NOVA ELETRÔNICA nº 04 - Maio/1977 by Eng. Roberto Carlos Teixeira

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Gerente Administra tivo e de ProduçAo CLÁUDIO CESAR DIAS BAPTISTA Assessor Técnico e Redator JULIANO BARSALI

Consultor de Arte e Fotografia SÉRGIO OLIVE1.LA Desenhos CARLOS W. MALAGOLI Past-up JOÃO BATISTA RIBEIRO f'O CONSULTO RIA T~CNICA: Cláudio C. Dias Baptista Geraldo Coen Joseph E. Blumenfeld Juliano Barsali Ko Ming Cho Leonardo Bellonzi

DISTRIBUI ÇÃO NACIONAL : ABRIL S.A. Cultural e Industrial R. Em(iio Goeldi, 575

NOVA E?lETRONICA é uma publicação de propriedade de EDITELE - Editora Técnica Eletrônica Ltda. Redação, Administração e Publicidade: Rua Aurora , 171 - 2!' andar Cj. 5 - salas 2 e 3. TODA A CORRESPOND~NCIA DEVE SER EXCLUSIV AMENTE ENDEREÇA DA A: NOVA ELETRONI CA C. POSTAL 30 141 01000 - S. Paulo - SP

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Todos os dtrettos reservados. protbe·se a reprodução parc•al ou total dos textos e tlustrações desta publicação. asstm como traduções e adaptações, sob pena das sanções estabelectdas em let Os arttgos publtcados são de tnte.ra cariter responsabthd ade dos seus autorH I: vedado o emp rego dos cercunos em apenas •ndustriat ou comerctal, salvo com expressa autonzação escnta dos Ed1tores. é pefm1t1da a realização para aplicação ddentatlst1ca ou d1dát1ca Não assum1mos fazem nenhuma responsabilid ade pelo uso dos c1rcuttos descritos e se os mesmos compo· parte de patentes Em v~rtude de va nações de qualidade e condtção dos nentes, os Edttores não se responsab +ll zam pelo não funCIOnamen to ou desempenho seus deftc1ente dos d+SpOSittvos tnontados pelos le1tores Nio se obr1ga a Revtsta, nem são Editores. 1 nenhum ttpo de autstinc•a t6cntca nem comerctal; os protót•pos NU· mmunc1osam ente provados em labora tóno própno antes de suas publicações de seu MEROS ATRASADO S: preço da últ1ma edu;:ão ã venda. por 1nterméd1o 1ornale•ro. no D•stnbu•dor ABRIL de sua c1dade ou na Ed1tora. não remetemos v+sado pelo reembolso. sendo que os pedtdos deverão ser acompanhado s de cheque de pagável em 5 Paulo, ma•s o frete regtstrado de superflcte ou aéreo, em nome ED ITELE - Ed11ora Técntca Eletróntca Ltda

NOVA ELETRôN ICA 401

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"BRIDGI" CLÁUD IO CESAR DIAS BAPTIS TA

amplificador de som para automóveis

"AMPL IFICAD ORES DE ÁUDIO CONECTADOS EM PONTE (BRIDG E) PARA MAIOR POT~NCIA COM BAIXA TENSÃ O DE ALIME NTAÇÃO" -Aplica ção do sistema "bridge " aos amplificadores TBA-81ODAS, para excelen tes resultados em auto-rád ios e afins.

NOVA ELETRÕ NICA 405

INTRODUÇÃO

Com o aparecimento de altofalantes de alta potência, tal como alguns modelos " Gauss" (USA) que, mesmo sendo de alta eficiência, aceitam 300 W RMS contínuos, ou os " Cerwin-Vega" usados nos efeitos sonoros cinematográfico s chamados "Sensuround", que admitem ainda mais po· tência, tornou-se obrigatório o uso de amplificadores de áudio também de potência elevada. Isto não é difícil de ser conseguido com amplificadores valvulados, mas estes são problemáticos, enormes e mais caros que os bons transistorizados. Os amplificadores transistorizados, no entanto, sem transformadores de saída (felizmente!), têm sua tensão máxima de saída limitada pela máxima tensão da fonte de alimentação que neles se pode aplicar. Os transistores, em geral, não admitem tensões muito elevadas 'de alimentação, o que os faz poder entregar uma determinada tensão alternada máxima de saída, não muito alta. Para obtermos deles mais potência é necessário, pois, já que a tensão máxima é limitada, reduzir a impedância do altofalante ou carga colocada à saída. Ora, jus· tamente os mais potentes altofalantes, bem como a maioria dos altofalantes, tem uma impedância umtantoatta(8 n em geral e ra ramente 4 n) para que os amplificadores possam entregar corrente

suficiente para excitar ao máximo esses altofalan· tes mais potentes. O resultado é que o amplificador entra em " cl ipping" antes de atingir a potên· cia de programa que o altofalante suporta e a forma de onda ceifada, do sinal, acaba por danifi· car o altofalante, que não pode acompanhar esse tipo de sinal , superaquecendo -se a bobina móvel e estragando-se com, digamos, 135 W RMS, um alto· falante que aceitaria amplificadores de até 300 W RMS com formas de onda "mais senoidais". Meus irmãos MUTANTES adquiriram, há bastante tem· po, quatro altofalantes " Gauss" de 18", cada qual devendo aceitar 300 W RMS a 8 n. Para uso pró· visório, foram conectados, cada um, a um ampli· ficador, de minha confecção, de 135 W RMS. Em um dos "shows", no auge do Rock, o técnico de som " resolveu" deixar acenderem-se as lâmpadas de aviso de "amplificadores em clipping" que coloquei na mesa que construí para Mu· tantes. Nesses momentos, a alma se inflama e nem mesmo o risco do equipamento consumir-se em holocausto a expressão artística é considerado. O sucesso foi obtido, o público pulava e cantava sobre as cadeiras, todos eram uma pessoa só .. . Mas, o preço foi pago - um dos maravilhosos "Gauss" de 18", o melhor altofalante do mundo para essa aplicação, passou pela transição ... Sua

Sinal

Altofalante

FIGURA 1

406 NOVA ELETRÚNICA

FIGURA 2

bobina tornou-s e som, calor e seu último instante entre nós foi silêncio gritante que interrom peu os acordes graves do sintetiza dor ... Preocup ado com isso, após " transar a reencarnação" do altofalan te, passei a estudar maneiras de obter mais tensão na saída dos amplific adores t ransistor izados. Transfor madores de saída? Não! Seria o retorno a um passado problem ático; seria a perda de uns 40% da potência ; seria mais distorção , pior resposta a freqüênc ias, custo elevado, peso e volu ne excessivos. lmpedân cias mais baixas de altofalar .tes? - Não! Estes não são fabricados assim e o uso de vários altofalan tes em paralelo não resolveria, obviame nte, a questão, já que havia pouca potência para apenas um deles. Outro problem a de usar impedân cias baixas seria a perda de grande parte da mesma nos cabos que ligam os amplific adores aos altofalan tes devido a que a própria impedân cia ou resistência dos cabos passar ia a ser excessiva. Tensões mais altas na alimenta ção? - Não! Os transisto res existente s na época, no mercado nacional , não resistiriam, mesmo os mais bem selecion ados; haveria pouca confiabi lidade. A solução foi o uso de dois amplific adores (de 135 W a 4 .Q) conectad os em ponte (bridge) , o que nos deu 270 W RMS sobre 8 n e, portanto , exatame nte o que desejavamos, ou praticam ente isso (300 W RMS @ 8 OHMS) . CONEXÃO EM PONTE (BRIDG E) - Que é essa conexão em ponte? - perguntaria você a esta altu ra.

- Trata-se apenas de enviar, por qualque r meio eficaz, o mesmo sinal a dois amplific adores iguais, no nosso caso, de 135 W RMS @ 4 n, mas com fase invertida , isto é, 180° de defasam ento (fig. 1 ). À sa ida dos dois amplific adores, conectam os então, um altofalan te ENTRE OS DOIS "VIVOS ", despreza ndo os "terras" . Vemos que, além de outras vantagens, temos também como resultad o uma "I inha balancea da" usando o sistema de conexão em ponte.

A tensão sobre a carga passou a ser dobrada em relação a cada amplific ador e, para 4 n, a potência quadrup licaria. Isto, seria demasia do para cada amplific ador, que seria obrigado a fornecer potência dobrada , ficando então o uso limitado a altofalan tes de 8 n (onde a potência seria apenas dobrada e não quadrup licada ) e a potência a 270 W, praticam ente o que se desejava . Na fig. 2, podemo s acompan har a explicaç ão teórica que se segue. Para maiores detalhes , procure o livro AUDIO HANDB OOK, da National , (na LITEC, por exemplo , Rua dos Timbiras, 257 em São Paulo, SP) A Editora é a National Semiconduct ors Corpora tion - 2900 Semicon ductor Drive - Santa Clara, CA9505 1. A conexão de dois amplific adores como na figura resulta em considerável aumento de potência de saída. Nesta configur ação os amplific adores são excitado s em contrafa se, de maneira que

NOVA ELETRÔNICA 407

quando a tensão na saída de AI está a Vs, a tensão na saída de A2 é a da terra. Caso não existisse A2 e a carga estivesse conecta da entre AI e a terra , isto daria aparent emente o mesmo resultad o que o sist ema " bridge" . Mas quando AI estivesse a terra, não haveria diferenç a de potenci al entre as extremi dades da carga, enquan to que na conexã o em ponte, quando AI passa a ter a tensão de saída ao nível terra, A2 tem a tensão ao nível da fonte na extrem idade da carga que estaria ao nível terra se usassemos apenas A1 como ampl i· ficador. Conside rando cada extremi dade do resistor de carga R1, no sistem& conven cional, uma delas está sempre à terra enquan to que a outra varia de tensão entre o nível da fonte e o da terra. No sistema em ponte, ambas as extremi dades da carga variam entre os níveis da terra e da ai imentaç ão. A fig. 3 mostra esse aspecto em gráfico. A tensão pico a pico é, pois, o dobro, idealme nte, daquela da fonte de aliment ação. A potênci a de saída será, então, quatro vezes a obtida com o uso de apenas um amplifi cador. Como cada amplifi cador teria de liberar o dobro de potênci a, como já disse e isto é geralme nte impossível, pelas própria s condiçõ es de projeto desses amplifi cadores , faz-se RL com o dobro do valor e obtem -se apenas

o dobro da potênci a, mas com a vantage m de podermos trabalh ar com a mesma tensão de alimentação e com impedâ ncia dobrada . A potênci a dissipada em um circuito em ponte, é calculad a notando -se que a tensão no centro da carga não se "move" ; por isso a equação seguint e pode ser aplicada a metade do resistor de carga :

APLICA ÇÃO Os amplifi cadores que usei como exempl o, que constru í para os MUTANTES, serão publica dos brevem ente. Por ora, passo a descrever uma aplicação da conexã o em ponte, usando os amplifificadore s TBA 81 ODAS, de artigo que já publiqu ei nesta Revista , no seu número 2. O principal motivo da escolha destes amplifi cadores , muito mais que o da abertur a de nova possibilidade de comerc ializaçã o, é ser a tensão de aliment ação das baterias dos automó veis, onde o

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FIGURA 3

408 NOVA ELETRÔ NICA

TBA 81 ODAS encontra larga aplicação, muito reduzida, geralmente 12 V e atingindo 14,4 V quando ela está sendo " carregada. Isto torna o sistema de conexão em ponte ideal para obtermos potenciais elevados em amplificadores de áudio para automóveis e similares, a um custo reduzido e sem qualquer desvantagem em relação à qualidade sonora e conseguirmos "aquele som". Quaisquer aplicações onde seja necessário obter-se maior potência com tensõe·s de alimentação baixas e com impedâncias mais altas de carga (8 D.) do que se obtinha usando apenas um TBA 81 ODA~ (a 4 D.) serão permitidas pelo uso de dois TBA 81 ODAS conectados em ponte. O uso, em automóvel , de vários pares destes amplificadores conec tados em ponte, cada par precedido de um filtro ativo passa-faixas e reproduzindo uma secção da faixa de áudio em conjunto com seu altofalante, pode chegar a um resultado realmente "Cinerâmico"!

INVERSOR

Foi experimentado, por mim, o uso de préamplificadores inversores integrados para conseguir a conexão em ponte, bem como consegui, em testes, fazer a inversão de fase necessária por meio de transformador. Geralmente evito transformadores e neste caso não fugi à regra. Preferi o uso de um único transistor inversor, pela maior simplicidade na montagem e custo mais reduzido, sem comprometer a qualidade sonora em grau relevante para esse tipo de aplicação, não de altl~ sima fidelidade . Prés inversores de alta qualidade com circuitos integrados, para circuitos profissionais de Alta-Fidelidade, serão publicados, mas são muito caros para serem usados nesta aplicação.

GRANDE VANTAGEM DA APLICAÇÃO DO TBA-810DAS EM PONTE, COMO AMPLIFICADOR PARA USO EM AUTOMÓVEIS (12 a 14,4 V).

Estive refazendo mais seriamente as medições relativas à potência máxima possível de se obter do TBA-810DAS. As medições publicadas no primeiro artigo foram baseadas nas especificações do fabricante. As medições deste artigo foram feitas por mim. Isto se deu devido à fonte de 12 V que possuia naquela época não suportar a medição feita com carga. Hoje, medindo eu mesmo, usando fonte ajustável que montei para esse fim, obtive os resultados que constam da Tabela I, usando como carga resistores de 4 e de 8 n.

.!á com o artigo pronto, meu amigo Leonardo, na Filcres, fez-me notar que a diferença entre minhas medições (as da Tabela I) e as do fabricante era demasiada para que as m inhas fossem corretas. Pensando e testando novamente descobr i que os resistores de carga, ao se aquecerem, tinham seu valor reduzido a 3,5 n, o que alterava as medições para potência menor. Procurei por toda São Paulo f io de " constantana" ou "manganina" para confeccionar resistores mais precisos, que pouco variariam com o aquecimento. Foi Impossível encontrar no tempo de que dispunha. Montei então (idéia do José, da Filcres) um sistema de refrigeração com água para que os resistores se mantivessem a 4 n. Medindo novamente, obtive a Tabela 11 , a verda deira, que traz os dados reais sobre a potência que obtive do amplificador simples TBA 81 ODAS e do amplificador duplo em ponte. Refiz todo o artigo ... Na Tabela li vê-se o resultado de medições do TBA-81 ODAS conectado em ponte (Bridge). Note que, para o caso da conexão em ponte, a 8 n, a potência obtida é MAIOR que a 4 D.; isto porque a proteção interna dos integrados começa a atua r, reduzindo a potência para cargas menores, em impedância, que 8 D.. Veja que a 4 D. a potência da conexão em ponte é praticamente a mesma ob-

NOVA ELETRÔNICA 409

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Número de TBA810DAS

Conexão

Normal

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1 1 1 1 2 2 2 2

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.. .. "Bridge" .. .. ..

.. I

Max. Potência de sarda em W RMS Ponto de "Ciipping" no (Ciipping Point)

Carga (errada)

Tensão de Alimentaçã o

"4 il"

6V CC

1,5

0,56

''4''

Max. Tensão saída VRMS

9VCC

2,1

1,1 o

''4''

12V CC

3,0

2,25

"4"

14.4 V CC

3,5

3,06

~'4''

16V CC

3,75

3,53

"8''

6VCC

2,95

1,09

''8''

9VCC

4,45

2,47

"8''

12V CC

6,0

4,50

118''

14.4 V CC

7.4

6,80

"'8''

16 V CC

8,1

8,18*

"Bridge"

"4''

6VCC

1,5

0,56

"4"

9VCC

2,2

1,80

''4''

12V CC

2,9

2,10

"4''

14.4 V CC

3.4

2,89

''4''

16 V CC

3,1

2,28

2 2 2 2

.. .. ..

• Máxima potência obtida nos testes para o circuito em ponte de dois TBA810DAS, com os resistores alterados pelo aquecimen to.

tida em conexão normal também a 4 n e que não é possível alimentar o circuito conectado em ponte quando carregado por 4 n com a tensão superior a 14.4 V, pois, além dessa tensão, a potên· cia CAl, entrando em cena o circuito de proteção. Resumindo -se, a conclusão é que, para condi· ções ideais, o circuito conectado em ponte deve ser ligado a altofalantes (cargas) de 8 n para máxima potência e qualidade sonora. O amplificad or em ponte torna -se equivalente ao amplificad or normal quando conectado a cargas de 4 Q até às tensões máximas de alimentação em uso nos automóveis. Temos, portanto, agora, uma medição mais realista sobre o TBA 81 ODAS que ilustra ao mes· mo tempo as vantagens do uso em ponte. Peço

410 NOVA ELETRÔNICA

perdão ao leitor que tiver montado o TBA 81 ODAS do artigo anterior, pela diferença aparente nos resultados obtidos agora, nestas medições e os publicados pelo fabricante, mas lembro-o que, em geral, os dados publicados sobre component es são aqueles mesmos emitidos pelo fabricante. Sendo assim, se usarmos esse critério em voga no mercado, poderíamos dizer que o TBA 81 ODAS , que, sozinho produzia "7 W" (na verdade 5.3 W) sobre 4 Q, a 16 V CC de alimentaçã o, agora, em ponte, fornece duas vezes mais sobre 8 n. ou seja, "14 W" ... (11.4 W reais). São esses "14 W" que serão ouvidos como uma perceptível superio· ridade sobre os demais amplificad ores integrados existentes nesta categoria, por mais "WATTS" que exibam em suas especificações. Devo frisar

Conexão

Carga (real)

Tensão de Alimentação

Max. Tensão safda VRMS

Max. Potência de safda em W RMSno Clipping Point.

N0rmal

6 V CC

1,7

0,7

4S1

9V CC

2,7

1,9

4S1

12 V CC

3,6

3,3

4.Q

14,4 V CC

4,2

4,4

.. .. .. ..

4S1

16 V CC

4,6

5,3

Bridge

an an an an an

6V CC

3,6

1,6

9V CC

5,2

3,3

12 V CC

7,5

7,1

14,4 V CC

8,5

9,1

16 V CC

9,5

11 ,4.

4S1

6 V CC

1,7

0,7

4S1

9V CC

2,9

2,1

4S1

12 V CC

3,9

3,7

4S1

14,4 V CC

5,0

6,2

4S1

16 V CC

4,5

4,9

Número de TBA810DAS

1 1 1 1

2 2 2 2 2 2 2 2 2

.. .. .. .. Bridge .. .. .. ..

* Máxima potência real obtida nos testes para o circuito em ponte de dois TBA81 ODAS, com os

resistores de 4 ohms constantes, refrigerados.

que o fabricante do integrado fornece dados sobre a potência " típica" e não a que se deva obrigatoriamente obter, não tendo havido, pois, má fé de sua parte. A curva de resposta por mim obtida vê-se na fig. 4 . Note a excelente resposta de graves do amplificador "bridge" que é mais uma vantagem da ligação em ponte, dada a possibilidade de pura e simplesmente eliminarmos os capacitares eletrol íticos na saída dos amplificadore s, obtendo agora resposta muito mais plana nos graves (fig. 4). A resposta a alta freqüência 00de também ser melhorada ver artigo anterior Já mencionado. O motivo da possibilidade de eliminarmos os capacitares eletrol íticos da saída é que agora não há (teoricamente ) d.iferença de potencial entre os

dois "vivos" dos dois amplificador es em ponte, como havia entre o vivo e o terra, antes do capacitar, usando-se apenas um amp lificador. Na prática há pequenas diferenças na tensão de alimentação divididas pelos resistores exteriores ao integrado, devido a tolerâncias na fabr icação desses resistores, quando se usam dois ampl ificadores conectados em ponte. Fica, pois, a critério do montador individualiza r o ajuste desses resistores para evitar a presença de tensão CC na sa ida. No prototipo a que me referi, a diferença de tensão CC era de 100 mV, portanto aceitável, sem qualquer ajuste, para altofalantes de automóveis. A d iferença no custo, pela eliminação dos eletrol íticos é , também, vantajosa, bem como o peso, dimensões e tempo de montagem.

NOVA ElETRÔNICA 411

OOB

IDB

---1 I 1/ 10 HZ

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• 100

1KHZ

10K

20KHZ

100KHZ

FIGURA 4

FONTE DE ALIMEN TAÇÃO

Apenas para o uso do amplifica dor TBA 81 ODAS conectado em ponte (ou não) em aplicaçõe s resi· denciais ou outras onde não se tenha ou deseje baterias, é necessária a confecção de fonte de ali· mentação , que deveria alimentar o amplifica dor com + 16 V CC, já que esta é a máxima tensão aplicável, ná prática e que permite a máxima potência de saída. A fig. 5 mostra uma fonte de alimentaç ão con· vencional não estabiliza da, muito simples, que pode ser utilizada e que foi montada e provada por mim em conjunto com o amplifica dor conec· tado em ponte. Como toda fonte não estabiliza da, na ausência de sinal, a tensão é a nominal ( 16 a 16,5 V CC). Quando há sinal, máximo e contínuo (com carga) e o amplifica dor (bridge) entrega a potência máxima, a tensão da fonte vai caindo até atingir um nível (12 V CC, no caso) que faz a potência de saída limitar-se, para sinais contínuos , aquela que se obtém com alimentaç ão de 12,7 V e não de 16 V. Para corrigir isto, só montando -se fonte super· dimension ada (mais cara) ou estabiliza da (também mais cara). NÃO MONTE FONTE COM TENSÃO

SUPERIO R A 16 V CC PARA TENTAR RESOL· VER ESTE PROBLE MA, POIS O CIRCUIT O DE PROTEÇ ÃO CORTAR Á O AMPLIFI CADOR E O SISTEMA NÃO FUNCION ARÁ. Na prática, para o uso como amplifica dor de música ou voz, o sinal destes programa s não se mantem no máximo nível, mas chega a este e deste retorna a um nível médio inferior, durante o pro· grama. Isto permite que o amplifica dor entregue mais potência nesses curtos espaços de tempo, on· de a fonte de alimentaç ão mantém-s e à máxima tensão, sem ter tempo de "esvaziar- se" até ao nível de tensão inferior. Daí ter eu preferido pu· blicar a fonte da fig. 5, por enquanto . Aqueles que desejem, mesmo assim, um resultado mais perfeito, em potência, "ronco", distorção , etc., poderão usar uma fonte estabiliza da, que servirá para essa f inalidade, desde que aceite cargas de até 2 A, para ficar "folgada" . Com a fonte da fig. 5, a max1ma potência, contínua, será de 8,8 W RMS e, nos picos, 1 1,4 W RMS (REAIS ... ). Para a fonte estabiliza da ou baterias {potentes , pois pilhas comuns não aguen· tam), a 16 V CC, teremos sempre, nos picos ou continuam ente, os 11,4 W RMS.

MONTAG EM >16

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FIGURA 5

412 NOVA ELETRÕNIA

Para a montagem do amplifica dor conectad o em ponte, basta adquirir ou confeccio nar a placa de fiação impressa apresenta da na fig. 6 vista pelo lado dos compone ntes e na fig. 7 vista pela face cobreada. As figuras são auto-expl icativas quanto à posição dos compone ntes. Não será de· mais repetir as explicaçõ es sobre a montagem dos integrado s em seus dissipado res e destes na placa de fiação impressa.

FIGURA 6

ATENÇÃO! Os integrados, na placa, têm que ser os primeiros componentes montados, já com os dissipadores presos às suas aletas e com os parafusos no lugar. Para colocar os dissipadores, siga

os seguintes passos, na mesma ordem apresentada. 1. Escolha apenas dissipadores com as dimensões indicadas.

NOVA ELETRÔNICA 413

2. Fure os dissipadores conforme a fig. 8. 3. Pegue os dissipado res, um por vez e monte-os usando pasta de si Iicone, nos integrados, conforme a fig. 9. Aperte fixamente os parafusos. Pode ser usada cola nas porcas. 4. Ponha em cada dissipado r , no furo restante, um parafuso 1 /8" por 3/8" e coloque uma porca 1/8".

FIGURA 9

@POR CA

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DISSIPADOR

As pontas dos parafusos devem ficar para o lado oposto as aletas do dissipado r e serão inseridas nos orifícios correspon dentes, nas placas de fiação impressa (fig. 10). Está, então, pronto o integrado , com dois dissipadores e dois parafusos salientes para a montagem na placa de fiação impressa, devendo ser introduzido s os parafusos nos dois furos da placa e com o máximo cuidado para que todos os pinos do TBA 810DAS sejam inseridos e atravessem os respectivos furos. Após soldado no lugar será difícil, senão impossível, retirar o integrado sem danificá-lo, caso algum terminal não tenha entrado corretame nte em seu furo e saído pelo lado cobreado da placa de fiação. Caso, apesar de todas as precauções, isto venha a acontecer , tente, antes de retirar o integrado já soldado, retirar o dissipado r do lado do pino torto; dessa forma poderá recolocar o terminal no furo com alicate de pontas finas. Cuidado para que nenhum pino encoste nos dissipadores!

INTEGRADO

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2.5

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13.7

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Atenção à polaridad e dos capacitar es eletro1íticos.

O diagrama de cada amplifica dor completo , antes de conectado em ponte, está na fig. 11 . Para maiores detalhes sobre o amplifica dor indidividual, procure o artigo já menciona do (Revista n~ 2).

2.5

\L/FURO

414 NOVA ELETRÔN ICA

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•NOTA- A medida de 2,5 mm deve ser obedecida

FIGURA

com precisão pelo montador- erros não maiores que O.Jmm

DISSIPADOR

FIGURA 10

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PARAFUSO

~· x ~~~

"'a. ·;;; c-~

+ FIGURA 11

CONECTANDO EM PONTE Já montados os dois amplifica dores, observe a fig. 12 e a observaçã o em negrito sobre a fiação. Importan te - Ao montar os compone ntes na placa note a existência de dois furos de diâmetro maior, entre os quais deverá ser soldado um fio. Esse fio tem que ser preparado exatamen te como se segue. Corte um pedaço de fio grosso, de bitola # 12 AWG (não pode ser mais fino) com nove centímetros de comprim ento, exatamen te. "Descasq ue" as duas pontas, retirando seis milímetros da capa plástica isolante. Enfie, pelo lado dos compone ntes, as pontas nos dois furos e soldl. ATENÇÃ O: o fio NÃO pode ser cortado menor ou achatado contra a placa. ~ obrigatór io que forme um arco, elevando-se a uns 12 ou 15 mm, sobre a placa de fiação impressa. Qualquer oscilação de R F que se apresente a sa ida do amplifica dor poderá ser devida a não ser respeitada esta indicação, devendo ser, caso aconteçam oscilações, dada nova atenção a este fio. Note bem: o amplifica dor não apresenta problema de oscilação, sendo estas precauçõe s com o fio terra devidas a medições feitas por mim em condições de oscilação proposita damente provocadas com a retirada do capacitor de "bypass," de 0.4 7 11F. Note, também, que este capacitor tem que ser, obrigator iamente, de poliester metalizad o. Oscilações de RF são perceptív eis com o uso de osciloscópio, mas podem ser detectada s pelo aque· cimento (anormal) dos dissipadores quando não existir sinal e pela tensão da fonte de alimentaç ão

(se não estabilizada) que tenderá a cair ao nível mínimo, como quando existe sinal máximo. Os protótipo s montados e provados por mim não apresenta m estas oscilações em qualquer hipó· tese, a qualquer nível de sinal, com ou sem carga à saída e a qualquer tensão de ai imentaçã o (as recomend adas) entre 6 e 16 V CC. LIGAÇÃ O À FONTE Caso venha a utilizar a fonte de alimentaç ão apresenta da é muito importan te separá-la, pelo menos, por 30 em do amplifica dor "bridge", para evitar indução de "ronco" do transform ador de alimentaç ão no circuito. A colocação de todo o amplifica dor conectad o em ponte em uma caixa metálica, ligada ao terra do "jack" de entrada é recomend ável para evitar "ronco".

Os cabos de alimentaç ão devem ser grossos, principalm ente quando a fonte estiver distante do amplifica dor.

NOVA ELETRÔNICA 415

-=:=-

C19 0 47 Poliester metalizado próximo

a C1z

ENTRADA

FIGURA 12

CONCLUSÃO Apresentei a você um exemplo de conexão de dois amplificadores iguais em ponte (bridge). Este exemplo foi apoiado em testes exaustivos e os resultados compensam , desde que sejam cuidadosamente obedecidas as instruções para a montagem. Não existem ajustes a fazer, daí ser o teste indicado a própria conexão do sistema a um altofalante

416 NOVA ELETRONIC A

e sua entrada ligada a uma fon~e de programa de aproximad amente 50 mV para máxima excitação, sendo preferível que essa fonte de programa seja ajustável e que permita níveis mais altos que os 50 mV citados, para a devida folga de operação. Poderão ser usados geradores de áudio e osciloscópio para as medições, que deverão confirmar os re· sultados aqui publicados .

RELAÇÃ O DE COMPON ENTES (para dois amplificad ores T BA 810DAS conectª dos em ponte). C11 , Cl 2 - TBA 8 10DAS D1

C15 - 4.7 JJF

35 V

C16, C17 - 1 JJF (" 35 V (tântalo) C18 - 500 JJF I•' 25 V ou 470 JJF I" 25 V C19 - 0.47 JJF (poliester meta lizado obrigator iamente) 4 dissipadores (ver tex to)

1N9 14

01 - BC208C

4 parafusos " 1/8 x 1/4"

R 1, R2 - 1 S2

2 parafusos . 1/8 x 1/4"

R3, R4 - 100 kS!

2 parafusos 1/8 x 3/8"

R5 - 100 kS2 I•' 1/4 W

12 porcas " 1/8

R6, R7, R13 -

100 Sl

R8, R9 - 56 S2 R10 -

Solda

1 MS2 (,, 1/4 W

R1 1, R12 - 10 V

C3, C4 - 820 pF (modificá vel: ver "Amplific ador de Potência de Áudio com Circuito Integrado TBA 810DAS" Revista N? 2) C5, C6, C7 - O, 1 JJF (sch1ko ou poliester metalizado) CB, C9, CIO, C11 (a

Cola branca ou epoxi rápida.

1/4 W

C 1. C2 - 500 JJ F ta 8 V

C12 - 220 pF

Pasta de si I i cone de boa procedência

FON T E DE ALIMEN TAÇÃO (opcional , ver texto) 1 transform ador de alimentação pri mário 110 V ; 12-0 12 V I•' 1 A - secundário 2 diodos SKE 1/ TV 1 capacitar eletrol ít ico 2 500 JJF

35 V

100 p F I 40 V

40 V

C13, C14 - 5 600 pF

Normalm ente não será necessária medição alguma, pois o dispositiv o não é crítico. Recomendo apenas fazê-lo se desejar conhecer melhor o amplificador . Dois conjuntos destes amplifica dores em ponte poderão ser usados com sucesso em seu automóvel, para som estereofônico, com potência bastante razoável e superior à da maioria dos aparelhos comerciais existentes, por custo muito inferior e para sua satisfação com mais uma montagem bem sucedida e com o novo som. A sugestão do emprego de vários conjuntos destes amplifica dores conectados em ponte, em lugar de divisores passivos de freqüências apresentada no decorrer do artigo, é também interessante, mas apenas pode-

NOTA: Resis tores de 1/ 2 W, 5% de to lerância_ salvo especificação em contrário .

rá ser realizada por técnico competen te. Será,apresentada futurame nte matéria sobre este assunto. Não se esqueça de usar altofalant es de 8 n para cada par amplifica dor em ponte! Divisores de freqüências, se utilizados , deverão ser também de 8 bem como os altofalant es a estes conectados. Coloque os altofalant es sempre em fase, para perfeita estereofonia. Para isto, os mesmos bornes dos altofalantes devem ser conectados nos mesmos pontos dos circuitos parâ o canal direito e para o canal esquerdo. Veja a 3~ lição Curso de Áudio, se tiver dúvidas a este respeito. O diagrama do amplificador completo, conectado em ponte está na fig. 12.

NOVA ELETRONICA 417

DICIDDI

418 NOVA ELETRÃ&#x201D;N ICA

FIGURA l

Lit

+ Bateria

Alta ___,;:.tensão

Bobina de ignição

Os dispositivos optoeletrônicos- tanto os emissores como os sensores de luz - tem muitas aplicações familiares a todo mundo, como por exemplo, em calculadoras de bolso (LEDs) e em sistemas automáticos de abertura de portas ou leitoras de cartões em computadores (fotodiodos e fototransistores). Muito pouco conhecidas, porém, são as suas aplicações em controles automotivos, especificamente em medição de consumo de combustível e controle de ignição. Duas configurações podem ser aplicadas nesses sistemas: transdutor de reflexão de luz transdutor de interrupção de luz

LRT e LIT

O transdutor de reflexão de luz (Light Reflection Transducer - LRT) contém uma fonte de luz (um emissor de infravermelho de GaAs) e um fototransistor de si Iício. Os dois componentes apontam no mesmo sentido, de tal maneira, que o sensor só recebe energia luminosa do emissor quando um objeto refletor estiver bem perto de ambos. O transdutor de interrupção de luz (Light lnterruption Transducer - LIT) consiste também de uma fonte de infravermelho e de um fototransistor, como sensor. Neste caso contudo, a fonte a-

ponta para o sensor e o dispositivo ope ra em conjunto com uma roda de ranhuras, rotativa, localizada entre a fonte e o sensor. V~-se que o foto· transistor só será iluminado quando a fonte fo r descoberta pelas ranhuras da roda.

USANDO OS DOIS COMPONENTES

Pode-se considerar o LIT, atualmente, como a melhor técnica utilizada em ignições eletrônicas. As ignições convencionais aproveitam o próp rio platinado do veículo. Um transistor de potência é usado como condutor da corrente e tais sistemas proporcionam uma vida mais longa ao platinado, pela redução do faiscamento e da corrente que passa por ele. Todavia, o platinado ainda está sujeito ao desgaste mecânico, à vibração e à flutua ção, em alta velocidade.

NOVA ELETRÔNICA 419

FIGURA 3

Combustível

Alimentaçao

Carb1111dor

Esses problemas ocasionaram um avanço em direção ãs ignições totalment e eletrônicas. Pensouse primeiramente em utilizar uma peça magnética rotativa aliada a um imã permanente fixo, para gerar a informaçã o da posição do virabrequ im. Isto significa realmente uma grande melhoria em relação aos platinados, mas foram introduzid os atrasos da ordem 175 J.I.S, que reduziram a precisão deste sensor magnético, em altas velocidades. Por outro lado, se acrescentarmos um disco com ranhuras ao eixo do distribuid or, com um LED em um dos lados deste disco e um fototran· sistor no outro, os problemas do platinado e do se!! sor magnético podem ser eliminados. O disco tem um número de ranhuras igual ao número de cilindros do veículo. Quando gira, ele expõe o fototrans istor ao LED, em sincronismo com a rotação do motor. O fototrans istor, ligado aos mesmos dispositivos de potência utilizados em sistemas convencionais, possibilita uma ignição eletrônica toda em estado ~ólido, sem as imprecisões causadas pelos atrasos. (fig. 1 ) Para se substituir um velocíme tro de grande precisão, um conjunto igual ao da figura 2 é o

420 NOVA ELETRÔNICA

recomendado. Neste sistema o LRT capta a velocidade radial do eixo de transmissão e pode ser calibrado para fornecer uma indicação de km/h. Temos então, como resultado , um velocíme tro tão ou mais preciso que os atuais. Na fig. 3 , um LRT "lê" a velocidade circular de uma roda de pás, movida pelo combustí vel que corre pela tubulação. Sendo maior a quantidad e de combustí vel usado, mais rápido será o seu fluxo pela tubulação e em conseqüência, mais velozmen te girará a roda de pás. O sinal, nestas condições, é proporcio nal ã quantidad e de litros de gasolina por hora. Com essas informações a disposição (litro por hora, km/ h e rpm) podemos obter, através de um processamento posterior do sinal, indicações de quilometr os por litro ou litros por quilomet ro. Um veículo usando os sistemas das figuras 1 e 3, incluindo condicion amento do sinal (fig. 4) e um "display" com LEDs, vai fornecer ao motorista uma indicação instantânea do consumo de com· bustível. Em sua forma definitiva a mais bem empregada, esse sistema deverá informar a quilometragem que ainda poderia ser percorrid a pelo veículo, a cada diferente velocidade .

s:::: s

s;::::::s

Nova lletrõnicã

CLAUDIO CESAR DIAS BAPTISTA

MELHO RANDO A LINEAR IDADE DOS POTENCIOMETROS DA GUITAR RA

Vários leitores tem me consulta do a respeito do problema que encontra ram nos controle s de sua guitarra, para obter maior progressividade nos mesmos, tanto no controle de volume quanto no de tonalida de. Na maioria das guitarras e contraba ixos, principalmen te os de fabricação nacional, os controle s se apresent am como na figura 1. Ligando sua guitarra a um amplific ador e soldando, por tentativa s quanto aos valores, resistores nos pontos indicados na figura 2, você poderá obter uma progressividade maior nos controle s. Para o potenciô metro de volume, tente valores de resistores ao redor de 1 O kil. Para o potenciô metro de tonalida de, tente valores ao redor de 56 kil. Cuidado! Só faça as tentativa s se os potenciô metros de sua guitarra estiverem ligados como na figura 1 ! ! !

coloque resistor 1qui

tonalicllde

tig 1

------v em da chave seletora de captadores

f ig 2

aojack de saída

potenciômetros vistos de trás

tonalidade

NOVA ELETRÔ NICA 421

422 NOVA ELETRÃ&#x201D;NIC A

IISTIICEIII CLAUDIO Ct:SAR DIAS BAPTIST A

"ESTE É O OITAVO DE UMA SÉRIE DE DISTORCEDORES POR MIM APERFE IÇOADA , ESPECIALMENTE PROJET ADA PARA OS MUTANT ES, DESDE O INICIO DE SUA CARREI RA. COMO OS SETE QUE O PROCEDERAM, FOI EXAUST IVAMEN TE TESTADO EM USO PROFISS IONAL, PELOS PROPRIOS MUTANTES, SENDO ESTE MESMO DISTORCEDOR O RESPONSÁVEL PELOS SONS DE GUITAR RA DE MEU IRMAO SÉRGIO NA MAIOR PARTE DOS DISCOS LANÇAD OS PELOS MUTANT ES. • 3° M O OU L O •MELHO RA

OO S I N T E T I l A OO R O

PHASER

P A R T E

1 de

NOVA ELETRÔNICA 423

R VI I

8 R E V E

Filcres Impo rtaç ão Representações U:da. RUA AURORA 165 - CEP 01209 - CAIXA POSTAL 18767 TEL. 2214451-2 213993- 221'6760 - SAO PAULO.

Aproximad amente desde a época do maior sucesso dos "Ventures" , anteriores aos Beatles e primeira escola dos Mutantes, o som das guitarras elétricas, propositad amente distorcido, aparecia na maior parte das músicas norte-americanas "para ouvir e dançar". Desse tempo em diante, a distorção do som das guitarras passou a ser assunto de pesquisa caseira no mundo todo, onde guitarristas e técni· cos ou h (bridos guitarristas - técnicos lutavam para conseguir a espécie de distorção que mais lhes agradava. O distorcedor era encarado pela maioria dos técnicos de som como uma maldição, pois seu objetivo era justamente o inverso do maior obje· tivo desses técnicos! Quantas discussões enfren· tamos, eu e os Mutantes, nas gravadoras e em toda parte! - "Ou colocam a distorção ou não sai o LP!" Esta frase foi realmente pronunciad a durante a gravação do primeiro LP. Vencemos e o LP saiu com a distorção . . . Isto aconteceu com o primeiro distorcedor da série que culminou com o aparelho apresentad o neste artigo.

424 NOVA ELETRONICA

DISTDRCIDDR -o em Em parte, os técnicos tinham razão - meu elétrico vindo de uma guitarra e injetando por admitido limite do acima nível em , primeiro distorced or produzia ruídos de RF que transistor linear. o reproduçã uma para este livres são hoje prejudicavam a gravação. Os de destes problemas. O sinal, que originalm ente seria como na fig. 1, , igual ao da figu· Mas, o que vem a ser, exatamente, um distor- apareceria, à saída do transistor como na 2A que mais te, geralmen 28, ra 2A ou cedor? 28. na Deixando de lado minúcias teóricas sobre a FIGURA 1 palavra distorção e suas aplicações, o distorced or é um aparelho usado para modificar o som de, prin· cipalmente, uma guitarra elétrica, servindo também para qualquer instrumen to eletrificad o. A modificaç ão principal que o distorced or produz é no timbre do som, isto é, modifica, am· pliando, o conteúdo harmônic o desse som. Isto quer dizer que, na prática, torna o som mais ou menos puro de uma guitarra, em um som mais vibrante, mais rico, mais aspirado, mais parecido agora com um som de violino que com o de violão. A segunda modificaç ão importan te produzida pelo distorced or é o prolongam ento da nota emitida pela guitarra, o que permite ao guitarrista mais versatilidade na execução. Tecnicamente, ele modifica o "envelope dinâmico " de uma nota. (A junção dos termos é minha mas creio

FIGURA 2

estar correta). Prolongando-se a nota e acrescentando-se har· mônicos, o resultado é um som contínuo , semelhante ao produzido pelo violoncelo , violino, etc. e que, conforme o tipo de distorced or utilizado, pode ser mais ou menos áspero, mais ou menos "sujo", "embrulh ado", "contínu o", ·:redondo ", etc.

D D

TIPOS DE DISTORÇ ÃO Basicamente, há dois tipos de distorcedores o "Fuzz" e o "overdriv er" (ou como deseje chamá-los). Existem também "distorcedores-osciladores" e outros, cujas características tratarei em artigos futuros. O "Fuzz" originou-se da tentativa de obter, com dois transistores, por exemplo, o som distorcido que um amplifica dor valvulado produz ao ser excitado próximo do ou ao máximo nível. Tentativa apenas, mas que originou novo e muito útil efeito - a distorção "Fuzz".

FIGURA 3

38 lA Consegue-se a distorção "Fuzz" (não deve ser a o_~_.eleaci ln_t_e_gr_a_d_o_r_______ ____ si_n_a_l_______ _______ _____ ------t-ra_d_u_z_id•o•)•p-ré_-_a_m_p-li·f-ic·a-nd_o_·_se__b_ru_t_a_lm--en_t_e_o__ NOVA ELETRÔNICA 425

FIGURA 4

do" ou "diferenc iando", como nas figs. 3A e 38. O "som" da figura 3A é mais grave e consegue-se com capacitor es em paralelo à terra, na saída; o "som" da figura 38 é mais agudo e consegue-se com capacitor es em série à saída. A falta de limpeza ou a "sujeira" do som destes distorced ores é utilíssima , mas, apenas em determinadas aplicações musicais, principalm ente para solos. Os filtros à saída não resolvem o problema da "sujeira" (quando esta for problema ) .

O achatame nto da forma de onda visto na fig. 2A e na 28 é o que produz os harmonic os. Para conseguir -se maior achatame nto ainda e um sinal mais simétrico é suficiente Iigar à saída do aparelho um sistema cujo "coração " é composto de 2 diodos conectado s um ao inverso do outro. Obtem-se então a forma de onda, quadrada , da figura 2C.

Pode-se conseguir, usando-se filtros à entrada do distorced or "Fuzz", um som mu ito mais limpo, que não "embrulh a" os acordes, onde as cordas graves não embaralh am o som das agudas quando tocadas ern conjunto , mas há um limite - o som vai se tornando cada vez menos grave, mais agudo e menos contínuo . Atingi ndo o limite, só conseguimos sons mais "limpos" com outro tipo de distorced or (o "overdriv er") ou usando-se um captador de som independ ente para cada corda e um distorced or para cada captador, num total de seis distorced ores tipo Fuzz por guitarra. Esta quantidad e não é exagerada e a maioria das guitarras que construí artesana lmente para meus irmãos e amigos, contém seis distorced ores e seis captadores independ entes, além dos captadore s convencionais e do "captado r milagroso " - (futura "dica" para você) .

Todas estas formas de onda são exageradaVoltando à terra ... mente achatadas para que o som saia "limpo", O distorced ur "overdriv er" é um meio termo apesar de enriqueci do em harmonic os. Daí o nome entre o Fuzz e o Sustainer , pois prolonga as notas "Fuzz" dado a distorced ores que produzem este como este último e distorce (menos) como o Fuzz. tipo de achatame nto, ou "ceifame nto". Um bom distorced or "overdriv er" não se consegue Com o uso de filtros, à saída do distorced or, sem muita pesquisa, que dura às vezes vários meses modifica-se a forma de onda quadrada , "integran - - publicarei brevemen te dois circuitos de minha

426 NOVA ELETRÔNICA

DISTORCIDOR

muito maior clareza o efeito "phasing", princiautoria e que são usados pelos Mutantes. Cuidado, palmente nos agudos, onde se faz sentir a falta possível· que pois, com publicações apressadas, efeito conseguido com phasers ou flangers do este após brasileiras revistas nas aparecerão mente sofisticados. mais artigo, sobre "overdrivers" !. .. Espere pelo circuito da Nova Eletrônica e não se arrependerá. As dife- * Pode ser acoplado ao Sintetizador para instrurenças na forma de onda e no som produzido mentos musicais e vozes, ou ser usado como serão explicadas na época. simples pedal independente . O distorcedor que apresento a você aqui não é um "overdriver" e não é interessante ainda que o seja. Como distorcedor bãsico, o Fuzz é mais SEGREDO DO NÃO EMBRULHA MENTO versátil e útil que o overdriver. Este, pois, é um DAS NOTAS EM DJSTORCEDORES DO TIPO "Fuzz" ... mas não simplesmente "um" "Fuzz"- FUZZ ~"o" Fuzz! ~o " R-VIII". O embrulhame nto ou excessiva lntermodulaç ão entre as notas emitidas pelas cordas agudas e as emitidas pelas cordas graves de uma guitarra, O DISTORCEDOR "R-VIII" quando tocadas simultaneam ente, ou em acordes, prQ muito "Fuzz" som deve-se a que, sobrepondo-s e o sinal elétrico vindo o produz "R-VIII" O longado, suficiente para tornar-se contínuo se da captação da corda grave, fig. 4A, com aquele houver um pouco apenas de realimentação acús- da corda aguda, fig. 48, obtem-se um sinal comtica. (Som do amplificador retornando às cordas). posto, fig. 4C, que, passando pelo distorcedor, é ceifado, fig. 4D, perdendo-se parte do sinal agudo e criando-se um som rouco e indefi n ido que, sendo útil para muitas finalidades, não é, sempre, SUAS CARACTER ISTICAS PRINCIPAIS SÃO: o desejado. * timbre claro e firme em todas as cordas Para resolver o problema, de forma simples, * Sustenção (prolongamen to) máxima, inclusive prática e eficaz, basta colocar um capacitor em série com a entrada do distorcedor, entre este e a nas primeiras cordas. O valor exato depende da experiência guitarra. * Resposta excelente e nítida à palhetada. prática auditiva, mais que de cálculos teóricos. * Ausência de RF e ruídos desde que obedeci- Em nosso distorcedor, R VIII, este capacitor podas as instruções para montagem. de ser ligado e desligado por você, por meio de uma chave, óbtendo então o som mais grave e usado ser podendo * Não embrulha as notas, para acordes na máxima medida em que um embrulhado (mas nunca demasiadame nte embrulhado!) ou o som mais agudo e puro. distorcedor "Fuzz" pode fazê-lo. O resultado da colocação do capacitor é visto * Colocado antes do Phaser, já publicado na fig. 4E. com na mostrar permite 3, n? Eletrônica Nova (Concluí no próximo número) NOVA ELETRÔNICA 427

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430 NOVA ELETRôNI CA

Assinatura

ADP (automatic data processing) - processamento automático de dados

BCD (binary coded decimal) -decimal codificado em binário

ADPE (automatic data processing equipment) equipamento de processamento automático de dados

BOS (basic operating system) ração básica

ADPS (automatic data processing system) - sistema automático de processamento de dados AE D (automated engineering design system) sistema automatizado de projeto de engenharia AESOP (an evolutionary system for on-line processing) - um sistema evolutivo para processamento em linha singela ALGOL (ALGOrithmic Language) algorítmica

linguagem

ALTRAN (a language for simbolic algebric manipulation in FORTRAN) - uma linguagem para manipulação simbólica de álgebra em FORTRAN AMTRAN (automatic mathematical translation) - translação matemática automática

sistema de ope-

COBOL (COmmon Business Language) - linguagem comercial comum CODASYL (COnference on DAta SYstems Languages) - conferência em linguagens de sistema de dados GeOmetry) -

geometria

COM (computer-outpu t microfilm) de saída de computador

microfilme

COGO (COordinated coordenada

CORAL (abbreviation for graphical communications control language) - linguagem de controle de comunicações gráficas CPM (cards per minute) -

cartões por minuto método do cami-

CPM (criticai path method) nho crítico

AOSP (automatic operating and scheduling program) - programa automático de operação e listagem

cps (characters per second) - caracteres por segundo DA (data acquisition) - aquisição de dados

APL/360 (a programming language on the 360) uma linguagem de programação no 360

DASD (direct access storage devices) - acesso direto aos dispositivos de armazenagem

APT (automatically programmed tools) - máquinas-ferramenta programadas automaticament e

DCCU (data-communic ations contrai unit) - unidade de controle de comunicação de dados

ASA (American Standards Association) - Associação Americana de Padronização

DATACOM (data communications ) ções de dados

comunica-

DDA (digital differential analyser) diferencial digital

analisador

ASR (automatic send-receive set) automática envia-recebe

montagem

BASIC (beginner's all-purpose symbolic instruction code) - código de instrução simbólica genérica inicial

DDT (debugging package) de programas

conjunto para teste

dup (duplication) - duplicação

NOVA ELETRÕNICÀ 431

EAM (electrical accounting machines) -máquinas elétricas de contabilidade

JCL (job contrai language) - linguagem de controle de tarefa

EBCDIC (expanded binary coded decimal inter· change)

KSR (keyboard send-receive) recebe

EDSAC (electronic discrete sequential al1tomatic computer) - computador seqüência! automáti· co discreto eletrônico

KWIC (key word in context) - palavra-chave no contexto

E DVAC (electronic discrete variable automatic computer) - computador variável automático discreto eletrônico ENIAC (electronic numerical integrator and calcu· lator) - integrador e calculador numérico eletrônico EOF (end-of-file) - fim do arquivo FORMAC (formula manipulator compiler) -com· pilador manipulador de fórmula FORTRAN (FORmula TRANslator) de fórmula

tradutor

GIGO (garbage in-garbage out) GPSS (general purpose simulation system) - sis· tema simulador de uso geral lAR (instruction adress register) endereço de instrução

registro de

1/0 (input/ outpu\) - entrada/saída IOCS (input/ output contrai system) - sistema de controle de entrada/saída IPL (information processing language) - linguagem de processamento de informações IPL (initial program loading)- carga do programa inicial ISO (lnternational Standards Organization) - Organização Internacional de Padronizações

432 NOVA ELETRÔNICA

teclado envia·

LISP (LISt Processing) - processamento de lista LP (linear programming) -programação linear LPM (tines per minute) -linhas por minuto LSC (least significant character) LSD (least significante digit) MAC (multiple access computer) de multiplo acesso

computador

MICA (magnetic ink character recognition) - reconhecimento de caracter a tinta magnética MIS (management information system) MODEM (MOdulator DEModulator) dor-demodulador

modula-

MSC (most significant character) MSD (most significant digit) N/ C (numerical-control) - controle numérico OS (operating system) - sistema operacional PCM (punches card machine, pulse code modulation) - máquina de perfurações de cartão, modulação por código de pulsos. PL (programming language) gramação RJE (remate job entry) tarefa RWD (rewind) -

linguagem de proentrada remota de

rebobinar

SOA (source-data automation) na fonte de dados

automatização

ERRAT AS REVISTA 2

TBA810DAS- - - - - - - - - - . . Na revista Nova Eletrônica n~ 2., artigo "TBA 810DAS", na relação de componentes, a página 157, o valor do resisto r R3 está impresso como "R3 - 1 k"

RELAÇÃO DE COMPONENTES TBA -810DAS

Cl1 R1 - 1

R2- 100 kQ

Deve ser I ido

R3 - .1 kQ

"R 3-1 00

R4 - 56

PRESCA

~1"

ECL----------------~

A lóg1ca ECL apresenta um atraso típic< 2 JJ.S para portas e 3 a 6 J-IS para operações temáticas. E os contadores, registradores e flops" ECL podem operar com freqüênc ia ordem de 200 MHz, em média. Não consider Um tempo de sub1da tfp1co para uma c mtnada fam1l1a ECL é de 200 mV por ).JS. comparação, o tempo para a lógica Schc

H<.. URA

Ainda na revista 2, página 130, no artigo "Prescaler ECL", onde se lê us (microssegundos), leia-se ns ( nanossegu ndos).

I()-----------------H-GU-~--2-------~ I

t - - - - - - - - - - 1 - - - - - Ótimo - - Bom

1 - - - t - - - t - - - - - t - - - - - + - - - - Ótimo Bom Reg ui - - -Mau

L...,-~+----11-------4------Péssimo

Capsulas fonográficas

Pré

Amplificadores

Altofalante

Péss1 Instrumentos Transduto- Pré Amplificadores Altofalantes musicai.; res captadg res

NOVA ELETRôNICA 433

Todos apreciam a lógica transistor -transistor, mais conhecida como TTL . É rápida, barata, facilment e encontráv el e ... tem uma grande dissipação em potência. Não muita, quando comparad a às antigas válvu las, porém demais para circuitos integrado s, especialm ente em relação aos semicond utores de óxido metálico. Aliás, estes últimos, pertencen tes à lógica MOS, são também apreciado s, justamen te pelo seu baixo consumo. Mas, normalme nte, não são tão rápidos, nem tão baratos quanto os da Ióg ic a TTL. Isto significa que os circuitos integrado s LSI (Large Scale lntegratio n - integração em larga escala) dissipam demasiad a potência (TTL) ou não possuem a rapidez necessária a muitas aplicaçõe s (MOS). E se as vantagens dessas duas lógicas pudessem ser reunidas em uma única? Portas rápidas, baratas, de baixo consumo - é o que nos oferece a lógica 12 L ou lógica de injeção integrada (I ntegrated Injection Logic) . Vamos ver como ela consegue abranger tais caracterís ticas. 434 NOVA ELETRôNI CA

TERRY STEEDE N

APRESENTANDO A[l ~ a1~rnm

NOVA E LETR Ã´NICA 435

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A Figura 1 Portas lógicas. O diagrama esquemático conceitual de uma porta TTL tfp1ca está representado em A. A função lógica equiva lente com tecnologia 12L aparece em B. Note que a porta TTL possui diversos resistores como parte de sua estrutura, ao passo que a porta 12L usa transistores, exclusivamente. Como resultado, há muito menos dissipação em potência, devido à ausência de perdas resistivas ( R.l2).

: ==D---sAÍ DA

PORTAS TTL CONVENCIO NAIS X PORTA 12 L

processamento, devido à "imersão". Segunda, as tecnologias TTL e MOS já existentes podem ser usadas para a fabricação dos O que é que determina o consumo nos circuitos 12 L, mantendo reduzidos os gastos circuitos TTL? A presença de resistores, de pesquisa e desenvolvime nto. Terceira, o principalment e, que se traduz como perdas processo de "imersão" economiza espaço, resistivas. A solução aparente é remover permitindo um maior número de portas por esses componentes. unidade de área e portanto, diminuindo o custo por circuito (a propósito, 12 L é A figura 1A representa um diagrama esconhecida também como lógica de tri'lnquemático de uma porta TTL convencional , sistores imersos). enquanto na fig. 1 B temos uma porta 12 L. Ambas executam a mesma função, sendo A velocidade de operação destas portas que 12 L o faz sem resistores. e o pino V JJ estão intimamente relacioO custo é um outro fator a considerar. nados. V JJ é um novo pino de alimentaA fig . 2A é uma posslvel configuração de ção, incluído nos circuitos 2 1 L, além do já uma distribuição normal em 12 L, com um conhecido V CC· onde são aplicados os transistor PNP e um NPN conectados por 5 volts CC . um "jumper" e separados por uma isolação difundida . Com todas estas junções, o faEste novo pino é uma entrada de tensão bricante precisa usar sete máscaras para pro- que determina a velocidade de operação duzir o circuito , que é similar aos TTL. do circuito. Observe, pela fig. 3, que quanto A fig. 28 mostra o mesmo circuito, com os menor for a potência apresentada a uma transistores "imersos" . A base do PNP porta 12 L teórica, mais baixa será a velocifoi ligada à terra e o NPN foi invertido dade obtida na porta. Basicamente, pode(invertendo-se as funções do emissor e do mos obter maior velocidade à custa de maior coletor). Não há necessidade do " jumper". potência , controlada no pino V JJ· Ajusta-se pois as duas porções P estão agora em um a velocidade através de um resistor limitasó bloco . Muito importante é o fato que dor ligado em V JJ, que vai controlar a corapenas qu atro máscaras são ex igidas agora . rente fornecida. Conhecendo-se tensão e Podemos enxergar três razões que causam corrente, a lei de Ohm pode fornecer o a redução de custos nesta lógica. Primeira, valor para este resistor. Futuramente, o remáscaras menos complicadas e redução de sistor poderá ser previsto internamente. 436 NOVA ELETRôNICA

vcc

VJJ

P+ N+ SAÍDA

ENTR. A

vcc H

:=o-SAÍDA N+

Veja (fig. 3) como a lógica 12 L se comporta em relação às lógicas C MOS e Schottky de baixa potência (LS). t bem visível a economia de potência que ela proporcio na, mesmo se operada nas mesmas freqüênci as. Diminuin do-se a freqüênci a de operação (ou velocidad e) das portas 12 L, a economia será maior ainda. Que outras observaçõ es poderiam ser adicionadas ao nosso conhecim ento básico de 12 L? De acordo com a firma Signetics, que mais produziu e desenvolv eu esta lógica, sua produção de 12 L nos próximos dois anos será dirigida de maneira tal a torná-la compatív el com os níveis TTL. Isto é facil-

Figura 2 Redução dos custos de fabricação. A porta 12L pode ser constru ida com uma distribuição na pastilha similar às portas TTL, como é visto em A. Entretanto, a constituição Hsica da lógica 12L permite a "imersão" dos dois transistores, produzindo uma configuração igual à de B, um artiffcio que simplifica o processamento do si I ício e reduz os custos de fabricação.

POltNCIA/PORTA 10mW

Figura 3

Velocidade x potenc1a. Este gráfico indica a tfpica relação do consumo com a freqüência de operação, para três famílias lógicas. LS designa portas Schottky de baixa potência. A curva 5 V CMOS é t(pica para estes dispositivos (CMOS), quando alimentados por 5 Vcc. A curva para 12L permanece abaixo das outras durante todo o seu percurso, o que implica maior eficiência. (Traduzido do número de Agosto de 1976 da Revista " Byte" - The Small Systems Journal). Freq. de operação

NOVA ELETRôNI CA 437

mente compree ndido quando se sabe que TTL apresenta de O a 0,8 Vcc, no estado lógico O, e de 2,4 a 5 Vcc, no estado lógico 1, o que perfaz uma diferença de 5 volts entre níveis. E, por outro lado, a lógica 12 L usará uma diferenç a de apenas 0,6 Vcc entre o estado "baixo" e o estado "alto". Portanto, vê-se que para compati bilizar 12 L com TTL é preciso um "interfa ce", ou circuito adaptador, para levar os níveis da primeira aos da segunda. Passados mais dois anos, este "interfa ce" será abandon ado e serão introduz idos então sistemas 12 L "puros" . A mesma compan hia advertiu ainda que a nova lógica não se destina a substitu ir TTL e C MOS, mas sim a preencher o "vácuo" existent e na faixa de operação de 2 a 20 MHz.

tem baixo consum o e alta velocida de de operação; que pode ser ajustada à velocidade de operação dos circuitos TTL, dispQ sitivos 1/0, ou das memórias RAM, ROM ou PROM. Suas saídas são em "coletor aberto", configur ação muito útil para conexões "WIRED OR" ou circuitos de barras de dados (data bus circuitry ). A nova lógica 12 L é uma tecnolog ia avançada e muito interessante, e será uma conquist a cada vez mais significa nte para o campo da eletrônic a.

Circuito s 12 L com tensão de operação maior estão sendo produzid os, para utilização conjunta com a lógica C MOS.

CLAUDI O C~SAR DIAS BAPTIST A MUSICM AN

EXEMPLOS PRATIC OS Finalme nte, o que tudo isto, significa para nós, os futuros utilizado res desta lógica, se for levado à prática? Vejamos um exemplo real: Em um integrad o 12 L da Signetics, notase que a dimensão de uma única porta é de 1,5 mi1 2 (1 mil - 1 milésimo de polegada). Toda a pastilha do integrad o mede apenas 125 mil 2 , sendo 90 mil 2 ocupados pelos circuitos 12 L. O restante consiste de circuitos TTL para "interfa ce". No que se refere à potência , a parte 12 L deste i ntegrado requer 200 mW a 1O MHz. Na mesma freqüência, a porção TTL, bem menor, exige 220 mW. Quando sistemas 12 L completos se tornarem viáveis, teremos um consumo da ordem de miliampê res em sistemas que necessitam de vários ampéres, se projetados com TTL . Em resumo, 12 L é uma lógica de alta densidade, que pode ser feita com a tecnologia e o processamento existentes; que 438 NOVA ELETRôN ICA

Uma Nova empresa vem crescendo nos Estados Unidos, tendo por detrás um grande nome em instrumento s musicais. É a "Musicm an", que traz novas bossas de Leo Fender, o pai da guitarra elétrica. Novos amplifica dores para guitarras, híbridos, que associam as vantagens dos circuitos integrado s na pré-ampli ficação, com as (discutí· veis) vantagens do sistema valvulado na parte de potência, estão sendo produzido s. Aliados a alto· falantes "Gauss", um dos dois, senão os melhores altofalant es para instrumen tos musicais, os ampli· ficadores "Musicm an", que tive oportunid ade de ouvir e curtir em casa de meu amigo Raphael, (o iniciador do movimen to que culminou com os Mutantes ), são realmente uma nova força a dispo· sição do guitarrist a exigente. Novos instrumen tos eletrificad os, de cordas, guitarras, contrabai xos, etc., são também produ· zidos pela Musicman e tem incluídos em seu in· terior pequenos pré-ampli ficadores, que realizam as funções de controle de volume e tonalidad e, bem como o casament o de impedânc ia com os amplifica dores e a relação sinal-ruíd o. Parabéns a Musicman l (continua) .

......

a:::::• •:::::.::::::: ::: .:::::. ::: .:::::. ::::::. ::: .:::::. •::·::: :::·::· ··:::·· ::: :::•::: ::: :::•::: :::•::: ::: :::·::: !!! ::. iii iii.!!! i!ii!i: iii !!i Ui !:: !i! !!! !ii iii !!! ::: :::.::: :::i:::::: ::: ::: ::: :::.::: ::: ::: :::.::: ::: ::: ::: ·:::::· ::: ::: :::::• ::: .:: ::~ ::: ::: ::: ·:::::· As notícias que levamos a conhecim ento de nossos leitores I. nos foram env1adas pelo nosso correspon dente em N. York, GUIDO FORGNON Esta secção terá o maior prazer em divulgar noticiáriOS das empresas nacionais ligadas à eletrônica , de entidades particular es ou oficiais, Para tanto, deverão estabeleci mentos de ensino, importado res e comercia ntes de compone ntes, etc. 141 30 Postal C. da através nos fornecer o material, por escrito, a matéria não ou divulgar de direito o entanto, no o-nos, 01000 - S. Paulo. Reservam interesse maior de ser julgarmos que no í-la resum a como bem s, recebermo que para enquadra mento. no espaço disponíve l. Este serv1ço é feito inteirame nte sem ônus para a fonte informad ora.

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(continuaç ão) C.C.D.B.

A Chrysler norte-ame ricana desistiu dos Display com LEDs para uso em uma nova geração de reló· gios digitais e optou pelos displays fluoresce ntes a vácuo, fornecido s pela FUTABA , uma produtora Japonesa. Uma ordem inicial de 50.000 peças de displays de 3 1/2 dígitos, 0,3 polegadas na cor azul-verde foi emitida e a empresa americana planeja aumentar a procura para aproxima damente meio milhão de unidades em 1978. A Chrysler também seleciono u a NATION AL SEMICON DUCTOR e a AMERIC AN MICROSY STEMS como fornecedo res de circuitos lógicos para novos relógios digitais, para serem incluídos nos últimos modelos de carro de 1977.

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Um novo circuito MOS para pianos eletrônico s foi desenvolv ido pela General Instrumen ts, nos EUA, e deverá estar disponíve l no mercado americano a partir de abril. O microcirc uito, designado A Y-1-1320 , detecta a velocidad e com que cada tecla do piano é pressio· nada e gera um sinal correspon dente para os cir· cu itos de som. Em seu interior, existem 12 circuitos independ entes geradores de freqüênci a, um para cada nota em uma oitava. Um instrumen to de cinco oitavas necessitar ia, portanto de 5 destes integrados .

Em carta recebida a 10 de março de 1977, tive o prazer de ser informad o d iretament e pelo Sr. Joseph E. Masucci, de sua promoção ao cargo de Diretor de Marketing para todas as divisões da CETEC CORPOR ATION, inclusive para a América Latina e a Divisão de Áudio da CETEC, que é responsáv el pelos excelente s altofalant es GAUSS, referi no Curso de Áudio da Nova

O já internacio nal conjunto MUTANT ES, nascido em São Paulo e exportad o para o Rio de Janeiro, está de partida novamen te a Europa, mais precisame nte para Milão, Itália , onde se apresentará durante seis meses ou mais. Notícias de lá serão enviadas com exclusivid ade para a Nova Eletrônic a, pelo Sérgio, Iíder do conjunto. Novos equipame ntos de som, movimen tos musicais, tudo chegará a nós por seu intermédi o, para colocar-n os em dia com o que há de mais recente uardem! na Euro

Seus fabricante s afirmam que um piano eletrô· nico que inclua estes Cls de 40 pinos irá custar menos de 200 dólares, e vai gerar sons mais próxl mos aos dos pianosnão -e letrificado s. NOVA ELETRôN ICA 439

CURSO DI AUDID

RESUMO DAS LIÇfiES

L IÇÁ O

DADAS

Os artigos do curso de áudio serão inteli glveis pelo leitor totalmen te leigo no assunto . Coloq·ue-se em atitude receptiva, sem julgar, ao ler pela primeira vez: "V IV A" a leitura. Depois, faça seu julgamen to e apro· veite o que achar correto. Existem pontos-chave nos sistemas de áudio que, por serem intrinseca mente imperfeitos em demasia, precisam de toda a atenção e cuidado, ou resultarão sempre elo mais fraco na cadeia de eleme que formam o sistema. Os elos mais fracos são os transduto res, especialmente os altofalant es - ver curvas de qualidade.

Um altofala nte deve ser o mais aperfeiçoado possível para chegar perto , em qualidade, dos mais vulgare s equipam entos elementos eletrôn icos que compõ e qualqu er sistema de áudio. Uma das mais importa ntes diferen ças entre os altofala ntes nacionais e os importa dos é o fio da bobina móvel que, nestes, é "achata do" . Enquan to isso não for realizad o aqui, em grande escala, nossos altofala ntes jamais igualarã o aqueles . Definiç ões sobre a naturez a do som, velocid ade do som, freqüên cia, superfí cies irradian tes versus freqüên cia, superfí cies, compri mento de onda, psico-a cústica, experimento , apelo aos fabrica ntes para que usem fio "chato ". Apelo aos fabrica ntes de altofala ntes para que publiqu em dados concret os sobre

o Nível de produto s .

1ntensid ade

Definiç ão de N IS ou SPL ter.

SPL Me-

Fase, pressão , velocid ade das partícu las do ar, gradien te de pressão , desloca mento das partícu las. Compa ração de listas rle especif icações aparen tement e correta s com Iista correta mente publica da. INTRO DUÇÃO

E costum e dos cientist as e sua "corte" partirem do particu lar para o geral. Assim, baseado s neste sistema , são escritos a maioria dos livros didátic os. O resultad o , geralmente, é que o estudan te se "enche " de

442 NOVA ELETRÔ NICA

Sonora de seus

aprender detalhes daquilo que ainda não esta atual forma de ensino seria uma das "viu" inteiro, de estudar partes de um todo mais fortes causas da crescente babei enque desconhece e, como conseqüência, tre os homens! abandona ou faz mal feito o estudo. Eu, O sistema inverso de ensino é, em geral, particularmen te, preferia passar o tempo superior. Partindo do geral para o partiem que cabulava aulas desse tipo, quando cular, mantêm-se os objetivos, a filosofia no Ginásio, construindo e fazendo voar da "coisa" em mente e, com isto, a devida aeromodelos ou aprendendo a fazer telescópios astronômicos no Planetário do lbirapuera, na saudosa "AAA". Só na Faculdade é que a coisa melhora. Lá, somente lá, quem passou a vida estudando as peças do imenso quebra-cabeça s, começa a enxergar o todo. Alguns estudantes, em algumas faculdades apenas, chegam a privilégio! Mas, quantos de nós chegam até à faldade? !! Seria o caso de conjecturar se

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proporção entre as partes. Sabendo-se que o quebra-cabeças formara a figura do Pato Donald, será muito mais fácil perceber as diversas partes de seu corpo, separadas. Esta série de lições pretende juntar ambos os sistemas. Enquanto vai dando o esboço geral do assunto e mantendo claros os objetivos, detém-se sobre os detalhes mais interessantes que forem sendo encontrado s pelo caminho. Preferi esta forma de apresentação por ser a linguagem humana muito limitada em sua linearidade e em sua relativa incapacidade de produzir a compreensão global e instantânea. Passo, pois, a discorrer sobre um sistema completo, muito conhecido de todos, que a todos interessa e toco apenas em seus pontos-chave para ir "clareando " os detalhes para você. Este é o sistema de reprodução estereofônica. Prefiro escolher como objetivo ou "geral" o sistema estereofôni co ao invés do tri, quadra ou plurifônico , por ser atualmente o estereofôni co aquele mais difundido e que mais carga de interesse contém para a maioria. Chegarei, futuramente, a tri, quadra e plurifonia. Para o estudante mais ávido, indico o Iivro, bastante compreensí vel, de Sau I Sorin, "Estereofon ia Prática", da Enciclopedi a Moderna de Eletronica, número oito da Coleção Radiorama, Littec Ediciones, Argen tina. Pode ser encontrado na LITEC (R. Sta . lfigenia , 180, São Paulo, SP) . Para os

444 NOVA ELI:-TRÕNICA

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mais avançados, o livro de Alec Nisbett, da BBC, indicado em minha primeira lição do Curso de Áudio, será também interessante. Eis uma introdução à estereofoni a adiante voltarei em mais detalhes ao assunto. Segue-se, nesta lição ainda, a continuação da exposição clássica sobre o Som e suas variáveis.

SOM ESTEREO FONICO A não ser em condições ambientais excepcionais, supercontro ladas, o "som estereofôn ico" não atinge seu objetivo, mesmo com o uso do mais sofisticado equi pamento de reprodução . A reprodução estereofônica pretende colocar à frente do ouvinte, uma cópia fiel, exata, daquilo que foi originalmen te gravado. ~ preciso ficar mui to claro em sua mente que esse objetivo original tem sido abandonad o pelos técnicos que controlam o condiciona mento de cada evento da gravação e reprodução do som, desde a fonte original desse som, até seu ouvido. Uma concepção mais modesta e que é mais aceita atualmente é a de que a "reproduçã o" sonora estereofôni ca não tem que ser absolutame nte fiel ao original mas, apenas "aceitável como se fosse uma outra audição ao vivo, com característi cas diferentes, mas possíveis, naturais". - "Que é que produz estas outras condições?" (você me perguntaria ).

O som estereofô nico, gravado ao ar livre, e reproduzi do ao ar livre, ou se gravado em camara perfeitam ente anecóica e aí mesmo reproduzi do pode, teoricame nte, para o ouvinte corretam ente localizado e usando-se equipame nto reproduto r de qualidade tão excepcion al que não produza distorçõe s perceptív eis, fazer chegar a seus ouvidos as vibrações sonoras que serão interpreta das como exata reproduçã o do original e impossíve is de serem distingu.idas daquele. Foram tentados e com sucesso experime ntos nesse sentido (ver Iivro "Curso Esse de Alta Fidelidad e", sugerido na primeira lição deste curso); mas creio que muita coisa foi deixada por conta da adaptabilidade do ouvido humano (ainda neste caso) e da sugestão. Em condições diferentes das duas que enunciei, a não ser quando, pelo menos, a reproduçã o, seja feita em camara anecói-

ca ou ao ar livre, começare mos a distinguir a reproduçã o do original à med ida em que existir som chegando a nossos ouvidos, não apenas diretamen te da fonte sonora reproduto ra, mas também das reflexões deste som reproduzi do, fe itas nas paredes e objetos da sala de reproduçã o. As próprias reflexões e reverbera ções existente s no ambiente original da gravação são difíceis de gravar fielmente devido às caracterís ticas dos microfone s. Como música clássica em geral, a música sacra em especial e a música popular em muitos casos deve ser, por costume e por preferênc ia dos próprios músicos, executad a em ambiente s com determin adas e específicas caracterís ticas de reverbera ção e como, em nenhuma residência ou estúdio convencionais as dimensõe s e construçã o do recinto dão possibilid ade de se eliminar a re~le-

NOVA ELETRÔNIC A 445

xão sonor a por comp leto, posso afirm ar a você que, difici lment e em toda sua vida, mesmo que seja um técnic o profis siona l em gravação ou repro dução de som, terá ouvido ou ouvirá uma repro dução estere ofônica idênti ca ao original. Ao contr ário do que se tem afirm ado , mesm o uma repro dução estere ofôni ca feita no ambi ente original da gravação não será idênt ica ao original devido à difere nte forma de propa gação do som e reflexão vinda, por exem plo , dos diversos instru ment os que comp õe uma orque stra sinfôn ica em comp araçã o com a que vem do par de caixa s acúst icas que comp õe o sistem a estere ofôni co de repro dução . Tamb ém não será idênt ica devido à soma das reflex ões gravadas no original às novas reflex ões duran te a reprodu ção . Sistemas de mais de duas caixa s acústicas, com três canais ou quatr o, são tenta dos, às vezes com sucesso relativo , para recriar pelo meno s uma reverberação fic- por minh a partic ular espec ulaçã o) con• o tícia, mais ap10ximada à que esper aríam os uso de batim entos ultra- sônic os e sistem a que fosse a original. Você verá, nas próxi - de varre dura tridim ensio nal, em camp o mas lições, a impo rtânc ia do ambi ente em acúst ico não linear (esta últim a idéia é relação à repro dução e os "com prom issos " minh a, partic ular, apena s para ilustr ar uma norm almen te aceito s. possibilidade). Pessoalmente sou de opini ão que deveEnqu anto o futur o não chega , tenta mos mos força r ao extre mo o aperf eiçoa ment o comp reend er melh or e utiliz ar o sistem a da técnica de gravação e repro dução sonoestere ofôni co atual. Você deve ter em ment e ra, no sentid o da obten ção do som o mais que um sistema estere ofôni co mal "regu perfe itame nte possível igual ao original, lado" (o que é fácil acont ecer devid o à sua isto nos níveis de pesquisa avançada. Toda maior comp lexida de) é pior que um sistem a uma revolução nos princ ípios básicos da mono fônic o . Tamb ém uma caixa com vágravação e repro dução virá muda r todos rios altofa lantes , mal proje tada e alime nos comp onent es da cadei a, isto é, a gravatada, será pior que uma caixa de som com ção e repro dução virão a ser totalm ente ele- um só altofa lante "full- range " . Tudo se trônicas, sem peças móveis, utiliz ando-se passa como com a TV em cores versus a princ ípios da técnic a digital , por exem plo TV branc o e preto . A prime ira vista, para (os gravadores e toca-discos conve ncion ais quem jamai s viu TV em cores , a surpr esa desaparecerão). Os altofa lantes conve ncio- causa uma forte impressão. Esta impressão, nais serão subst ituído s por sistemas que a prazo mais ou meno s curto , ou até imedia · perm itam a repro dução "holo gráfic a", ou tame nte, por mais forte que seja, poder á ser seja, cada vibração será repro duzid a no es- desagradáv el! Esta sensa ção se deve a que paço tridim ensio nal vinda do ponto original novos fatore s foram introd uzido s e estes , mesmo e não de duas caixas separadas. mal ajusta dos, são preju diciai s à imagem Isto virá a ser possível (talvez e apena s que, embo ra mais inteligível por conte r

446 NOVA ELETRÚNICA

mais informação, torna-se menos natural. Realmente, um televisor colorido mal "regulado" é "pior" que um branco e preto! Mas, bem ajustado, que maravilha! Quanta coisa nova podemos agora perceber e com que maior aproximação do original! O mesmo se dá com a estereofonia. E necessário conhecimento maior, mais ajustes, mais trabalho e estudo para conseguir bens resultados. ATENÇAO: Apesar de não se reproduzir com perfeição o original, vale a pena o esforço aplicado na construção ou aplicação do sistema estereofônico : ele supera, hoje em dia, em média, o sistema monotônico.

ou som completamen te diferente; não apenas isto, mas uma qualidade ou informação diferente do mesmo instrumento ou grupo de instrumentos. Supondo um som ou um sinal idêntico, sendo reproduzido por ambas as caixas, este parecerá estar vindo de um ponto situado entre as duas. Quando vem de uma só caixa, obviamente parecerá estar vindo daquela caixa. Outras direções, são simuladas por diferentes proporções do mesmo som, vindas das duas caixas. Usa-se chamar a caixa de altofalantes da esquerda como reprodutora do sinal "A" e a caixa da direita do sinal "B".

E necessário que, pelo menos, os altofalantes da esquerda ao serem estimulados TEORIA DA REPRODUÇA O pelo mesmo sinal que os da direita, movam ESTEREOFO NICA se para a frente ao mesmo tempo que os da A idéia básica da estereofonia é criar direita, isto é, que estejam em "FASE" um campo de som à frente do ouvinte, ou nada parecido com "estereofonia " será aproximadam ente igual a um campo ori- obtido a ambas as caixas reproduzirem o ginal, ou que dê a impressão de ser um mesmo som, mas sim, um som de direção som "possível", ao "vivo". indefinida e tonalidade irreal. Um som para, Normalmente, esse objetivo é consegui- que seja reproduzido no centro, entre as do, na reprodução, com o uso de duas duas caixas, portanto, deve sair o mais caixas de altofalantes, cada uma recebendo exatamente igual de ambas as caixas e os um sinal diferente, isto é, cada uma produ- altofalantes devem trabalhar juntos, no zindo um som diferente. Não cada uma mesmo sentido, para a frente e para trás, reproduzindo um instrumento diferente ao mesmo tempo.

I (Conclui no próximo número} NOVA ELETRÔNICA 44 7

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FND 800 -

FNDSOO I FND807

1 OM ITI DO 2 SEGMENTO A 3 SEGMENTO F 4 CATODO COM U M/ANO DO COMUM 5 SEGMENTO E 6 CAT ODOCOMU M/ ANODO COMUM 7 SEM CONEXÃO 8 OMITI DO 9 OM ITIDO 10 PON T O DEC IMAL 11 SEGMENTO D 12 CATODO COMUM / ANODO COMUM 13 SEGMENTO C 14 SEGMENTO G 15 SEGMENTO B 16 OM IT I DO 17 CATODO COMUM/ ANODO COMUM 18 OMIT I DO

FND 807

DESCRI ÇÃ O GERAL O FND 800 e o FND 807 são "displays" vermelhos de GaAsP, dígito simples de sete segmentos, cujo caracter possue a altura nomi nal de 20,3 mm (0,8"). O FN D 800 tem a configuração de catodo comum. O FN D 807 apresenta a configuraçã o de anodo comum. São recomendados para o uso onde seja necessária uma visibil idade de at é cerca de nove metros do d isplay. Cada dígito tem um código de luminosidade (05, 06, 07 ... ) que permite a montagem de conjuntos com casamento perfeito. •

Requ1s1to de baixa corrente, tipicament e 5 mA por segmento

•

Ba1xa tensão de tipicamente 1,7 V F

•

Ponto decimal no canto inferior direito

• •

Ponto de sobre-carga (overflow) no canto superior esquerdo com o dígito montado invertido. Relação de contraste com a lente de cobertura integra l aumentada

•

Montagem honzontal típica de 25.4 mm (1").

•

Catodo comum ou anodo co mum .

44!! NOVA H ETRÕN ICA

FND 870

FND 800

25° C CARACTE R(STICAS EL~TRICAS E; RADIANT ES : TA = MIN.

TIP.

lnte nsu,1 ade Lur.11nos.) AKial. c.da segmento

240

600

Tens.io Onera

1,5

1,7

BV R

Tens.io Reverl8 de Ruptura

3,0

0112

Ângulo de V•~tbtlidade a Me•a Intensidade

F-ARAMETRO

Stmbol o

lo Vf

Lo Àpk .ÓIQ

CONl>I<;OI:.S

MAX U"liD. IJ<d

= 20mA

IR = 1,0mA

± 25

,..6u

Méd•a de Lummosid.K te do Segmento

ftL

Compr1men to de Onda de P•co

650

Casamento de lntens•dade, Segmento a Segmento

1:33

±20

2,0

20 mA

20mA

lf -

20mA

'• =

20 mA em todo O COOJUOIO dOS S8qm .

Casamemo de lntenste»de

LIMITE S ABSOL UTAME NTE MÁXIM OS Temper atura e umidad e máximas -25° C a + 85° C

Temperatura de junção

-25° C a + 85° C

Temperatura de armazenamento

260°

Temperatura de soldagem (5 segundos)

98%

Umidade relativa (ií 65° C

Tensões e Correntes máximas 3,0

V R Tensão reversa IF (Avg)

Corrente direta média por segmento ou ponto decimal Acréscimo a partir de 25° C na tempera tura ambien te Corrente de pico por segmen to ou ponto decimal 25° C (pulso com largura de 100 J..LS) 1 000 pps, TA

25 mA 0,3 mA/°C 200 mA

Tabela de equivalência de foto prod utos DISPOSITIVO BP 101 BPX 25 BPX 29 BPX 37 BPX 38 (1 a 3) BPX 43 (1 a 4) BPX 58

FABRICANTE

TIPO DE DISPOSITIVO

EOUIVA· LENTE COOtGO FAIRCt«.D

Siemens Philips Ph il ips Pro Electro n

T0 -18, c/ lente, foto t rans. T0 -18, c/ lente, f oto trans. T0-18, c/ lente, foto tran s. T0-18, c/ lente, foto trans.

FPT 500 FPT 500 FPT 510 FPT 500

B,C A A B

Pro Electro n

T0 -1 8 , foto trans. plano

FPT 510

Pro Electro n

T0-18, c/ lente, foto trans.

FPT 520

Pro Electro n

T0-18, c/ lente foto trans.

FPT 500

NOVA ELETRÔ NICA 449

FOTO PRODUTOS

I DISPOSIT IVO BPX 59 BPX 70 BPX 70C BPX 70D BPX 70E BPX 72 BPX 72C BPX 72D BPX 72E CL 100 CL 110 CL 110A CL 1108 CLT 2010 CLT 2020 CLT 2030 CLT 2065 CLT2130 CLT2140 CLT2150 CLT 2160 CNY 22 CNY 23 CNY 42 CNY 43 CNY 47 CNY 47A COY 10 COY 11 B COY 11 C COY13 COY14 COY 15 EE 100 EP 2 EPY 621 EPY 6211 EPY62111 GG 686 GLE 503 GS 600 GS 603 GS 606

FABRICAN TE Pro Electron Philips Philips Philips Philips Philips Philips Phil ips Philips Central Lab Central Lab Central Lab Central Lab Clairex Clairex Clairex Clairex Clairex Clairex Clairex Clairex Philips Philips Philips Philips Philips Philips Pro Electron Philips Philips Pro Electron Pro Electron Pro Electron EEP EEP EEP EEP EEP General Sensors Sharp General Sensors General Sensors General Sensors

450 NOVA ElETRÔNIC A

TIPO DE DISPOSIT IVO T0-18, c/ lente, foto Dar I ington Lente plástica esférica, foto trans. Lente plástica esférica, foto trans. Lente plástica esférica, foto trans. Lente plástica esférica, foto trans. Lente plástica esférica, foto trans. Lente plástica esférica, foto trans. Lente plástica esférica, foto trans. Lente plástica esférica, foto trans. Diodo emissor de luz infra-vermelha Diodo emissor de luz infra-vermelha Diodo emissor de luz infra-vermelha Diodo emissor de luz infra-vermelha T0-18, foto trans. plano T0-18, foto trans. plano T0-18, foto trans. plano T0-18, c/ lente, foto trans. T0 -18, c/ lente, foto trans. T0-18, c/ lente, foto trans. T0-18, c/ lente, foto trans. T0-18, c/ lente, foto trans. Acoplador, saída trans. Acoplador, saída trans. Acoplador, saída trans. Acoplador, saída trans. Acoplador, saída trans. Acoplador, saída trans. Diodo emissor de luz infra-vermelha Diodo emissor de luz infra-vermelha Diodo emissor de luz infra-vermelha Acopladores, saída trans. Acopladores, saída trans. Acopladores, saída trans. Diodo emissor de luz infra-vermelha Acoplador, saída trans. T0-18, c/ lente, foto trans. T0 -18, c/ lente, foto trans. T0-18, c/ lente, foto trans. T0 -18, c/ lente, foto trans. Diodo emissor de luz infra-vermelha T0-18, trans. c/ lente plana T0-18, trans. c/ lente plana T0-18, trans. c/ lente plana

EOUIVALENTE CÓDIGO FAIRCHILD FPT 560 FPT 100 FPT 100 FPT 100 FPT 100 FPT 120 FPT 120 FPT 120 FPT 120 FPE 500 FPE 500 FPE 500 FPE 500 FPT 510 FPT 510 FPT 530 FPT 520 FPT 520 FPT 500 FPT 520 FPT 520 FCD 825 FCD 825 FCD 825 FCD 825 FCD 825 FCD 825 FPE 500 FPE510 FPE 510 2N26 2N26 2N26 FPE 560 4N26 FPT 500 FPT 500 FPT 500 FPT 540 FPE 500 FPT 510 FPT 510 FPT 530

B C, B C, B C, B C,B C, B C, B C, B C, B B,C E E E B B B B B B B B B B B B B B

c c c c A A B A A B B B

B B,C B B B

)

FOTO PROD UTOS I DISPOSI TIVO GS 609 GS 610 GS 612 GS 670 GS 680 GS 683 H11A1 H11 A2 H11A3 H11A4 H11A5 H11 81 H11 82 IL 1 IL 5 IL 12 IL 15 IL 16 IL 74

ILA 30 ILA 55 ILCA2-30 ILCA2-55 IRL 40 L1461 L1462 L1463 L14A502 L 14C1 L14C2 L14F LD24 LPT 100 LPT 100A LPT 1008 LPT 110 LPT 110A LPT1108 M7-161 M7-162 M7 -163 M7-164 M7-165

FABRICA NTE General Sensors General Sensors General Sensors General Sensors General Sensors General Sensors General Electric General Electric General Electric General Electric General Electric General Electric General Electric Litronix Litronix Litroni x Litronix Litronix Litronix Litronix Litronix Litronix Litronix Litronix General Electric General Electric General Electric General Electric General Electric General Electric General Electric Siemens Litronix Litronix Litronix Litronix Litronix Litronix Monsanto Monsanto Monsanto Monsanto Monsanto

TIPO DE DISPOSI TIVO T0-18, trans. c/ lente plana T0-18, trans. c/ lente plana T0-18, trans. c/ lente T0-18, c/ lente T0-18, trans. c/ lente T0-18, trans. c/ lente Acoplado r, saída trans. Acoplado r, saída trans. Acoplado r, saída trans. Acoplado r, saída trans. Acoplado r, saída trans. Acoplado r, saída Dar I ington Acoplado r, saída Darlingto n Acoplado r, saída t rans. Acoplado r, saída trans. Acoplado r, saída trans. Acopfado r, saída trans. Acoplado r, saída trans. Acoplado r, saída trans.

EOUIVALENTE CÓDIGO FAIRCHI LD FPT 530 FPT 530 FPT 500 FPT 500 FPT 520 FPT 520 H11 A 1 H11A2 H11A3 H11A4 FCD 810 H11 81 H11 82 IL 1 IL 5 IL 12 IL 15 FCD 820 A IL 74

FCD 850 8 Acoplado r, saída Darlingto n FCD 855 8 ington I Dar Acoplado r, saída FCD 850 8 n Acoplado r, saída Darlingto FCD 855 8 n Darlingto Acoplado r, saída FPE 100 elha infra-verm luz de Diodo emissor FPT 500 trans. foto T0-18, c/ lente, FPT 500 trans. T0-18, c/ lente, foto FPT 500 trans. foto T0-18, c/ lente, FPT 500 trans. T0-18, c/ lente, foto FPT 510 T0-18, plano, foto trans. FPT 510 T0-18, plano , foto trans. FPT 560 T0-18, c/ lente, foto Darlingto n FPE 500 Diodo emissor de luz infra-vermelha FPT 100 trans. Plástico, lente esférica, foto FPT 100A Plástico, lente esférica, foto trans. FPT 1008 Plá stico, lente esférica, foto trans. FPT 110 Plástico, lente plana, foto trans. FPT 110A trans. Plástico, lente plana, foto FPT 1108 trans. foto Plástico, c/ lente plana, FPT 100 trans. Plástico, c/ lente esférica , foto FPT 100 Plástico, c/ lente esférica, foto trans. FPT 100 trans. Plástico, c/ lente esférica, foto Plástico, c/ lente esférica, foto trans. FPT 100 Plástico, c/ lente esférica, foto trans. FPT 100

8 8 8 8 8 8 A A A A A A A A A A A 8 A A A A A B, C 8 B 8 B 8 8 8 E A A A A A A A 8 8 8 8

NOVA ELETRÔN ICA 451

FOTO PRODUTOS DISPOS I TI VO M7- 18 1 M7-182 M7-183 M7-184 MCA 230 MCA 231 MCA 255 MCT 2 MCT2E MCT 26 ME 7021 ME 7022 ME 7023 ME 7024 MLED 930 MOC 1000 MOC 1001 MOC 1002 fv'lOC 1003 MOC 1 100 MOC 1200 MRC' 300 MRD 310 MRD 810 MRD 3050 MRD 3051 MRD 3052 MRD 3053 MRD 3054 MRD 3055 MRD 3056 MT1 MT 2 OP 131 OP 300 OP 301 OP 302 OP 303 OP 304 OP 305 OP 700 OP 701 OP 702

FABRI CANTE Monsan to Monsan to Monsan to Monsan to Monsan to Monsan to Monsan to Monsan to Monsan to Monsan to Monsan to Monsan to Monsan to Monsan to Motoro la Motoro la Mo toro la Motoro la Motoro la Motoro la Motoro la Motoro la Motoro la Motoro la Motoro la Motoro la Motoro la Mo toro la Motoro la Motoro la Motoro la Monsan to Monsan to Optron Optron Optron Optron Optron Optron Optron Optron Optron Optron

TIPO DE· DISPO SITIVO

Plástico, c/ lente plana, foto trans. Plástico, c/ lente plana, foto trans. Plástico, c/ lente plana, foto trans. Plástico, c/ lente plana, foto trans. Acopla dor, saída Darling ton Acopla dor, saída Darling ton Acopla dor, saída Darling ton Acoplador, saída trans. Acoplad or, saída trans. Acopla dor, saída trans. Diodo emissor d e luz infra-ve rmel ha Diodo emissor de luz infra-ve rmel ha Diodo emissor de luz infra-ve rmelha Diodo emissor de luz infra-vermelha Diodo emissor de l uz infra-vermelha Acoplador, sa ída trans. Acopla dor, saída trans. Acoplador, saída trans. Acoplad or, sa ída trans.

Acoplad or, saída Darling ton Acoplador, saída Darling ton T0-18, c/ lente, foto trans. T0-18, c/ lente, foto grans. T0-18, c/ lente, foto trans. T0-18, c/ lente, foto trans. T0- 18, c/ lente, foto trans. T0-18, c/ lente, foto trans. T 0 -18, c/ lente, foto trans. T0- 18, c/ lente, foto t rans. T0-18, c/ lente, foto trans. T0-18, c/ lente, foto t rans. T0-18, c/ lente, foto trans. T0-18, c/ lente, foto trans. Diodo emissor de luz infra-vermelha T0 -18, c/ lente, foto Dar I ington T0 -18, c/ lente, foto Darl ingt on T0- 18, c/ lente, foto Darling ton T0-18, c/ lente, foto Darling ton T0-18, c/ lente, foto Darling ton T0-18, c/ lente, foto Darling ton D0-33, lente plana, foto trans. D0-33, lente plana, foto trans. D0-33, lente plana, foto trans.

EQUIV A· LENTE CÓDIG O FAIRCH ILD FPT 11 0 FPT 110 FPT 120 FPT 136 FCD 850 A FCD 865 A FCD 855 A MCT 2 MCT 2E MCT26 FPE 104 FPE 104 FPE 104 FPE 104 FPE 500 MOC 1000 MOC 1001 MOC 1002 MOC 1003 4N30 4N30 FPT 500 A FPT 500 A FPT 5 10 A FPT 500 FPT 500 FPT 500 FPT 500 FPT 500 FPT 500 FPT 500 FPT 500 F PT 500 F PE 500 FPT 560 FPT 560 FPT 560 FPT 560 FPT 560 FPT 560 FPT 10 1 FPT 101 FPT 101

A B B B A A A A A A B,C B,C B,C B,C A A A A A A A A A A A B B B B A A A A B B B B B B B A B B

.) 4 5 2 :"10\'A ELETRÔ NI CA

FOTO PRODUT OS D ISPOSITIVO

FABRICANTE

OP 703 OP 704 OP 705 OP 790 OP 800 OP 801 OP 802 OP 803 OP 804 OP 805 SGSP 21 SPST 300 SPST 310 SSL 4 SSL 34 SSL 54 STPT 100 STPT 100A STPT 1008 STPT 110 STPT 110A STPT 1108 STPT 120 STPT 120A STPT 1208 STPT 130 STPT 130A STPT 1308 T IL 31 TI L 32 TIL 33 T I L 34 T I L 65 TIL 66 TIL 67 TI L 81 TIL 99 TI L 111 TI L 112 T I L 113 TI L 11 4 TIL 115 T I L 116 T I L 117

Optron Optron Optron Optron Optron Optron Optron Optron Optron Optron SGS Sensor Tech Sensor Tech General Electric General Electric General Electric Sensor Tech Sensor Tech Sensor Tech Sensor Tech Sensor Tech Sensor Tech Sensor Tech Sensor Tech Sensor Tech Sensor Tech Sensor Tech Sensor Tech Texas I nstrument Texas I nstrument Texas lnstrument Texas l nstrument Texas I nstrument Texas I nstrument Texas I nstrument Texas l nstrument Texas l nstrument Texas l nstrument T exas l nstrument Texas l nstrument Texas I nstrument Texas lnstrument Texas l nstrument Texas I nstrument

TIPO DE DISPOSITIVO D0-33, lente plana, foto trans. D0-33, lente plana, foto trans. D0-33, lente plana, foto trans. D0-33, lente plana, diodo T0- 18, c/ lente, foto trans. T0-18, c/ lente, foto trans. T0-18, c/ lente, foto trans. T0-18, c/ lente, foto trans. T0-18, c/ lente, foto trans. T0-18, c/ lente, foto trans. T0-18, c/ lent e, foto trans. T0-18, c/ lente, foto diodo T0-18, c/ lente, foto diodo Diodo emissor de luz infra-vermelha Diodo emissor de luz infra-vermelha Diodo emissor de luz infra-vermelha Plástico, foto trans. c/ lente esférica Plástico, foto trans. c/ lente esférica Plástico, foto trans. c/ lente esférica Plástico, foto trans. c/ lente plana Plástico, foto trans. c/ lente plana Plástico, foto trans. c/ lente plana Plástico, foto trans. c/ lente esférica Plástico, foto trans. c/ lente esférica Plástico, foto trans. c/ lente esférica Plástico, foto trans. c/ lente plana Plástico, foto trans. c/ lente plana Plástico, foto trans. c/ lente plana Diodo emissor de luz infra-vermelha Diodo emissor de luz infra-vermelha Diodo emissor de luz infra-vermelha Diodo emissor de luz infra-vermelha Plástico, c/ lente esférica, foto trans. Plástico, c/ lente plana, foto trans. Plástico, foto trans. c/ lente esférica T0-18, foto trans. c/ lente T0-18, foto trans. c/ lente plano Acoplador, sa ida trans. Acopladores, sa ida trans. Acopladores, sa ida Dar I ington Acopladores, sa ida trans. Acopladores, saída trans. Acopladores, saída trans. Acopladores, saída trans.

EOUIVALENTE CÚD IGO FAIRCHILD FPT 101 FPT 101 FPT 101 FPT 102 FPT 500 FPT 500 FPT 500 FPT 500 A F PT 500 A FPT 520 FPT 500 FPT 540 FPT 520 FPE 500 F PE 500 FPE 500 F PT 100 F PT 100 A FPT 100 8 FPT 110 FPT 110 A FPT 110 8 FPT 120 FPT 120 A FPT 120 8 FPT 130 FPT 130 A FPT 130 8 FPE 500 FPE 104 FPE 510 FPE 500 FPT 100 FPT 110 FPT 120 FPT 500 FPT 510 T I L 111 T I L 112 T I L 113 T I L 114 TI L 115 TI L 116 T IL 117

B 8 8 A A 8 8 8 8 A 8,C 8 8 A 8 8 A A A A A A A A A A A A 8 8,C 8 8 8,C 8,C 8,C A A A A A A A A A

\. NOVA ELETRÔNICA 453

FOTO PRODUTOS

J DISPOSITIVO

FABRICANTE

TI L 118 TI L 119 TIL613,614 615,616 ZM 110 1N2175 4N25 4N26 4N27 4N28 4N29 4N30 4N3 1 4N32 4N33 4N35 4N36 4N37

Texas lnstrument Texas lnstrument Texas I nstrument Ferranti Texas I nstrument l ndustry I ndustry lndustry l ndustry l ndustry I ndustry l ndustry I ndustry I ndustry l ndustry lndustry lndustry

TIPO DE DISPOSITIVO Acopladores, saída trans. Acopladores, saída Darlington Plásticos, esférico, D0-33 lentes planas T0 -18, e/ lente, foto trans. Foto diodo, D0-33, lente plana Acoplado r, saída trans . Acoplador, saída trans. Acoplador, saída trans. Acoplador, saída trans. Acoplador, saída trans. Acoplador, saída trans. Acoplado r, saída trans. Acoplado r, saída trans. Acoplador, saída trans. Acoplado r, saída trans. Acoplador, saída trans. Acoplador, saída trans.

Equivalente Fairchild TI L TI L FPT FPT

CÓDIGO

118 119 101 500

A A B,C B

IFPT 102 4N25 4N26 4N27 4N28

4N29 4N30 4N31 1 4N32 4N33 4N35 4N36 4N37

A A A A A A A A A A A A

A TABELA DE EOUIVALf :NCIA DE FOTO-PRODUTOS Esta útil tabela de equivalência de foto-dispos itivos está em ordem pela referência do fabricante para a qual há um direto ou similar equiva lente Fa irch ild. O código que aparece na última coluna da direita define o grau adaptação entre o dispositivo Fairchild e o de outra procedência. Esse código é o segu inte: A B

o dispositivo Fairchild é elétrica e mecanicamente equiva lente diferença elétrica mínima

C D

diferença mecânica mínima diferença elétrica significante

diferença mecânica significante

.t 5-l NO\ \ ~ LFTRÕNJC\

NOVA ELETRONICA Rua Aurora 171- 2 and. São Paulo

Temos respond ido a todas as cartas recebid as, pessoal mente. Neste caso particul ar, na fa lta de remeten te, a Nova Elet rônica respond e. Devemo s comuni car, no entanto que será a primeir a e última resposta a remeten tes ignorad os, pois pode-se imaginar o que adviria se prosseg uissemo s em tal atitude. Uma entidad e superio r, harmon izando- se à persona liqade de R. A. Moog, enviou- nos a seg uin te carta, sem remeten te (reprod uzida "ao pé da letra"). Belo Horizon te 25/03/ 1977. "Cesse tudo o que a musa antiga canta que outro valor mais alto se alevant a" Senhore s, Esta revista "Nova Eletrôn icà é mesmo da pesada. Começo u entrand o de cheio nos assunto s mais fascinan tes da atualida de: Synthes izers, aparelhos digitais e comput adores. ~ como dizia o Carlos Gomes para o Verdi:

Você começa onde as outras termina m. Ah! não, desculp em foi o contrár io, foi o Verdi que. disse. E por falar em contrár io, no sustam, pág. 44, fig. 3, os diodos estão ao contrár io do diagram a, bem como o 04 tomou o lugar do 05. Após termina r o grande Synthes izer, enviarei fotos , dados e esoecifi cações. E que venha o curso de áudio. Salve-o. Pa rabéns e Cordiai s saudaçõ es ROBER T A. MOOG P.S.

É ele mesmo, o pai dos VCO, VCF, VCA, ENV, SHAPE RS, RING MODUL AT. TRAN GENER ATORS , SI ENTS GEN., NOISE , INVER TERS ER DOUBL FREOU ENCY RAIN, WIND, SURF, WAA, NOISE, PINK KEYBO ARD CONTR OLLER , ETC."

Compre endemo s e somos gratos; harmon izamo nos também . Cláudio César Moog Baptista

NOVA ELETRÔ NICA 455

CONVIRSANDO

ATUAÇ ÃO DOS FETs EM RF Va mos t ratar, nesta última parte, de aplicaçõ es mai s específ icas dos transisto res de efeito de campo. Interessa-nos agora o FET em circuitos de rádio freqüênc ia e os motivos que o tornam ideal para ta is circuitos .

FETs de UH F em amplificadores de 450 MHz, configu ração " porta comum" .

2N 5397

Os FE Ts de alto desempen ho podem ser usados com vantagens em amplifica dores de UHF, devido à sua faixa dinâmica, baixo ru ído e excelente iso· lação reversa, quando usados como elemento s cs ativos. Circuitos empregan do uma configu ração "porta comum", com o dreno e o supridour o sintonizad os, não requerem neutraliza ção, pois a FIGURA 2 2 isolação reversa é função da capacitâ ncia dreno-supridouro e da condutân cia de saída. Sendo esta capacitân cia muito baixa, concluí-se que a reali- Pode ser usado em recepto res, com excelente s caracterís t icas de isolação reversa, que redu zem a mentação através do transistor será desprezív el. irrad iação do oscil ador loca l à antena. Enco'ntra O amplifica dor da fig. 22 trabalha na freq üência aplicaçõe s em co mun icações aéreas o u te rrestres centra l de 450 MHz, com uma largura de faixa de (aeronáut ica, polícia, bombeiro s ), em UH F de TV, 6 MHz, a 3 d B. t compatív el com sistemas de 50 S1. rad ioamador ismo e várias o utras.

456 NOVA ELET RÔN ICA

SOBRI TRANSISTORIS DllfiiTO DI CAMPO [] i]

DOBRADO RES DE FREQU~NCIA A curva de transferênc ia dos FETs aproxima-s e das curvas da lei quadrática, o que quer dizer que os mesmos produzem uma razoável segunda harmônica do sinal de entrada, enquanto que as harmônicas de ordem superior são desprezívei s. Esta particularid ade torna o transistor de efeito de campo ideal para circuitos dobradores de freqüência.

concl usão

aproximad amente, com a impedância do secundários dos transforma dores de banda larga dispo níveis no mercado. O circuito de sintonia série C8L2 forma um "trap" (filtro) que aumenta a rejeição de harmônicas de terceira ordem para mais de 70 dB. Mesmo sem este filtro, a rejeição seria de 50 dB.

FETs de junção (JFETs) em amplificad ores de No passado, muitos multiplicad ores de freqüênF de banda super larga UH cia em estado sólido empregaram diodos Schottky (ou hot-carrier) em circuitos de onda completa, Os transistores de efeito de campo, tipo junção, balanceado s. Mas estes circuitos alcançavam uma podem ser utilizados como elementos ativos em eficiência máxima de multiplicaç ão de apenas 8%. res de banda larga, com múltiplas amplificado Além do mais, tais diodos possuem curvas de transs. Sua aplicação nestes casos distribuído oitavas, ferência exponencia is, o que torna obrigatório o de uso de vários filtros (traps) sucessivos, a fim suprimir as harmônicas superiores e manter a pureza da forma de onda na saída. Ao contrário, um circuito multiplicad or utilizando FET requer apenas um filtro para supressão de harmônicas e pode operar com eficiência de até 100%. O multiplicad or da fig. 23 usa dois FETs "casados" como amplificad ores "porta-com um". Usa-se ' 7 Vo • 10V esta configuraçã o porque a impedância de portaFIGURA 23 "casada", ser pode transistores dos (gigl comum"

NOVA ELETRÔNIC A 457

teve o m... smo sucesso de projetos anteriores , com válvulas e transistor es bipolares, que alcançavam variam décadas de largura de faixa. O pt <.•jeto de amplifica dores distribuíd os envolve basicamen te a configura ção escolhida para a linhas de atraso de transmiss ão de entrada e saída. Existem várias opções, porém a mais simples é a da fig. 24, que oferece um ótimo atraso em grupo, ao longo de uma maior área de banda passante.

to de campo, vimos seus dois típicos básicos, o JFET e o MOSFET , assim como seus parâmetro s mais important es. Tudo isto foi complem entado com algumas aplicaçõe s gerais e específica s, escolhidas entre as muitas onde os FETs são a melhor opção. Naturalm ente, nossa abordage m do assunto não foi tão profunda quanto a de um livro, pois o objetivo foi interessar, sem cansar, ao amador em eletrônica, ao estudante e ao profissional experime ntado. Esperamo s, pois, ter atingido o objetivo.

"Dual" FETs em preamplif icadores de baixo ruido .. ,

Os "dual" FETs (FETs duplos) encapsula dos em plástico (epoxy) são muito adequado s para amplificadores VHF em cascata e acoplame nto direto, por causa de sua estabilida de e alto ganho, aliados ao seu baixo ruído (menos de 1,5 dB). Uma outra vantagem de se trabalhar com esses amplifica dores deve-se à possibilid ade de estabelecer o ganho pela ação de AFC (controle automático de freqüênci a), se a segunda porta (o estágio de saída) for usado como controle. Esta característica, combinad as às anteriores , vai refletir em circuitos de JFETs que ultrapassa m o desempen ho de amplifica dores com MOS FETs convencio nais de portas duplas, devido à substanci al redução de ruído.

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FIGURA 24 FIGURA 25

O circuito da fig. 25 é um amplifica dor de F I de baixo ruído 1< 1,5 dB) e alto ganho 1> 20 dB). operando a 30 MHz, com sistemas de 50 n. FETs em filtros ativos balancead os Os filtros demonstr am caracterís ticas superiore s quando empregam JFETs de alta freqüênci a e alto desempen ho, ao invés de diodos Schottky ou transistor es bipolares. Veja, na fig. 26, um filtro ativo típico utilizando FETs. A curva de transferência aproxima da da lei quadrátic a, da qual já falamos, e que é inerente aos transistor es de efeito de campo, assegura uma boa eliminaçã o da intermodulaçã o.

• 20 voe

A porta ligada à terra forma uma conexão estável, enquanto a aplicação do sinal externo com o do oscilador local aos supridour os dos transistor es simplifica o "casamen to" de impedânc ias.

,. ··q""""~ '

Conclusão Percorrem os, nestes três artigos, as caracterís · ticas físicas e de confecção dos transistor es de efei-

458 NOVA ELETRÕN ICA

FIGURA 26

NOVA ELETRÃ´NICA 459

O CP 1600, DA GENER AL INSTRU MENTS ,

Recente mente desenvol vido, é um micropro cessa· dor MOS - LSI, de 16 bits, contido em um único encapsu lamento de 40 pinos. Sua arquitetu ra é de terceira geração e a estrutura de "bus" é compatí · vel com TTL e permite acesso direto à memória (DMA) para transferi dores de dados de alta velo· cidade. O baixo preço do CP 1600, aliado a uma docume ntação clara e concisa, o tornam uma escolha interessa nte para os amadore s. 460 NOVA ELETRô NICA

OQUI HA DI [(]00~00 EM

MICROCOMPUTADDRIS 7•

-O MICROPROCISSADOR

rn[p Tirnrnrn u ROBER T BAKER

(Traduzido do n~ de março de 1976 da Revista "Bvte" - T he Small Systems Journa l). NOVA ELETRôNICA 461

FIGURA I

Afigura 1 dá a identificação dos pinos no encapsulame nto. Na fig. 2, temos o diagrama de blocos do CP 1600. Vê-se que ele tem à disposição 8 registros de 16 bits ( RO a R7) de alta velocidade, dos quais R6 é usado como "stack pointer" (SP) e R7, como contador de programa (PC). O "stack poi!} ter" endereça indiretament e uma área de armazenagem dinâmica do tipo " last in, first out", conhecida como "stack". ~ usada para reter a interrupção (interrupt), assim como as subrotinas existentes dos endereços de retorno e também, dados gerais. Com isso, dispomos de uma ilimitada capacidade de "stack" e de "interrupt" existente autoidentificante ou de possibilidade s de subrotinas, utilizando uma memória RAM externa. Um oscilador bifásico de 5 MHz fornece um microciclo de apenas 400 ns. Desta forma, as operações registro a registro levam 3,6 ps, somente, enquanto as operações entre memória e registro e de entrada/ salda requerem apenas 4,8 JlS. O tempo necessário para a execução de uma instrução inteira situa-se entre 1 ,6 e 1 ,8 ps. Os quatro modos de endereçamen to (imediato, direto, indireto e relativo) com um comprimento de palavra de 16 bits, possibilitam o endereçamen to direto de 64 k bytes ou 32 k de palavras de memória ou de dispositivos periféricos. Como uma única estrutura de barra de endereçamen to é usada, tanto a memória como os periféricos residem no mesmo endereço. Somente com o sistema já definido no usuário é que as localizações de endereços irão diferenciar a memória dos dispositivos de entrada/salda . Isso elimina a neces· sidade de enviar instruções especiais a estes dispositivos, pois os dados de entrada/ sa Ida são manipu lados como dados de memória, usando qualquer das 87 instruções contidas na tabela I. O formato de uma palavra de instrução consiste de 1O bits, localizados nas posições dos bits menos significantes de uma pa lavra de 16 bits do processador. Os 6 bits restantes (mais significantes) de cada palavra fornecida ao processad or como pa lavra de instrução, são ignorados pela lógica interna do microcontrol e. Portanto, pode-se usar uma ROM de 1 O bits, ao invés de duas com 8 bits, onde se deseja maior eficiência de memória. A instrução BEXT (branch on externa i condition) permite que até 16 sinais digitais passem por uma operação de amostragem feita pelo programa, 462 NOVA ELETRôNIC A

"ACTIVE LOW LEVEL

através de um programa secundário, executado se o teste for verdadeiro. Durante todas as operações lógicas e aritiméticas na CPU, os bits indicadores de status da unidade lógica aritmética (A LU) são empregados para verificar e gravar quatro caracterlstica s do resultado. Estes bits são o "carry out" da A LU, excesso de capacidade aritmética da ALU (OV). resultado zero (Z) na salda do "shifter" e detecção de sinal (S) na salda do "shifter".

APLICAÇÕE S DO CP 1600 Em pequenos sistemas que usam apenas uns poucos circuitos de memória, em "interfaces" de periféricos limitados, e/ou em casos de mínima capacidade de expansão, o CP 1600 pode ser uti lizado diretamente, sem "buffers". Os bits superiores do endereçamen to podem ser aplicados na seleção de sinais, diretamente no integrado, para eliminar a exigência de decodificação binária da porção super ior do campo de endereçamen to. Isto cria uma localização de memória não contlgua, mas teremos bastante espaço dispon lvel para uti lizar esta técnica. Em sistemas de memória maiores, melhor será usar "buffers" bipolares para os "bus" bidirecionais, pois assim tornar-se-á possível sofisticar os "interfaces" dos periféricos e aumentar a capacidade de expansão do sistema. Na fig. 3, está representado um sistema CP 1600 típico que prevê " b uffers" adequados para a barra (bus) I/0.

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A DOCUMEN TAÇÃO

do sistema de microproce ssadores série 1600 pode ser conseguida diretament e na General lnstrument s e fornece informaçõe s completas sobre este inte· grado, incluindo tempos, programaçã o e configu· rações do sistema. Com boas ilustrações, são dados exemplos de várias aplicações, incluindo o controle de "start/stop " da CPU, sistemas "interrupt" , terminais básicos de entrada/sa ída e "interfaces " 1/ 0 . Em outras seções, o manual apresenta os módulos disponíveis da série 1600 (com diagramas esquemátic os) e o "software o n line".

Fi gura 2 Diagrama de blocos do CP 1600. Utiliza uma arqui· tetura de registro geral, com dois dos oito registros disponíveis dedicados às funções de "stack pointer" e de contador de programa. Figura 3 Diagrama de blocos de um sistema ut ilizando o CP 1600 . O objetivo é ilustra r como este m icro· processado r pode ser combinado com outros com· ponentes para formar um sistema de computado r. Um registro externo de endereçam ento é necessário para demultiple xar a informação de endereço, que é compartilh ada na mesma barra de 16 b its com transferido res de dados comuns. MSYNC

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ADDRISS & CONTRDL BUS

16 BIT BIDIRECTIONAL BUS

NOVA ELETRôN ICA 463

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10 10 10 10 10

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11 11 11 11 11

MVO MVI

MoVe Out MoVe in

11 10

9 8

ADDA SUBA CMPA ANDA XOAA MOVA

ADD contents of Aegisters SUBtract contents of Aegister COMPare Aegisters by subtr. logical AN D Registers eXclusiva OA Aegisters MOVe Aegister

6 6 6 6 6 6

CLRR TSTA JA INCR DECA COMA NEGA ADCR GSWD NOP SIN ASWD PULA PSHR

CLeaA Aegister TeST Aegister Jump to address in Aegister INCrement Aegister DECrement Aegister COMplement Aegister NEGate Aegister ADd Carry Bit to Aegister Get Status WorD No OPeration Software IN terrupt Aeturn Status WorD PULLfrom stack to Aegister PuS H Aegister to stack

6 6

XOAA with itself, except

PC - (ARAl

SLL RLC SLLC SLA SAA AAC SAAC SWAP

Shift L ogical Left Aotate Left thru Carry Shift Logical Left thru Carry Shift Logical Aight Shoft Arithmetic Roght Aotate Right Thru Carry Shift Arithmetic Aight thru Carry SWAP 8 bit bytcs

HLT SDBD EIS OIS TCI CLAC SETC

HaLT Set Double Byte Data Enable I nterrupt System Disable I nterrupt System Terminate Current I nterrupt CLeaA Carry to zero SET Carry to one

Jump Jump, Enable, l nterrupt Jump, Disable l nterrupt Jump, Save Return Jump, Save Return & Enable Jump, Save Aeturn & Disable lnterrupt

12 12 12 12 12 12

unconditional Branch Branch on Carry, C= 1 Branch on No Carry, C=O Branch on OVerflow, OV=O Branch on No OVerflow, OV=O Branch on PLus, S= O Branch on Minus, S= 1 Branch on ZEro or EQual Branch i f Not ZEro or NotE Qual Branch of Less Than Branch i f Greater than or Equal Branch if Less than or Equal Branch if Greater Than Branch i f Sign =F Carry Branch i f Sogn = Carry Branch if Externai condotion is True

7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7

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OPERATION

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BC,BLGE BNC, BLLT BOV BNOV BPL BM I BZE, BEQ BNZE, BNEQ BLT BGE BLE BGT BUSC BESC BEXT

Sumário das instruções do CP 1600. Aqui estão ' --

9 Add one cycle if Aegister 6 or 7 Aesult not saved

6 6 6 6 6 6 6 6 6 11

One's Complement T wo's Complement Two Words Pulse to PCIT pin PULA MV@A6 PSHA MVO(íi A6

9 6 6 6 6 6 6 6 6

one or two position shift capability. Add two cycles for 2 position shift } 2 positi on = SW AP twice

4 4 4 4 4 4

Must precede externai reference to double byte data Not l nterruptible }

1 j

Aeturn Address saved in R4, 5 or 6

Displ acement in PC+ 1 PC+- PC ± Displacement Add 2 cycles i f test condition is true

Z= 1 Z= O SVOV= l SVOV=O Z V (S'tf0Vl = 1 Z V !SVOVl=O C VS= 1 C VS= O 4 LSB o f I nstructoon are de coded to select 1 o f 16 externai conditions

reunidas as abreviações usadas pelo fabricante, 1 MICAOCYCLE _ 2 CLOCK CYCLES - - - - ' - - - o s tempos e comentários sobre as operações. A s - - - ' - - - - - - - - - -- -- - --' instruções estão agrupadas em diversas categorias. na coluna da extrema esquerda da tabela.

464 NOVA ELETRôNICA

LEIA

I \ I

- ...- -

PRÓ XIM A REV ISTA

O "ELCASET" PEDE PASSAGEM - Uma nova dimensão em cassetes. MOS TIME - Relógio de mesa eletrônico sem ponteiros. CURSO DE PROGRAMAÇÃO DE MICROCOMPUT ADORES- Lição 5 CHEGOU A HORA DE FALAR - Teoria dos circuitos que simulam a voz humana. TTL PARA DIVIDIR FREQUÊNCIA - Este artigo conta como se faz. DISTORCEDOR - Conclusão do RVIII do Cláudio Cesar SISTEMA TERMINAL DE VfDEO - 2~ parte - descrição do circuito CURSO DE AUDIO - Lição 4

-----------------------

AS LOGICAS SE CONFRONTAM - E mostram suas vantagens e desvantagens.

EM BREVE NAS BANCAS A REEDIÇÃO DO NUMERO 1 DA NOVA ELETRONICA

f./ SIMULAÇÃO ELETRONICA DA VOZ HUMANA

466 NOVA ELETRÔNICA

lOS palato duro

E..i9Y.I..a.J: O trato vocal humano. Numa palato mole ou véu palatino;

corpo da lf ngua faringe

sumária, o trato vocal humano pode ser co rado a um tubo com aproxima damente 17,4 narinas de comprim ento, cujas caracterís ticas de cia variam de acordo com as modificaç ões lábios movimen to dos músculos provoca na conu""'".. dentes geral do trato. A região superior é subdividi da ramos nasal e oral, entre os quais o véu palat ponta da Ií ngua atua como válvula flexível de controle das resso eletrônic o deste conjunto de órgãos naturais penha funções aproxima damente paralelas às trato.

NOVA ELETRÔNICA 46 7

como mostra a figura 2. Quanto à velocida de do DAC, um índice de 8.000 a 10.000 conversõ es por segundo ( 1). é suficien te para uma fala de ótima qualidad e. Com índices de amostra gem inferiores a 6 kHz, a qualidad e da fala começa a sofrer grande deteriora ção, decorren te da inadequa da resposta de freqüênc ia.

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Praticam ente qualque r micropro cessador pode facilmen te manipul ar os índices de informaç ão ac1ma prescrito s, para manter em operação o DAC. A próxima questão é: de onde virão as amostras ? Uma forma de obtê-las seria efetuar a amostrag em do sinal de uma fala verdadei ra, através de um conversor analógic o-digital (ADC) funciona ndo com a mesma freqüênc ia de amostrag em. Teríamo s enu tão um sistema de gravação complic ado e dispen<( dioso, porém extrema mente flexível. Cada segundo ~ de duração da fala requer de 8.000 a 10.000 bytes 'C de armazen agem. Se quiserm os apenas umas poucas ~· ~ palavras ou frases curtas, podemo s armazen ar as <O

~ amostras em uma ou duas memórias ROM e trans·

Figura 2: Erros de quantiza ção do DAC. A variação do sinal obtido à saída de um computa dor (na ausência total de filtragem ) se faz através de saltos bruscos, ou degraus. Essa desconti nuidade dá origem aos erros de quantiza ção, represen tados conceitu almente pelas áreas sombrea das, no gráfico, entre a curva de variação contínu a da função analógica e a sucessão de valores discretos fornecid a pelo computa dor. Quanto menor for a precisão das conversõ es digital-analógica, mais acentuad o será o problem a. I microfo ne

ferí-las sequenc ialmente ao DAC. Um sistema deste tipo encontra -se esquema tizado na figura 3.

Porém, se desejarm os mais do que um ou dois segundo s de duração da fala de saída, a capacida de de armazen amento exigida da ROM torna-se logo impratic ável. O que pode ser feito para reduzir a armazen agem? Muitas palavras parecem ser formadas de partes que podem ser recombi nadas de vários modos para compor outras palavras. Isto poderia permitir uma apreciável economi a de capacidade de memória ? O som de uma dada vogal consiste normalm ente de diversas repetiçõ es de segment os praticam ente idêntico s de urna determinada forma de onda. O período de repetiçã o cor-

altofalan te

Figura 3) Reprodu ção de formas de onda a partir do armazen amento em uma ROM. Uma forma de obter uma saída vocal controla da digitalmente consiste em digitaliz ar e armazen ar uma passagem da fala humana. No caso de produto s comercia is, como calculad oras falantes, o pequeno vocabulá rio requerid o torna viável esta forma de projeto, principa lmente se uma única ROM, produzida em larga escala, puder ser emprega da no produto final. Na utilizaçã o experim ental a ROM

46 8 NOVA ELETRÚ NICA

não é necessária, podendo ser substitu ída, durante as experiên cias, pela memória program ável. Provavelmente , este é o meio mais barato de se adiciona r a faculdad e da fala a um computa dor. Todavia , exigênci as concern entes à capacida de de memória lim itam seu emprego a aplicaçõ es que envolvam apenas um pequeno vocabulá rio. A qualidad e do resultad o depende do índice da amostra gem e da precisão dos converso res (AO e DA).

to, em conjunto com várias estruturas conjugadas, que influenciam o comportamento do ar no inte· rior do tubo, fazendo-o responder de diferentes modos (ver figura 1 ). O tubo começa nas cordas vocais, ou glote, onde o fluxo de ar ascendente dos pulmões é fracionado, pela vibração das cordas vocais, numa sequência de pulsações bruscas de ar. Cada vez que a glote se fecha, cortando o pulso excitador com uma linha de descida rápida, o ar na parte superior do tubo vibra ou ressoa duEJgura 4 : Forma de onda típica de uma vogal. rante alguns milésimos de segundo. A glote então Uma vogal é, em princípio, uma passagem sonora abre-se e o fluxo de ar recomeça, criando condi· de características repetitivas, prolongadamente sus- ções para o próximo ciclo. tentada. O som das vogais é produzido fisiologica· O comprimento dessa coluna de ar vibrante é mente pelas ressonâncias do trato vocal. Na versão a distância da glote fechada para cima, ao longo sintética, o som é controlado eletronicamente pelos do comprimento da Iíngua e terminando nos lábios, filtros formantes, que produzem o equivalente onde se dá o acoplamento entre as vibrações do ar daquelas ressonâncias. interior e o ar exterior circundante. Se considerar· mos agora a resposta de freqüência dessa coluna velmente aceitável pode ser produzido armazenan- de ar, veremos que ela vibra em vários modos ou do-se somente um desses ciclos. O som da vogal freqüências de ressonância, correspondentes a di· será obtido pela repetição desse ciclo de forma ferentes múltiplos do quarto de comprimento de de onda, ao longo da duração da vogal desejada. onda acústica. Existe uma acentuada ressonância ~ claro que, assim, a altura permanecerá absolu- ou pico de energia numa freqüência tal que o comtamente constante durante todo o intervalo. Isto primento do tubo é igual a um quarto do compri· fará com que a vogal soe de modo bastante ina· mento de onda; um outro pico de energia localizatural (especialmente quando a duração for longa), se numa freqüência em que o comprimento do porque, quando ela é pronunciada naturalmente, o tubo é igual e três quartos do comprimento de período de repetição sofre ligeiras flutuações e nunca é absolutamente constante. Na fala natural a altura está quase sempre mudando, seja por osciVELOCID A DE D O SOM . ç • 3ol 800 cmls RESSOAOOR ACUSTICO lações lentas, seja por varreduras bruscas entre l.n •COMPRIM ENTO DE ONDA r - - - J· •' ••"'----1 (TUBO COM UMA L...-----~00 n-~SIMO MO DO Fn • FREOU~NCI A EMIDADE FECHADA valores diferentes. ~ interessante notar que essa EXTR E A OUTRA ABERTA) 00 n·~SIMO MODO, Fn • ~ agitação e mudança da freqüência fundamental tem • 500Hz , FOR MANTE 1 -=========~=~- A1 efeito direto sobre a percepção do discurso oral, 4 OISTRIBUIÇAO DA PRESSÃO DO AR em conseqüência da estrutura de harmônicos do 3). FC RMA~TE 2 • 7 sinal da fala. Na verdade, o principal ingrediente F2 • ~.~ • 1 500 Ht f:::___!. OISTRIBUICAO DA 4 " AR. DO PRESSAO talvez é qualidade, boa de sintética fala de uma FOR MAN TE 3 a cópia exata e real ística da estrutura de freqüên· OISTAIBUtçAO DA PREssAO DO ARo cias da fala natural.

responde à freqüência fundamental, ou altura, da fala. Esse tipo de forma de onda é mostrado na figura 4. Dentro de certos limites, um som razoa-

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A obtenção de variações graduais da altura, ao longo de sentenças inteiras, exigiria a armazenagem de uma quantidade verdadeiramente absurda de diferentes ciclos de formas de onda, o que seria também inexequível. Destas considerações quanto à natureza cíclica das vogais, passemos ao exame mais detalhado da estrutura do sinal da fala e à exploração de possibilidades mais sofisticadas para a geração da fala sintética. COMO FALAMOS ?

O trato vocal humano é constituído por um tubo cheio de ar, com 16 a 18 em de comprimen-

f_igura 5 : Ressonâncias de um tubo. Ignore temporariamente o complicado formato do trato vocal e considere-o sob a forma simplificada de um tubo de 17,4 em de comprimento. A aplicação das equações da física às ondas acústicas no ar permite determinar ressonâncias em vários modos ou freqüências naturais. As ondas estacionárias ao longo do tubo, para cada uma dessas freqüências de ressonância, são identificadas como formante 1, formante 2 e formante 3. No trato vocal real, uma geometria mais complicada e variável no tempo altera as freqüências de ressonância à medida em que o som é criado.

NOVA ELETRÔNICA 469

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onda; e assim por diante, em todos os múltiplos ímpares do quarto do comprimento de onda. Se um tubo de 17,4 em de comprimento tivesse um diâmetro constante de um extremo a outro, esses picos de energia estariam localizados nas freqüências de ressonância de 500 Hz, 1.500 Hz, 2.500 Hz, 3.500 Hz, e assim por diante. Tais freqüências de ressonância são denominadas freqüências formantes da fala. A figura 5 mostra um ressoador acústico simples (tubo fechado) e as equações quedescrevem seu comportame nto Hsico. O trato vocal humano, porém, não é um tubo de diâmetro constante de um extremo a outro. Desde que o tubo não tenha um formato constante, as ressonâncias não são fixadas a intervalos regulares como no exemplo acima, podendo deslocar-se para cima ou para baixo, de acordo com o con· torno interior do tubo. Quando movemos a língua para baixo, para dizer "ah", como ilustra a figura 6, sua parte posterior é empurrada para trás, contra

Figura 7: "ee" como em "heed". Ao contrário do que foi mostrado na figura 6, quando o som da vogal "ee" é produzido, a abertura da boca tende a estreitar-se, restringido a extremidade superior do trato vocal. Isto abaixa a freqüência do primeiro modo ressonante e eleva as freqüências do segundo e do terceiro. De acordo com a tabela 1, o som da vogal "ee" apresenta o menor valor de F1 e os mais elevados para F2 e F3. passo que a parte posterior se alarga, pois a Ií ngua é afastada das paredes da garganta, deixando nessa região uma grande cavidade ressonante. Isto provoca uma acentuada queda de F1, que pode baixar a 200 ou 250 Hz, e uma elevação de F2, cujo valor pode chegar a atingir 2.200 ou 2.300 Hz.

f.igura 6: "a h" como em "father". O trato vocal foi mostrado esquematicam ente na figura 1. Aqui, uma figura semelhante mostra como o trato se modifica para a emissão do som da vogal "ah". A cavidade nasal é fechada e a cavidade oral alarga-se com a abertura da boca. as paredes da garganta, enquanto que na parte frontal da boca o tamanho da abertura aumenta. O efeito desta particular mudança da conformação do tubo vocal é um aumento de algumas centenas de Hz na primeira freqüência de ressonância, ou formante 1 (F1l, e uma ligiera redução da freqüência formante 2 (F2l- Se, ao contrário, movermos a língua para a frente e para cima, para dizer "ee", como mostra a figura 7, o tubo fica mais estreito na frente, logo atrás dos dentes, ao

470 NOVA ELETRÔNICA

Temos agora informação suficiente para compor o circuito da parte referente ao trato oral de um sintetizador básico de freqüências formantes. De· pois da discussão deste circuito, prosseguirem os no caminho adotado, descrevendo as propriedades adicionais do mecanismo da fala e compondo as demais partes do circuito sintetizador.

UM CIRCUITO SINTETIZAD OR DE FALA Para começar, precisamos de uma seqüência de pulsos de excitação, denominada fonte sonora, que desempenhe o papel dos pulsos de ar gerados pela glote. Podemos usar simplesment e uma onda senoidal retificada, como a da figura 8. Para a

•V

E!gura 8: Emissões sonora s gerada s na glote. Os sons que aprese ntam altura definid a são denominados sonoro s. Na laringe natura l, estes sons são gerados pelas cordas vocais e excitam o trato vocal a partir da glote. Na versão analógica ele· trônica , essas emissões sonora s podem ser obtida s de um contad or programável (para fixar a freqüê n· cia) que gera uma onda senoid al com a freqüê ncia estabelecida. Essa onda senoid al, depois de retifi· cada, constit ui uma fonte sonora adequa da para substit uir os pulsos glotais nos simula dores eletrônico s da fala.

comut adores para fixar o nível de ganho do referido amplif icador. Nas figuras 10, 13 e 15, deste artigo, essa mesma resistência sob contro le digital é represe ntada simbol icamen te como um resistor com a indicaç ão de um parâme tro, em substit uição ao esquem a de um amplif icador operac ional com comuta dores analógicos. GERANDO SONS DE VOGA IS

O circuit o do trato vocal até aqui descrit o é suficie nte para gerar o som de qualqu er vogal, em qualqu er Hngua human a. A maiori a das vogais do obtenç ão de diferen tes qualida des de voz, o circui- inglês falado na Améric a pode ser produz ida por to deve ser modifi cado para gerar formas de onda freqüên cias forman tes fixas, em regime estável. A com outras configu rações. tabela 1 mostra os valores dessas freqüê ncias fornuma zido mantes para diversas vogais. Uma palavra comum Este pulso glotal é então introdu ressoas ntam represe é indicad a para identif icar claram ente o som de que cadeia de ressoadores, consoa ntes adjace ntes nâncias do trato vocal, gerado ras das freqüê ncias cada vogal. A presença de car os valores formodifi s pode ocasio nalmen te forman tes. Esses ressoad ores podem ser simple como nando s. necido amplif icadore s operac ionais funcio filtros passa·b anda, sintoni záveis para a faixa de Um métod o alterna tivo para descrev er as relacada respectiva freqüê ncia forman te. A figura 9 ções entre as forman tes das vogais é a represe ntamostra a concep ção de um circuit o ressoad or H pi- ção gráfica da figura 11, onde a cada particu lar co, que preenc he nossos requisitos. Os amplifica- vogal corresp onde um ponto cujas coorde nadas dores IC1, IC2 e IC4 constit uem efetiva mente o são os respect ivos valores de F 1 e F2. A inclusão filtro passa-faixa, enquan to que IC3 atua como dos valores de F3 é perfeit amente dispensável, elemen to de resistência digital mente contro lada, Figura 9: Circuit o típico de um ressoad or forpermit indo a variaçã o da freqüê ncia de ressonânores ressoad os circuit destes mante. Um filtro passa-banda digital mente contro · cia do filtro. Vários lado pode ser constr uído median te o empreg o de são então combin ados, como indicad o na figura 10, contro O quatro amplif icadore s operac ionais e oito comut a· para formar o simula dor do trato vocal. resisoutra é V, dores analóg icos digital mente contro lados. As cale de amplit ude da fonte sonora , A IC3 a ante semelh lada, racterí sticas do filtro são estabel ecidas pelos valotência digital mente contro res dos elemen tos resistivos e capacit ivos e pela da figura 9. inform ação digital de contro le. O amplif icador Esta config uração de amplif icador de ganho operac ional IC3 atua como amplif icador de ganho contro lado, é o meio pelo qual o compu tador digicontro lado no elo de realim entaçã o, fazend o variar tal exerce seu contro le sobre os elemen tos do a ressonância do filtro. sinal rl3 fala. A inform ação de 1 byte aciona os

entrad a saída filtrada

condu to de inform ação alinhas ;

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NOVA ELETRÔNICA 471

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fonte de AC com controle digital de freqüência

Figura 10: Uma versão rudimentar de um sintetizador de voz pode ser construída com o emprego de três filtros formantes, dispostos em série, com diferentes valores de ressonância, controlados por palavras digitais de 8 bits. A resistência indicada como AV é um circuito amplificador operacional

(ver IC3 da figura 9) com um controle digital de ganho na entrada. ~ portanto um elemento programável, de ganho inferior à unidade , ou, em outras palavras, o equivalente eletronicamente controlado de um resistor variável. Esta notação é também utilizada nas figuras 13 e 15.

AV = controle de amplitude (8 bits)

fonte . sonora

A V >------vlh---,

t - -..

fonte de

saída

= controle de

-=- amplitude (8

8 BITS

bit~).

EJgura 13: Sintetizador com gerador de ruído de aspiração. Nem todas as emissões são vogais. Adicionando-se ao circuito da figura 1O um gerador de ruído controlado digitalmente, é possível sintetizar os sons das consoantes conhecidas como "oclusivas". Neste circuito, as características am· plitude- tempo do pulso de ruído são determina·

das por um controle de ganho programável AH (indicado simbolicamente como um resistor variável). A saída da fonte de ruído é misturada com a da fonte sonora e a sua soma analógica é encaminhada aos filtros formantes. O gerador de ruído é

figura 15: O sintetizador completo. O diagrama apresenta a organização de um sintetizador com· pleto, que incorpora uma ampla variedade de parâmetros. A freqüência e a amplitude sonoras são fi-

xadas pelos parâmetros FV e AV. Os pulsos de ruído das consoantes oclusivas são controlados pelo elemento de ganho programável AH. O ressoador fricativo com amplitude AF e freqüência de resso·

4 72 NOVA ELETRÔNICA

um diodo zener.

nância FF é usado para gerar consoantes fricativas como "s" e "sh". Os sons das vogais são obtidos mediante o controle das freqüências formantes F 1, F2 e F3. Um ressoador nasal com amplitude AN e freqüência fixa é utilizado para introduzir uma componente variável de anasalação. O resultado dos sinais processados em cada um desses ramos é reunido num amplificador operacional final e empregado para excitar o altofalante de saída.

heed hid head had hod

paw hood

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1600

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250 375 550 700 775 575 425 275

2300 2150 1950 1800 1100 900 1000 850

3000 2800 2600 2550 2500 2450 2400 2400

Tabela 1: Vogais estáveis do idioma inglês. Os sons das vogais são formados mediante o ajuste das freqüências formantes, no trato vocal humano, segundo os valores aqui apresentados. Estas indicações são aproximadas, pois na realidade os valores variam de uma pessoa para outra. Num sintetizador de fala baseado numa versão eletrônica no trato vocal, as freqüências formantes são estabelecidas pelo controle digital de filtros com picos de ressonância ajustáveis.

2400 2200

o o

FORMANTE 1 dada a sua pequena variação que só é mais acentuada no caso das vogais em que F2 apresenta valores muito elevados. O gráfico F 1 - F2 fornece um espaço conveniente para o estudo das influências de diferentes dialetos e idiomas. Em algumas regiões dos Estados Unidos, por exemplo, as vogais das palavras "hod" e "paw" têm a mesma pronúncia, que corresponde a um ponto situado acima e à direita de "paw", no gráfico. Da mesma forma, mui tos habitantes dos estados do oeste americano pronunciam indistintamente os sons das vogais em "head" e "hid", aproximadamente a meio caminho entre os dois pontos do gráfico correspondentes a essas vogais. Algumas vogais do inglês caracterizam-se pela ocorrência de rápidos deslocamentos (varreduras) no espaço das freqüências formantes, ao contrário das mencionadas na tabela 1, que ocupam posições relativamente estáveis. Essas varreduras são produzidas pelo movimento rápido de mudança de posição da língua durante a emissão do som da vogal. As curvas da figura 12 indicam aproximadamente

Figura 11: As vogais estáveis do inglês. As distinções entre os sons de diversas vogais podem ser ilustradas pela sua representação num gráfico bidimensional. Os valores ao longo dos eixos horizontal e vertical representam, respectivamente, as freqüências das formantes 1 e 2. A posição correspondente à emissão de cada vogal pode ser determinada experimentalmente, pela localização dos picos de ressonância com um analisador de espectro de áudio. essas variações contínuas de F 1 e F2 para as vogais em "bay", "boy", "buy", "hoe" e "how". Tais variações ocorrem em intervalos de tempo de 150 a 250 ms, dependendo da velocidade da fala. 2400 2200 2000 N

1800

w t-

1600

~ 1400

ex:

oLL.

1200 1000 800

o o

o o •

o o

.,._

o o

.....

o o

CD~

FORMANTE1

NOVA ELETRONICA 4 7 3

J:igura 12: Ditongos ingleses. Um ditongo é o som formado pela suave transição do som de uma vogal para o de outra, durante a emissão. O tempo de mudança de um ponto para outro no espaço das formantes tem uma duração típica situada entre 150 e 250 ms. O gráfico indica os pontos iniciais e finais correspondentes aos sons de alguns ditongos comuns. SONS DAS CONSOANTES

Os sons das consoantes consistem principalmente de vários estalos, sibilos, chiados e interrupções impostas ã coluna de ar vibrante pela ação de diversos componentes do trato vocal mostrado na figura 1. Vamos dividi-las em quatro categorias: 1) oclusivas, 2) Iíquidas, 3) nasais e 4) fricativas e africadas. Considerando inicialmente as consoantes oclusivas básicas: "p", "t", "k", "b", "d" e "g", a corrente de ar é obstruída ou interrompida momentaneamente em algum ponto ao longo do seu percurso: pelo fechamento dos lábios; pelo contato da ponta da língua com o palato duro, logo atrás dos dentes; ou pelo contato entre o corpo da língua e o palato mole ou véu palatino, junto à úvula. A rápida interrupção do fluxo de ar provoca um curto

<( 3000

2000

:::::>

a: ~

F2 - - FI

1000

0~~--~~~--

100

200

período de silêncio ou quase silêncio, seguido de um pulso de ruído à medida que o ar irrompe e se precipita através da estreita abertura. A variação da conformação do trato vocal, pela diferente colocação dessa passagem estreita, determina tanto a forma espectral do pulso de ruído, quanto a localização das formantes ao iniciar-se a emissão. O espectro do pulso de ruído e a rápida variação das freqüências formantes à medida que o ponto F 1 - F2 se desloca para a posição correspondente à vogal seguinte, são ambos perceptíveis como indícios característicos da posição da língua quando a passagem fechada é reaberta. Basta adicionarmos ao circuito do trato vocal da figura 10 um gerador de ruído digitalmente controlado (para simular o ruído da explosão de ar no momento da reabertura da passagem), e poderemos então gerar todas as consoantes oclusivas, tão bem quanto as vogais. A figura 13 mostra o sintetizador de fala depois da adição desse gerador de ruído. O ruído de ruptura de um diodo zener é amplificado por IC1 e sua amplitude é regulada pela resistência AH, controlada digitalmente. O amplificador misturador IC2, à entrada dos ressoadores formantes, combina o sinal da fonte sonora (substituta da glote) e o ruído de aspiração, proveniente de IC1.

"---\.

___

"BA"

"DA"

"GA"

lL •..__

"PA"

Figura 14: Padrões das consoantes oclusivas. Esta figura ilustra seis diferentes padrões de consoantes oclusivas. A abertura da passagem oclusa (início do pulso de ruído) ocorre no instante

474 NOVA ELETRÔNICA

• TA"

"KA"

assinalado com a letra "A" e o início da emissão sonora é assinalado com a letra "V". Notem-se as transições típicas das formantes da vogal, à medida que o regime estável é atingido.

Neste por>to é importante mencionarmo s a gama de diferer.tes sons que é possível obter mediante pequenas variilções da posição relativa, no tempo, dos parâmetros de controle. O aspecto de maior interesse é a relação cronológica entre o pulso do ruído de aspiração e um acentuado e rápido aumento da amplitude do sinal da fonte sonora (ver figura 14). Por exemplo: se o gerador de ruído for ajustado para emitir um pulso de ruído com a duração de 40 ms e, imediatamen te após esse pulso, F 1 executar uma brusca varredura ascendente de 300 para 775 Hz enquanto F2 executa a varredura descendente de 2.000 para 1. 100 Hz, o som gerado corresponder á ao provocado pela brusca descida da ponta da língua após ter sido comprimida contra o céu da boca. Observe-se, todavia, que a saída das formantes permanece nula, até que a amplitude do sinal da fonte sonora seja aumentada. Se o aumento da amplitude ocorrer antes ou durante um curto pulso de ruído, o circuito gera o o som "da"; ao passo que, se o aumento ocorrer depois de um pulso mais prolongado e durante as variações das freqüências formantes, a saída soará como "ta". Esta mesma diferença de seqüência cronológica caracteriza a distinção entre os sons "ba" e "pa", "ga" e "ka", bem como entre os de vários outros pares que examinaremo s posteriormente. A figura 14 mostra os padrões de variação das freqüências formantes necessários para produzir o som de todas as consoantes oclusivas, quando seguidas da vogal "ah". Quando estas consoantes forem seguidas por outra vogal, as formantes deverão deslocar-se para posições diferentes, correspondentes a essa vogal. O que é importante notar a respeito das transições oclusivas é que os valores iniciais dos intervalos de varredura das formantes correspondem ao ponto de fechamento do trato vocal, ainda que essas varreduras possam ser parcialmente silenciosas nas oclusivas mudas: "p", "t" e "k", em que o aumento da amplitude do sinal de voz se verifica após o início da varredura. O segundo grupo de consoantes compreende as líquidas: "w", "y", " r" e " 1". Estes sons são realmente mais parecidos com vogais do que com quaisquer outras consoantes, exceto o fato de que o tempo de variação das formantes é decisivo na determinação da qualidade líquida. As consoantes "w" e "y" podem ser comparadas às vogais "oo" e "ee", respectivame nte. A única diferença reside nas relações que envolvem o tempo. Se a vogal "oo" for imediatamen te seguida pela vogal "a h", o aumento da velocidade das transições de F 1 e F2 fará com que a pronúncia soe como "wa". Uma com-

par ação entre as curvas de variação de F 1 e F 2 no tempo, em "wa", e o padrão das transições correspondentes a "ba", na figura 14, revela uma nova semelhança. O sentido das variações é basicamente o mesmo. Somente a velocidade de transição em "ba" é ainda maior do que em "wa". Observa-se portanto um paralelismo entre os sinais acústicos, que é devido ao aspecto comum da compressão dos lábios na pronúncia dos três sons considerados : "ua", "wa" e "ba". A consoante "y" pode ser da mesma forma comparada com a vogal "ee", para mostrar que a diferença entre "ia" e "ya" é apenas uma questão de diferentes velocidades de transição. A consoante " I" é geralmente marcada por um breve aumento de F3, enquanto que em "r" verifica-se, em muitos casos, uma acentuada queda de F3, que chega quase ao nível de F2. O terceiro grupo de consoantes é constituído pelas nasais: "m", "n" e "ng". Estas são muito semelhantes às oclusivas sonoras já mencionadas : "b", "d" e "g", respectivame nte, exceto pela adição de uma "formante nasal". O modo mais fácil de obter esta nova formante é a inclusão de um ressoador adicional, sintonizado para aproximadamente 1.400 Hz e com uma largura de faixa razoavelmente ampla. Basta controlar a amplitude desse ressoador durante o período de "fechamento " para conseguir a qualidade nasal à saída do sintetizador. O quarto conjunto de consoantes a ser considerado é o das fricativas: "s", "sh", "z", "zh", "f", "v" e "th"; com suas afins, as africadas: "c h" e "j". As africadas "ch" e "j" são formadas pelos padrões de "t" e "d" seguidos imediatamen te pelas fricativas "sh" ou "zh", respectivame nte, ou seja: "ch" = = "t + sh" e "j" = " d + zh". O som "zh" é, de outro modo, raro em inglês. Um exemplo ocorre no caso da palavra "azure". As letras "th" representam dois sons diferentes, como os encontrados nas palavras "then" e "thin". Todas as fricativas caracterizam-se pela presença de um pulso de ruído de alta freqüência, cuja duração varia entre 50 e 150 ms. A primeira subclassificaç ão das fricativas baseia-se na amplitude sonora durante o pulso de ruído, a exemplo do que já foi visto com referência às oclusivas. Assim, "s", "sh", "f", "c h" e "th" (como em "thin") não são sonorizadas durante o pulso de ruído, enquanto que "z", "zh", "v", "j" e "th" (como em "then") apresentam elevada amplitude sonora. Quando uma fricativa muda é seguida por uma vogal, a emissão sonora inicia-se durante as varreduras das formantes para os valores corresponden tes à vogal considerada, exatamente como no caso das oclusivas mudas. Dentro de cada uma das subclasses (mudas e sonoras) as diferentes

NOVA ELETRÔNICA 4 7 5

fricativas distinguem-se pelas características espectrais do pulso de ruído fricativo. Este ruído difere do descrito previamente para os pulsos oclusivos, pelo fato de não passar através da cadeia de ressoadores formantes, mas ser misturado diretamente à sua saída, depois de passar por um filtro unipolar que lhe dá a conformação espectral adequada. A tabela 2 fornece os ajustes do ressoador fricativo necessário para produzir as várias consoantes fricativas e africadas. Os valores da amplitude do ruído fricativo são indicados numa escala de O a 1.

Resonator Frequency (F FI

Fricative Amplitude (AF)

sh, zh

2500

s. z f, v

5000

6500

8000

Tabela 2: ESpectro fricativo. Um som f ri cativo é tipicamente um pulso de ruído de alta freqüência . Os vários tipos de consoantes fricativas classificamse de acordo com o perfil espectral do pulso. Para o modelo eletrônico aqui descrito. a tabela fornece os valores de freqüência do ressoado r e a amplitude fricativa correspondente aos sons indicados.

O SINTETIZADOR COMPLETO O diagrama sistêmico do sintetizador completo para a obtenção de fala artificial está resumidamente esquematizado na figura 15. A informação contida neste artigo deve ser suficiente para permitir que o leitor dê início à realização de experiências um conjunto predeterminado de "fonemas" acescom os circuitos necessários à produção da fala de síveis mediante o emprego de um código binário saída. A construção de um sintetizador baseado apropriado. A preparação e o registro de tais conneste modelo trará como resultado um dispositivo, juntos de fonemas fogem às finalidades deste artigo controlado no tempo verdadeiro ("real time"). introdutório, estando todavia ao alcance das dispopelos seguintes parâmetros: nibilidades normais de qualquer pesquisador inteAV amplitude da fonte sonora, 8 bits ressado, no que diz respeito tanto ao custo quantc ao tempo de execução. FV freqüência da fonte sonora, 8 bits AH

amplitude da componente ruído de aspiração, 8 bits

amplitude da componente do ressoador nasal , 8 bits

amplitude da componente ruído fricativo 8 bits freqüência do filtro da formante 1, 8 bits de controle freqüência do filtro da formante 2, 8 bits de controle

F3 FF

freqüência do filtro da formante 3, 8 bits de controle freqüência do filtro ressoador fricativo, 8 bits de controle.

Este é o hardware básico de um sistema sintetizador de som. Para completá-lo é necessário determinar (mediante a teoria aqui exposta, aliada a leituras adicionais e à experiência com o hardware) um conjunto de detalhadas seqüências de tempo para o controle dos parâmetros. Será depois necessária a preparação do software adequado para permitir que o computador forneça as seqüências de tempo requeridas para o correto ajuste de cada som que se queira produzir. Si ntetizadores comerciais são frequentemente acompanhados de

476 NOVA ELETRÔNICA

BIBLIOGRAFIA 1. E RMAN, Lee (editor) IEEE Symposium on Speech Recognition, abril, 1974, Contributed Papers, IEEE Catalog N? 74CH0878-9 AE. 2. FLANAGAN, J. L. e RABINER, L. R. (editores) Speech Synthesis, Benchmark Papers in Acoustics, Dowden, Hutchinson & Ross, Inc, 1973. 3. LEHISTE, llse (editor) Readings in Acoustic Phonetics, MIT Press, 1967. 4. MOSCHYTZ, George S. Linear lntegrated Networks Design, Van Nostrand, Nova Iorque, 1975. Extraído do número de agosto de 1976 da Revista " Byte - The Small Systems Journal"

(1)

O índice de amostragem, em conversões por segundo, ou amostras por segundo, é habitualmente expresso em Hz. Essa terminologia será adotada também neste artigo, embora constitua uma generalização (algo indevida) do conceito de ciclos por segundo.

No esquema da página 321, Figura 1 O falta o ponto de conexão do diodo 02 com o transistor e o capacitar C5. Na Fig. 1, pág. 313, o diodo 02 foi representado invertido. Sua montagem correta está representada ao lado. Esta correção é válida também para a placa do "kit" do aparelho.

03 R11

ultímetro Digital- Rev. 2- Pag.183._ _ _ _ _ _ __ •

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&;,.,,. ~~ VISTA Of PEAfll

FIGURA 7

Rev._N~3- Pág.26(

Na lista de material do Alarme, OS e 06 são de 400 mW e não 400 mA. NQV A ELETRôNICA 477

SISTIMA VIOlO TTV 321G

Pretendemos introduzir, em uma série de quatro artigos, um terminal de vídeo prático para ser montado em casa. Este terminal se presta de imediato, a inúmeras finalidades, como anunciador em aeroportos ou rodoviárias (para avisar horários de partida de aviões ou ônibus), em vitrines de lojas, em bancos. em controles industriais, em transmissão de dados e, naturalmente, para fins didáticos.

4 78 NOVA ELETRÔNICA

•

TIRMINAl DI '

PARTE I

NOVA ELETRÃ&#x201D;NICA 4 79

••••.•••1~

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Pedimos a compreen são dos leitores pelo fato de dividirmos o texto do terminal por quatro. t plenamen te justificável, pois este é um assunto razoavelm ente complexo e extenso para ser tratado em apenas um ou dois números. Juntamen te com o último artigo da série, o terminal de vídeo será lançado em forma de "kit" .

VANTAG ENS DE UM TERMIN AL DE VfDEO

O terminal de vídeo é um periférico de grande utilidade nos processam entos digitais (fig. 1 ). Permite que os dados nas entradas ou saídas do computador sejam visualizados pelo vídeo, de uma TV. Esta maneira de manipula r dados é altamente conveniente, já que o operador pode observar e mane-

480 NOVA ELETRÔNICA

••• ••• ~ • :·,i~•• ··: •~

.é 's'.ee>

jar facilment e um conjunto de dados durante os vários estágios do processam ento. Vejamos algumas de suas vantagens: 1 -

Confiabilidade

O sistema vídeo, fora o teclado, é totalmen te eletrônico . t sabido por todos que os componentes eletrônico s são menos sujeitos a defeitos que os mecânico s. Os outros periférico s, tais como teletipo, impressor a, leitora de cartas, estão sempre precisand o de manutenç ão aqui OL' acolá. Com o terminal de vídeo, isso não acontece freqüente mente, devido à longa vida útil dos compone ntes eletrônico s.

TTV 3211i 2 -

Velocidade

O tempo para renovação de imagens numa tela d~ TV é, para padrões humanos, instantâneo contrapost o ao tempo que uma leitora ou impressora de:nora para imprimir a mesma quantidade de darlos.

TELA DETV

3 - Maior manipulaçã o de dados na entrada Usando o sistema vídeo como entrada de dados, o operador corrige mais rapidamen te os erros, pois o terminal possui uma memória própria. Os dados, à medida que vão entrando, são guardados nessa memória e projetados no quadro.

SINAL DE VIDEO

DADOS

OUTRAS UNIDADES DE TERMINAL VÍDEO

,FIGURA 1

TECLADO

NOVA ELETRÔNICA 481

O sistema pode enviar caracter por caracter ao computador, ou com o uso de unidades opcionais, passa a enviar quadro por quadro.

4 - Custo O custo do terminal vídeo é bem inferior ao dos sistemas impressores convencionais. Com uma pequena adaptação, uma TV comum pode ser utilizada como tela, sem despesas de manutenção, de papéis ou fitas. Este dispositivo é ideal para ser usado como terminal de console, onde todas as vantagens citadas são válidas. Uma outra aplicação é o sistema de "time-sharing·; onde várias unidades podem ser conectadas a um computador central. Além disso, está sendo estudado pelos nossos técnicos uma maneira de ligar este terminal a um gravador cassete, que poderá memorizar as palavras a serem projetadas na tela.

SISTEMA TTV 3216 A unidade principal do nosso terminal de vídeo (fig. 2) pode projetar até 16 linhas de 32 carac-

482 NOVA ELETRONICA

teres na tela, e baseia-se num gerador de caracteres alfa-numéricos de baixo custo. Combinado com um teclado, é um dos mais rápidos e eficientes meios de comunicação entre o usuário e sua máquina. Todo o sistema TTV 3216 tem a capacidade de guardar e projetar duas páginas, de 16 linhas com 32 caracteres cada. ~ lógico que a tela só pode apresentar uma página por vez. Devido a isto, previu-se a possibilidade da passagem de uma página a outra, automatica ou manualmente.

Formato dos caracteres Achamos oportuno fazer uma ressalva, para uma ligeira explicação a respeito do formato dos caracteres que aparece!T' na tela do vídeo, antes de seguir com a apresentação do sistema em geral. Cada caracter é apresentado num retângulo de 35 pontos, arranjados no formato 7 x 5. Existe, também, um espaçamento entre caracteres de 2 colunas, na horizontal, e de 3 linhas, na vertical. Logo, cada caracter ocupa 1O pontos na vertical e 7 pontos na horizontal, na área da tela. Isto pode ser visualizado na fig. 4 .

FIGURA 2

....

TTV321& FIGU RA 4

7ponlos

2pontos

MIN AL 321 6

FIGURA 3

NOVA ELETRÃ&#x201D;NICA 483

Com a finalidade de tornar o sistema tão versá· til quanto fosse possível, foram projetadas, ainda, algumas unidades opcionais, como : a) Controle automátic o do cursor O cursor il)dica a posição, na tela e na memó· ria, onde vai ser escrito o próximo caracter. O controle automátic o do cursor, então, habilita o operador a posicionar o cursor em qualquer posi· ção da tela, através de um conjunto de comando s via teclado ou via computad or. No caso de não utilização desta unidade, pode-se providenc iar um controle manual, através de chaves externas, uma _.;.;;...-..._ _. vez que previu-se tal possibilidade no projeto. b) Leitora de quadros Possibilita ao usuário editar todas as informa· ções contidas em um quadro, que são acumulad as, e podem ser enviadas para o compl.ftador ou outra unidade externa qualquer. c) Teclado TEC 56 Possui 56 chaves de duas posições e sua saída é codificada em ASCII. Feito especialm ente para o sistema TTV 3216, para fornecer a entrada de dados. d) "Interfac e" série Conhecida, também, como UART (Universal Asynchronous Receiver/ Transmitt er). esta unidade providencia entrada e saída de dados na forma seriada, podendo comunicar-se com leitoras/p erfu· radoras de fitas, teletipo, com fitas magnéticas, etc. ~ possível a comunica ção com o computad or, sendo que, neste caso, o mesmo deve também possuir um "interfac e" deste tipo, para receber 60HZ ou enviar dados em formato seriado.

fV \

e) "Interfac e" paralelo

t usado para a troca de dados no formato para· leio, geralmen te entre o terminal e o computad or, quando o usuário não pode ou não deseja utilizar "interface s" série. Todas as unidades descritas podem ser conec· tadas diretamen te ao sistema principal. Este, entre· tanto, pode operar independ entement e. Os conectare s foram todos previstos no sistema, com a única restrição de que só um dos "inter·

484 NOVA ELETRÔNICA

TTV321& > ....

FIGURA 5

NOVA ELETRÃ&#x201D;NICA 485

faces" pode ser utilizado de cada vez, pois há plicador é realimenta do através de um ··phase-losomente um conector para tal finalidade. cked loop", que mantém a freqüência em Por último, podemos dizer nesta exposição geral, 15840 Hz (264 x 60 Hz) e sempre em fase com que o terminal foi projetado utilizando-se portas a rede. lógicas TTL da série 74, que são bastante comuns e baratas. Os únicos componen tes em MOS são a memória (RAM 21 02) e o gerador de caracteres Gerador de sincronism o horizontal e vertical (2513). A unidade é apresentad a em forma de Fornecem pulsos de sincronism o necessários "kit", poupando assim o trabalho de projetar ao receptor de TV. Para maior precisão, estes placas de fiação impressa, por exemplo (fig. 2 e 3). pulsos são gerados digitalmen te, utilizando o tempo do multiplicad or de freqüência como referência. DIAGRAMA DE BLOCOS Para se montar o sistema sem erros e aproveitar ao máximo a sua capacidade , uma boa compreensão do seu funcionam ento é essencial. Visando facilitar a análise, dividimos o circuito em vários blocos e vamos explicar a função de cada um deles. Mais tarde, o funcionam ento será detalhado, integrado por integrado. Veja a fig. 5; o sistema TTV 3216 compõe-se de:

Multiplicad or de freqüência Em todos os aparelhos de TV, o sinal de vídeo é sempre acompanha do de pulsos de sincronism o vertical e horizontal. A função do multiplicad or de freqüência é fornecer a base do tempo para geração destes pulsos, assim como comandar o resto do sistema, para que os sinais de vídeo ~ jam gerados no instante correto. Como os pulsos de sincronism o devem ter uma freqüência que seja múltiplo de 60 Hz e como precisam estar sincronizad os com a rede, o multi-

Contador de linha de caracteres Já sabemos que os caracteres ficam dispostos em 16 linhas no quadro, chamadas linhas de caracteres. Cada uma dessas linhas, porém, é formada por 1 O linhas de varredura da tela. Assim, o quadro inteiro vai ter 10 x 16 = 160 linhas de varredura. A figura 6 ilustra melhor esta explicação. Este contador define qual das linhas de caracteres está sendo percorrida.

Contador de linha de varredura Define qual das 10 linhas de varredura, de uma linha de caracter, está sendo percorrida (fig. 6). Contador de caracteres Determina qual dos caracteres, em uma coluna,

FIGURA 6

I 10 linhu de v.IJMure

{ definidas pelo ) CGntldor de awacteres

{

~nidas pelo contedor

( . linhas de v•rt4ure )

I& liMa de c:arKttres definidas pelo

(CGntiNiar tle linh1 de

c•ecternl

486 NOVA ELETRÓNICA

32 colunas de cerecte111S

----- --

TTV321&

está sendo varrido. Como são 32 colunas de caracteres (veja fig. 6). este é um contador de 5 bits.

Memória A sua função é guardar todos os caracteres necessários para compor um quadro; através de um endereçam ento correto, os caracteres codificado s em ASCII são retirados da memória e enviados ao gerador de caracteres.

Gerador de caracteres Recebe dados da memória e gera o conjunto de pontos necessários para formar um caracter.

Gerador de vídeo Recebe os dados do gerador de caracteres, que estão em formato paralelo, e os transforma num sinal de vídeo, em formato seriado.

Gerador de vídeo composto Recebe os pulsos de sincronism o e o sinal de vídeo para compô-los em um sinal compatível com o receptor de TV.

vertical e horizontal para o recept or de TV tem seus respectivos geradores. O contado r de caracteres e o de linhas de caracteres fornecem à memória o endereço daquilo que va i ser projetado. A codificação ASCII do caracter vai pa ra o gerador de caracteres, que a transforma num padrão adequado. As linhas de varredura são definidas pelo contador correspond ente. O gerador de vídeo transforma o padrão fornecido pelo gerador de caracteres em um sinal de vídeo. O sinal de vídeo composto, que é enviado ao receptor de TV, forma-se no gerador respectivo, pela união do sina l de vídeo com os pulsos de sincronism o. Para entrarmos com dados na memória (através do teclado, por exemplo). os dados de entrada são analisados primeirame nte pelo controle de dados. Sendo identificad os como caracter impr imível, o controle de endereço deposita-os na posição correta da memória. Se, por outro lado, os dados forem sinais de controle, são inibidos e não há mudança no conteúdo da memória. Fizemos, nesta primeira parte, apenas um resumo das característi cas e funcionam ento do TTV 3216. Foram descritas somente as operações essenciais, mas que são suficientes , por enquanto, para se ter uma visão geral do sistema. No próximo número, percorrerem os todo o circuito do terminal de vídeo, com explanações mais detalhadas e aprofundad as, seguindo o diagrama esquemátic o que será publicado.

Controle de dados Existem certas codificaçõe s em ASCII que correspond em a sinais de controle, e que não po· dem ser "impressos " na tela. Deve existir então um controle que impeça a entrada dos mesmos na memória, função exercida pelo controle de dados.

Controle de endereço Faz com que o dado a ser escrito entre na posição certa da memória, posição esta definida pelo cursor. Uma vez explicada a função de cada parte, o funcionam ento do conjunto torna-se mais claro. Vejamos tudo de novo, rapidamen te: os 60Hz da rede são multiplicad os por 264 pelo multiplicad or de freqüência, que funciona como "clock" central para todo o sist ema. Os pulsos de sincronism o O terminal de video acoplado ao PROLOGICA 1

NOVA ELETRÔNICA 487

---

•

E li

488 NOVA ELETRÔNICA

...

PROGRAMACAO DI MICROCOMPUTADDRIS •

('l

•

. •

....

•

~..

•

o •

.. ~

A partir da lição 4 nosso Curso de Programação de Microcomp utadores se dividirá em 3 partes: PROCESSADOR: aprofundar emos nosso conhecime nto do processado r estudado PROGRAMA: um programa exemplo com cada lição permitirá assimilar os nossos conceitos vistos na parte PROCESSADOR. COMPUTAÇÃO: nesta parte veremos em cada lição uma técnica de programação.

NOVA ELETRÔNICA 489

INSTRUÇÕES DO GRUPO ARITM~TICO

bit de nosso byte para represent ar o sinal. Usamos para isso o bit 7. O valor 1 represent a o si nal Nesta parte da lição 4 : processad or, detalha- negativo e o valor O represent a o sinal positivo. remos o funcionam ento de nosso microprocessaTodos os computad ores utilizam uma represendor. As lições 1 a 3 formam a base para compretação especial para os números binários negativos. ensão de todo o curso. Na lição 3 foram dadas Chama-se notação de complem ento. O número bitodas as instruções do 8080. A partir desta lição, nário é represent ado pelo valor que, somado a ele, vamos detalhar o funcionam ento destas instruções. daria o máximo possível de um byte mais um. Veremos agora o grupo das instruçõe s aritmé- No caso de nosso byte de 8 bits, isto significa que ticas. Por que começam os pelas instruçõe s aritm~ um número negativo é represent ado pelo valor ticas? Porque são as mais fáceis de compreen der, positivo equivalen te a 256 menos este número. aquelas que, afinal de contas, todos nós sabemos Veja o exemplo da figura 2. fazer, as velhas e conhecida s 4 operações . Nesta Na figura 3, represent amos a numeraçã o b inária parte da lição veremos as instruções. Na parte completa para o caso de um byte de 3 bits. PROGRAMA veremos um exemplo que tornará Represen tamos também uma parte da tabela da mais clara a teoria aqui exposta. numeraçã o binária para 8 bits. À esquerda da reARITM~TICA DE 8 BITS

número a represent ar: -3 complem ento: 256 - 3 253 Na figura 1 está represent ado um byte ou posirepresenta ção binária de -3: 1111 11 O1 ção de memória do nosso computad or. Lembrem se: um byte tem 8 bits e cada bit pode represent ar B9~ - Exemplo da notação de complem ento o algarismo binário O ou 1.

o o

7 6 5 4 3 2 1

+- numeraçã o dos

1 1

o oo o o 1 o 1 o o 1 1 1 o o 1 o 1 1 1 o

-2

-1

conteúdo

bits

2 3

055 2D Eig,_j -

decimal

octal

hexadecimal Um byte de 8 bits

o 1 2 3 -4

Tabela para 3 bits

-3

0000

0001

Quais numeros podemos colocar neste byte? Números binários de O a 255. Vejam a tabela publicada na lição 2. Ali estão os números de O a 128 em decimal e em binário. Esta é a forma 126 mais simples de aproveita r os 8 bits de nosso byte. 127 Porém, temos um problema . Desta forma só podemos represent ar números positivos. Como 128 representa r os negativos? Teremos que usar um 129

o1 1 1 o1 1 1

111o

126

1111

127

1000

0000

-128

1000

0001

-127

490 NOVA ELETRÔN ICA

Tabela para 8 bits

Para isto, temos instruçõe s especiais que fazem cálculos com números de 16 bits. Estes números estão contidos em um par de registrado res. Trabalhando com 8 bits, usamos os registrado res 8, C, 1 1 1 o -2 1111 254 D, E, H e L. Trabalhan do com 16 bits, passamos usar estes registrado res em pares, como se fossem a -1 1 1 11 1111 255 registrado res de 16 bits: (B,C), (D,E). (H,L). ento Fig~ - Notação de complem Além de facilitar cálculos com endereços , as instruçõe s que operam com 16 bits permitem o uso de números maiores que 255. Permitem ainda, através de um artifício que veremos em outra lição, presentaç ão binária está o valor decimal positivo o posiciona mento rápido de 16 linhas de i/o. e à direita o valor decimal para a numeraçã o em notação de complem ento, com os positivos e os negativos. Estas tabelas ajudarão a entender melhor OS OPERAN DOS o mecanism o da notação de complem ento. No e!} tanto, não se preocupe em entendê-l o profundaOnde estão os operando s com os quais efetuare· mente. Afinal de contas, o computad or está aqui mos nossos cálculos? Podem estar em 3 lugares para fazer as contas por nós. r, memória ou programa . Qual a vantagem desta notação diferentes : registrado Registrad or: os operando s podem estar em um sobre a notação usual de sinal +valor? Uma primeira vantagem é que nesta notação só existe dos 6 registrado res: 8, C, D, E, H e L ou no acumuum valor zero, é o zero positivo. Outra vantagem lador. Se forem operando s de 16 bits, ocuparão é que as contas com notação de complem ento são um par de registrado res. Podem ter sido colocadas extremam ente simples, o que simplifica os circuitos no registrado r a partir de outro registrado r, ou da do processad or. Para somar dois números algebri- memória, ou por uma operação de i/o. Na próxima camente, basta somá-los de acordo com as regras lição veremos as instruçõe s que efetuam transfeda numeraçã o binária, incluindo na soma o sinal. rência de registrado r a registrado r ou de regisO resultado terá o sinal correto. Experime nte fazer trador a memória. operações com números nesta notação. Memória: um operando pode estar em qualquer Na notação de complem ento, só podemos re- lugar da memória. Como operar com ele? Basta presentar números positivos de O a 127 e números que o seu endereço esteja no par de registrado res (H, L). Instruçõe s que especifica m operação com negativos de - 1 a - 128. obtem o byte no t: com estes números que trabalha o proces- a memória automati camente dado por (H, L). Lembrem -se: chamamo s endereço sador 8080. a este mecanism o de endereça mento indireto. ARITMi: TICA DE 16 BITS. As instruções do 8080 permitem fazer cálculos com números de 8 bits. Podemos fazer todo tipo de operação com estes números, seja para imprimir resultados , seja para cálculos internos do programa . Na lição anterior, usamos um número de 8 bit contido em um rE'gistrador para contar o número de vezes em que o computad or devia repetir um trecho do programa . Mas o 8080 tem endereços que podem ir até 65535. São represent ados por números de 16 bits. Como calcular endereços se nossa aritmétic a só trabalha com 8 bits?

Programa : O operando pode estar especifica dc na própria instrução do programa . Chamamo s este modo de endereça mento imediato. Não há cálculo de endereço : o operando está na instrução . Este modo é usado quando o operando é constante . Uma vez que não vai mudar, por que reservar memória ou gastar um registrado r para este dado fixo? O dado já fica "embutid o" no programa .

OS RESULT ADOS Os resultado s das instruçõe s aritmética s 11ão em geral para o acumulad or. t com ele que são efetuadas as operaçõe s aritmética s. Em alguns

NOVA ELETRÔNICA 491

CURSO casos, os resultado s ficam no registrad or especificado. ~ o caso das instruçõ es que increme ntam e decreme ntam registradores. Além do resultad o da operação , são muito importante s os valores dos indicado res após a operação. Quase todas as instruçõ es aritmétic as posicionam os indicado res após terem sido efetuada s. Indicam se o resultad o foi zero ou não, negativo ou não, se houve vai um, se houve vai um decimal e qual a paridade (ver lições 2 e 3).

memória . O efeito é o mesmo que somar 1 ao operand o ou subtrair 1 do operand o. O resultad o fica no próprio registrad or ou na memória indicada, e não no acumula dor. Estas instruçõ es são extrema mente úteis para controla r a execuçã o repetitiv a de um trecho de program a ("loop") . Veja ainda o program a da lição 3. As instruçõ es de increme nto e decreme nto estão na figura 5.

SOMA E SUBTRA ÇÃO Temos 2 tipos de instruçõ es de soma. A soma simples, soma um operand o ao acumula dor. A soma com vai um efetua a mesma operação e acrescen ta ainda o valor do bit carry. Este bit sendo um indicado r de vai um, a soma com vai um permite fazer somas de vários bytes sucessivámente.

registrad or

memória

increme ntar

INR r

INR M

decreme ntar

OCR r

OCR M

Fig~

Increme nto e Decrem ento

Analoga mente, temos a subtraçã o simples, operando com o acumula dor, e a subtraçã o com vai ARITM~TICA DE 16 BITS um. Neste caso, aliás, o vai um é impropr iamente chamado . Deveria ser o "empres ta um". Três instruçõ es trabalha m com um par de regisOs resultado s destas instruçõ es sempre ficam tradores . no acumula dor. Na figura 4 estão represen tadas Veja a figura 6.

Soma

Podemo s especificar um dos três pares de registradores : (B,C), (D,E) ou (H, L). Podemo s ainda esregistrad or memória imediato pecificar o registrador SP, stack pointer, que tem 16 bits. O uso do registrad or SP ficará mais claro ADDr ADDM ADid

Soma com vai um

ADC r

ADCM

ACid

Subtraçã o

SUB r

SUBM

SUid

Increme ntar par de registrad ores

INX p

SBBM

SBi d

Decreme ntar par de registrad ores

DCX p

Somar par de registradores a (H, L)

DAD p

Subração com vai um SBB r B~

Instruções aritmétic as básicas p pode ser:

estas instruções, que são as instruçõ es aritmétic as básicas. A letra "r" represen ta um registrad or que contém o operand o. A letra "M" represen ta a memória (endereç o (H,L)). A letra d represen ta um dado que ficará na instrução . INCREMENTOS E DECREM ENTOS Duas instruções especiais efetuam o increme nto ou o decreme nto de um operand o, registrad or' ou 492 NOVA ELETRÓN1CA

par

(B,C)

par

(D,E)

par

(H,L)

stack pointer (indicad or da pilha)

[iQ:._§ - Aritméti ca de 16 bits.

...._._._.....

·-:-:····-·.........

na lição que tratará das chamadas de subrotinas. Podemos incrementar ou decrementar um par de registradores. Suponhamos por exemplo que (H, L) tem o endereço de uma lista de operandos na memória. Para passar de um operando ao segumte, basta usar a instrução INX H. Com isto traba· lhamos com vetores, matrizes, ... A instroção DAD soma 16 bits ao par (H,L), Caso particular : DAD H soma (H,L) ao próprio (H,L). Ou seja, dobra o valor de (H,L).

RAL rodar acumulador e vai um para a esquerda acumulador

carry

1Io11 11 Io11IoI~ I

antes

~-i

depois

[2] Joi111Jol11ol11oJ

RAR rodar acumulador e vai um para a direita carry antes

I~ 11 11 Iol1 Iol1IoI= SJ

depois

111ol1111ol11ol11

ROTAÇ0ES Como isolar um determinado bit dentro de um byte para testar seu valor? Com as instruções de rotação, que deslocam o conteúdo do acumulador para a direita ou para a esquerda.

[!]

Rotações

Fig:......] -

Consideramo s estas instruções, instruções arit· méticas porque deslocar um número binário para a o con· esquerda ou para a direita nada mais é que multi· CARRY. Observe que podemos man ipular vontade. à acumulador do plicá-lo ou dividi-lo por 2. Todavia, é preciso teúdo ter um cuidado, os deslocamento s do 8080 são rotações: o bit que sai de um lado entra do outro O BIT CARRY lado. As instruções aritméticas, com exceção de Podemos rodar o acumulador para a direita ou DCR, INX e DCX, posicionam o bit de vai INR, para a esquerda. Podemos incluir na rotação o um. Se o bit estiver ligado depois da instrução vai um. Todos os bits do acumulador participam (valor 1). isto significa que houve um va f um do da rotação. Veja a figura 7 com seus exemplos. 7 do acumulador. Portanto, "estourou" a ca· bit Acompanhe-o s cuidadosame nte. pacidade do acumulador. Observe como um bit pode ser deslocado várias t importante testar este bit após instruções de posições por instruções sucessivas até ficar no cálculo. Temos ainda duas instruções especiais para posicionar o bit CARRY: STC e CMC. A pri· meira dá ao CAR RY o valor 1, sempre. A segunda inverte o valor do CARRY. Se fôr 1, passa a ser O; RLC rodar o acumulador para a esquerda se for O passa a ser 1. Figura 8. acumulador carry ESPECIAIS 1 I antes f I Duas instruções permitem manipulaçõe s parti· culares com o acumulador: DAA e CMA. depois

O -J 111 11 11 1o1o1, o

STC RRC rodar o acumulador para a direita acumulador

fazer carry

CMC inverter CARRY

carry

antes

j1f l1 l1 l1 IO IO l1 IOl 1-{]

depois

1oI, !1 !1 l1 IoIol1 I riJ

Ejg..J! -

Instruções para o bit CARRY

NOVA ELETRÔNICA 493

• ·•:-

..........····= ....······... ..•.. ........... . . . •• • •..

··~,· ·· · · ~- ·-~!i'~~~:•.:-».~~-

' • ·-~-,{~!·.,·~.3~

. ••• ' . . . ... ·~,_1-;},

•

CURSO A instrução CMA complementa o conteúdo do acumulador. Cada um dos bits do acumulador é invertido.

mulador representam um número maior que 9, ou se estiver posicionado o bit Auxiliary Carry, o acumulador é incrementado de 6. Em seguida, se os 4 bits da esquerda representam um número A instrução DAA é uma das mais complexas maior que 9, ou se estiver posicionado o bit do 8080. ~ também uma das mais poderosas, jus· CARRY, estes 4 bits são incrementado s de 6. ~a tificando a aceitação universal deste processador. única instrução que usa o Auxiliary Carry. Veja Esta instrução ajusta o acumulador de forma que seu funcionamen to na fig. 9. seus 2 meios bytes (esquerda e direita) formem um Vimos nesta lição 4, parte PROCESSAD OR, as número decimal. Deve ser usada depois de uma soma binária . Faz com que esta soma seja uma instruções do grupo aritmético. Nas próximas lições estudaremos as operações de movimento, soma de dois algarismos decimais. E graças a isto o grupo lógico, a transferência de controle e finalque operações com números decimais são poss!'veis mente as operações de i/0 e interrupções. Estude e fáceis de fazer no 8080. agora a lição 4 I PROGRAMA , para assimilar as Funciona assim: se os 4 bits da direita do acu· noções adquiridas.

CMA

Complement ar acumulador

DAA

Ajuste decimal

Auxiliary carry

acumulador

Carry

acumulador

!ol1lol1lololoJ1J

!1JoJoi1J1Joi1I1J ~ DAA (fase 1)

~ CMA ~

11101110111111101

!1 [ol1!ojololoi1J

0 [2]

~ DAA (fase 2)

!o jo jo lo lolol o!1J !:_lg~ -

Instruções especiais

PROGRAMA Nesta parte da lição 4 veremos um programa exemplo. O programa é uma aplicação das instruções estudadas na parte PROCESSAD OR. To· davia, não espere encontrar um programa que use todas as instruções dadas. Isto seria impraticável e constituiria um exemplo pouco real. O programa que veremos nesta lição, assim como os programas das lições seguintes, será um programa que resolve um problema comum em programação . Reco-

494 NOVA ELETRÔNICA

mendamos que guarde estes programas para aproveitá-los em seu uso de microprocess adores: pro· gramas menores podem ser combinados de forma a criar programas maiores. Veremos em detalhe como fazer isto na lição que tratará do conceito importante de rotinas e programação modular. Para aproveitar ao máximo o programa exemplo dado, siga as instruções da fig. 1 O.

.....

""""t~::::::::::::::~::::~·--·

:;:::-..;:::=:;::·:;:;:-:···,

·:·:· ····· . .:-:-:-:···:...-;.-<"-"--"-"-''-

-~·

Somar repetidamente é o método mais simples, mas mais lento, de multiplicar. Por exemplo, 24 x 1. leia o texto da lição, procure entender bem x 32 pode ser gerado somando o número 32 ao acumulador (inicialmente zerado) 24 vezes. o problema proposto e sua solução. 2. leia uma primeira vez o programa.

Usando deslocamentos temos uma multiplicação mais rápida. Deslocar um byte para a esquerda de um bit equivale a multiplicá-lo por 2. O processo dado na fig. 11 produzirá o produto, em 2 bytes, da multiplicação de um número de um byte por outro número de um byte.

3. Faça o "teste de mesa": represente em um pedaço de papel os registradores do computador. Acompanhe agora o programa, instrução por instrução, anotando a cada passo o conteúdo Acompanhe na fig. 12 o processo dado, para dos registradores e as posições de memória calcular o produto de dois bytes: envolvidas, como se você fosse o computador. 4. Agora, com o programa bem entendido, tente achar outras soluções. Procure verificar se é poss(vel resolver o problema com menos instruções, ou usando menos posições de memór-ia.

Fig:....!Q - Como estudar um programa.

a) Teste o bit menos significativo do multiplicador. Se for zero, vã ao passo b. Se for um, some o multiplicando ao byte mais significativo do resultado.

O PROBLEMA PROPOSTO

bl Desloque o produto inteiro (2 bytesl de um bit para a direita.

Vocês observaram que nas instruções aritméticas dadas não figura a multiplicação. Isto é comum cl Repita os passos a e b até esgotar os 8 bits do multiplicador. em computadores de pequeno porte. Por que não temos esta instrução disponível? Porque ela pode ser facilmente realizada por um programa de multiplicação. Se num programa maior eu quero Fig,_!l - Multiplicação por deslocamento multiplicar, basta encaixar o programa de multi plicação. Isto ilustra bem a potência fantástica do computador. Se me falta uma instrução, eu posso obtê-la combinando outras. As possibilidades do Passo 1: o bit O do multiplicador é O, deslocamos os 16 computador são matematicamente infinitas. Aí bits do resultado de um bit para a direita; está a diferença entre um computador e uma máquina de calcular. Esta pode ter muitas funções Passo 2: matemáticas disponíveis nas teclas: multiplicação, o bit 1 do multiplicador é O, deslocamos os 16 raiz quadrada, . . . Porém, esta limitada a estas funbits do resultado de um bit para a direita; ções, não pode ganhar funções novas. Ao contrário, o computador tem um conjunto básico de instru- Passo 3 : ções que podem ser combinadas em programas o bit 2 do multiplicador é 1, somamos o mul para se conseguir funções tão complexas quanto tiplicando áo byte de alta ordem do produto quisermos, muito além da capacidade de uma e deslocarmos os 16 bits do resultado de um máquina de calcular. bit para a direita; Passo 4 : o bit 3 do multiplicador é 1, somamos o multiplicando ao byte de alta ordem do produto e A multiplicação de dois números de 8 bits pode deslocamos os 16 bits do resultado de um ser realizada de duas maneiras: somas repetidas ou bit para a direita; uso de deslocamentos. A SOLUÇÃO

NOVA ELETRÓNICA 495

CURSO

···:·:·=···~

0011

1100

(60)

Passo 8 : o bit 7 do multiplicado r é O, deslocamos os 16 bits do produto de um bit para a direita.

Multiplicando : 0010

1010

(42)

Neste ponto, obtemos o resultado correto.

Multiplicador :

O PROGRAMA Passo

Produto O programa usa o registrador 8 para o byte mais significativo do produto e o registrador C para o byte menos significativo do produto. O deslocamento dos 16 bits é obtido com duas instruções RAR : rodar acumulador e vai um para a direita. Veja o mecanismo na figura 13.

1 a

0000

2 a

0000

3 a

0010

1010

0000

0001

0101

0000

4 a

0011

1111

0000

0001

1111

1000

0000

5 a

0100

1001

1000

0000

0010

0100

1100

0000

6 a

0100

1110

1100

0000

Rodar

0010

0111

0110

0000

7 a

0010

0111

0110

0000

0001

0011

1011

0000

8 a

0001

0011

1011

0000

1001

1101

1000

Zerar carry e rodar B B

carry

1-D c

Ejg. 13 produto

fig:.....l1 -

carry

Deslocar 16 bits

= (2520)

Exemplo de multiplicação

Passo 5: o bit 4 do multiplicador é 1, somamos o multiplicando ao byte de alta ordem do produto e deslocamos os 16 bits do resultado de um bit para a direita; Passo 6: o bit 5 do multiplicador é 1, somamos o multiplicando ao byte de alta ordem do produto e deslocamos os 16 bits do resultado de um bit para a direita; Passo 7: o bit 6 do multiplicado r é O, deslocamos os 16 bits do produto de um bit para a direita;

496 NOVA ELETRÔNICA

O registrador O contém o multiplicand o e o registrador C contém inicialmente o multiplicador . Agora leia o programa da figura 14. Em seguida, faça o " Teste de mesa".

CONSIDERA ÇÕES o Teste de mesa do programa deve ter lhe mostrado pelo menos dois fatos. Primeiro, o programa funciona. ~ importante convencer-se disso acompanhando seu mecanismo. Não é imprescindível ter um computador disponível. No entanto, se tiver um dos modelos populares do 8080, tente passar este programa com vários dados. Segundo fato, este programa não é muito complexo. São 13 instruções, ocupando 21 bytes.

FIGURA 14

t·1ULT:

nvi ~-~VI

MULTO:

MOV RAq ~10 V

ocq

t'IULTl:

JZ 1'10 v JNC ADD RAR MOV JMP

;INICIA LIZAR BYTE + SIG~IFIC· DO RESULTA DO ; I:'JICIAL E.AR J CJ.JTAD JR DE BITS E~ 9 ;RODAR O BIT t1E:J8S SIG:'JIF IC. 00 A~C ; 1'1ULTIPL ICA.'\JDO PARA J CARRY E DESLOC Aq ; O BYTE DE BAIXA ORDEM DO RESULTA DO C~ A E ;DECREt· 1E.'JTAR 8 CONTAD OR DE BITS ;SE CHC::GOU A ZERO~ FIM DO PRJGRAl "lA FIM ;SE O CARRY FOR UM~ SJMAR J A~B t1UL T 1 ; MULTIP LlCA'JDO AJ BYTE DE ALTA ; ORDEM DO RESULAA DO D ;DESLOC AR 8 BYTE DE ALTA JRDD'I DJ ; RESULTA DO B~A MULTO ;VOLTA q PAqA TESTAq OUT~J BIT D~o

FIM:

oo6 ooo 03 6 11 17 1 037 11 7 03 5

SYMBOL TABLE

020025 MULT 020000 MULTO 020004 $

Flt1 O2 O O2 5 MUL T 1 O2 O O2 O

312 025 04 o 17 o

322

02 o 040

202 037 107 303

00 4

040 034

NOVA ELETRÔNICA 497

CURSO Mas nele podem ser vistas algumas técnicas inte· 3) Na realidade, o programa contém dois erros. O ressantes de programação. Observe o "loop" conerro mais evidente é que o programa foi feito trolado por um contador no registrador E. Observe para emitir 8 letras, quando a palavra "EXCESa técnica usada para deslocar 16 bits. Observe ainda SO" só tem 7. A segunda instrução deve ser: um artifício muito elegante: o multiplicado r vai MVI 8,7 progressivamente saindo do registrador C ã medida que entra o resultado. Lembre-se: o computador é uma máquina "bur· ra". Se for instruído para emitir 8 letras, emiti· Se não estiver totalmente convencido do fun· rá 8 letras, incluindo o byte que vem depois da cionamento do programa, faça o teste de mesa última letra 'EXCESSO', o qual pode conter novamente, com outros dados iniciais. qualquer valor. Agora passe aos exercícios. O segundo erro está na diferença de velocidade entre o processador e uma impressora ou um SOLUÇÃO DOS EXERCfCIOS DA LIÇÃO 3 vídeo. O processador completará o loop e emi· tirá uma segunda letra em poucos microssegundos. Já o dispositivo de saída tem uma veloci1) Para imprimir a palavra COMPUTADOR, que dade da ordem de 1/1 O de segundo por letra. tem 10 letras, o contador de letras, registrador 8 O processador deve então "esperar" que saia do programa dado, deve começar com o valor uma letra antes de emitir a letra seguinte. Como? 1O (segundo instrução): Normalmente , os dispositivos de saída mandam MVi 8, 10 um sinal (um bit de um byte) indicando que estão prontos a receber. No nosso programa, Por outro lado, devemos substituir a definição devemos substituir a instrução OUT 5 por: das letras na memória: TESTE: IN 4 ;testar o estado do dispositivo. ÁREA: "COMPUTA DOR" 08 RCC ;isolar o bit O do byte de

2) Podemos ainda aproveitar o programa dado,

com as seguintes alterações: a) o contador deve começar com o valor 5 MVi 8,5 b) a instrução de saída deve ser substituída por uma instrução de entrada, por exemplo, do dispositivo 7

estado. JC TESTE ;se estiver ligado, testar de novo o estado OUT 5 ;caso contrário podemos emitir uma letra. Na lição que tratará do INPUT/OUT PUT veremos mais exemplos deste mecanismo.

EXERCICIOS PROPOSTOS DA LIÇÃO 4 I) Se devemos testar 8 bits do multiplicador , por que o contador (registrador E) começa com c) as 5 letras lidas recobrirão o que estiver em 9 e não com 8? ÁREA. Podemos definir inicialmente ÁREA: 2) Tente escrever um programa que soma dois núÁREA: 08 "XXX XX" meros de três bytes cada um. IN

COMPUTACÃD O ASSEM8LER

Computação, informática ou software. E a arte· ciência de programar, a alma do computador, ao Nesta parte da lição estudaremos rapidamente contrário do hardware; que seria a parte física, técnicas e ferramentas básicas de programação . os circuitos. Abordaremos em cada lição um tópico isolado. O Um computador deve ser programado em sua que estudaremos é conhecido como "Ciência da linguagem. ~ a linguagem máquina. Com os exem·

498 NOVA ELETRÔNICA

pios vistos até agora, vocês devem ter notado que esta é uma tarefa tediosa e sujeita a erros. Veja o programa de multiplicação em octal. São 63 algarismos, para um programa simples. Imagine agora um programa de 1 000 ou 2 000 instruções. Imagine o que vai acontecer se um só algarismo estiver errado. Simplesmente o programa não vai funcionar ou, pior ainda, funcionará errado. Apareceu logo, no desenvolvimento dos computadores, a ferramenta básica chamada Assembler. O que faz o Assembler? O Assembler é um programa que lê nosso programa escrito de forma mais "humana" (é a linguagem fonte) e o traduz para a linguagem da máquina. Por exemplo, podemos teclar o programa num dispositivo tipo teclado/ impressora e à medida que entram as instruções o Assembler as traduz para linguagem máquina e guarda na memória. Terminado o programa, podemos agora executá·lo. Ou então gravar o programa traduzido (programa objeto) em uma fita para depois carregá-lo na memória. A tradução só precisa ser feita uma vez.

2. Operandos Veja a segunda instrução: MVI E,9. Em octal, o número 9 é representado por 011. Com o Assem· bler, representamos os números por seu valor decimal, como estamos habituados a fazer. O Assembler converte este valor para octal. Os registradores também são indicados de forma simples por letras. No caso, movemos para o registrador E. 3. Endereços Na instrução que termina o programa, JZ FIM, deveríamos ter escrito JZ 025. O endereço do fim do programa é 025 em octal. O Assembler nos permite escrever um símbolo qualquer, de nossa escolha, antes de uma instrução. Ele calcula o valor deste símbolo e substitui este valor em todos os lugares do programa onde aparecer este símbolo. Não precisamos nos preocupar com o cálculo de endereços. 4. Comentários

A direita de cada instrução, após um ponto e Observe que estamos usando o próprio compu- vírgula, o programador coloca comentários que tador para nos ajudar a programar. explicam o desenrolar do programa. Estes comenNa figura 14 desta lição temos o nosso programa tários são opcionais. O Assembler nada faz com de multiplicação escrito em linguagem fonte. Cha- eles, simplesmente são impressos. Mas são impormamos a isto de programa "em Assembler". Obser- tantíssimos para a compreensão do programa. Sem ve o formato : na coluna da esquerda podem apare- eles, analisar um programa, mesmo em linguagem cer símbolos, seguidos de dois pontos. Na segunda fonte, é mu ito difícil. coluna está o mnemônico de cada instrução, seguindo dos operandos. Finalmente, após um pon- 5. Tabela de Símbolos to e vírgula, comentários. Este formato é fixo e Ao fim da tradução do programa fonte, o exigido pelo Assembler. Assembler imprime automaticamente uma tabela O Assembler ajuda a programação com 5 téc- dos símbolos definidos. Em particular, o símbolo "$" indica o ponto em que o Assembler parou de nicas: traduzir instruções. Para cada símbolo o Assembler dá seu endereço calculado. Note que o programa 1. Mnemônicos começou no endereço 20 000 em octal, porque parte da memória está ocupada pelo próprio Não precisamos lembrar do valor octal de cada Assembler. instrução. Escrevemos um mnemônico, por exemO Assembler é a primeira ferramenta para proplo MVI (mover valor imediato) e o Assembler tragramação. Veremos outras nas próximas lições. duz isto para 006.

ESTA CHEGANDO NOSSO CURSO DE

DIGITAIS NOVA ELETRÔNICA 499

CONVIRSORIS ANALO

INTRODUÇÃO

Os circuitos eletrônicos digitais obtiveram um grande desenvolvimento, nestes últimos anos. Como resultado, novos tipos de circuitos surgiram em eletrônica, chamados híbridos, isto é, circuitos que combinam as técnicas analógica e digital. Um dos exemplos mais conhecidos é o voltlmetro digital, através do qual uma tensão analógica é convertida em uma salda digital sob a forma de números decimais em um "display".

ATENÇÃO! A REEDIÇÃO DA NOVA ELETRôNICA N.0 1 ESTARA NAS BANCAS ANTES DA N.0 5!

Mas, qual a razão de tal desenvolvimento ? ~ que existem certas conveniencias de se trabalhar com dados na forma digital, que fazem com que estes circuitos sejam superiores aos analógicos em características importantes. Explicando melhor: Em muitos circuitos analógicos convencionais, qualquer opt~ração feita por um de seus estágios é sempre acompanhada pelos indesejáveis efeitos de distorção e ruído. Além disso, não são raros os casos em que os ajustes críticos estão envolvidos em seu perfeito funcionamento.

tensão analógica

f'\.J

O uso de circuitos digitais elimina estes proble· mas . Como se sabe, tais circuitos operam de acordo com a lógica binária, onde existem apenas dois níveis lógicos : "O" e "1". Esses níveis lógicos correspondem, então, a dois níveis de tensão. Isto implica numa manipulação de sinais bem mais simples, sem distorção. O efeito de ruído é mínimo. pois, na prática , os dois níveis estão bastante dis· tanciados, de tal maneira que somente ruídos com grande amplitude são capazes de alterar dados digitais. Por estas mesmas razões, os ajustes, nor· mal mente, são bem menos críticos. Por que, então, continuamos a utilizar circuitos analógicos? Por uma razão muito simples: a maioria dos transdutores que detectam fenômenos físicos, tais como temperatura, luminosidade, vi· bração, velocidade, apresentam sinais elétricos ana· lógicos na saída ou só se adaptam a circuitos ana· lógicos. Isto gerou,como conseqüência, o apareci · mento dos circuitos híbridos dos quais já falamos, união dos circuitos analógicos imprescindíveis com os circuitos digitais que facilitam e melhoram o processamento dos sinais. Chegando a este ponto, deduzimos que se faz necessário a utilização de um dispositivo que com· patibilize as duas partes de tais circuitos, recebendo sinais analógicos e apresentando-os sob a forma digital. Este dispositivo é conhecido como conver· sor análogo- digital (CAD) e sua finalidade é fazer tal conversão para processamento do sinal (fig. 1 ). Na verdade, o voltímetro mencionado como exem· pio nada mais é que um CAD que apresenta na saída números decimais codificados na forma binária. Tais números são depois codificados nova· mente, para os sete segmentos dos "displays". O CAD opera fazendo corresponder uma deter· minada saída digital a cada tensão analógica situa· do entre dois níveis estabelecidos. Exemplificando, para uma conversão de um sinal de O a 7 volts, teremos,entre O e 1 V, a saída digital 000; entre 1 V e 2V,asaídaser á001;entre2V e3V,010e

502 NOVA ELETRÔNICA

dados digitai

Tab.l

MSB- BIT MAIS SIGNIFICATIVO LSB -BIT MENOS SIGNIFICATIVO

FIGURA I

assim por diante (veja a tabela 1 ). Como se pode ver, isto é uma conversão a 3 bits (que é a quan· tidade de bits necessária para se chegar a 7, em numeração binária). ALGUNS M~TODOS DE CONVERSÃO ANALÓG ICO·DIG IT AL

Existem vários sistemas para se efetuar tal con· versão. Vamos examinar alguns deles, com vários graus de complexidade. Conversão paralela ou simultânea- fig . 2

Este método é o mais direto, e o seu princípio é o mais simples possível, não sendo, porém muito prática a sua realização, devido ao grande número de componentes envolvidos. Neste conversor, as

LSB

22BIT

FIGURA 2

MSB

Um conversor pararelo com 3 bits de saida

tensões de entrada são comparada s a tensões de referência. As saídas dos comparado res são conectadas a uma unidade lógica, que faz as operações necessárias para produzir o equivalente do nível de tensão na entrada, em código binário. Como exemplo, apresentam os um CAD de 3 bits, baseado neste princípio, convertend o tensões de O a 7 volts (veja toda a operação na tabela 2). A conversão paralela é bastante rápida, pois os atrasos de tempo são devidos apenas à soma dos atrasos dos comparado res e das portas lógicas. Mas existe uma grande inconveniência, já citada: para cada nível de referência usa-se um comparado r; assim, no caso de um CAD de 10 bits (isto é, até 1024 volts), há necessidade de se utilizar 1023 comparado res, o que é inviável, devido ao custo resultante. Mesmo, assim, para conversões com pequeno número de bits, o sistema paralelo tem a

grande vantagem de ser rápido e logicament e simples, pois todas as operações são combinacio nais, isto é, não dependem de valores obtidos anteriormente. Conversão por aproximaç ão sucessiva- fig. 3 Para entenderm os este método, é melhor nos basearmos em um exemplo. Vamos supor um CAD com entrada de O a 7 volts e saída a 3 bits. Admitamo s também que a comparaçã o inicial da tensão de entrada seja feita com uma tensão de referência de 4 volts. Se a tensão na entrada for maior que a referência, a saída do comparado r será "1"; caso seja menor que a referência, a saída será "O", e qual quer destes dois resultados será registrado. Ao mesmo tempo, se a entrada resultou maior que a referência, a segunda comparaçã o será efetuada

NOVA ELETRÔNICA 503

Nrvel

o o

o o o ú - - 1 - - - 1- · 1 o o 1 1 o

o o -o o o o o

o o o o

o o

o o o o o

o o o o o o

r-4 r--

Tab. 2, Tabela da Verdade para conversor de 3 bits.

COMPARAOOR Ventr

~ Saída Digital Vcomp Tensão de comparação

FIGURA 3

.............:::;:· ·.:.·· com 2 volts a mais como referência, isto é, 4 + 2 = 6 V; em caso contrário , com 2 volts a menos, ou 4 - 2 = 2 V. O resultado desta segunda comparaç ão também

é registrado (maior ."1"; menor."O "). A terceira é feita com a tensão de comparaç ão anterior somada a 1 V (se o resultado anterior tiver sido "1 ") ou somada a - 1 V (se o resultado anterior for "0"). Este processo é melhor entendido assim: a) Tensão de entrada ~ 2,5 V (fig. 4) Tensão de comparação ~ 4 V

504 NOVA ELETRÔN ICA

1~ comparaç ão: 4 V

saída "O" MSB 2? bit

2~ comparaç ão: 4-2

= 2 V saída "1"

3~ comparaç ão: 2 - 1

= 1 V saída "O"

LSB

b) Tensão de entrada ~ 5,3 V Tensão de comparaç ão ~ 4 V 1~ comparaç ão: 4 V, saída"f' MSB 2~ comparaç ão: 4 + 2 = 6 V, saída"O" 2? bit 3~ comparaç ão: 6- 1 = 5 V, saída''l" LSB Como se vê, a tensão de comparaç ão se aproxima sucessivamente do nível de entrada, daí o

o Vcomp

t t

nome deste método. O exemplo dado teve como objetivo apenas esclarecer o funcionamento, pois este CAD é de 3 bits, somente, e não permite uma ccn -·e» aproximação precisa. Por analogia, porém, pode· CCI -·a.. Í:l» mos visualizar a operação de um conversor deste -·CII Cll tipo, com um número maior de bits.

4V -------- -,

JV - - -

~---

- - - .....---.

2,5V - - ------· 2V1--- ___ _.__ ___.

FIGURA 4

'W':::: ..

Este processo é mais lento que o paralelo, mas, em compensação, é bem mais barato. Entretanto, sua velocidade é ainda bastante boa, pois, a cada bit de saída corresponde um período de comparação, o que na maioria dos casos, atende aos requisitos dos equipamentos. Conversão por rampa (fig. 5)

Este sistema é simples e um dos mais econômicos. Seu funcionamento é também elementar: a tensão de comparação é uma rampa que inicia em zero e cresce linearmente com o tempo. Simultaneamente, um contador registra o tempo decorrido. Assim que a tensão de comparação atingir o nível da tensão de entrada, o comparador muda de "1" para "O", o contador para e a sua contagem será a própria saída digital.

:·....::

T:nt

_ IT V-V·~~-c

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FIGURA 5 .··::~

NOVA ELETRÓNICA 505

r,,.,. .

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~·

V= Vin T RC

t'!l t""' t'!l

o-!

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z i=i

c -Vin

---o Vref

-::-

Após o periodo T: V= Vin T RC Na mudança de 1 para Odo comparador: _ VrefAT V- - VinT RC RC . _Vref AT VmT

-o-

Saída { digital

~ 0\

.. :::::::~:;:~.

-:-;-;:.

-·-· ·:·:·.·.

=-·--

-:~~r~~--

········

···::~-:-

-~:::::~.

RELóGIO

VOLTS

Sistema de Conversão AI D por Rampa Digital

FIGURA 7

CONTIMJA

Uma Conversão usaRdo este Sistem1 .·.·.

Pode-se dizer, então, que o conversor transforma a tensão de entrada em um período de tempo, que é registrado pelo contador. Por este motivo, este processo é bastante lento, comparado aos anteriores. Para uma conversão a 1O bits, seriam necessárias 1024 (2 10 ) períodos de contagem. Assim, o conversor por rampa só é empregado onde não há exigência de rapidez, como nos voltímetros digitais. Existe, ainda, um segundo método chamado

·~:

conversão por rampa dupla (fig. 6) que apresenta algumas vantagens adicionais. Esta conversão é feita integrando-se a tensão de entrada durante um período constante de tempo, definido por um determinad o número de pulsos de um relógio (ou "clock"). Passado este período, a tensão de referência, com a polaridade contrária à de entrada, é aplicada ao integrador; o contador reinicia a contagem, parando quando o integrador chegar a zero. O resultado da contagem é o valor do sinal, con-

NOVA ELETRÔNIC A 507

•.·.•,·:·:=::••:··.

.. ~:r==~-:·

Ventr

FIGURA 8

vertido em binário. O método proposto faz com que a conversão seja independente da freqüência de "clock" e do valor do capacitor de integração, o que é bastante satisfatório.

de tensão, consegue-se conversores deste tipo com boas característica s, onde podemos obter CAOs de ótima qualidade. A fig. 9 mostra um dispositivo que emprega essa conversão. Vejamos seu funcionamento.

Conversão por rampa digital

Essa conversão (fig. 7) é análoga à efetuada por rampa, a única diferença constituída de uma rampa gerada por um contador, ao invés de ser produzida linearmente. Disso resulta a vantagem que a freqüência do relógio não influi no resultado da conversão, já que a rampa é formada em um conversor digital-analógico. O funcionamen to é semelhante ao da rampa simples: a comparação começa pelo zero, o contador é incrementado e a saída do conversor DA é dada em função do contador. Assim que o comparador mudar de "1" para "O", o contador parará e a saída será a sua contagem. Conversão por freqüência

Nos COA de rampa , a conversão é feita com uma freqüência constante e um período variável. ~ possível fazer esta mesma conversão mantendo o período constante e fazendo a freqüência proporcional à tensão de entrada, contando-se o número de pulsos durante este período (veja fig. 8). Tal processo, conhecido como conversão por freqüência, é difícil de ser realizado, pois como utiliza um conversor tensão-freqüê ncia, que é um dispositivo analógico, não se consegue, geralmente, boa linearidade. Apesar disso, para algumas faixas

508 NOVA ELETRÔNICA

O amplificador operacional A 1 está I igado como integrador e A2 está sempre saturado, em uma tensão positiva ou negativa (Vsat. ou - Vsat.). Supondo que A2 esteja em - Vsat, o transistor O estará, então, cortado, e a tensão no ponto A vai

- V R1

Al+ R2

. d e tensao - for, d ev1"do ao d"IVISOr

mado por R 1 e R 2 . fssa mesma tensão é aplicada ao ponto + de A 2 . A tensão de entrada é integrada por A 1 , cuja sa ida é, portanto, proporcional àquela tensão e ao Vent. T tempo de integração ( V 1 = . OuanRC do a tensão de entrada chegar a

- V R1

Rt + R2

vai mudar de estado e sua saída vai para Vsat. Em conseqüência , o transistor O conduz e descarrega o capacitor C. O ponto A fica próximo de zero, por causa do diodo O 1 , que mantém a tensão nesse nível. Descarregado o capacitar, a saída de A 1 vai a zero e A 2 muda de estado novamente. Como resultado, no ponto A aparece novamente a tensão -Vsat., e o ciclo se repete. Se o tempo de descarga do capacitor for bem

Yut

nn n

r-----------~------Y~

uuL

D_fl.f lfL .Y!!1 - R1+RZ

FIGURA 9

reduzido , temos o período de um c1clo pratica· mente igual a: V.R .R.C

1 T = ------ ------ , pois

Vent. (R 1 +R 2 )

Vent. RC

. . Jt:. .

+Vcc

TENSÃO (_}-.._..., .--+--'-

DE ENTRADA SAlDA l'M FRE'OUI:NCI

Sabe-se que T f

...!_ T

...!_ f Vent.

1JU

Rl + R2 V. R 1 . R. C

--lf-

6.8K2

portanto , temos:

+vcc

Conversor tensão frequencia usando 4151 ~~~

Concluim os que a freqüênc ia é proporci onal à tensão de entrada (Vent.l· Com o desenvo lvimento dos circuitos integrad os, os converso res tensão-f reqüênci a tornaram -se bastante comuns. Uma testemu nha disso é o novo integrad o 4151, da Raytheo n, cujo princípi o de funciona mento é similar ao do circuito exposto , e que pode ser facilmen te modifica do para ser usado nas conversõ es análogo- digitais (fig. 1O).

EM FREO\..(N

lJl i -li- r c. a

TENSÃO

DE ENTRADA

CONCLUSÃO Enfim, um converso r análogo-digital é um dispositivo indispensável, quando se deseja fazer um processame nto digital, a partir de uma informa ção analógica. O voltímet ro digital é apenas uma pequena amostra da grande utilidade desses dispo· sitivos, pois os COA são amplam ente utilizado s em telemetr ia digital, em processo s controla dos por computa dores, medidas de precisão e outros tipos de medição onde a entrada é um sinal analógic o.

Com o avanço da área de LSI (integraç ão em larga escala). já existem, no mercado nacional , integrados que executam a conversã o AO com bastante precisão e num tempo razoável, como por exemplo , os Cls L011 0/L0111 , o L0130 e o 3751. Este último é capaz de fornecer uma saída de 12 bits, suficien te para satisfaze r os casos mais exigente s.

NOVA ELETRÔNICA 509

•

fRIQUINCIMITRO DIGITAl P A RT E

5 10 NOVA ELETR ÔNICA

.1 de

/VV\IUUl~

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NOVA ELETRÔNICA 5 11

Em eletrônica lidamos com sinais elétricos, que avaliamos constantemen te, para nos certificarmos que correspondem às nossas expectativas e, se não correspondem, para analisarmos os motivos da falha. A avaliação, todos sabemos, é feita medindo-se as grandezas que caracterizam os sin==1is. Assim, as informações que podemos ter a respeito de um sinal em uma determinada parte de um circuito são a diferença de potencial (ou tensão, em volts) entre os dois pontos por onde flue o mesmo, a intensidade com que passa por esses dois pontos (intensidade da corrente, em amperes) e se o sinal for repetitivo, a sua freqüência. !: justamente aqui onde queríamos chegar. Enquanto tensão e corrente são facilmente avaliáveis, isto é, podem ser medidas com simplicidade e a baixo custo pelos "hobbystas" e amadores de eletrônica, o mesmo não acontece com a freqüência. Um osciloscópio ou um freqüencímetro de boa qualidade não são tão acessíveis quanto os multímetros.

escalas de um galvanômetro que, muitas vezes, já é comprado ajustado em amperes ou volts; além disso, para essa calibração, seria indispensável um freqüencímetr o mui: to bom, para snvir de padrão. E, finalmente, é óbvio que escalas escritas dessa maneira, com nanquim e "letraset", não dariam grande precisão ao aparelho, mesmo que seu circuito fosse excelente. Em segundo lugar, ele mede freqüência de qualquer tipo de forma de onda até 30 MHz. Adequado, portanto, para medições desde freqüências de áudio até R F. A leitura de toda essa faixa de freqüência

Um ciclo

Para solucionar este problema, temos necessidade de um freqüencímetr o relatiFIGURA I vamente barato e de grande precisão. Um instrumento que você mesmo possa montar é contínua, ou seja, não existem chaves e "por prá funcionar". E que, se você quiser, para mudança de escala. Seu único conpode comprar em "kit", para evitar corre- trole é o interruptor liga-desliga. rias atrás de componentes. Pois bem, Após essa introdução, vamos Decidimos portanto, oferecer este nosso encarar o freqüencímetr o e suas diversas freqüencímetr o. Vamos apresentá-lo: partes. Vejamos, primeiramente , o que é a freEm primeiro lugar, ele "nasceu" digital. qüência de um sinal. Na fig. 1, está repreGuer dizer, seu mostrador não é formado sentado um ciclo de um sinal senoidal. A por escalas e um ponteiro mas sim, por freqüência é uma grandeza usada para espe"displays" de LEDs, o que implica em um cificar a quantidade de vezes que esse circuito totalmente diferente, digital . Tive- ciclo (ou .de qualquer outra forma de onda mos muitas razões para fazê-lo digital. Pense repetitiva) se repete durante o tempo de um bem: é mais fácil a leitura direta da fre- segundo. Assim, se um determinado sinal qüência, em números, do que tentar inter- apresenta um ciclo em um segundo, diz-se pretar a posição de um ponteiro na escala que ele tem uma freqüência de 1 Hertz; do mostrador; é bem mais simples montar sinais com 10 ciclos no mesmo período de "displays" de LEDs sobre uma placa de 1 segundo, tem 1O Hertz de freqüência; circuito impresso, ao invés de suar para cal i- com 1 000 ciclos no mesmo espaço de brar em Hertz, Kilohertz e Megahertz as tempo, teremos 1 000 Hertz, e assim por

FREQUENCIMETRD 512 NOVA ELETRÓNICA

diante. Associado ao conceito de freqüência, temos o período, que é o tempo gasto para um ciclo se completar. Um sinal de 1 Hertz tem, naturalmen te, o período de 1 segundo. Já o de 1 000 Hertz, tem um período de 1 ms (milissegundo), pois mil ciclos tem que "caber" no espaço de 1 segundo, neste caso. Desta maneira, concluímos que o período é igual ao inverso da freqüência. Assim: T = 1/f onde f = freqüência e T = período exemplo: se f = 1000Hz

temos T = f

1 000

= 0,001 s ou ou 1 ms

Visto isso, vamos agora raciocinar juntos: O que deve fazer um freqüencím etro digital para nos dar a leitura desses ciclos diretamente em Hertz? Ele tem que contar os ciclos que aparecem, dentro de um espaço fixo de tempo, e mostrar o resultado da contagem nos "displays". Imagine, por exemplo que esse tempo fixo de contagem seja igual a 1 segundo. O instrumento recebe o sinal, conta os seus ciclos durante 1 segundo, pára, e "joga" o resultado para o mostrador. Podemos ler então a freqüência diretamente em Hertz, isto é, o número de ciclos do sinal, por segundo. Consideremos agora esse tempo, não mais igual a 1 segundo, mas sim igual a um décimo de segundo. Como dedução lógica, teremos uma contagem de ciclos dez vezes menor, pois o tempo disponível é um décimo do anterior. Isto deve ser previsto no "display", para podermos interpretar corretamen te a leitura. Esta explicação é essencial para o entendimen to de determinada parte do freqüencím etro e vai se encaixar no texto mais tarde. Por enquanto, basta entendê-la e guardá-la. Vamos agora falar um pouco mais do nosso freqüencím etro. Na sua maior parte,

ele utiliza circuitos integrados da lógica TTL, muito comuns e que não apresentam problemas quanto à montagem. No restante do circuito, são empregados transistores de si I ício. O mostrador é formado por "displays" de LEDs, que também se tornaram bastante comuns. Um freqüencím etro, para funcionar, necessita de uma base de tempo (para o tempo fixo de contagem, lembra-se? ). No nosso caso, a base de tempo é conseguida aproveitando-se a freqüência da rede (60 Hz); mas, para aqueles que desejarem ainda maior precisão de leitura, existe a possibilidad e de se ligar um oscilador a cristal ao aparelho (este oscilador será um dispositivo opcional). A freqüência da rede, entretanto, tem uma boa estabilidade , e poderá permitir leituras precisas o suficiente para a maioria das aplicações do frequencímetro. Na fig. 2, construímo s um diagrama de blocos, para promoverm os um contato inicial com os estágios do nosso medidor de freqüência. O "coração" do aparelho é formado pelos blocos contadores -decodificadores - "displays", que efetuam a contagem dos ciclos do sinal e a apresentam no mostrador, de forma compreensível. Os blocos ceifamento , amplificaçã o e quadramenta e divisor por 10 apenas "preparam " o sinal para os estágios seguintes. Observe que as bases de tempo influenciam três estágios do freqüencím etro. São elas as responsáveis pelo tempo fixo de contagem do aparelho de que já falamos. E, por último, há o bloco de alimentaçã o, que faz operar todo o conjunto. Vamos ver cada um desses blocos mais detalhadam ente: CEIFAMEN TO, AMPLIFIC AÇÃO E OUADRAM ENTO DO SINAL Como já dissemos, estes circuitos adaptam o sinal ao resto do sistema. Eles primeiramente ceifam o sinal de entrada, isto é, cortam seus picos para torná-lo adequado aos estágios de amplificaçã o. Estes, amplifl .

·~-.

·":

.·• ..

NOVA ELETRÔNICA 513

j 1

cam o sinal até o nível correto para os circuitos TTL. O primeiro estágio é formado por um transistor de efeito de campo (FET). para providenc iar uma alta impedância de entrada para o freqüencí metro e tornar sua influencia mínima, nos circuitos aonde for conectad o (é o mesmo caso do voltímetr o: quanto mais alta a impedânc ia interna, menor será a corrente drenada do circuito e menor será a influência do aparelho no mesmo)·. Existe, por fim, o qua dramento do sinal, necessário para que os integrado s TTL interprete m corretam ente a informaçã o. E que estes integrado s precisam de níveis de tensão bem definidos em suas entradas, para poder trabalhar (os níveis "O" e "1" da lógica digital binária) . Assim, se uma senóide, por exemplo, for aplicada a um circuito TTL, pode deixá-lo "confuso ", pois essa forma de onda apresenta vários níveis de tensão intermedi ários. Devemos usar então a forma de onda quadrada, com os níveis que a lógica TTL necessita (fig. 3). O "quadrad or", portanto

t4íwis intennediarios • tensio

Tempo

de subida e níveis de tensào : compare com os da FIGURA 2

FIGURA 3

seltOidt

aci~m~

fRIQUINCIMITRD 514 NOVA ELETRÔNIC A

transforma toda forma de onda, na saída DECODIFI CADORES E "DISPLAY S" dos amplificado res, em onda quadrada. É Os "displays" que formam os números um "Schmitt Trigger", que será explicado que vemos no mostrador do freqüencím emais adiante. tro são divididos em sete partes ou segmenDIVISOR POR 10 tos, com os quais podemos "construir" os algarismos de O a 9 (fig. 4). Divide a freqüência do sinal por dez, para adaptação à escala do aparelho. t um FIGURA4 A contador, trabalhando como divisor de freqüência. Seu funcionam ento é o mesmo F dos divisores do bloco "bases de tempo". CONTADO RES

São os dispositivos que contam os pulsos do sinal dentro de um espaço constante de tempo. Como usam lógica binária, o resultado da contagem (que são números decimais) aparece sob codificação binária em suas 4 saídas. Os contadores , no nosso caso, vão de zero a nove na contagem; deste modo, as saídas para cada número serão sa útas do contador

contagem

o 1 2 3 4

5 6

o o

o o o

o 1

(Para quem tiver dúvidas a respeito de numeração binária, recomenda mos a consulta de Nova Eletrônica n~ 1, páginas 20, 21 e 22). Os níveis presentes em S1, S2, S3 e S4 são aplicados às entradas dos decodificad ores. • •

•

• •

•

Ja 7 .,._Jc

lmZII

,-,

'-'

LI 4c

Convencion ou-se identificar os segmentos com as letras de a até g. Por exemplo, se o número zero estiver representan do no "display", teremos acesos os segmentos a, b, c, d, e, f; (fig. 4A) para que possamos ver "escrito" o número 6, acendem-se os segmentos a, c, d, e, f, g (fig. 48); para o número 8, devem estar todos acesos, naturalmen te (4C). O que se percebe agora, é que as saídas dos contadores não são compatíveis com os "displays" pois, nos primeiros existem apenas 4 terminais enquan· to nos segundos, os terminais são em número de 7, e sob uma codificação completamente diferente. Em conclusão: temos à disposição, na saída dos contadores , níveis de tensão que representam os algarismos de O a 9 em codificação binária. E, por outro lado, precisamos acender os "displays" com níveis de tensão distribuídú s de outra maneira (pode-se dizer, codificados para sete segmentos). Aqui entram em cena os decodificad ores, para adaptar contadores aos "displays". •

' •

•

:i.-..

"~ ...., ~

NOVA ELETRÔNICA 515

m seu interior, o resultado da contagem zando apenas um integrado para as funções é transform ado para que nós possamos de estabilização e proteção contra sobrelê-lo, no mostrado r. cargas.

BASES DE TEMPO Já dissemos que são as responsáveis pelo tempo fixo de contagem de ciclos do freqüencíme tro. São produzida s por dois contadores, funcionan do como divisores de freqüência, e também por várias portas NANO. Mas é melhor que falemos mais sobre elas quando introduzir mos o circuito prático do aparelho, ocasião em que serão entendidas facilment e.

Vamos ficando nesta primeira parte. Seria muito cansativo abordarm os tudo relativo ao freqüencí metro agora e preferimo s dar algum tempo a vocês, para que possam assimilar o que já foi apresentado. No próximo número veremos novamen te todos os blocos do aparelho, desta vez 'seguindo o circuito prático completo , e daremos todas as "dicas" de montagem elétrica e mecânica . E o que é melhor, o "kit" do freqüenc ímetro estará sendo lançado, proporcio nando uma FONTE DE ALIMEN TAÇÃO realização imediata do projeto pelos lei~ uma fonte estabilizada normal utili- tores interessados.

O.lpf:CC5

RIO CHl

~o------.. 110 VCA

FIGURAS

fRIQUINCIMITRD 516 NOVA ELETRÔNIC A

CI J. Cl4 - 7400 CIS- 7413

1-'---h/\ Mf.-- 60Hz rv

Fig.5,6 e 7 - Esquema completo do Frequenci metro; serรก publicado novamente na Rev.S

FIGURA6

FIGURA 7

----- -

. NOVA ELETRร NIC A S 1 7

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(Os conceitos de hoje podem tornar-se obsoletos, amanhã)

"Nunca se conseguirá substituir os sina1s de fumaça por um meio de

comunicação mais rápido".

Chefe Nuvem Branca

REVISTA "ENGINEER" -

" O telégrafo é a última palavra em comunicação eficiente" em 1850

" Com a válvula à vácuo, alcançamos o zenite do potencial de comunicação" em 1920 "Os transistores são o passo final das pesquisas para meios de comunicação eficientes e seguros". em 1950 "Os circuitos integrados são a resposta definitiva! ~ impossível ir além de um conceito tão revolucionário! " em 1960

Extraído de "Physics of Semiconductor Devices" -

S. M. Sze

NOVA ELETRôNICA 519