Comprobación puertas lógicas

PRACTICA 1
(Comprobación de compuertas lógicas)
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.
INTRODUCCIÓN TEORICA
COMPUERTAS LOGICAS
Conectivas Lógicas
1.− CONJUNCIÓN Se lee Y y se representa ^
2.−DISYUNCION INCLUSIVA Se lee ó , Uno u otro ó ambos y se representa por v incluye.
3.− DISYUNCIÓN EXCLUSIVASe lee ó exclusiva , uno u otro pero no ambos se representa por ".
4.− CONDICIONAL Se lee si y solo si se representa por ," (Condición necesaria suficiente)
5.− NEGACIÓN Se lee como NO , es falso, que no es verdad, se representa como ´, |, /,ø, ø .
Lógica y compuertas binarias.
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
0
0
1
1
B
0
1
0
1
SAL
0
0
0
1
NAND
1
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 circulo en su salida. Una ves 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
0
0
1
1
B
0
1
0
1
SAL
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
0
0
1
1
B
0
1
0
1
SAL
0
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;
2
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
SAL
0
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
0
0
1
1
B
0
1
0
1
SAL
0
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
0
0
1
1
B
0
1
0
1
SAL
1
0
0
1
3
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
0
1
SAL
1
0
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.
Supply Voltage
`1' Level Output Current
`0' Level Output Current
74 family
74LS family
54 family
+5V (+/−
0.5V)
0.4mA
16mA
+5V (+/−
0.5V)
0.4mA
8mA
+5V (+/−
0.25V)
0.4mA
16mA
4
`1' Level Input Voltage (min)
`0' Level Input Voltage (max)
`1' Level Input Current
`0' Level Input Current
2V
0.8V
0.04mA
1.6mA
2V
0.8V
0.05mA
0.4mA
2V
0.8V
0.04mA
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!!
MATERIAL
• Protoboard
• Alambre varios colores No.22 varios metros
• Diodos led (varios colores)
• Resistencias varias de 4.7 K ¼ Watt
• Resistencias varias de 330 ¼ Watt
• Miniswich ó dipswich
• Pinzas de punta.
• Pinzas de corte
• Base para circuito integrado de alambrado lapido.
CIRCUITO ELECTRICO
Como lo dice el objetivo de la practica 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
5
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
Salida
0
0
0
1
Circuito Eléctrico
Ó
(OR)
Tabla de verdad
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
SALIDA
0
1
1
1
Circuito eléctrico
NO
(NOT)
Tabla de verdad
A
0
1
Salida
1
0
6
Circuito eléctrico
O EXCLUSIVA
(XOR)
Tabla de verdad
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
SALIDA
0
1
1
0
Circuito eléctrico
NO O
(NOR)
Tabla de verdad
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
SALIDA
1
0
0
1
Circuito eléctrico
7
No Y
(NAND)
Tabla de verdad
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
SALIDA
1
1
1
0
Circuito eléctrico
NO O
(NOR)
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
SALIDA
1
0
0
0
Circuito eléctrico
8
CONCLUSIONES
De acuerdo a la practica realizada se obtuvo una visión mas clara sobre el comportamiento de cada una de las
compuertas y su aplicación con las tablas de verdad de acuerdo con lo que se menciona en la introducción
teórica tenemos que la tecnología TTL es mas confiable que la tecnología CMOS además de mas económica
pero hay un inconveniente en la electrónica moderna el uso de Integrados CMOS es indispensable.
Comprobamos que los circuitos integrados que utilizamos para la practica cumplen con los parámetros de
voltaje que se da en la tabla de la introducción teórica al experimentar en que momento deja de dar uno lógico
y pasa a ser cero.
Otra cosa importante que se obtuvo de esta practica fue el verificar que en ciertos voltajes los circuitos
integrados dejan de funcionar correctamente y comienza a dar resultados erróneos.
BIBLIOGRAFÍA
Teoría de conmutación y diseño lógico
Frederick J. Hill.
Limusa 1979
PAGINAS WEB
http://www.romalo.250x.com/contenido/logcomp/index.htm
http://www.romalo.250x.com/contenido/famlog/fomlog1.htm
APUNTES
Computación IV
Prof. Felipe Calzada Serafín
2002
6
9