Projetar o circuito integrado (CI) CD4077 em Verilog é um passo interessante para quem deseja modelar funções lógicas utilizando a Plataforma Pitanga. Neste tutorial, vamos descrever o CD4077 em Verilog e observar sua emulação na Placa Virtual C-Board. O objetivo final é projetar e verificar quatro portas lógicas XNOR de duas entradas independentes, conforme ilustrado na Figura 1.
Figura 1. Emulação do circuito integrado CD4077 na C-Board Virtual Pitanga. O LED led3 está conectado na saída de uma XNOR com ambas as entradas em 0.
Para atingir esse resultado, seguiremos o mesmo fluxo didático dos tutoriais anteriores: análise da função lógica, modelagem de uma única porta, pinagem simples na C-Board e expansão para o circuito completo.
O que é o Circuito Integrado CD4077?
O CD4077 é um circuito integrado CMOS da série 40001 composto por quatro portas lógicas XNOR de duas entradas2]. Como as portas são independentes, cada uma pode ser utilizada separadamente dentro do mesmo sistema digital.
A porta XNOR produz nível lógico 1 quando as duas entradas possuem o mesmo valor lógico. Quando as entradas são diferentes, a saída assume o valor 0. Sendo assim, essa porta torna-se interessante para projetos que exijam a comparação de diferentes sinais.
Qual é a pinagem e o diagrama lógico do CD4077?
O CD4077 contém 4 portas XNOR2 independentes, tal como mostrado na Figura 2.
Figura 2. Diagrama lógico e disposição de pinos do CI CD4077. Fonte: [2]
Com base nessa organização, vamos estruturar a tabela de portas e implementar a primeira porta XNOR do circuito.
Descrevendo a Funcionalidade do CD4077 com uma porta XNOR
Para manter consistência com o restante deste tutorial, vamos utilizar a convenção mostrada na Tabela 1.
| Pino | Direção | Descrição |
|---|---|---|
| A | Entrada | Pino de entrada para a XNOR a |
| B | Entrada | Pino de entrada para a XNOR a |
| C | Entrada | Pino de entrada para a XNOR b |
| D | Entrada | Pino de entrada para a XNOR b |
| E | Entrada | Pino de entrada para a XNOR c |
| F | Entrada | Pino de entrada para a XNOR c |
| G | Entrada | Pino de entrada para a XNOR d |
| H | Entrada | Pino de entrada para a XNOR d |
| J | Saída | Pino de saída da XNOR a |
| K | Saída | Pino de saída da XNOR b |
| L | Saída | Pino de saída da XNOR c |
| M | Saída | Pino de saída da XNOR d |
| Vdd | - | Fonte de alimentação positiva |
| Vss | - | Fonte de alimentação negativa |
Tabela 1. Descrição das portas do CI CD4077.
Antes de projetar o CI CD4077 por completo, vamos testar a porta XNOR a indicada na Figura 2, usando a conveção de entradas e saídas definida na Tabela 1. A descrição em Verilog pode ser feita diretamente com a construção xnor:
module cd4077(A, B, J);
input A, B; output J;
xnor(J, A, B); // XNOR a
endmodule
Aqui, o primeiro parâmetro da construção xnor é a saída da porta lógica, enquanto os dois parâmetros seguintes correspondem às entradas.
Em seguida, realize a pinagem da primeira porta na C-Board.
// Texto seguido de duas barras consectivas não é processado pela Pitanga
// PORTA COMPONENTE NA PLACA
A = sw0;
B = sw1;
J = led0;
Após copiar os códigos para os editores da Plataforma Pitanga e clicar em Run, o relatório de design vai indicar uma única instância de XNOR2, além de 3 wires, 1 cell e 5 ports. Segue o relatório completo:
Top level design units:
cd4077
Build succeeded: 0 errors, 0 warnings
DESIGN SUMMARY REPORT
module : cd4077
design file: pitanga.v
pinout file: pitanga.pinout
Total number of wires: 3
Total number of cells: 1
Total number of ports: 5
Cell Instances Cell Instances Cell Instances
-----------------------------------------------------------------
AND2 0 | NAND2 0 | XOR2 0
AND3 0 | NAND3 0 | XOR3 0
AND4 0 | NAND4 0 | XOR4 0
OR2 0 | NOR2 0 | XNOR2 1
OR3 0 | NOR3 0 | XNOR3 0
OR4 0 | NOR4 0 | XNOR4 0
-----------------------------------------------------------------
BUF 0 | INV 0 | DFFRSE 0
Cells utilization: 1
Transistor count : 12/500 transistors (2.40 %)
Na emulação, o LED led0 deve acende quando sw0 e sw1 estiverem no mesmo estado lógico. A Figura 3 mostra isso:
Figura 3. Emulação de uma porta lógica XNOR de duas entradas.
Por fim, antes de avançar para a próxima seção, verifique se o seu projeto está de acordo com a tabela-verdade na Tabela 2.
| A | B | J = XNOR(A, B) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Tabela 2. Tabela-verdade de uma porta lógica XNOR2.
Projetando o Circuito Integrado CD4077 na C-Board
Depois de validar uma única porta XNOR2, podemos replicar a mesma porta 3 vezes, alterando as entradas e saídas conforme convencionado na Tabela 1.
// Descrição do Circuito CD4077
module cd4077(A, B, C, D, E, F, G, H, J, K, L, M);
// Declaração e direcionamento das portas
input A, B; output J; // entradas e saída da porta 'a'
input C, D; output K; // entradas e saída da porta 'b'
input E, F; output L; // entradas e saída da porta 'c'
input G, H; output M; // entradas e saída da porta 'd'
// Portas lógicas XNOR2
xnor(J, A, B); // porta 'a'
xnor(K, C, D); // porta 'b'
xnor(L, E, F); // porta 'c'
xnor(M, G, H); // porta 'd'
endmodule
Tal como acontece com os demais CIs de quatro portas e oito entradas, o mapeamento completo para a C-Board utilizará seis chaves, dois botões e quatro LEDs.
// Sintaxe:
// <port> = <etiqueta do componente na placa>;
// Mapeamento do CD4077 na C-Board
// portas de entrada
A = sw0; B = sw1;
C = sw2; D = sw3;
E = sw4; F = sw5;
G = btn0; H = btn1;
// portas de saída
J = led0;
K = led1;
L = led2;
M = led3;
Depois da compilação, o relatório da Pitanga deve indicar 4 instâncias de XNOR2, além de 4 cells, 12 wires e 14 ports. A saída textual exata encontra-se a seguir:
Top level design units:
cd4077
Build succeeded: 0 errors, 0 warnings
DESIGN SUMMARY REPORT
module : cd4077
design file: pitanga.v
pinout file: pitanga.pinout
Total number of wires: 12
Total number of cells: 4
Total number of ports: 14
Cell Instances Cell Instances Cell Instances
-----------------------------------------------------------------
AND2 0 | NAND2 0 | XOR2 0
AND3 0 | NAND3 0 | XOR3 0
AND4 0 | NAND4 0 | XOR4 0
OR2 0 | NOR2 0 | XNOR2 4
OR3 0 | NOR3 0 | XNOR3 0
OR4 0 | NOR4 0 | XNOR4 0
-----------------------------------------------------------------
BUF 0 | INV 0 | DFFRSE 0
Cells utilization: 4
Transistor count : 48/500 transistors (9.60 %)
Emulando o Circuito Integrado CD4077 na Pitanga C-Board
Aproveite esta última etapar para experimentar o CI CD4077 do emulador Pitanga. Note que, cada LED acende quando as duas entradas da porta correspondente são iguais. Isso significa, por exemplo, que led0 acende tanto para 00 quanto para 11 nas entradas sw0 e sw1.
Os botões
btn0ebtn1não podem ser acionados simulaneamente na C-Board. Caso você possua uma assinatura da Pitanga Student, utilize a S-Board. A S-Board, além de permitir projetos maiores e mais componentes virtuais, lhe dá várias funcionalidades adicionais. Clique aqui e confira!
Figura 4. Exemplo de emulação do CI CD4077 na S-Board Virtual Pitanga.
Conclusão
Neste tutorial, projetamos o CI CD4077 em Verilog. Partindo de uma única porta XNOR2, expandimos o projeto para 4 portas XNOR2 independentes, tal como descrito no datasheet do CI CD4077. Em seguida, organizamos a pinagem para a C-Board da Plataforma Pitanga e validamos o CI por meio de emulação.
Referências
B. Lojek. History of Semiconductor Engineering. Berlin, Germany: Springer, 2007. ↩︎
Texas Instruments. CD4077B CMOS Quad Exclusive-NOR Gates. Disponível em: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd4077b.pdf . Acesso em: 10 jun. 2026. ↩︎