OBJETIVO Saber como están constituidos internamente los circuitos lógico digitales, conocer...

OBJETIVO
Saber como están constituidos internamente los circuitos lógico digitales, conocer las respuestas, y saber
construir las compuertas, and, or, not con componentes electrónicos
Determinar internamente como están constituidos los circuitos integrados para las diversas funciones de ellos
Saber el funcionamiento de las diferentes compuertas que hay para lograr un mejor desempeño para dichas
compuertas
FUNDAMENTO TEORICO
• Compuertas lógicas
Los circuitos de conmutación, constan de combinaciones seriales y paralelas de elementos de conmutación
llamadas compuertas, ósea implantan mediante arreglos lógicos, las compuertas son solo rutas de señales
abiertas o cerradas del punto de vista matemático y de la tecnología, son dispositivos electrónicos de
conmutación de gran velocidad que pueden activarse o desactivarse en poco nanosegundos.
Se analizaron el uso de compuertas para la construcción de circuitos lógicos que realicen funciones de
conmutación y el diseño de arreglos.
En los circuitos lógicos digitales se pueden asociar las variables de conmutación a las condiciones de de
entrada de las compuertas. Las funciones de conmutación pueden corresponder as la salida de una compuerta
o sistema de compuerta, representada por un nivel alto o bajo de salida. Estas compuertas definen su
operación una tabla, las cuales se llaman tablas de la verdad, se presentan en terminos de un voltaje alto (H) y
bajo (L). El diseñador puede utilizar estos niveles de voltaje para presentar los valores lógicos 0 y 1 de
diversas formas.
Una señal de 1 lógico es afirmar, activa o verdadera. Una señal activa se afirma es alta en lógica positiva
mientas que una señal no afirmada, es decir, si indica 0 lógico, es una señal no afirma, negativa o falsa. Al
representar las señales mediante variables lógicas. Se escribe los nombres de la señal baja activa en forma
complementada. Y los de señal alta activa en forma no complementada.
Cada compuerta en un diagrama en un diagrama se representa mediante un símbolo que incluye las entradas y
salidas, el número de entradas de una compuerta se conoce como su fan−in (abanico de entrada). Hay
módulos de circuitos estándar que contienen compuertas and, or, nan y nor con un número limitado de
opciones de fan−in; y las compuertas de dos, tres, cuatro y ocho entradas.
Las formas del cuerpo del símbolo representan la función lógica básica, u operación booleana, realizada por la
compuerta (or, and, not, u otras)
Las burbujas dibujadas en las entradas o salidas de un símbolo lógico indican señales bajas activas. Una
burbuja en una entrada indica que la entrada es baja activa, es decir que debe estar afirmada baja para obtener
un 1 lógico como entrada de la función. La ausencia de burbujas indican una entrada alta activa; la entrada se
afirma con el valor 1 lógico.
Las componentes funcionales básicas de las compuertas.
La compuerta and. Se puede determinar de la tabla de verdad para el operador de dicha compuerta mediante el
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álgebra de conmutación, cuyo resultado es para dos entradas ha una salida, para una compuerta da como
resultado un 1 lógico sus entradas deben de para las dos un 1 lógico y si entran un 1 lógico por una de las
entradas y para la otra un 0 lógico la salida será 0 lógico.
La compuerta and electrónica esta diseñada de modo que realice el operador and es un sistema con lógica
positiva
• La compuerta or
La función or es identificada al operador or del álgebra de conmutación, en la tabla de verdad se observa que
la salida es 0 si y solo si ambas entradas son 0 y su 1 o mas entradas son 1. La tabla de verdad se observa que
la salida 0 si y solo si ambas entradas son 0 y 1 su una o mas entradas son 1. La tabla de verdad
correspondiente de una compuerta or electrónica seda
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
F(A,B)
0
1
1
1
.
La compuerta or realiza el operador OR en un sistema con lógica positiva.
Los símbolos estándar de la compuerta or son:
El siglo de bloques de IEEE contiene la designación "1. Esto significa que la suma matemática de los valores
de las variables de entrada A y 6 determina la salida de la compuerta. Las salidas 1 cuando la suma de A y B
es mayor o igual que 1 como se mostró anteriormente.
Una compuerta NOT o inversor, siempre tiene exactamente una entrada y se utiliza para implantar el concepto
del complemento del álgebra de conmutación. Cualquier variables tienen su forma verdaderas (no
complementadas) y falsa (complementada), a y respectivamente. Se utiliza una compuerta NOT para
obtener una apartir de la otra
Los símbolos de entrada para la compuerta NOT, son:
Incluyen una burbuja de la salida de la compuerta, una burbuja de la salida de cualquier elemento de circuito
lógico.
NOT
Una compuerta NOT, o inversor, siempre tiene exactamente una entrada y se utiliza para implantar el
concepto de complemento del álgebra de conmutación. Cualquier variable tienen sus formas verdadera (no
complementada) y falsa (complementada), y , respectivamente. Utilizamos una compuerta NOT para obtener
una a partir de la otra.
Los símbolos estándar para la compuerta NOT incluyen una burbuja en la salida de la compuerta, una burbuja
en la salida de cualquier elemento de circuito lógico indica que en 1 lógico interno produce un 0 lógico
externo y, de manera similar un 0 lógico interno produce un 1 lógico externo. La compuerta NOT no realiza
ninguna otra función lógica; por tanto, el valor lógico de salida de una compuerta NOT es solo el
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complemento del valor lógico de su entrada.
Podemos visualizar una compuerta NOT como un cambio de polaridad de la señal alta activa a baja activa, o
viceversa. En consecuencia, podemos dibujar el símbolo de la compuerta NOT con la burbuja en la entrada o
en la salida. Por convención, dibujamos la burbuja en la entrada de la compuerta cuando la señal de entrada es
baja activa, y en la salida de la compuerta si la señal emitida es baja activa.
LÓGICA POSITIVA CONTRA LÓGICA NEGATIVA.
Si utilizamos la convención de la lógica positiva para todas las entradas y salidas de las compuertas, es decir,
si las señales conectadas a las entradas y salidas de la compuerta son todas altas activas, las funciones lógicas
AND y OR se realizan mediante las compuertas AND y OR, respectivamente. Cuando las señales conectadas
a las entradas y salidas de la compuerta son bajas activas, se invierten los papeles de estas compuertas.
La función realizada por una compuerta AND en el sistema de lógica negativa al sustituir 0 por H y 1 por L en
la tabla de vedad de la compuerta AND. La tabla resultante, que aparece es idéntica a la tabla de verdad del
operador OR, así podemos considerar que una compuerta AND con entradas y salidas bajas activas realiza la
función lógica OR.
Podemos verificar esto con el álgebra de conmutación si aplicamos la involución
(Teorema 3) y el teorema de De Morgan (teorema 8) a la expresión de la función lógica AND.
De manera similar, una compuerta OR realiza el operador lógico AND cuando sus entradas y salida son bajas
activas. Podemos obtener la función realizada por una compuerta OR en un sistema con lógica negativa al
sustituir por H y 1 por L en la tabla de verdad de la compuerta OR. La tabla resultante que aparéese, es
idéntica a la tabla de verdad del operador AND. Por tanto, podemos pensar que una compuerta OR con
entradas y salidas bajas activas realiza la función lógica AND.
Las compuertas AND y OR se utilizan siempre que las entradas y salidas tienen la misma polaridad. Las dos
compuertas que presentaremos enseguida NAND y NOR, se utilizan en los sistemas con lógica mixta, es
decir, cuando las entradas y las salidas bajas activas, o viceversa.
NAND
La compuerta NAND es una combinación de una compuerta AND seguida de una compuerta NOT.
Definimos la función NAND como
De esta manera, queda claro que la compuerta NAND realiza la función lógica AND cuando sus señales de
entrada son altas activas y su salida baja activa obtenemos las tablas de verdad para la función NAND y la
compuerta NAND complementando las columnas de salida de las tablas de verdad para la función y la
compuerta AND, respectivamente.
Si utilizamos una compuerta NAND para realizar la función OR cuando las señales de entrada son bajas
activas y la salida es alta activa. Como explicamos en el caso de la compuerta NOT, las burbujas en el
símbolo de la compuerta NAND siempre deben coincidir con las señales bajas activa y de cuando las señales
de entrada son bajas activas.
Por tanto, una compuerta NAND con ambas entradas controladas por la misma señal equivale a una
compuerta NOT; una compuerta NAND cuya salida se complementa equivale a una compuerta AND, y una
compuerta NAND con las entradas complementadas actúa como compuerta OR.
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Así, podemos utilizar las compuertas NAND para implantar los tres operadores elementales (AND, OR,
NOT). En consecuencia, podemos construir cualquier función de conmutación, utilizando solo compuertas
NAND. Las compuertas con esta propiedad se llaman primitivas o funcionalmente completas.
NOR
La compuerta NOR es una combinación de compuerta OR seguida de una compuerta NOT, lo que presenta la
función:
La compuerta NOR realiza la función lógica OR con entradas altas activas y una salida baja activa. Por tanto,
la tabla de verdad para la función NOR y la compuerta NOR se obtienen complementando las columnas de la
salida de las tablas de verdad de la función OR y la compuerta OR, respectivamente.
Los símbolos estándar para la compuerta NOR. La burbuja en la terminal de salida indica la operación NOT,
lo que establece su diferencia con la compuerta OR.
Así, podemos utilizar una compuerta NOR para realizar la función AND con entradas bajas activas y una
salida alta activa. Como en el caso de la compuerta NAND, cuando la señal de salida es baja activa.
TRANSISTORES
Es un dispositivo, y se utiliza para aumentar la amplitud.
Los transistores son del tipo NPN y PNP. En las siguientes figuras se muestra el símbolo esquemático para
cada tipo. Estos dos tipos se identifican con facilidad por las flechas siempre apuntan así el material N
RESISTENCIAS
Es el elemento de los circuitos más simples y de mayor uso en el resistor todos los conductores eléctricos
ostentan propiedad. Son característicos de un transistor. Cuando fluye corriente por los conductores, los
electrodos que constituyen la corriente que entra en colisión con la red de los átomos en el conductor. Esto por
supuesto impide o resiste el movimiento de los electrones mientras mayor sea el número de colisiones, mayor
será la resistencia del conductor. Consideremos que un resistor en cualquier elemento que obtenga de modo
exclusivo la residencia como característica eléctricas. Los materiales que se utilizan para la fabricación de
resistores incluyen aleaciones metálicas y compuestas de carbonos
MATERIALES
• PROTOBOAR
• VOLTIMETRO DIGITAL
• 5 APAGADORES
• 5 RESISTENCIAS 10 K ½ W
• 3 RESISTENCIAS 1k ½ w
• 3 RESISTENCIAS 4.7 K ½ w
• 5 TRANSISTORES 2n2222
• 1 Mt DE ALAMBRE CALIOBRE 22
• 1 TRANSFORMADOR O REDUCTOR DE CORRIENTE
DESARROLLO
• Para la compuerta AND
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Se colocaron dos apagadores de 3 entradas de cada apagador una entrada se energiza con 5 volts de un lado. Y
la del otro se aterriza a tierra.
Se colocaron una resistencia a cada terminal del medio de cada apagador una resistencia de 10 K.
Se coloco dos transistores, la base de el se coloca a la resistencia el conector se energiza con 5 volts de un
transistor en otro se coloca al emisor del otro transistor, el emisor del transistor se coloca una resistencia de
4.7K a tierra y otra de 1k después se coloca un led a la resistencia de 1 K.
• Para la compuerta ORD
Se coloca los apagadores igual que en la AND y las resistencias de 10 k, un transistor a la resistencia
colocando la base en la resistencia y el colector a corriente de 5 Volts, el emisor se coloca con el emisor del
segundo transistor. La base a la otro resistencia de 10 K el colector a la corriente de 5 Volts, una resistencia
de 4.7 K al colector de los dos transistores y otra resistencia de 1 K a la terminal positiva del Led y a la
negativa a tierra
• Para la NOT o inversor
Se coloca un apagador de 3 entradas una de las entradas se coloca en corriente, resistencia a tierra. La
resistencia de 4.7 K a corriente, un transistor la base se coloca a la resistencia de 10 K, el colector de
voltaje, el emisor de tierra, otra resistencia de 1 K al led y a tierra
ANALISIS DE RESULTADO
AND
A
0
0
5.22
5.18
A
0
0
5.18
5.18
B
0
5.22
0
5.18
F(A,B)
0
1.43
4.25
B
0
5.18
0
5.18
F(A.B)
0
4.31
4.35
4.50
OR
A
5.22
0
F(A)
.03
3.48
CONCLUSION
Nos dimos cuenta que introducir un voltaje de 5.37 Volt generada por la fuente los valores tanto de la entrada
como de la salida dan los valores aceptados como se muestra en cada una de las tablas de verdad
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BOBLIOGRAFIAS
−Análisis y diseño de circuitos lógicos digitales
−autores: Víctor P. Nelson, H Troy Tagle, Entro otros.
−Editorial: PHH Prentice Hall ipoamericana.
−Edicion: 1er.
−1996.
−Enrique Jacobo 20, Colonia conde # 53500 naucalpan de Juárez Ed. De México
−Análisis Básico De Circuitos Eléctricos
−Autores: David E. Johnson, John L. hilburn, Entre otros
−Editorial: PHH
−Edición: 3er
−1987
−Avenida San Andrés atoto 157 Frac. Industrial San Andrés Atoto 53500 Naucalpan de Juárez Edomex
−Fundamentos de transistores
−Autor: Goerge C. Stanley Jr.
−Editorial: Diano
−1974
−Roberto Gallolizia Esq. Tlacoquame
−Sistemas electrónicos digitales
−Autores: Enrique Mandado.
−Editorial: AlfaOmega Marcombo
−1992
−México DF. AP.7−1032
OR
"1
Y
6
1
PNP
NPN
7