Electrónica digital
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Electrónica digital Versión 1.0 Índice: 1. Introducción a la electrónica digital 2. Puertas lógicas 3. Ejemplos de puertas lógicas 4. Ejercicios con un simulador 1 5 7 8 Este texto es la versión offline/imprimible de uno de los capítulos del libro de texto multimedia de la web educativa www.tecno12-18.com. Todos los derechos reservados. Se permite a los alumnos que han comprado una suscripción a la versión individual del libro que incluya este capítulo, y a los profesores de estos alumnos, mantener una copia de este archivo PDF y/o imprimirlo, en ambos casos para uso exclusivamente personal. En todos los demás casos no está permitida la reproducción total o parcial de esta obra, ni su almacenamiento en sistemas informáticos, ni la distribución mediante cualquier medio electrónico, mecánico u otros sin el permiso previo y por escrito de los titulares del copyright. 1. Introducción a la electrónica digital 1.1. La revolución digital En los últimos años muchos de los sistemas de almacenamiento o transmisión de información se han digitalizado o están en proceso de hacerlo. La televisión analógica, que se popularizó en los años 50 y 60 del siglo pasado, ha desaparecido para convertirse en televisión digital terrestre (TDT). La fotografía ya no es química, como hace unos años, sino digital. La música ya no necesita un disco de vinilo, o una cinta magnética, sino que es un archivo digital que se guarda en un ordenador o en una tarjeta de memoria. Los ordenadores e Internet han cambiado las comunicaciones globales, ahora digitales, haciendo que el mundo parezca más pequeño. Los teléfonos móviles nacieron analógicos en la década de 1990, pero hoy son todos digitales. Los libros y los diarios empiezan a desligarse de un soporte en papel, un soporte analógico, para pasar a ser digitales y visualizarse en una pantalla. Estamos inmersos en una revolución tecnológica, la Revolución Digital, pero ¿qué és lo digital? ¿Por qué está transformando el mundo? En esta miniunidad trataremos de entenderlo. 1.2. Señales eléctricas Para transmitir información las personas utilizamos señales. Ejemplos de señales son: hacer un gesto (levantamos la mano para solicitar el turno de palabra), emitir un sonido (un árbitro pita el final de un partido) o mostrar un símbolo (El dibujo de una persona con un dedo cerca de los labios indica "silencio"). El lenguaje humano no es más que la emisión de señales acústicas. Una señal necesita de un código común: el receptor debe saber con anterioridad qué significa ese gesto, ese sonido o ese símbolo. En el siglo XIX se descubrió que la electricidad era un medio fantástico para transmitir información ya que, además de viajar muy rápido, era fácil hacer señales con ella. Simplemente había que modificar la corriente eléctrica de alguna manera, por ejemplo aumentando o disminuyendo su tensión o su intensidad, o simplemente encendiéndola y apagándola. Se inventó entonces el concepto de señal eléctrica. 1.3. Señales analógicas Podemos utilizar una señal eléctrica para representar, por ejemplo, el sonido. Se produce sonido cuando un objeto (una campana, las cuerdas vocales de una persona, la membrana de un altavoz, etc.) hace vibrar las partículas de aire. Al moverse, las moléculas empujan a las moléculas vecinas y así la vibración va propagándose en el espacio. Podemos representar el sonido mediante una gráfica en la que se muestra el movimiento de las partículas de aire en un punto a lo largo del tiempo. ¿Cómo representar esta información utilizando la electricidad? Hay varias posibilidades, una de ellas es hacer que la tensión de la corriente eléctrica que circula por un cable suba o baje de la misma manera que lo hace la vibración en la gráfica del sonido. Esta forma de representar la información, de forma semejante (análoga) a la magnitud física que se quiere representar (la posición de las partículas, en este caso), se denomina señal analógica. El uso de señales eléctricas analógicas hizo posible un gran desarrollo de las comunicaciones y el almacenamiento de información durante el siglo XX. El teléfono, la radio, la televisión, la grabación y reproducción del sonido y de la imagen son quizá los mejores ejemplos. El tocadiscos es un ejemplo de dispositivo analógico del siglo XX. El sonido está codificado en la superficie de un disco de plástico que tiene un surco en forma de espiral. La profundidad del surco va variando, de forma análoga al sonido que se quiere reproducir. Para escuchar la música hay que hacer girar el disco mientras una aguja que tiene un imán va rozando el surco. El imán vibra e induce una pequeña tensión eléctrica en los extremos de una bobina. Esta tensión es la señal eléctrica que transporta la información sonora. A continuación se envía a un amplificador y después a los altavoces, que reproducirán el sonido original. Las señales analógicas son fáciles de crear y reproducen la información original con gran calidad. Sin embargo, tienen algunos inconvenientes: 1. Se necesita mucha memoria para almacenarlas. 2. Pierden calidad cuando se transmiten a través de cables, ondas, u otros medios. 3. Son difíciles de procesar. No se puede analizar, simplificar, extraer datos aislados o recombinar con facilidad. 1.4. Señales digitales Las tecnologías que utilizaban señales analógicas llegaron a un límite en su desarrollo hacia la década de 1980. Paralelamente, los ordenadores, que utilizan señales digitales, llegaron en esas fechas a un nivel de maduración suficiente para salir de las grandes empresas, los ejércitos o las universidades y empezar a utilizarse en muchos otros ámbitos. En 1981, por ejemplo, aparece el primer ordenador personal (PC). Resultó evidente que la nueva tecnología digital se podía utilizar para mejorar la ya vieja tecnología analógica. Empieza la Era Digital. 1 www.tecno12-18.com © 2010 Saganet Multimedia S.L. Todos los derechos reservados. Pero, ¿qué quiere decir "digital"? Digital quiere decir, simplemente, que está hecho de números. La palabra digital viene de "dígito", número (o más correctamente número de una sola cifra). Una señal digital no utiliza una magnitud eléctrica, como la tensión eléctrica, cuyo valor sube o baja con el fin de representar información, sino que utiliza números. Las señales analógicas son señales continuas, entre dos valores analógicos hay un número infinito de valores intermedios posibles. Se pueden representar gráficamente con una línea curva continua. Las señales digitales por el contrario, son discretas, no pueden tomar cualquier valor, solamente algunos valores determinados. Una señal digital se representa como una línea escalonada, con cambios bruscos de valor. El número de valores posible que puede tomar una señal digital es muy variado, desde miles a solo dos. En el ejemplo de debajo la señal analógica se ha convertido en digital "redondeándola" a 9 valores posibles: -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2 +3 y +4. La señal digital de la derecha, en cambio, solo tiene dos valores posibles: el 0 y el 1; es la señal digital más sencilla. Es la que envía un mando a distancia al televisor en forma de destellos de luz infrarroja. El televisor convierte los destellos de luz en señales eléctricas con dos niveles de tensión: 5 V o 0 V. En realidad todos los sistemas electrónicos digitales funcionan con 0 y 1, es el tipo de señal digital más importante. Las señales más complejas, como la de la izquierda, se "traducen" a 0 y 1, se codifican, para que sean comprensibles para los ordenadores y otros aparatos. 1.4.1. Digitalización del sonido Como hemos visto, el sonido es una señal analógica y, por lo tanto, una señal continua. Entonces, ¿cómo se puede almacenar una canción en formato digital? La respuesta es: hay que digitalizar la señal analógica. Es posible hacerlo con un circuito convertidor analógico-digital o convertidor A/D. La digitalización se realiza en 3 pasos: 1 Muestreo, 2 Cuantificación y 3 Codificación. El muestreo consiste en medir el valor de la señal analógica cada cierto tiempo, de forma periódica, y prescindir del resto de los valores intermedios. Cuanto más frecuente sea el muestreo, mayor calidad tendrá la digitalización (la señal digital será más parecida a la original analógica), pero también será más pesada la señal digital (ocupará más memoria). En un CD de audio, por ejemplo, se toman 44.100 muestras cada segundo. Las muestras tomadas se cuantifican, que consiste en "redondearlas" a una serie de valores posibles. El número de valores posibles también condicionará la calidad final. Cuantos más valores posibles, mejor calidad. En un CD de audio hay 65 536 valores posibles. El paso final es traducir el valor de cada muestra a código binario (codificar), es decir, ponerlo como una secuencia de 0 y 1. En un CD cada muestra se describe con un conjunto de 16 ceros y unos (16 bits). 1.4.2. Reproducción de sonido digital Una canción en formato digital se almacena como una secuencia de unos y ceros en el chip de memoria de un reproductor de música digital. Para que podamos disfrutar de esa música, el reproductor debe transformarla en una señal analógica. El microprocesador, el chip que dirige el funcionamiento del reproductor, se encarga de buscar las canciones en la memoria y enviarlas a otro chip, el conversor digital-analógico, o D/A. En el conversor D/A, las señal digital de la canción se transforma en una señal analógica (tensión que aumenta o disminuye). A continuación se envía esta señal a los auriculares, donde será transformada de nuevo en vibración de las partículas de aire, es decir, en sonido. 1.4.3. Recapitulación: señales digitales versus analógicas Aquí puedes ver un resumen de las diferencias entre señales analógicas y digitales. SEÑAL ANALÓGICA: - Magnitud que sube y baja - Gráfica continua - Cualquier valor es posible (valores continuos) SEÑAL DIGITAL - Está hecha de números - Gráfica escalonada - Solamente son posibles ciertos valores (valores discretos) 2 www.tecno12-18.com © 2010 Saganet Multimedia S.L. Todos los derechos reservados. 1.5. ¿Por qué los sistemas digitales utilizan ceros y unos? Los humanos utilizamos un sistema de numeración que tiene 10 números (del 0 al 9). Cuando pasamos del número 9 volvemos a empezar de nuevo añadiendo un número más a la segunda fila. Su nombre es sistema decimal y, como usa 10 números, se dice que es de base 10. No utilizamos el sistema decimal porque sea el mejor sistema para contar, sino sencillamente porque tenemos 10 dedos. Nuestra biología condiciona nuestra manera de contar. Hay muchos otros sistemas de numeración posibles. Si los pulpos tuvieran matemáticas, por ejemplo, seguro que utilizarían 8 números para contar, ya que tienen 8 tentáculos. Cuando los ingenieros empezaron a diseñar circuitos digitales tuvieron que decidir con qué sistema de numeración funcionarían. La respuesta que dieron, como pasa muchas veces en tecnología, es: "con el más sencillo posible". Pues bien, el sistema de numeración más sencillo no tiene 10 números, ni 8, tiene solo dos números, el 0 y el 1, y su nombre es sistema binario. Es un sistema de numeración de base 2. Cualquier número decimal se puede representar en binario como una combinación de 0 y 1, a la derecha puedes ver una tabla con el equivalente binario de los 10 primeros números decimales. La segunda razón por la que los sistemas digitales utilizan el sistema binario es porque se puede implementar fácilmente con interruptores y, por tanto, se pueden diseñar circuitos electrónicos capaces de calcular, como los microprocesadores que tienen los ordenadores. Un interruptor cerrado equivale a un 1 y un interruptor abierto, a un 0. Los ceros y unos también se pueden representar como niveles de tensión. Un nivel de tensión elevado (por ejemplo, 5 V), representa un 1 y un nivel de tensión bajo (por ejemplo, 0 V), un 0. O también con un receptor de salida. Una bombilla encendida sería un 1 y una bombilla apagada, un 0. 1.6. La unidad de información es el bit La unidad mínima de información, denominada bit, es cada uno de los estados, 0 o 1, que puede tener un número en el sistema binario. La palabra bit proviene de la expresión inglesa binary digit, dígito binario. Un único bit apenas contiene información. Se deben juntar muchos bits, siguiendo un orden determinado, para reunir cantidades significativas de información. En informática también es muy común el término byte, que es un conjunto de 8 bits. ¿Por qué se agrupan así los bits? Porque en los primeros ordenadores los datos entraban al microprocesador de 8 en 8. La mínima cantidad de información que un ordenador procesaba era de 8 bits. Ahora, con microprocesadores más potentes, entran más datos a la vez, pero siempre en múltiplos de 8: 16 bits, 32 bits, 64 bits. Los bytes se utilizan como unidad de medida para contabilizar la capacidad que tiene una memoria electrónica o la información que contiene un archivo informático. Como un byte también es una cantidad de información muy pequeña, normalmente se utilizan múltiplos. Los más usuales son: kilobyte (mil bytes), megabyte (un millón de bytes) y gigabyte (mil millones de bytes). 1.7. Ventajas de los sistemas digitales Las ventajas de utilizar información digital en lugar de analógica son numerosas. Destacaremos cuatro: 1. No pierde calidad al ser transmitida, duplicada o reproducida 2. Se puede procesar con ordenadores 3. Necesita menos memoria 4. Es más económica de gestionar 1.7.1. La información digital no pierde calidad La información en formato digital no pierde calidad al ser transmitida, duplicada o reproducida. En un reproductor de MP3 (música digital) puedes escuchar tu canción preferida tantas veces como quieras, sonará igual que la primera vez. Lo mismo ocurre con las imágenes tomadas por una cámara digital, se pueden copiar miles de veces sin que pierdan calidad. En los sistemas analógicos (discos de vinilo, teléfonos fijos, una emisora de radio, etc.) la señal se va degradando por el uso del soporte (el disco de vinilo se va deteriorando poco a poco al ser leído) o por "ruido" (interferencias ambientales, ondas electromagnéticas, etc). Las señales digitales, por su naturaleza, son menos vulnerables al ruido y al desgaste del soporte. Incluso en caso de que haya variaciones, como una atenuación por la distancia, los sistemas digitales son capaces de reconstruir la señal original utilizando programas informáticos y métodos matemáticos de detección y corrección de errores. 3 www.tecno12-18.com © 2010 Saganet Multimedia S.L. Todos los derechos reservados. 1.7.2. La información digital se puede procesar fácilmente con ordenadores Los ordenadores funcionan internamente con ceros y unos. Para ellos una canción o una imagen es solo una secuencia de números. A los ordenadores les resulta muy fácil modificar estos ceros y unos. Veamos un ejemplo. La imagen en blanco y negro de la izquierda no es más que una matriz de 0 y 1 en la memoria del ordenador. Donde hay un 0 habrá un píxel de color negro en la pantalla, donde hay un 1 habrá un píxel blanco. Para voltear horizontalmente la imagen únicamente se deberá cambiar el orden de los bits. Un ordenador con el programa adecuado puede hacer este trabajo en una fracción de segundo. En el ámbito de la gestión social y económica, el tratamiento automatizado de grandes cantidades de información digital, almacenada en bases de datos, permite a los gobiernos y las empresas mejorar su funcionamiento para ser más eficientes. La información es poder y los ordenadores son las herramientas que permiten gestionarla. 1.7.3. La información en formato digital necesita menos memoria Como hemos visto, una señal analógica es una señal continua. Para pasar de un punto de la señal a otro hay infinitos puntos intermedios. Cuando una señal analógica se digitaliza, no se "apunta" toda la información de la señal, sólo algunas muestras. Podemos decir que es una especie de resumen. El resultado es que la cantidad de memoria necesaria es mucho menor, mientras que la calidad es prácticamente la misma. Esta característica tiene muchas implicaciones. Una de ellas es que, en formato digital, la cantidad de información que puede circular a través de las redes de comunicación actuales, muchas de ellas construidas para las antiguas tecnologías analógicas (como las líneas telefónicas que llegan a las viviendas), es mucho mayor. 1.7.4. La información digital es más económica de gestionar El resultado de los tres puntos anteriores es que gestionar información digital es mucho más económico que gestionar información analógica. Algunos ejemplos: 1. En los primeros cables telefónicos submarinos solo cabían unas pocas llamadas analógicas simultáneas. Digitalizando las llamadas se consiguió realizar miles de llamadas simultáneas. El resultado es que las llamadas a larga distancia bajaron de precio. 2. En el carrete fotográfico de una cámara química solo caben 36 fotos. En la pequeña tarjeta de memoria de una cámara digital caben miles de fotos, además se pueden reutilizar. 4 www.tecno12-18.com © 2010 Saganet Multimedia S.L. Todos los derechos reservados. 3. Hacer copias de información digital tiene un precio muy bajo. Música, películas, videojuegos, programas de ordenador, libros, diarios, revistas o enciclopedias se pueden distribuir en formato digital a mejor precio que en formato analógico. 4. La utilización de ordenadores facilita la búsqueda de información. Se puede buscar entre millones de datos y obtener los resultados que buscamos en pocos segundos, o recombinarlos para obtener nueva información, sin que tengan que trabajar muchas personas estudiando documentos impresos durante meses. 2. Puertas lógicas 2.1. ¿Qué son las puertas lógicas? Las puertas lógicas son circuitos electrónicos que generan señales digitales en sus terminales de salida, a partir de otras señales digitales aplicadas en los terminales de entrada. Una puerta lógica tiene una o más entradas, pero solo una salida. La señal que saldrá de una puerta lógica dependerá de las señales de entrada, siguiendo un esquema predefinido denominado tabla de la verdad. La tabla de la verdad establece el valor que se obtiene a la salida de la puerta lógica para cada una de las combinaciones de los valores de entrada. Las puertas lógicas trabajan en sistema binario, un sistema numérico en el que los únicos valores posibles son el 0 y el 1. El valor 0 equivale a apagado y el valor 1 equivale a encendido. Hay diferentes tipos de puertas lógicas, las más comunes son las que puedes ver a continuación. En esta representación hemos utilizado la simbología clásica. En muchos libros se utilizan los símbolos normalizados establecidos por la IEC (International Electrotechnical Commission, Comisión Electrotécnica Internacional), que son los símbolos aceptados internacionalmente. 2.2. Puertas AND La puerta AND (traducida al español, Y) equivale a un circuito en el que las entradas, A y B, son dos interruptores conectados en serie. Un 0 en una entrada corresponde a un interruptor abierto, y un 1 corresponde a un interruptor cerrado. En la salida de una puerta AND, S, se obtiene un 1 (encendido) solo cuando los dos interruptores están cerrados, es decir, cuando todas las entradas valen 1. 2.3. Puertas OR La puerta OR (traducida al español, O) equivale a un circuito en el que las entradas, A y B, son dos interruptores conectados en paralelo. Se obtiene un 1 a la salida (encendido) cuando al menos uno de los dos interruptores está cerrado, es decir, cuando al menos una de las entradas vale 1. 5 www.tecno12-18.com © 2010 Saganet Multimedia S.L. Todos los derechos reservados. 2.4. Puertas NOT La puerta NOT (traducida al español, NO) realiza la inversión o negación de la entrada (en este caso sólo hay una). Se obtiene un 1 a la salida cuando el valor de entrada vale 0, y viceversa. 2.5. Puertas NAND La puerta NAND (No Y) es una combinación de una puerta NOT y una puerta AND. A la salida se obtiene el valor inverso del valor de salida de una puerta AND. Como puedes ver en la tabla de la verdad, la salida es siempre 1 excepto cuando las dos entradas valen 1. 2.6. Puertas NOR La puerta NOR (No O) es una combinación de la puerta NOT y la puerta OR. A la salida se obtiene el valor inverso del valor de salida de una puerta OR. Como puedes ver en la tabla de la verdad, la salida es siempre 0 excepto cuando las dos entradas valen 0. 2.7. Puertas lógicas en el mercado Las puertas lógicas se pueden implementar físicamente con componentes electrónicos individuales, como transistores, diodos, resistencias, etc. Pero si queremos diseñar un circuito que tenga puertas lógicas, lo más habitual es utilizar circuitos integrados especializados, que tienen en su interior una o varias puertas lógicas. Por ejemplo, el circuito integrado SN7400N está formado por cuatro puertas NAND. Para saber cómo conectar las entradas y las salidas de las diferentes puertas lógicas, nos basta con consultar el esquema eléctrico que nos proporciona el fabricante. 6 www.tecno12-18.com © 2010 Saganet Multimedia S.L. Todos los derechos reservados. 3. Ejemplos de puertas lógicas 3.1. Introducción Muchos aparatos eléctricos se comportan de una manera u otra en función de los valores de entrada que reciben del exterior a través de pulsadores, interruptores o sensores. En estos aparatos las puertas lógicas pueden ser de gran utilidad para facilitar su diseño y hacer más económica su fabricación. En las páginas siguientes veremos varios ejemplos de aplicaciones cotidianas que utilizan puertas lógicas. 3.2. Mando a dos manos En este ejemplo se utiliza una puerta lógica de tipo AND para hacer funcionar una prensa hidráulica con un pulsador a dos manos. El motor que acciona la prensa sólo se pone en marcha si se accionan los dos pulsadores a la vez (uno con cada mano), es decir, cuando las entradas A y B de la puerta lógica tienen valor 1. Esta técnica tan sencilla ayuda a evitar accidentes, ya que asegura que el operario está fuera del alcance de la máquina cuando se pone en funcionamiento. 3.3. Escalera automática Las escaleras automáticas suelen tener dos pulsadores de emergencia, uno situado en la parte superior y otro en la parte inferior. Si se pulsa uno de ellos, la escalera deja de funcionar. Este funcionamiento se puede implementar con una puerta lógica NOR, ya que la escalera funciona únicamente cuando ninguno de los dos pulsadores está presionado, es decir, cuando las dos entradas de la puerta tienen valor 0. 3.4. Ascensor Para que un ascensor se ponga en marcha deben cumplirse varias condiciones, fundamentalmente que las puertas de todos las plantas estén cerradas y que se haya pulsado el botón de accionamiento. En un ejemplo sencillo, con solo dos plantas, el ascensor se moverá si los microrruptores (pequeños pulsadores que abren o cierran un circuito cuando se acciona una palanca) de las dos puertas están cerrados y se pulsa el botón. Este circuito se puede implementar con dos puertas AND. 3.5. Detector de apertura de puertas Los automóviles tienen un sistema de aviso que informa al conductor, encendiendo un indicador luminoso, si alguna de las puertas ha quedado abierta. Este circuito se puede implementar de varias maneras, una de ellas consiste en utilizar dos puertas lógicas NAND conectadas a una puerta OR. Las cuatro entradas de las puertas lógicas (A, B, C y D) corresponden a cuatro microrruptores, uno para cada puerta del automóvil. El valor de cada entrada es 0 cuando la puerta del automóvil está abierta y 1 cuando está cerrada. 3.6. Microprocesadores Hemos visto varios ejemplos de circuitos sencillos con puertas lógicas. Sin embargo, donde las puertas lógicas tienen su campo de aplicación más amplio es en los sistemas programables, como los microprocesadores. El microprocesador de un ordenador tiene en su interior miles de millones de transistores. Estos transistores se conectan entre sí para formar circuitos muy complejos con millones de puertas lógicas. Algunos de los terminales de un microprocesador son entradas, otros son salidas. Cuando entra una secuencia de bits (información codificada en forma de ceros y unos), el microprocesador devuelve, a través de sus salidas, la secuencia modificada, de acuerdo al recorrido que siguen los bits a través de las puertas lógicas. A cada pulso de reloj del ordenador entra una nueva secuencia de bits y los transistores se conectan entre sí de manera diferente, siguiendo las instrucciones de un programa que el ordenador tiene en su memoria. El resultado de miles de ciclos del microprocesador es un conjunto de datos, como un archivo de texto, una fotografía retocada, un email, etc. 4. Ejercicios con un simulador 4.1. Simuladores de puertas lógicas Existen programas que permiten montar circuitos de puertas lógicas y probar su funcionamiento, son los llamados simuladores de puertas lógicas o simuladores de electrónica digital. Hay simuladores muy complejos que utilizan los ingenieros que se dedican a diseñar circuitos digitales. También puedes encontrar simuladores muy sencillos, cuyo propósito es jugar con las puertas lógicas para ir aprendiendo los rudimentos de la electrónica digital. A continuación puedes ver tres de estos simuladores sencillos que puedes encontrar en Internet. Clica o copia los enlaces para ir a las webs: 1. Logicly Es un simulador muy intuitivo creado por Josh Tynjala. Muy fácil de utilizar, no necesita un aprendizaje previo, ideal para montar tus circuitos y probar su funcionamiento. Arrastra los componentes al área de trabajo, conéctalos haciendo clic en los terminales y dale al botón play para comprobar el funcionamiento. http://logic.ly/demo/ 7 www.tecno12-18.com © 2010 Saganet Multimedia S.L. Todos los derechos reservados. 2. Logic Lab Desarrollado por Neuro Productions. Muy sencillo de usar. Algo más completo que el anterior, permite hacer circuitos más complejos. Utiliza una simbología no normalizada. http://www.neuroproductions.be/logic-lab/ 3. Logic Gate Simulator Muy parecido a Logicly. Ha sido creado por estudiantes de la South Puget Sound Community College. A diferencia de los otros dos, no es una aplicación web, debes descargarlo e instalarlo en tu ordenador (disponible solo para Windows). http://www.kolls.net/gatesim/ 4.2. Ejercicios con un simulador de puertas lógicas A continuación encontrarás 10 ejercicios sobre circuitos de puertas lógicas. Debes elegir uno de los simuladores de la página anterior y hacer lo siguiente: 1. Reproduce el circuito en el simulador que has elegido y comprueba que funciona. 2. Abre un procesador de texto y crea una tabla con el contenido de la tabla de la verdad de cada circuito (la encontrarás en cada ejercicio). A continuación completa las salidas, las celdas en blanco, con los valores que aparecen en el simulador. Recuerda que una bombilla encendida equivale a un 1 y una bombilla apagada equivale a un 0. 3. Haz una captura de pantalla del circuito montado en el simulador e insértala en el documento. Finalmente pon los títulos, pies de fotos y explicaciones que consideres necesarios. 4.2.1. Ejercicio 1 Puerta AND con dos interruptores como entradas y una bombilla o un LED como salida. 4.2.2. Ejercicio 2 Puerta OR con dos interruptores como entradas y una bombilla o un LED como salida. 8 www.tecno12-18.com © 2010 Saganet Multimedia S.L. Todos los derechos reservados. 4.2.3. Ejercicio 3 Puerta NOT. La entrada es un interruptor y la salida una bombilla o un LED. 4.2.4. Ejercicio 4 Puerta NAND. Las entradas son dos interruptores y la salida una bombilla o un LED. 4.2.5. Ejercicio 5 Puerta NOR. Entradas: dos interruptores. Salida: bombilla o LED. 9 www.tecno12-18.com © 2010 Saganet Multimedia S.L. Todos los derechos reservados. 4.2.6. Ejercicio 6 Circuito formado por las cinco puertas lógicas anteriores conectadas en el mismo circuito. 4.2.7. Ejercicio 7 Circuito de un ascensor sencillo, de tan solo dos plantas. Las entradas son dos microrruptores (substitúyelos por interruptores en el simulador) y un pulsador (en Logicly puedes poner un interruptor). La salida es un motor eléctrico (en Logicly o Logic Gate Simulator no encontrarás un símbolo de motor eléctrico, substitúyelo por una bombilla o un LED). 10 www.tecno12-18.com © 2010 Saganet Multimedia S.L. Todos los derechos reservados. 4.2.8. Ejercicio 8 Circuito de un detector de puertas abiertas de un automóvil. Las entradas son cuatro microrruptores (substitúyelos por pulsadores o interruptores en el simulador). La salida puede ser una bombilla o un LED. 4.2.9. Ejercicio 9 Circuito con dos puertas AND y una puerta NAND. 11 www.tecno12-18.com © 2010 Saganet Multimedia S.L. Todos los derechos reservados. 4.2.10. Ejercicio 10 Circuito con puertas AND y OR. Tiene bastantes entradas (8), por lo que la tabla de la verdad tiene un total de 256 líneas (resultado de calcular 28: dos números, 0 y 1, elevado a 8 posibles combinaciones). Solo es necesario que pruebes en el simulador las 4 líneas que se muestran a continuación. 12 www.tecno12-18.com © 2010 Saganet Multimedia S.L. Todos los derechos reservados.
