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Compuertas Lógicas con Transistores: Práctica de Laboratorio, Transcripciones de Electromagnetismo

Universidad Nacional de AsunciónElectromagnetismo

Esta práctica de laboratorio se centra en la construcción de circuitos lógicos básicos utilizando transistores y resistencias. Se explora el funcionamiento de las compuertas lógicas and, or, not, nand y nor, y se relaciona su funcionamiento con las señales binarias. La práctica incluye la implementación de cada compuerta lógica y la obtención de su tabla de verdad. Se analiza el funcionamiento de la compuerta and en detalle, incluyendo el estado de los transistores para diferentes entradas.

Tipo: Transcripciones

2024/2025

Subido el 26/03/2025

vidal-tarqui
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Facultad de Ingeniería Eléctrica
Laboratorio de Electrónica
“Ing. Luís García Reyes”
Materia: “Laboratorio de Electrónica Digital I”
Practica Número 3
“Implementación de compuertas y circuitos lógicos con transistores”
Objetivo:
En esta practica, se construirán circuitos lógicos basados en componentes discretos
utilizando resistencias y transistores, se evaluar su funcionamiento así como la comprobación de
las compuertas lógicas básicas.
Introducción:
Los sistemas digitales emplean señales que tienen dos valores distintos conocidos
como “1” y “0” lógicos. Existe una analogía directa entre señales binarias, elementos
binarios de circuito y dígitos binarios.
Los sistemas digitales representan y manipulan además de números muchos otros
elementos discretos de información.
Los sistemas digitales pueden representar cualquier elemento discreto de
información utilizando el código binario adecuado
Los códigos deben de estar en Binario porque los circuitos digitales solo pueden
interpretar y almacenar “unos” y “ceros”.
Es importante entender que los códigos binarios simplemente cambian los símbolos,
no el significado de los elementos de información que representan, por esto, si
examinamos la información almacenada por ejemplo en una computadora, veremos que la
mayor parte de la información representa algún tipo de información codificada no números
binarios.
Lógica Binaria
La lógica binaria se ocupa de variables que adoptan dos valores discretos y de operaciones
que asumen un significado lógico. Los dos valores que pueden adoptar las variables reciben
diferentes nombres.
- Verdadero, Falso
- Si, No
- Alto, Bajo
- Uno, Cero
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¡Descarga Compuertas Lógicas con Transistores: Práctica de Laboratorio y más Transcripciones en PDF de Electromagnetismo solo en Docsity!

Facultad de Ingeniería Eléctrica

Laboratorio de Electrónica

“Ing. Luís García Reyes”

Materia: “Laboratorio de Electrónica Digital I”

Practica Número 3

“Implementación de compuertas y circuitos lógicos con transistores”

Objetivo:

En esta practica, se construirán circuitos lógicos basados en componentes discretos utilizando resistencias y transistores, se evaluar su funcionamiento así como la comprobación de las compuertas lógicas básicas.

Introducción:

Los sistemas digitales emplean señales que tienen dos valores distintos conocidos como “1” y “0” lógicos. Existe una analogía directa entre señales binarias, elementos binarios de circuito y dígitos binarios. Los sistemas digitales representan y manipulan además de números muchos otros elementos discretos de información. Los sistemas digitales pueden representar cualquier elemento discreto de información utilizando el código binario adecuado Los códigos deben de estar en Binario porque los circuitos digitales solo pueden interpretar y almacenar “unos” y “ceros”. Es importante entender que los códigos binarios simplemente cambian los símbolos, no el significado de los elementos de información que representan, por esto, si examinamos la información almacenada por ejemplo en una computadora, veremos que la mayor parte de la información representa algún tipo de información codificada no números binarios. Lógica Binaria La lógica binaria se ocupa de variables que adoptan dos valores discretos y de operaciones que asumen un significado lógico. Los dos valores que pueden adoptar las variables reciben diferentes nombres.

  • Verdadero, Falso
  • Si, No
  • Alto, Bajo
  • Uno, Cero
  • Etc. En este caso, es conveniente pensar en ellos en términos de bits y asignarles los valores de “1” y de “0”, a este tipo de lógica binaria que se implementa en esta práctica se le conoce como álgebra booleana. En esta práctica de dará una pequeña introducción al funcionamiento y uso de las compuertas “básicas” de los circuitos digitales y relacionarlas con las señales binarias. La lógica binaria consiste en variables binarias y operaciones lógicas. Las variables se designan con letras del alfabeto como A,B,C,x,y,z etc. y cada variable tiene dos posibles valores 1 ó 0 En lógica binaria existen 3 operaciones básicas AND, OR, NOT. AND Esta operación se representa con un punto (•) o bien omitiendo el operador por ejemplo: x•y = z xy = z A estas operaciones se leen como “x AND y es igual a z” La operación lógica AND significa que z = 1 solo si x = 1 e y = 1, en cualquier otro caso z = 0 (No se olvide que x y y son variables binarias y solo pueden tener un valor de 1 ó 0). De estas condiciones se puede obtener una tabla que represente la operación AND. Operación AND x y z 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 OR Esta operación se representa con un signo mas (+) por ejemplo: x + y = z Esta operación se lee como “x OR y es igual a Z” En este caso la operación que realiza se puede describir como: z = 0 si x = 0 y y = 0, en cualquier otro caso z = 1 De la misma manera es posible construir una tabla que represente la operación OR. Operación OR x y z 0 0 0 0 1 1 1 0 1

Las terminales de entrada de los circuitos digitales aceptan señales binarias dentro de un intervalo permisible y responden en las terminales de salida con señales binarias que están dentro del intervalo especificados. La región intermedia entre las regiones permitidas solo se cruza durante las transiciones de estado. Las operaciones lógicas AND, OR y NOT descritas anteriormente también se representan de manera gráfica utilizando diferentes símbolos los cuales se muestran en la siguiente figura: De estas compuertas básicas se desprenden mas compuertas adicionales, las cuales tiene indudablemente una gran aplicación en la implementación de circuitos. Entre las compuertas que se desprenden de las anteriores encontramos a: La compuerta NAND, la cual la podemos definir como una compuerta AND seguida de una compuerta NOT, basándonos en la tabla de la operación AND y de la compuerta NOT, podemos obtener la siguiente tabla y su símbolo correspondiente. Intervalo para “0” lógico Intervalo para “1” lógico Región de transición 5 Volts 0 Volts 1 Volt 1.5 Volts

Operación NAND x y z 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 De manera similar a la compuerta NAND, la compuerta NOR se puede definir como una compuerta OR seguida de una compuerta NOT, la misma tabla de operación de la compuerta e invirtiendo la señal de salida de la compuerta. Así en la siguiente gráfica se observa “la construcción” de la compuerta NOR así como su tabla de funcionamiento. Operación NOR x y z 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 Construcción de compuertas lógicas La construcción de las compuertas lógicas “básicas” presentadas en esta sección, se pueden realizar utilizando diferentes componentes como relevadores, diodos, transistores, etc. Sin embargo en esta prácticas se implementarán utilizando transistores, a la lógica basada en transistores se le denomina TTL y es una de las familias mas utilizadas por los diseñadores de circuitos lógicos discretos debido a las mejoras sobre las otras familias. En nuestro caso se utilizara al transistor BC547 como transistor discreto.

Requisitos:

Implementación de la compuerta OR La compuerta OR se realiza utilizando el circuito de la compuerta NOR y agregando el circuito inversor, este arreglo permite invertir la señal de salida de la compuerta NOR y dar paso a la compuerta OR, como se puede apreciar la implementación de una compuerta NOR es mas simple que una compuerta OR al utilizar transistores tipo NPN, sin embargo en el diseño de una compuerta lógica se utilizan los transistores mas adecuados para la aplicación Implementación de la compuerta NAND La implementación de la compuerta NAND es la base de la lógica digital e indudablemente es la mas utilizada en la implementación de circuitos lógicos de la familia TTL, para el análisis de funcionamiento de esta compuerta lógica, se puede realizar por inspección y se puede observar que la única forma para que a la salida exista un cero lógico es que ambas entradas se encuentren activadas en un mismo tiempo, en caso de que solo una o incluso ninguna este activada, la salida de la compuerta lógica permanecerá en 5 volts (1 lógico)

Implementación de la compuerta AND La implementación de la compuerta AND se realiza de manera similar a la implementación de la compuerta OR que parte de la NOR, en esta caso se coloca una compuerta inversora a la salida de la compuerta NAND y se obtiene la compuerta AND. En este caso el número de transistores se incrementa debido a que se están utilizando transistores del tipo NPN, sin embargo en la construcción de circuitos lógicos es posible utilizar el tipo de transistor necesario para minimizar el número de componentes. Implementar cada una de estas compuertas, y obtener la tabla de funcionamiento o tabla de verdad de cada una, llenando las siguientes tablas: NOT NOR OR NAND AND InA Out InA InB Out InA InB Out InA InB Out InA InB Out Reportar: Las tablas de verdad obtenidas en la práctica Describir el funcionamiento de la compuerta AND implementada llenando la siguiente tabla: