Compuertas lógicas básicas - Instituto Politécnico Nacional

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y
ELÉCTRICA
INGENIERÍA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
PRÁCTICAS DE CIRCUITOS LÓGICOS
LABORATORIO DE COMPUTACIÓN IV
PRÁCTICA 1
NOMBRE DE LA PRÁCTICA:
Compuertas lógicas básicas y sus tablas de verdad.
OBJETIVO DE LA PRÁCTICA: Comprobar las tablas funcionales o de verdad de los
componentes básicos Y (AND), NO-Y (NAND), O (OR), NOO (NOR), O EXCLUSIVA (OREX), NO O EXCLUSIVA
(NOREX), utilizando circuitos integrados.
DURACIÓN: Dos horas.
MATERIAL NECESARIO:
Fuente de voltaje de 5V.
Un DIP de 8 entradas.
Seis LED (Diodo Emisor de Luz) no importa el color.
Ocho resistencias de 470Ω
Una tablilla de conexiones (protoboard).
Los siguientes circuitos integrados o equivalentes.
74H00, 74LS02, 74F08, 74S32, 74HCT86, 74AHCT266.
Alambre para conexiones.
AUTORES:
PROFESOR: M. C. Salvador. Saucedo Flores. Ext. 54797
PROFESOR: Ing. Pablo Fuentes Ramos. Ext. 54797
ALUMNO PIFI: Eduardo Flores Mejía.
P-1-1
CONECTIVAS LÓGICAS:
Se definen básicamente 5 elementos cuyos propósitos son
enlazar las proposiciones simples o atómicas.
1. CONJUNCIÓN: La conjunción se representa por ^ y se lee “ Y ”.
2. DISYUNCIÓN: Se divide en disyunción inclusiva que se representa por v y se lee como “O”,
también se lee como “uno u otro o ambos”. La disyunción exclusiva se representa por †
y se lee como “O exclusiva”, o también como “uno u otro pero no ambos”.
3. CONDICIONAL: Se representa por medio de una flecha 6 y se lee “Si... entonces...”.
4. BICONDICIONAL: Se representa por : o / (relación de equivalencia) y se lee “…si y sólo
si…”, o también como “condición necesaria y suficiente”.
5. NEGACIÓN: Se lee como “No”, “es falso que”, “no es verdad que”; y hay muchas formas de
representarlo ( ‘, |, /).
COMPUERTAS LÓGICAS Y, O, NO, NO-Y, NO-O
La operación Y se ejecuta exactamente en la misma forma que la multiplicación ordinaria de
unos y ceros. Una salida igual a 1 ocurre sólo en el único caso donde todas las entradas son 1.
La salida es 0 en cualquier caso donde una o más entradas son 0.
La compuerta Y se muestra en la siguiente figura, en forma simbólica una compuerta Y de dos
entradas. La salida de la compuerta Y es igual al producto Y de las entradas lógicas; es decir:
x=A B.
En otras palabras, la compuerta Y es un circuito que opera en forma tal que su salida sea
ALTA sólo cuando todas sus entradas sean ALTAS. En todos los otros casos la salida de la
compuerta Y es BAJA.
La operación O produce un resultado de 1 cuando cualquiera de las variables de entrada es
1. La operación O genera un resultado de CERO solamente cuando todas las variables de entrada
son 0. En la adición O, 1+1=1, 1+1+1=1, etc.
M. en C. Salvador Saucedo Flores e Ing. Pablo Fuentes Ramos
P-1-2
La compuerta O es un circuito que tiene dos o más entradas y cuya salida es igual a la suma
O de las entradas. La siguiente figura muestra el símbolo correspondiente a una compuerta O de
dos entradas. Las entradas A y B son niveles de voltaje lógicos y la salida (o resultado) x es un
nivel de voltaje lógico cuyo valor es el resultado de la adición O de A y B; esto es:
x=A + B.
En otras palabras, la compuerta O opera en tal forma que su salida sea ALTA si las entradas
A, B o ambas están en un nivel lógico 1. La salida de la compuerta O será BAJA si todas las
entradas están en el nivel lógico 0.
La operación NO difiere de las operaciones Y y O en que ésta puede efectuarse con una sola
variable de entrada. Por ejemplo, si la variable A se somete a la operación NO, el resultado x se
puede expresar como:
, donde la barra sobrepuesta representa la operación NO.
La operación NO se conoce así mismo como inversor o complemento y estos términos se
pueden utilizar como sinónimos.
La compuerta NO se muestra en la siguiente figura, la cual se conoce comúnmente como
INVERSOR (INVERTER). Este circuito siempre tiene sólo una entrada y su nivel lógico de salida
siempre es contrario al nivel lógico de esta entrada.
COMPUERTAS NO-Y y NO-O
Estas compuertas se utilizan intensamente en los circuitos digitales. En realidad combinan las
operaciones básicas Y, O y NO, las cuales facilitan su descripción mediante operaciones de
álgebra booleana que se verán posteriormente.
M. en C. Salvador Saucedo Flores e Ing. Pablo Fuentes Ramos
P-1-3
El símbolo correspondiente a una compuerta No Y de dos entradas se muestra en la siguiente
figura. Es el mismo que el de la compuerta Y, excepto por el pequeño circulo en su salida. Una vez
más, este círculo denota la operación de inversión. De este modo la compuerta No Y opera igual
que la Y seguida de un INVERSOR.
El símbolo correspondiente a una compuerta No O de dos entradas se muestra en la siguiente
figura. Es el mismo que el de la compuerta O, excepto por el pequeño circulo en su salida. Una vez
más, este círculo denota la operación de inversión. De este modo la compuerta No O opera igual
que la O seguida de un inversor.
COMPUERTAS ADICIONALES
Existe otra compuerta es la O EXCLUSIVA y su complemento o dual No O EXCLUSIVA.
La primera nos indica que la salida será un 1 solamente si una del total de las entradas está
en 1 o el número de entradas con valor 1 es impar, y será la salida un 0 si el número de las
entradas en 1 es par o todas las entradas están en 0; aquí se aplica una frase de la lógica de
proposiciones, para dos entradas, “una entrada u otra pero no ambas”.
M. en C. Salvador Saucedo Flores e Ing. Pablo Fuentes Ramos
P-1-4
El símbolo propuesto para la compuerta O EXCLUSIVA se muestra a continuación, la
expresión de salida de la compuerta es:
La siguiente compuerta No O EXCLUSIVA, en realidad combina las operaciones de una
compuerta O EXCLUSIVA y NO.
El símbolo correspondiente a una compuerta No O EXCLUSIVA de dos entradas se muestra
en la siguiente figura. Es el mismo que el de la compuerta O EXCLUSIVA, excepto por el pequeño
círculo en su salida. Una vez más este círculo denota la operación de inversión. De este modo la
compuerta No O EXCLUSIVA opera igual que la O EXCLUSIVA seguida de un INVERSOR.
A continuación se muestra la configuración interna de algunos circuitos integrados.
M. en C. Salvador Saucedo Flores e Ing. Pablo Fuentes Ramos
P-1-5
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Armar el siguiente circuito: Circuito topológico que comprueba las tablas.
En el LED (diodo emisor de luz) 1 se comprobará la tabla de verdad de la compuerta Y de 2
entradas.
En el LED 2 se comprobará la tabla de verdad de la compuerta No Y de 2 entradas.
En el LED 3 se comprobará la tabla de verdad de la compuerta O de 2 entradas.
En el LED 4 se comprobará la tabla de verdad de la compuerta No O de 2 entradas.
M. en C. Salvador Saucedo Flores e Ing. Pablo Fuentes Ramos
P-1-6
En el LED 5 se comprobará la tabla de verdad de la compuerta O EXCLUSIVA de 2 entradas.
En el LED 6 se comprobará la tabla de verdad de la compuerta No O EXCLUSIVA de 2
entradas.
NOTA: El alumno, o el equipo de trabajo, deberá presentarse al laboratorio con el circuito anterior ya armado y probado.
CUESTIONARIO
1. En una compuerta Y de dos entradas; en una de sus entradas recibe un cero y en la otra
entrada recibe un uno. ¿Cuál es su salida?.
2. Si una compuerta No Y recibe las mismas señales de entrada de la pregunta anterior, ¿Cuál
es su salida?.
3. Si a una compuerta O llegan a sus entradas dos unos, ¿Cuál es su salida?
4. Si en el circuito de la práctica son desconectadas las entradas 1 y 2 del DIP, ¿Qué es lo que
pasa en los LED?.
5. En un circuito integrado TTL (Transistor-Transistor-Logic) en las entradas de cualquier
compuerta por definición se considera ¿Un uno ó un cero?.
6. ¿Qué es lo que pasa con un LED si es conectado en polarización inversa?.
7. ¿A qué rango de voltaje se le considera un uno lógico?.
8. ¿A qué rango de voltaje se le considera un cero lógico?.
M. en C. Salvador Saucedo Flores e Ing. Pablo Fuentes Ramos
P-1-7