Introdução
Quando escutamos o termo “digital”, pensamos em “relógio digital” ou “calculadora digital”, uma associação atribuída à popularidade que os equipamentos digitais adquiriram devido à queda acentuada em seus preços, tornando-se acessíveis à grande maioria das pessoas. Mas relógios e calculadoras digitais representam apenas uma pequena parcela das aplicações de circuitos digitais, os quais podem ser encontrados em muitos produtos eletrônicos como: computadores, aparelhos de TV, rádio, videogames, fornos de microondas, sistemas de controle automotivos, equipamentos de teste (medidores, geradores, osciloscópios,...), sistemas de telefonia, circuitos de controle, etc.... As técnicas digitais vieram substituir alguns dos chamados “circuitos analógicos” utilizados em produtos de consumo, como rádios, TVs e equipamentos de áudio de alta fidelidade, além dos circuitos mistos, os quais possuem uma parte como digital. Basicamente, o que caracteriza um circuito digital é a utilização de sinais elétricos em somente dois níveis de tensão (ou corrente) para a representação do valor de um dígito binário: “0” ou “1”; originando daí a denominação “digital”. Tal fato auxilia a representação do estado de dispositivos que trabalham em dois níveis ou estados, tais como nível–alto/nível-baixo, ligado/desligado (on/off), verdadeiro/falso, fechado/aberto, presença/ausência, etc..., como também em virtude da vantagem que estes dispositivos levam em termos de confiabilidade, além da representação de valores numéricos no sistema binário.
Existem princípios e técnicas que são comuns a todos os sistemas digitais, partindo da mais simples chave liga-desliga ao mais complexo computador.
Vantagens das Técnicas Digitais
A utilização das técnicas digitais proporcionou novas aplicações da eletrônica bem como de outras tecnologias, substituindo grande parte dos métodos existentes. As principais razões que viabilizam a mudança para a tecnologia digital são:
1. Os sistemas digitais são mais fáceis de projetar pelo fato dos circuitos digitais serem circuitos de chaveamento, em que os valores exatos da tensão ou da corrente dos sinais manipulados não são tão importantes, bastando resguardar a faixa de operação (ALTO ou BAIXO) destes sinais;
2. O armazenamento da informação é fácil;
3. Precisão e exatidão maiores. Os sistemas digitais podem trabalhar com tantos dígitos de precisão quantos forem necessários, com a simples adição de mais circuitos de chaveamento. Nos sistemas analógicos, a precisão geralmente é limitada a três ou quatro dígitos, porque os valores de tensão e corrente dependem diretamente dos componentes empregados.
4. As operações podem ser programadas. É relativamente fácil e conveniente desenvolver sistemas digitais cuja operação possa ser controlada por um conjunto de instruções previamente armazenadas (programa). Os sistemas analógicos também podem ser programados, mas a variedade e a complexidade das operações envolvidas são bastante limitadas.
5. Circuitos digitais são menos afetados por ruído. Ruídos provocados por flutuações na tensão de alimentação ou de entrada , ou mesmo induzidos externamente, não são tão críticos em sistemas digitais porque o valor exato da tensão não é tão importante, desde que o nível do ruído não atrapalhe a distinção entre os níveis ALTO e BAIXO.
6. Os circuitos digitais são mais adequados à integração. É verdade que o desenvolvimento da tecnologia de integração (CIs) também beneficiou os circuitos analógicos, mas a sua relativa complexidade e o uso de dispositivos que não podem ser economicamente integrados (capacitores de grande capacitância,
resistores de precisão, indutores, transformadores) não permitiriam que os circuitos analógicos atingissem o mesmo grau de integração dos circuitos digitais.
Limitações das Técnicas Digitais
Só existe uma grande desvantagem para o uso das técnicas digitais: o mundo real é predominantemente analógico. A grande maioria das variáveis (quantidades) físicas são, em sua natureza, analógicas, como a medida de valores de e estas geralmente são as entradas e saídas que devem ser monitoradas, operadas e
controladas por um sistema. Como exemplo temos a temperatura, a pressão, a posição, a velocidade, o nível de um líquido, a vazão e outros mais. Via de regra, expressamos estas variáveis digitalmente como quando dizemos que a temperatura é de 640 (63,80 para ser mais preciso); na realidade, porém, estamos fazendo uma aproximação digital de uma quantidade analógica.
Para se tirar proveito das técnicas digitais quando lidamos com entradas e saídas analógicas, três etapas devem ser executadas:
1. Converter o “mundo real” das entradas analógicas para a forma digital.
2. Processar (ou operar) a informação digital.
3. Converter as saídas digitais de volta para o mundo real, em sua forma analógica.
A figura a seguir mostra o diagrama em blocos para um sistema de controle de temperatura, em que a temperatura, que é uma quantidade analógica, é medida, e seu valor é então transformado em uma quantidade digital por um conversor analógico-digital (ADC). O valor digitalizado é processado por circuitos digitais que poderão ou não incluir um computador digital. A saída digital é novamente convertida à sua forma analógica original por um conversor digital-analógico (DAC). O valor resultante alimenta um controlador que atua no sentido de ajustar a temperatura.
A necessidade das conversões AD/DA da informação pode ser considerada uma desvantagem, porque introduz complexidade e maior custo aos sistemas. Outro fator muito importante é o tempo extra gasto na conversão. Em muitas aplicações, este tempo é compensado pelas inúmeras vantagens advindas da técnica digital, sendo então muito comum o emprego de conversões AD/DA na tecnologia atual.
Em determinadas situações, porém, o uso das técnicas analógicas é mais simples e econômico. Por exemplo, o processo de amplificação de sinais é muito mais fácil quando realizado por circuitos analógicos.
Hoje em dia, é muito comum a utilização de ambas as técnicas em um mesmo sistema, visando às vantagens de cada um. No projeto destes sistemas híbridos, o mais importante é determinar quais partes serão digitais e quais serão analógicas. Finalmente, é importante observar que, devido aos benefícios econômicos proporcionados pela integração dos circuitos, as técnicas digitais serão utilizadas com intensidade cada vez maior.
Referência
http://www.cpdee.ufmg.br/~gbarbosa/Eletr%C3%B4nica%20Digital/Introducao.pdf
Limitações das Técnicas Digitais
Só existe uma grande desvantagem para o uso das técnicas digitais: o mundo real é predominantemente analógico. A grande maioria das variáveis (quantidades) físicas são, em sua natureza, analógicas, como a medida de valores de e estas geralmente são as entradas e saídas que devem ser monitoradas, operadas e
controladas por um sistema. Como exemplo temos a temperatura, a pressão, a posição, a velocidade, o nível de um líquido, a vazão e outros mais. Via de regra, expressamos estas variáveis digitalmente como quando dizemos que a temperatura é de 640 (63,80 para ser mais preciso); na realidade, porém, estamos fazendo uma aproximação digital de uma quantidade analógica.
Para se tirar proveito das técnicas digitais quando lidamos com entradas e saídas analógicas, três etapas devem ser executadas:
1. Converter o “mundo real” das entradas analógicas para a forma digital.
2. Processar (ou operar) a informação digital.
3. Converter as saídas digitais de volta para o mundo real, em sua forma analógica.
A figura a seguir mostra o diagrama em blocos para um sistema de controle de temperatura, em que a temperatura, que é uma quantidade analógica, é medida, e seu valor é então transformado em uma quantidade digital por um conversor analógico-digital (ADC). O valor digitalizado é processado por circuitos digitais que poderão ou não incluir um computador digital. A saída digital é novamente convertida à sua forma analógica original por um conversor digital-analógico (DAC). O valor resultante alimenta um controlador que atua no sentido de ajustar a temperatura.
A necessidade das conversões AD/DA da informação pode ser considerada uma desvantagem, porque introduz complexidade e maior custo aos sistemas. Outro fator muito importante é o tempo extra gasto na conversão. Em muitas aplicações, este tempo é compensado pelas inúmeras vantagens advindas da técnica digital, sendo então muito comum o emprego de conversões AD/DA na tecnologia atual.
Em determinadas situações, porém, o uso das técnicas analógicas é mais simples e econômico. Por exemplo, o processo de amplificação de sinais é muito mais fácil quando realizado por circuitos analógicos.
Hoje em dia, é muito comum a utilização de ambas as técnicas em um mesmo sistema, visando às vantagens de cada um. No projeto destes sistemas híbridos, o mais importante é determinar quais partes serão digitais e quais serão analógicas. Finalmente, é importante observar que, devido aos benefícios econômicos proporcionados pela integração dos circuitos, as técnicas digitais serão utilizadas com intensidade cada vez maior.
Referência
http://www.cpdee.ufmg.br/~gbarbosa/Eletr%C3%B4nica%20Digital/Introducao.pdf
