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Circuitos digitales laboratorio
Tipo: Diapositivas
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
COMPUERTAS LÓGICAS Y TABLAS DE VERDAD
Una familia lógica es una colección de Circuitos Integrados que tienen características eléctricas similares entre sus entradas, salidas y circuitería interna, pero que realizan diferentes funciones lógicas. Hasta principio de los años ochenta el mercado estaba dominado por los circuitos lógicos bipolares, fundamentalmente las series lógicas derivadas de la TTL. TTL era una de las familias lógicas de uso más extendido, en particular para aplicaciones que requerían pequeña y mediana escala de integración (SSI y MSI). Existen cuatro categorías en las que la familia TTL ha sido clasificada: TTL estándar (serie 74), TTL de alta velocidad (serie 74H), TTL de baja potencia (serie 74L) y TTL schottky (serie 74S). A pesar de que las versiones de alta velocidad y baja potencia fueron diseñadas para aplicaciones específicas las cuatro familias son compatibles y pueden ser interconectadas entre sí; a la vez que la gran cantidad de combinaciones velocidad/potencia, permiten optimizar todas las secciones de un sistema de acuerdo con las especificaciones de funcionamiento.
las funcione lógicas básicas y verificar la tabla de verdad de un circuito combinacional.
Son circuitos electrónicos conformados internamente por transistores que se encuentran con arreglos especiales con los que otorgan señales de voltaje como entrada o una salida de forma booleana. Existen diferentes tipos de compuertas y algunas de estas son más complejas, con la posibilidad de ser simuladas por compuertas más sencillas. Todas estas tienen tablas de verdad que explican los comportamientos en los resultados que otorga, dependiendo del valor booleano que tenga en cada una de sus entradas. Trabajan en dos estados, "1" o "0", los cuales pueden asignarse a la lógica positiva o lógica negativa. El estado 1 tiene un valor de 5v como máximo y el estado 0 tiene un valor de 0v como mínimo y existiendo un umbral entre estos dos estados donde el resultado puede variar sin saber con exactitud la salida que nos entregara. Las lógicas se explican a continuación:
Esta compuerta es representada por una multiplicación en el Algebra de Boole con dos o más variables. Esta puede ser simbolizada por dos o más interruptores serie de los cuales todos deben estar activos para que esta permita el flujo de la corriente.
En el Algebra de Boole esta es una suma con dos o más variables. Se puede interpretar como dos interruptores en paralelo, que sin importar cual se accione, será posible el paso de la corriente.
También denominada como AND negada, esta compuerta trabaja al contrario de una AND, pero si esta tiene todas sus entradas en 1 la salida se presenta con un 0.
Así como vimos anteriormente, la compuerta OR también tiene su versión inversa. Esta compuerta cuando tiene sus entradas en estado 0 su salida estará en 1, pero si alguna de sus entradas pasa a un estado 1 sin importar en qué posición, su salida será un estado 0.
Este circuito integrado consta de 4 puertas OR de dos entradas con salida y es de baja potencia operando en un rango de tensión de alimentación de 4,75 a 5.25V. Su función es realizar la suma lógica de las dos variables de entrada también Dispositivo muy popular usado en las clases de diseño digital. Especificaciones:
La utilización de éstos chips es muy amplia ya que alojan en su interior multitud de componentes electrónicos para distintas aplicaciones. Podemos encontrar circuitos de la serie 7400 con puertas lógicas, Buffers, biestables, circuitos aritméticos, como semisumador, sumador completo, sumador paralelo, sistemas secuenciales entre otros Código identificador: el 74 para los comerciales y el 54 para los de diseño militar. Estos últimos son chips más desarrollados, ya que los de serie 74 soportan menos rangos de temperaturas. Temperatura de trabajo: de 0 °C a 70 °C para la serie 74 y de - 55º hasta los 125 °C para la 54. Especificaciones:
El circuito integrado 74LS02N es una compuerta NOR positiva de 2 entradas cuádruple caracterizada para operar sobre todo el rango de temperatura militar entre - 55 y 125°C. Especificación:
▪ Milímetro digital, Pinza lógica ▪ Fuente de voltaje 0 – 12V ▪ Protoboard ▪ Resistencia de 330Ω, 2 resistencias de 1KΩ ▪ 1 Led, 2 pulsadores ó suiches ▪ Integrados: leer todo el procedimiento para escoger los que se van a usar.
En la tabla se muestran algunas referencias de circuitos integrados de la tecnología TTL correspondientes a compuertas lógicas Para mayor detalle consulte en el manual de TTL. Adicionalmente, un ejemplo de un diagrama para el montaje y verificación de las compuertas se muestra en la figura.
implementación en board del sistema: a. Rangos de polarización del integrado b. Tiempos de retardo máximos de la compuerta (tPLH y tPHL) c. Valores máximos de las corrientes (ICCH e ICCL) d. Fan-in de las compuertas. Polarización Tplh Tphl Icch Iccl Fan-in 74LS00 0 - 5,25 15ns 15ns 1,6mA 4,4m A 14 7408 0 - 5,25 27ns 19ns 21m A 33m A 14 7432 0 - 5,25 15ns 15ns 6,2m A 9,8 m A 14 7402 0 - 5,5 22ns 15ns 16m A 27m A 14 7406 0 - 5,25 15ns 20ns 18m A 60m A 14 e. Calcular el tiempo de propagación promedio máximo, usando la ecuación
𝑇𝑝𝑝 =
74LS00 15ns 7408 23ns 7432 15ns 7402 18,5ns 7406 17,5ns
f. Calcular la disipación de potencia promedio máxima, usando las ecuaciones 2 y 3. g. Calcular el tiempo de propagación promedio para el camino crítico del circuito. 74 00 7408 7432 7402 7406 15 23 15 18,5 17, 89 17, PP LS PP PP Ppc T T T T T T T T ns T ns = + + + + = + + + + = = h. Calcular la disipación de potencia promedio de todo el circuito. Recuerde que la potencia disipada total de cada circuito (sistema) es la suma total de las potencias disipadas de todos los circuitos integrados usados en la implementación. 74 00 7408 7432 7402 7406 15, 75 141.75 42 112.875 39 351, 70, 275 LS TOTAL TOTAL PROM P P P P P P P P mW P mW = + + + + = + + + + = =
La compatibilidad es la condición que hace que un programa y un sistema, arquitectura o aplicación logren comprenderse correctamente tanto directamente o indirectamente.
Un colector abierto u “open collector” es un tipo común de salida que se encuentra en muchos circuitos integrados (IC), que se comporta como un interruptor que está conectado a tierra o desconectado. Pd(integrado) Pd(compuerta) 74LS00 15,75m W 1,125m W 7408 141,75m W 10,125m W 7432 42m W 3m W 7402 112,875m W 8,06 m W 7406 39m W 2.79m W
