UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA LABORATORIO 1 DE CIRCUITOS DIGITALES TEMA: PUERTAS BASICAS Y UNIVERSALES ESCUELA PROFESIONAL: INGENIERIA ELECTRICA GRUPO HORARIO: 90 G ALUMNO: PROFESOR: VALLEJOS ZUTA ALEX ALFREDO FECHA DE ENTREGA:25/05/2021 OBJETIVOS: 1. Verificar experimentalmente la operación de las compuertas digitales básicas: AND, OR, NOT y X-OR. 2. Verificar experimentalmente la operación de las compuertas digitales universales: NAND y NOR. FUNDAMENTO TEORICO CIRCUITO INTEGRADO El Circuito integrado, es un pequeño circuito electrónico utilizado para realizar una función electrónica específica, como la amplificación. Se combina por lo general con otros componentes para formar un sistema más complejo y se fabrica mediante la difusión de impurezas en silicio monocristalino, que sirve como material semiconductor, o mediante la soldadura del silicio con un haz de flujo de electrones. Varios cientos de circuitos integrados idénticos se fabrican a la vez sobre una oblea de pocos centímetros de diámetro. Esta oblea a continuación se corta en circuitos integrados individuales denominados chips. En la integración a gran escala (LSI, acrónimo de LargeScale Integration) se combinan aproximadamente 5.000 elementos, como resistencias y transistores, en un cuadrado de silicio que mide aproximadamente 1,3 cm de lado. Cientos de estos circuitos integrados pueden colocarse en una oblea de silicio de 8 a 15 cm de diámetro. HISTORIA El primer circuito integrado fue desarrollado en 1958 por el ingeniero Jack St. Clair Kilby, justo meses después de haber sido contratado por la firma "Texas Instruments". Los elementos más comunes de los equipos electrónicos de la época eran los llamados "tubos al vacío". En el verano de 1958 Jack Kilby concibió el primer circuito electrónico, cuyos componentes, tanto los activos como los pasivos, estuviesen dispuestos en un solo material, semiconductor, que ocupaba la mitad de espacio de un clip para sujetar papeles. El 12 de septiembre de 1958, el invento de Jack Kilby se probó con éxito. El circuito estaba fabricado sobre una pastilla cuadrada de germanio, un elemento químico metálico y cristalino, que medía seis milímetros por lado y contenía apenas un transistor, tres resistencias y un condensador. Las escalas de integración de los circuitos integrados aparecieron y se fueron desarrollando en la siguiente secuencia de acuerdo a la densidad de integración que poseían: Aparecieron los circuitos SSI (Small Scale Integration). Estos son los circuitos de baja escala de integración, los cuales solo contienen un máximo de 10 compuertas lógica o 100 transistores y comprenden la época de investigación de los IC's. Aparecen los Circuitos MSI (Medium Scale Integration). Estos son los circuitos de media escala de integración, los cuales contienen entre 10 y 100 compuertas lógicas o de 100 a 1000 transistores utilizados ya comercialmente. Se introducen los Circuitos LSI (Large Scale Integration). Estos contienen entre 100 y 1000 puertas lógicas o de 1000 a 10000 transistores los cuales expandieron un poco el abanico de uso de los IC's. Aparecen los Circuitos VLSI (Very Large Scale Integration). Los cuales contienen más de 1000 puertas lógicas o de 10000 transistores, los cuales aparecen para consolidar la industria de los IC's y para desplazar definitivamente la tecnología de los componentes aislados y dan inicio a la era de la miniaturización de los equipos apareciendo y haciendo cada vez común la manufactura y el uso de los equipos portátiles. CIRCUITOS INTEGRALES DIGITALES Pueden ser desde básicas puertas lógicas (And, Not, Or, Xor) hasta los más complicados microprocesadores. Existen muchos catálogos de diferentes fabricantes, en los cuales suelen estar especificadas las aplicaciones de cada circuito integrado. Pero uno de los factores más importantes, que raramente viene reflejado en estos catálogos, es el tipo y cantidad de dispositivos externos que vamos a necesitar para realizar la función que deseemos con el circuito integrado. OPERACIONES CON CIRCUITOS DIGITALES Un calculador digital debe contener, evidentemente, circuitos que efectúen operaciones aritméticas, por ejemplo suma, resta, multiplicación y división. Las operaciones básicas son la suma y la resta, ya que la multiplicación es fundamentalmente, una suma repetitiva y la división una resta encadenada. CODIFICADORES Al diseñar un sistema digital es necesario representar o codificar en forma binaria la información numérica y alfanumérica que se obtiene de dicho sistema y, para ello, existen los circuitos combinatorios denominados codificadores. DECODIFICADORES En el tema de los codificadores se mostró en qué consistía un codificador, es decir, se explicó cómo pasar una información utilizada usualmente a una forma codificada que pueda entender al ordenador. Seguidamente, se describirá el modo de realizar la función opuesta mediante los llamados decodificadores. MULTIPLEXORES Los multiplexores son circuitos combinacionales con varias entradas y una salida de datos, y están dotados de entradas de control capaces de seleccionar una, y sólo una, de las entradas de datos para permitir su transmisión desde la entrada seleccionada a la salida que es única. DEMULTIPLEXORES El demultiplexor es un circuito destinado a transmitir una señal binaria a una determinada línea, elegida mediante un seleccionador, de entre las diversas líneas existentes. El dispositivo mecánico equivalente a un demultiplexor será un conmutador rotativo unipolar, de tantas posiciones como líneas queramos seleccionar. El seleccionador determina el ángulo de giro del brazo del conmutador. COMPARADORES DE FASE Los comparadores, en general, tienen dos entradas y una salida. El comparador ideal tiene una salida constante. La entrada se compara con la referencia y la salida es un dígito que toma uno de los dos estados 0 ó 1. En otras palabras, el comparador se comporta como un convertidor analógico/digital de 1 bit. Asimismo, hay que destacar que el comparador emite ondas fuertemente no lineales, ya que la salida no tiene ninguna semejanza con la forma de entrada. Éstos, se emplean principalmente para transformar una señal que varía lentamente en otra que cambia bruscamente, cuando el valor de entrada alcanza una determinada cifra de referencia. OTROS TIPOS DE CIRCUITOS INTEGRADOS SERIE 4XXX. Serie C-MOS de las series 4XXX y 45XX alimentación 3 a 15/18 V MEMORIAS. Eprom, EEprom, RAM MICROCONTROLADORES Series Microchip (Pic de 8, 18, 20 y 28 pines) Series Atmel Serie Motorola Serie Philips SERIE 74FXX. Serie 74FXX Lógica rápida alimentación 5V +/- 10% SERIE 74HCXXX Y 74HCTXXX Serie 74HCXX C-MOS rápido alimentación de 2 a 6 V Serie 74HCTXX C-MOS rápido alimentación de 4,5 a 5,5 V SERIE 74LSXXX Serie 74LSXXX Lógica estándar 5V +/- 10% MATERIALES Y EQUIPOS a) 01 Protoboard. b) 01 fuente de tensión VDC – 5V. c) 05 diodos Leds. d) CI: 7400, 7402, 7404, 7408, 7432 y 74801 multímetro digital. e) Cables de conexión de telefonía. PROCEDIMIENTOS COMPUERTAS BASICAS COMPUERTA LOGICA AND Usamos el circuito integrado TTL7408 y montamos el circuito con una fuente de tensión de 5 voltios. Realizamos el circuito y completamos en las tablas: A B S=A.B 0V 0V 0 0V +5V 0 +5V 0V 0 +5V +5V 5 Luego realizamos la simulación en el software de Multisin. COMPUERTA LOGICA OR Usamos el circuito integrado TTL7432 y montamos el circuito con una fuente de tensión de 5 voltios. Realizamos el circuito y completamos en las tablas: A B S=A+B 0V 0V 0 0V +5V 5 +5V 0V 5 +5V +5V 5 Luego realizamos la simulación en el software de Multisin. COMPUERTA LOGICA NOT (INVERSOR) Usamos el circuito integrado TTL7404 y montamos el circuito con una fuente de tensión de 5 voltios. Realizamos el circuito y completamos en las tablas: A S = -A 0V 5 5V 0 Luego realizamos la simulación en el software de Multisin. COMPUERTA LOGICA OR-EXCLUSIVA (XOR) Usamos el circuito integrado TTL7486 y montamos el circuito con una fuente de tensión de 5 voltios. Realizamos el circuito y completamos en las tablas: A B S=AᴓB 0V 0V 0 0V +5V 5 +5V 0V 5 +5V +5V 0 Luego realizamos la simulación en el software de Multisin. COMPUERTAS UNIVERSALES COMPUERTA LOGICA NAND Usamos el circuito integrado TTL7400 y montamos el circuito con una fuente de tensión de 5 voltios. Realizamos el circuito y completamos en las tablas: A B S=|A*B| 0V 0V 5 0V +5V 5 +5V 0V 5 +5V +5V 0 Luego realizamos la simulación en el software de Multisin. COMPUERTA LOGICA NOR Usamos el circuito integrado TTL7402 y montamos el circuito con una fuente de tensión de 5 voltios. Realizamos el circuito y completamos en las tablas: A B S=|A+B| 0V 0V 5 0V +5V 0 +5V 0V 0 +5V +5V 0 Luego realizamos la simulación en el software de Multisin. CONCLUSIONES Aprendemos a desarrollar las compuertas lógicas mediante simulaciones. Notamos la gran aplicación que podemos tener gracias a estos circuitos integrados Reconocemos como estos circuitos influyen en la electrónica moderna.