT. E formado a partir de um transistor edois resistores. Este metodo de construcao de circuitos e chamado RTL(Resistor-Transistor Logic). Seu funcionamento e bastante simples. Quando X eum bit 1, a tensao correpondente e um valor alto (porem menor que Vcc, a tensaoda fonte de alimentacao). Este valor alto faz com que exista uma corrente nabase do transistor, que ira conduzir uma corrente elevada entre seus outrosterminais. Ao mesmo tempo aparecera uma baixa tensao (da ordem de 0,3 volts,dependendo do transistor) no seu coletor, que e a saida Y. Temos entao um bit0 na saida. Da mesma forma, quando X e um bit 0, a tensao na entrada dotransitor sera baixa. O transitor ficara entao cortado, e praticamentenao passara corrente por ele. A tensao na saida Y dependera apenas doresistor ligado ao ponto Vcc. Teremos assim uma tensao alta em Y, o quecorresponde a um bit 1. Figura 3.60Circuito OR RTL. A figura 60 mostra como eimplementado o operador OR usando a logica RTL. O primeiro transistor vaiconduzir corrente quando pelo menos uma das duas entradas, A ou B, estiver comtensao alta (bit 1), ficando assim com um nivel 0 no ponto X. Apenas quandoambas as entradas A e B estiverem em 0, o primeiro transistor ficara cortado eteremos um bit 1 no ponto X. Ora, este e exatamente o inverso da funcao OR.Temos portanto no ponto X um outro operador logico chamado NOR (ou NOT OR),cuja tabela verdade e: A B A NOR B 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 Para que o circuito finaltenha uma saida OR, e nao NOR, temos que usar mais um inversor, representadopelo segundo transistor e seus dois resistores.A figura 61 mostra o circuitoque implementa um operador logico AND, usando a tecnica RTL. O primeiro estagioe formado por dois transistores, sendo que cada um deles tem ligada na suabase, uma das entradas (A ou B) do circuito. Para ter o valor 0 no ponto X epreciso que ambos os transistores estejam conduzindo, o que
e conseguido apenasquando ambas as entradas A e B estao em 1. Se uma ou ambas as entradas estivercom o valor 0, o transistor correspondente estara cortado, e nao passaracorrente atraves de ambos. Isto fara com que o ponto X fique com o valor 1. Figura 3.61Circuito AND RTL. Esta e exatamente o funcaoinversa do AND, e e chamada NAND. Sua tabela verdade e: A B A NAND B 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Para que tenhamos na saidado circuito uma funcao AND, e preciso inverter o sinal presente no ponto X,para isso utilizamos mais um inversor, representado pelo terceiro transistor eseus resistores.Circuitos logicos como NOT,AND, OR, NAND, NOR e outros operadores, podem ser costruidos utilizando variastecnicas. Mostramos aqui o metodo RTL, porem existem outras formas de criarcircuitos equivalentes, como:DTL:Diode-Transistor Logic ECL: Emitter Coupled Logic TTL: Transistor-TransistorLogicCMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor LogicAs tecnicas mais utilizadassao a TTL, para chips mais simples, e CMOS para chips mais complexos.Operadores logicosQuando projetamos ouanalisamos circuitos logicos, nao nos preocupamos com detalhes internos, comoseus transistores, diodos e resistores. Levamos em conta apenas as entradas e saidas.Nos diagramas de circuitos digitais, desenhamos apenas os simbolos doscircuitos que implementam as funcoes logicas. Chamamos esses circuitos de portaslogicas. A figbura 62 mostra os simbolos das principais portas logicas. Figura 3.62Simbolos das portas logicas. Nesta mesma figuraapresentamos tambem as portas logicas XOR (eXclusive OR ouexclusivo) e XNOR (eXclusive NOR). A funcao XOR tem uma tabela verdadebastante parecida com a da funcao OR. Seu significado e o seguinte: o bit desaida sera ligado se um dos bits de entrada estiver ligado, mas nao ambos aomesmo tempo. Portanto a unica diferenca entre as funcoes OR e XOR e que:1OR 1 = 1 1XOR 1 = 0 A B A XOR B A B A XNOR B 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 Motramos tambem acima atabela verdade do operador XNOR, que e o inverso do operador XOR. Observe que afuncao XNOR funciona como um comparador. Seu resultado e 1 quando os doisbits de entrada sao iguais, e 0 quando os dois bits de entrada sao diferentes.Circuitos logicoscomplexosA construcao de circuitos logicoscomplexos e uma simples questao de agrupar essas portas basicas, produzindofuncoes mais elaboradas. A figura 63, por exemplo, mostra o circuito de umcomparador binario. Este circuito faz a comparacao de dois valores binariosde 4 bits cada um. A saida do circuito sera 1 quando os dois valores binariosde 4 bits presentes nas entradas forem iguais. Digamos que esses valores sejamrepresentados por A3A2A1A0e B3B2B1B0.A saida Y do circuito sera ativada em 1 quando tivermos iguais esses valores.Por exemplo A=0110 e B=0110. Este tipo de circuito e muito utilizado comodecodificador de enderecos nas placas de CPU e nas placas de expansao. Osvalores do endereco A podem ser originados no barramento de enderecos doprocessador, e os valores de B sao originados em um grupo de microchaves oujumpers, que dependendo da forma como sao configurados, podem indicar bits 0 ou1. O circuito
3.68 Celula de memoria. Suas duas entradas R e Sdevem permanecer com valores 1. Para armazenar um bit 1 na celula, bastaaplicar momentaneamente um bit 0 na entrada S (Set). Para armazenar um bit 0 nacelula, basta aplicar momentaneamente um bit 0 na entrada R (Reset). Vejamoscomo isto ocorre, detalhadamente.a) Suponha que as entradasestejam em repouso, ou seja, R=1 e S=1.b) Aplicamos momentaneamenteum bit 0 em S. A porta NAND ligada em S, ao receber 0 nesta entrada, produzirauma saida Y=1 (lembre-se da tabela verdade da funcao NAND: se pelo menos umadas entradas e 0, a saida e 1).c) A porta 2 esta entaorecebendo as entradas R=1 e Y=1 (note que a saida Y do circuito funciona comoentrada da porta 2). Como 1 NAND 1 = 0, teremos uma saida X=0 na saida daporta 2. Este zero, ao entrar na porta 1, continuara produzindo saida Y=1, eagora isto independe do valor de S, ja que 0 NAND 0 = 1 e 0 NAND 1 =1.d) Agora a entrada S podevoltar ao seu valor de repouso 1, e a saida Y continuara sendo mantida em 1.Temos entao um bit 1 armazenado.Da mesma forma, o circuitotambem pode armazenar um bit 0, bastando manter S em 1, e momentaneamentelevando a entrada R ao valor 0. O que ocorre e o seguinte:a) Ao receber uma entrada 0em R, a porta 2 produzira uma saida X=1. A porta 1 esta recebendo nestemomento, X=1 e S=1. Portanto temos Y = 1 NAND 1, que vale 0.b) O valor Y=0 chega aentrada da porta 2. Como 0 NAND (qualquer coisa) vale 1, teremos X=1,independentemente do valor de R, que agora pode voltar ao seu estado derespouso, ou seja, com valor 1.c) A porta 1 esta recebendoas entradas X=1 e S=1. Como 1 NAND 1 = 0, mais uma vez temos reforcado o bit 0na saida Y.d) As entradas R e S podemvoltar aos seus valores de repouso (R=1 e S=1) e o circuito mantera armazenadoum bit Y=0.E um circuito extremamentesimples, mas e realmente uma surpresa a sua capacidade de lembrar um bit.Circuitos como este sao agrupados ate formar celulas de memoria com muitosbits. Milhoes dessas celulas sao encontradas em um chip de memoria, formandovarios megabytes.Projetando chipsO metodo mais simples paraprojetar circuitos logicos e utilizar chips basicos como os mostrados nafigura 66. Este e um metodo indicado para a construcao de prototipos ouprojetos de pequena complexidade. Para producao profissional entretanto, epreciso utilizar metodos mais eficientes.Circuitos logicos de mediacomplexidade tornam-se muito grandes quando utilizamos chips basicos. Uma solucaopara esses casos e utilizar microcontroladores. Esses chips saomicroprocessadores que possuem em seu interior, uma unidade de processamento,memoria ROM, RAM e circuitos de apoio. Quando o circuito a ser projetado naoprecisa ser extremamente veloz (por exemplo, uma placa logica para controlaruma maquina de refrigerantes, ou maquina de lavar, ou o painel de controle deum videocassete), a melhor solucao nao e construir um circuito, e sim umprograma que receba as entradas e gere as saidas. Quando o circuito a sercriado precisa ser muito veloz, os microcontroladores tornam-se ineficientes.Uma solucao bastante viavel e utilizar chips programaveis.
Esses chipspossuem em seu interior, um grande numero de portas logicas. Atraves de umprograma de CAD, criamos o circuito com o auxilio de um PC e simulamos o seufuncionamento. Terminado o projeto, o circuito e gravado no chip programavel.Esta programacao consiste em definir as conexoes que sao realizadas entre osmodulos internos do chip programavel. Tais chips programaveis sao chamadosde PLD (programmable logic devices) e EPLD (eraseable programmable logicdevices). Os dois principais fabricantes desses produtos sao a Altera (www.altera.com)e Xilinx (www.xilinx.com).Utilizando PLDs e EPLDs,projetos complexos podem ser criados em pouco tempo, e ficam extremamentecompactos. Ate mesmo a producao em serie pode ser feita, em pequena escala.Quando a escala de producao e maior e os custos finais do produto precisamser reduzidos, a melhor coisa a fazer e projetar chips novos.O projeto de chips e feitoatraves de programas especiais de CAD. Definimos os circuitos logicos a seremutilizados e simulamos o funcionamento do circuito final, tudo atraves de umPC. Terminado o projeto, o programa de CAD ira gerar arquivos de impressao,que transferidos para um equipamento apropriado, irao resultar em fotolitos.Esses fotolitos sao levadas a uma maquina de producao de chips, que podementao ser produzidos aos milhares, com baixo custo unitario de producao.Todo este equipamento e muito caro, e ate mesmo a contratacao de empresasespecializadas tem custo elevado, e so compensa quando os chips sao produzidosaos milhares.