Curso grátis de eletrônica: Voltagem e bit

Uma das características mais importantes dos circuitos digitais é a representação dos bits 0 e 1 através de dois valores de tensão. Em geral é usado um valor pequeno, entre 0 e 0,3 volts, para indicar o bit 0, e um valor um pouco maior, da ordem de alguns poucos volts, para indicar o bit 1. Por exemplo, típicos chips de memória usam cerca de 0,2 V para representar o bit 0 e em torno de 2,4 V para representar o bit 1.

Valores diferentes podem ser usados, dependendo da tecnologia. Por exemplo, no interior dos processadores modernos, os níveis de tensão são ainda mais baixos. São usados internamente valores em torno de 1,0 a 1,5 volts para representar o bit 1, e um valor sempre próximo de 0 V para representar o bit 0.

Seja qual for o caso, o nível de tensão que representa o bit 0 será sempre um valor positivo, apesar de muito pequeno. Da mesma forma, o nível de tensão que representa o bit 1 será sempre um valor um pouco menor que a tensão da fonte de alimentação. A maioria dos chips existentes nas placas modernas opera com alimentação de 3,3 volts, mas muitos já operam com apenas 2,5 volts. Há alguns anos atrás a maioria dos chips operavam com 5 volts.

Teoricamente quaisquer níveis de voltagem poderiam ser usados para representar os bits 0 e 1. Na prática são usados valores pequenos, para que o consumo de energia e a dissipação do calor também sejam pequenos, principalmente nos computadores. Valores maiores podem ser encontrados em alguns circuitos. Por exemplo, em um relógio despertador digital alimentado por uma bateria de 9 volts, o bit 1 pode ser representado por um valor superior a 8 volts, e o bit 0 por um valor menor entre 0 e 1 volt.

medindo as tensões em um chip Medindo as tensões que representam os bits em um chip alimentado por 3,3 volts.

A figura acima mostra uma medida das tensões em pinos de um chip, representando bits 0 e 1. O pino que apresenta a tensão de 0,13 volts corresponde a um bit 0. Os outros dois pinos indicados, com tensões de 2,83V e 2,74V representam bits 1. Os valores de tensão que representam os bits podem variar sensivelmente de um chip para outro, ou mesmo de um pino para outro. Não existe um valor exato, e sim, uma faixa de valores.

Na prática esta medida nem sempre pode ser feita com um multímetro. Quando um chip está trabalhando, seus bits estão variando rapidamente, entre 0 e 1. Um multímetro não é capaz de medir tensões variáveis em alta velocidade; é adequado para medir apenas tensões constantes. Supondo que este chip esteja fornecendo bits constantes, mediremos valores como os da figura acima. Em alguns casos um chip pode realmente apresentar valores constantes. Por exemplo, o chip que contém a interface de impressora pode transmitir bits variáveis enquanto está sendo produzida uma listagem, mas ao terminar, pode manter fixo em suas saídas o código binário do último dado enviado para a impressora. Neste ponto poderemos fazer uma medida usando o multímetro.

Observe na figura mais um detalhe importante sobre os níveis de tensão que representam os bits. Os valores especificados não são exatos, e sim, valores extremos. Por exemplo, um fabricante de memórias pode especificar:

VOH min =2,4V

VOL max = 0,4 V

Significa que a tensão de saída nos seus terminais que representa o bit 1 (Voltage Output High) de no mínimo 2,4 volts. Pode assumir valores maiores, como no exemplo acima, onde medimos 2,83 e 2,74 volts. Da mesma forma, este fabricante especifica que a tensão de saída que representa o bit 0 (Voltage Output Low) é de no máximo 0,4 volts. Pode assumir valores menores, como os 0,13 volts indicados na figura. Os projetistas de hardware sempre levam em conta faixas de valores, tensões máximas e mínimas, e assim por diante.

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