UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRONICA E INFORMÁTICA CURSO: CIRCUITOS DIGITALES I TEMA: CIRCUITOS INTEGRADOS Y COMPUERTAS LOGICAS DOCENTE: ING. ROSALES FERNANDEZ JOSE HILARION ALUMNNOS: ASPAUZA SOTO ADRIANA DENISSE CHAVEZ PAUYAC BRYAN ALEXANDER JARAMILLO TORIBIO ERICK SEBASTIAN LIBERATO PARCO KENET JAVIER CICLO: “3°” CICLO 2022 I. COMPENDIO TEORICO Circuito integrado: también conocido como chip o microchip, es una estructura de pequeñas dimensiones de material semiconductor, normalmente silicio, de algunos milímetros cuadrados de superficie (área), sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado plástico o de cerámica.1 El encapsulado posee conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre el circuito integrado y un circuito impreso. Circuitos integrados de lógica programable: Los dispositivos lógicos programables pueden programarse para que el fabricante o el usuario pueda llevar a cabo funciones lógicas específicas. Una ventaja de la lógica programable frente a la lógica fija es que los dispositivos utilizan menos espacio de la tarjeta de circuito impreso para una cantidad equivalente de lógica. Otra ventaja es que, con la lógica programable, los diseños se pueden modificar fácilmente sin tener que recablear o reemplazar componentes. Además, generalmente un diseño lógico se puede implementar más rápidamente y con menos coste utilizando circuitos lógicos programables en lugar de los CI de función fija. Los niveles lógicos: Son las tensiones empleadas para representar un 1 y un O. En el caso ideal, un nivel de tensión representa un nivel ALTO y otro nivel de tensión representa un nivel BAJO. Sin embargo, en un circuito digital real, un nivel ALTO puede ser cualquier tensión entre un valor mínimo y un valor máximo especificados. Del mismo modo, un nivel BAJO puede ser cualquier tensión comprendida entre un mínimo y máximo especificados Los circuitos digitales: Están diseñados para producir voltajes de salida que se encuentran dentro de los intervalos de voltaje prescritos para 0 y 1. Están diseñados para responder en forma predecible a los voltajes de entrada que se encuentran dentro de los intervalos definidos de 0 y 1. Esto significa que un circuito digital responderá de igual forma a todos los voltajes de entrada que se encuentren dentro de los valores permitidos para 0; de manera similar, no habrá distinción entre los voltajes de entrada que se encuentren dentro del intervalo permitido para 1 Compuertas lógicas: Son circuitos electrónicos conformados internamente por transistores que se encuentran con arreglos especiales con los que otorgan señales de voltaje como resultado o una salida de forma booleana, están obtenidos por operaciones lógicas binarias. Estas compuertas se pueden aplicar en otras áreas como mecánica, hidráulica o neumática. Existen diferentes tipos de compuertas, con la posibilidad de ser simuladas por compuertas más sencillas. Todas estas tienen tablas de verdad que explican los comportamientos de los resultados que otorga, dependiendo de valor booleano que tenga cada una de sus entradas. II. RESULTADOS DE LA PRACTICA Los componentes utilizados para la elaboración del funcionamiento de las compuertas lógicas son: 01VSOURCE (generador) 01 74LS00 (NAND de 2 entradas) 01 74LS02 (NOR) 01 74LS04 (NOT) 01 74LS08 (AND de 2 entradas) 01 74LS32 (OR) 01 74LS86 (OR exclusive) 01 LED-GREEN 01 10WATT2R2 (Resistencia de 330 ohm) 01 GROUND (Conexión a tierra) Con respecto al NAND: Para verificar cómo es el funcionamiento de la compuerta lógica NAND (U1:A en la figura)se le conectó a cada una de sus entradas interruptores que se encargarán de dar paso a la electricidad y las cuales estarán conectadas a de la siguiente manera: los polos superiores los tomaremos como positivos y estarán conectados al polo positivo del generador VSOURCE (V1 en la figura). El generador producirá una diferencia de potencial de 5V, la salida del generador estará conectada a tierra. Desde la salida de la compuerta lógica se conectará una resistencia 330 ohm 10WATT2R2 (R1 en la figura) y esta última al polo negativo de un led LED-GREEN (D1 en la figura). El polo positivo del led estará conectado al polo negativo del generador De esta manera para demostrar el funcionamiento de la compuerta basta con ejecutar el programa e ir alternando los interruptores para definir si pasa o no la energía a las entradas de la compuerta NAND, un interruptor o switch orientado hacia arriba dejará pasar la energía de 5V y nos representará un 1 en nivel lógico, un interruptor orientado hacia abajo no dejará pasar la energía y nos representará un O en nivel lógico. Por lo tanto, si dejamos dos interruptores orientados hacia abajo los dos niveles lógicos serán O y la salida de la compuerta será un nivel lógico alto encendiendo el led. Si el led está encendido representará un 1 y está apagado será un O. Si dejamos un interruptor orientado hacia arriba y otro hacia abajo, entonces eso nos representará un 1 y O respectivamente. Por lo que la salida será un nivel alto. lo cual hará que el led encienda. Y, por último, si orientamos los dos interruptores hacia arriba nos representará dos entradas con 1 en ambas, ocasionando que la salida sea O y que el led no encienda. TABLA NAND: A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 A.B 1 1 1 0 CON RESPECTO AL NOR: Los elementos utilizados en este circuito salvo la compuerta lógica NOR son los mismo que en el circuito NAND y conectados de la misma manera. De esta manera si los dos interruptores están orientados hacia abajo tendrán niveles lógicos bajos o 0 y su salida será́ alta lo que hará́ que el led encienda. Si un interruptor está orientado hacia arriba y otro hacia abajo tendrán los niveles lógicos 1 y 0 respectivamente, por lo que la salida será́ baja y no encendeŕ el led. Y, por ultimo, si los dos interruptores están orientados hacia arriba tendrán niveles lógicos altos o 1, por lo que la salida será́ baja y no encenderá́ el led. Demostrando el funcionamiento de la compuerta lógica NOR que tendrá́ una salida alta solo si sus entradas son bajas. Con Respecto al NOT: Para la demostración del funcionamiento de la compuerta NOT solo es necesario un interruptor pues esta compuerta solo tiene una entrada. Y desde luego la compuerta NOT. De esta manera si el interruptor está orientado hacia arriba tendrá́ un nivel lógico alto o 1 por lo que la salida será́ baja y no encenderá́ el led. Y si el interruptor está orientado hacia abajo tendrá́ un nivel lógico bajo o 0, por lo que la salida será́ alta y enciendé el led. Demostrando el funcionamiento de la compuerta NOT que tiene una salida opuesta a la entrada. Tabla NOT: A 0 1 A 1 0 Con Respecto al AND: Los elementos utilizados en este circuito salvo la compuerta lógica AND son los mismo que en el circuito NAND y NOR, y conectados de la misma manera. De esta manera si los dos interruptores están orientados hacia abajo tendrán niveles lógicos bajos o 0 y su salida será́ baja lo que no encendeŕ el led. Si un interruptor está orientado hacia arriba y otro hacia abajo tendrán los niveles lógicos 1 y 0 respectivamente, por lo que la salida será́ baja y no encendeŕ el led. Y, por último, si los dos interruptores están orientados hacia arriba tendrán niveles lógicos altos o 1, por lo que la salida será́ alta, lo que provoca que el led encienda. Demostrando el funcionamiento de la compuerta AND que tiene una salida alta solo si sus entradas son altas. Tabla AND: III. CUESTIONARIO: 1.- Dados los números: A=101101010, B=11010010 y C=1101 expresados en base dos. Realizar las operaciones propuestas indicando sus respuestas en la base solicitada a) A + B + C en base 16 A=101101010=16A(16) B=11010010=D2(16) C=1101=D Entonces: A+B+C=249(16) o 0×249 b) El complemento a dos de B*C expresado en base Entonces B*C = 2730 = 5252(8) 2. Efectuar 48(10) – 21(10) en base dos y por complemento a dos. Podemos decir que se pide 48(10) + (-21(10)) 48(10) = 00110000(2) << Como es positivo su complemento a dos es el mismo. 21(10) = 00010101(2) << Le sacamos su complemento a dos. Entonces: complemento a 1 de 21(10) = 00010101 (2) , nos queda 11101010(2), ahora le sumamos 1: Entonces -21 en complemento a dos es 11101011(2) por lo tanto sumamos los dos números: 00110000 +11101011= 100011011 Nos queda: 00011011(2) 3. Determinar que circuitos desarrollan expresiones algebraicas equivalentes: F1: (a+b). (a+c) a 0 0 0 0 1 1 1 1 b 0 0 1 1 0 0 1 1 c 0 1 0 1 0 1 0 1 F1: 0 0 0 1 1 1 1 1 F2: ((a*c) ´. (a+b)) ´ a 0 0 0 0 1 1 1 1 b 0 0 1 1 0 0 1 1 c 0 1 0 1 0 1 0 1 F2 1 1 0 0 0 1 0 1 F3: a.c + (a+b)´ a 0 0 0 0 1 1 1 1 b 0 0 1 1 0 0 1 1 c 0 1 0 1 0 1 0 1 F3 1 1 0 0 0 1 0 1 F4: (a.b´)´ . (a´.c´)´ F5: (a+c). (a´+b) F6: ((a´).(b´+c´))´ 5. Implementar usando solo puertas NOR, un circuito de 4 variables de entrada y que los elementos xi de su función con xi= (n+6)/2 . donde n es un numero par. Observaciones Tener en cuenta que las compuertas NAND y NOR son universales, es decir, que se pueden ejecutar las operaciones lógicas básicas: NOT, AND y OR. La diferencia de potencial aplicada a cada circuito fue de 5V y la resistencia conectada al led de 330 ohm. Conclusiones Si bien el presente informe está construido usando únicamente el programa proteus, puede ser verificado en la vida real con los circuitos mencionados