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CPE-FO-02-03

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MANUAL DE PRÁCTICAS

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PRÁCTICA NO 2. COMPUERTAS LÓGICAS.

-INTRODUCCIÓN

COMPUERTAS LOGICAS

AND

En la figura se muestra, en forma simbólica, una compuerta AND de dos entradas. La salida de la compuerta AND es igual al producto AND de las entradas lógicas; es decir, x =A·B. En otras palabras, la compuerta AND es un circuito que opera en forma tal que su salida es ALTA sólo cuando todas sus entradas son ALTAS. En todos los otros casos la salida de la compuerta AND es BAJA.

A

B

SAL

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

NAND

En la figura se muestra el símbolo correspondiente a una compuerta NAND de dos entradas. Es el mismo que el de la compuerta AND, excepto por el pequeño círculo en su salida. Una vez más, este círculo denota la operación de inversión. De este modo, la compuerta NAND opera igual de la AND seguida de un INVERSOR, de manera que los circuitos de la figura son equivalentes y la expresión de salida de la compuerta NAND es;

A

B

SAL

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

OR

En un circuito digital la compuerta OR es un circuito que tiene dos o más entradas y cuya salida es igual a la suma OR de las entradas. La figura muestra el símbolo correspondiente a una compuerta OR de dos entradas. Las entradas A y B son niveles lógicos y la salida x es un nivel de voltaje cuyo valor es el resultado de la operación OR de A y B; esto es,

A

B

SAL

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

NOR

En la figura se muestra el símbolo de una compuerta NOR de dos entradas. Es igual al símbolo de la compuerta OR excepto que tiene un círculo pequeño en la salida, que representa la operación de inversión. De este modo, la compuerta NOR opera como una compuerta OR seguida de un INVERSOR, de manera que los circuitos de la figura son equivalentes y la expresión de salida para la compuerta NOR es;

A

B

SAL

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

XOR

En la figura se muestra el símbolo de una compuerta XOR de dos entradas. Las variables de entrada son A y B, la salida es X. La salida Y es 1 lógico si y solo si A es diferente de B, si A y B son ambas 0 lógico o ambas son 1 lógico entonces X es 0 lógico

A

B

SAL

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

0

XNOR

Las variables de entrada son A y B la salida es X. La salida X es uno lógico si y solo si A y B son ambas iguales ya sea que ambas sean 0 lógico o ambas sean 1 lógico. Si A y B son diferentes entre sí entonces X es 0 lógico.

A

B

SAL

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

1

NOT

La figura muestra es símbolo de un circuito NOT, al cual se le llama más comúnmente INVERSOR. Este circuito siempre tiene una sola entrada y su nivel lógico de salida siempre es contrario al nivel lógico de esta entrada.

A

SAL

0

1

1

0

-OBJETIVO

Comprobar las tablas funcionales o de verdad de los componentes básicos Y (AND), O (OR), NO (NOT), NO−Y (NAND), NO−O (NOR), O−EXCLUSIVA (OREX) y NO−O−EXCLUSIVA (NOREX), utilizando circuitos integrados.

-LUGAR

Se llevará a cabo en el Laboratorio de Ciencias Básicas.

-SEMANA DE EJECUCIÓN

Se realizará en la semana 4.

- MATERIAL Y EQUIPO

MATERIALES:

· Libreta de apuntes.

· Protoboard

· Alambre varios colores No.22 varios metros

· Diodos led (varios colores)

· Resistencias varias de 1 K ¼ Watt

· Resistencias varias de 330 ¼ Watt

· Miniswich ó dipswich

· Pinzas de punta.

· Pinzas de corte

· Base para circuito integrado de alambrado rápido.

EQUIPOS:

· Multímetro.

· Computadora.

-DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

Como lo dice el objetivo de la práctica comprobaremos las diferentes compuertas lógicas a continuación se muestran los circuitos eléctricos

Los circuitos eléctricos mostrados en las figuras tienen a sus entradas ceros lógicos siempre y cuando se cierren los swich ya que mientras no haya entrada de datos en cualquiera de las dos variables por default se tiene un uno lógico lo cual nos permite llevar a cabo la comprobación de las tablas de verdad.

Y (AND)

Tabla de verdad

A

B

Salida

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

Circuito Eléctrico

OR

Tabla de verdad

A

B

SALIDA

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

Circuito eléctrico

NOT

Tabla de verdad

A

Salida

0

1

1

0

Circuito eléctrico

OR EXCLUIVA (XOR)

Tabla de verdad

A

B

SALIDA

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

0

Circuito eléctrico

XNOR

Tabla de verdad

A

B

SALIDA

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

1

Circuito eléctrico

NAND

Tabla de verdad

A

B

SALIDA

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

Circuito eléctrico

NOR

A

B

SALIDA

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

Circuito eléctrico

- EVALUACIÓN Y RESULTADOS

Anotar las observaciones que se obtuvieron durante la práctica.

Por equipos exponer las conclusiones al finalizar la práctica.

* El reporte final de la práctica será entregado por equipos y deberá incluir los siguientes datos:

Portada

Nombre de la materia

Lista de los integrantes del equipo en orden alfabético iniciando por el apellido paterno

Carrera

Grupo

Fecha.

* El reporte final de la práctica será entregado dos sesiones después de haberse realizado.

* Las prácticas impresas sólo sirven de guía y referencia, por lo que deberá ser anexada al reporte final.

* No se aceptan copias fotostáticas del reporte final.

* Redactar las conclusiones finales de la práctica (de manera individual).

* Una vez evaluado el reporte correspondiente, escanear y subir al Moodle en el apartado correspondiente.

-REFERENCIAS

1. Edminister, Joseph A. (1970);“Circuitos eléctricos”; Schawm McGraw Hill

2. Principios de Electrónica 4ta Edicion Malvino, Albert Paul.

3. Thomas L. Floyd, 2006, FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DIGITALES, Ed. Pearson.

4. Enrique Mandado, 1998, SISTEMAS ELECTRONICOS DIGITALES, Ed. Marcombo.

5. A. E. Delgado Mira; R. Hernández Lázaro, PROBLEMAS DE ELECTRONICA DIGITAL, Ed. Sanz y Torres.

6. M. Morris Mano, LOGICA DIGITAL Y DISEÑO DE COMPUTADORES, Ed. Prentice Hall.

7. Curso de electrónica básica CEKIT.

8. Frederick J. Hill. Limusa 1979; Teoría de conmutación y diseño lógico

9. PAGINAS WEB http://www.romalo.250x.com/contenido/logcomp/index.htm http://www.romalo.250x.com/contenido/famlog/fomlog1.htm APUNTES

-ANEXOS

Logica de transistor transistor

Los dispositivos de TTL hacen uso de transistores bipolares. Los rasgos distinguiendo principales de la familia de TTL básica son que ellos exigen una barra de poder que es muy cerca de +5V, y ellos acostumbran una cantidad relativamente alta de corriente a manejar su lógica nivela (debajo de 1V para un `lógico 0 ' o `' bajo, y anteriormente aproximadamente 3.5V para un `lógico 1 ' o `' alto).

Una característica particular de signos de TTL es que las entradas a una compuerta el flotador altoes decir el levantamiento a un `lógico 1 'si izquierdo inconexo. Esto significa que el requisito principal por manejar una entrada de TTL es a tire abajo el nivel para acercarse a 0V. Esto toma unos milliamps típicamente por la entrada. Esto normalmente es descrito diciendo que un TTL la fuente señalada tiene que ser capaz a sink una corriente relativamente grande. Típicamente, las compuertas de TTL toman alrededor de 10−20 nanosegundos para cambiar nivel. De nosotros enlatamos reloj de `' TTL y pedazos del paso a través de las compuertas a las proporciones a alrededor de 50MHz con tal de que los circuitos se diseñan cuidadosamente. Con cuidado, velocidades que se acercan 100MHz son posibles, pero para el funcionamiento de velocidad alto otras formas de lógica pueden trabajar mejor.

Las muchas compuertas de TTL están disponibles. Las ilustraciones debajo de la muestra simplemente unos del más simple.

Como con otros tipos de circuitos integrados hay muchas variaciones en la familia de TTL básica. Las astillas originales tienen números gustar SN74xx, donde el xx es el número de la parte. En general, la serie más útil es la SN74LSxx familia. Éstos consumen mucho menos corriente que TTL básico y de es más fácil en el suministro de poder. El `L ' en el título está de pie para el poder bajo, y el `S ' está de pie para Schottkylos

tipos de diodo usaron dentro de las compuertas para ayudarles a correr rápidamente sin usar mucha corriente. (Los diodos previenen los transistores dentro de la astilla de `que satura ' cuando encendió y gastando muchos corriente.)

Propiedades básicas de algunas Familias de TTL.

74 family

74LS family

54 family

Supply Voltage

+5V (+/−

0.5V)

+5V (+/−

0.5V)

+5V (+/−

0.25V)

`1' Level Output Current

0.4mA

0.4mA

0.4mA

`0' Level Output Current

16mA

8mA

16mA

`1' Level Input Voltage (min)

2V

2V

2V

`0' Level Input Voltage (max)

0.8V

0.8V

0.8V

`1' Level Input Current

0.04mA

0.05mA

0.04mA

`0' Level Input Current

1.6mA

0.4mA

1.6mA

Comparando el anteriormente nosotros podemos ver que la diferencia principal entre las 74 y 74LS familias es que nosotros tenemos que tirar (es decir `hunden ') alrededor de 1.6mA fuera de una 74 entrada para sujetarlo

a una lógica `0 ', pero nosotros sólo tenemos que sacar 0.4mA de un 74LS sujetarlo. En general, nosotros podemos esperar una compuerta de LS para consumir alrededor de un cuarto el power/current de una llanura

74 compuerta del mismo tipo. De las compuertas de LS son una opción buena si nosotros estamos usando una batería o queremos ahorrar en el costo de suministro de poder.

De la mesa no es obvio por qué cualquiera escogería a la 54 familia relacionada cuando parece mucho igual que el 74 uno. Sin embargo, se construyen compuertas 54 para operar encima de un rango de temperatura muy ancho (−55 Celsius a +125 Celsius) que los 74/74LS (0 a 70 Celsius). De la familia 54 es mejor si nosotros tenemos que construir circuitos para `los ambientes de ' extremos.

TTL todavía se usa mucho cuando construyendo `uno fuera de los ' lógica circuitos como las compuertas son baratas y bastante robustos (es decir no es probable que se dañe al construir el circuito!). Sin embargo, la balanza grande más moderna los sistemas comerciales y industriales usan lógica de CMOS cuando es cheaper/better para los sistemas integrados. ¡La desventaja principal de CMOS es que es sensible a la estática, se puede destruir fácil la lógica de CMOS simplemente sacándolo descuidadamente de su paquete!!

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