UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULT ACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS INGEN IERÍAS FÍSICAS Y FORMALES PROGRAMA PROGRAMA CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II LÓGICA COMBINACIONAL: Circuito Co!"i#$cio#$%& Dicr&to !pellidos " #om$res:
Página:1/1 2 Jefe de Prácticas: Ing. Christiam G. Collado Oporto Código: Semestre Grpo: FEC' %a$. #&: (
OBJETIVOS
Conocer las características y funcionamiento de la s compuertas Exclusivas.
Conocer las principales características de un circuito lógico combinacional.
Escribir la expresión booleana de salida de cualquier circuito lógico combinacional y desarrollar la tabla de verdad a partir de la misma.
Diseñar circuitos lógicos combinacionales e implementarlos mediante CI’s puertas lógicas! que proporcionan los fabricantes
"aciendo uso de la descripción# tabla de verdad y cronogramas facilitados.
$dquirir destre%a en el monta&e de aplicaciones con circuitos combinacionales.
MARCO TEÓRICO 'ecordemos que existen dos estados lógicos el las sistemas digitales ya que t raba&an en modo binario! ( )*+IC,
- )*+IC,
also
/erdadero
Desactivado
$ctivado
0a&o
$lto
1o
2i
Interruptor $bierto
Interruptor Cerrado
Yes (Buffer) )a compuerta 03E' es la m4s b4sica de todas# simplemente toma el valor que se le entrega y lo de&a pasar tal cual.
Not )a compuerta 1,5 es un tanto parecida al buffer salvo por que invierte el valor que se le entrega. 5ambi6n tiene la utilidad de a&ustar niveles pero tomando en cuenta que invierte la señal.
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JP: Ing. Christiam G. Collado
AND )a compuerta $1D "ace la función de multiplicación lógica. Es decir toma los valores que le aplicamos a sus entradas y los multiplica.
OR )a compuerta ,' reali%a la función de suma lógica.
NAND )a compuerta 1$1D tambi6n "ace la función de multiplicación# pero entrega el valor negado.
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LÓGICA COMBINACIONAL: Circuito Co!"i#$cio#$%& Dicr&to
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NOR )a compuerta 1$1D tambi6n "ace la función de multiplicación# pero entrega el valor negado.
H
T!"l! #e er#
! '
Salida
$
0
(
(
(
-
-
$
2
L H
0 L H
(
salida L 0.00
2.50m
5.00m
7.50m
10.00m
5iempo 7s8
XOR (OR Exclusi!) )a compuerta ,' vista anteriormente reali%a la operación lógica correspondiente al , inclusivo# es decir# una o ambas de las entradas deben estar en - para que la salida sea -. E&emplo de esta compuerta en lengua&e seria 9:añana ir6 de compras o al cine;. 0asta con que vaya de compras o al cine para que la afirmación sea verdadera. En caso de que realice ambas cosas# la afirmación tambi6n es verdadera. $quí es donde la función <,' difiere de la ,'= en una compuerta <,' la salida ser4 ( siempre que las entradas sean distintas entre si. En el e&emplo anterior# si se tratase de la operación <,'# la salida seria - solamente si fuimos de compras o si fuimos al cine# pero ( si no fuimos a ninguno de esos lugares# o si fuimos a ambos.
H
T!"l! #e er# $
0
$
2
L H
! Salida
(
(
(
-
0 L H
-
(
salida L 0.00
2.50m
5.00m
7.50m
10.00m
5iempo 7s8
XNOR (NOR Exclusi!) 1o "ay muc"o para decir de esta compuerta. Como se puede deducir de los casos anteriores# una compuerta 1<,' no es m4s que una <,' con su salida negada# por lo que su salida estar4 en estado alto solamente cuando sus entradas son iguales# y en estado ba&o para las dem4s combinaciones posibles. H
T!"l! #e er# $
! '
0
$
2
L H
Salida
(
(
(
-
-
(
0
L H
2alida
L 0.00
2.50m
5.00m
7.50m
10.00m
5ime s!
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JP: Ing. Christiam G. Collado
$!%ili!s l&'ic!s Existen varias familias lógicas en el mercado# cada una con unas determinadas características. $sí dependiendo de cada aplicación "abr4 que seleccionar la que me&or se adapte a cada caso# ya sea en velocidad# requisitos de consumo o que sea inmune al ruido que exista en una f4brica. Debido a los requisitos de la industria actual las dos familias lógicas que m4s "an proliferado son la C:,2 y la 55)# sobre t odo la 55) ya que presenta una mayor combinación de circuitos lógicos en sus integrados. Familia TTL
lógica
Es la familia lógica m4s extendida del mercado y por ello es la que mayor combinación de circuitos lógicos digitales presenta . 2u alimentación es de >?/ con una toler ancia de @ ?/# un f anout de -( y buena inm unidad al ruido. 2u nombre viene de )ógica 5ransistor A 5ransistor 55)!# que es la tecnología con la que est4 construida. Dentro de esta familia existen diversas subfamilias que presentan distintas características en cuanto a velocidad y consumo# estas son=
55) 2tandard= 2e identifica como 21Bxx. El consumo por puerta es de -(m y funciona "asta frecuencias de ?:F%. El retraso por puerta es de -(n2.
55) de ba&a potencia= 2e identifica como 21B)xx. 2e caracteri%a por lo poco que consumen. El consumo por puerta es de -m y funciona "asta frecuencias de :"%. El retraso por puerta es de n2.
55) de alta velocidad= 2e identific a como 21BFxx. 2e caracteri%a por su velocidad. El consumo por puerta es de GGm y funciona "asta frecuencias de ?(:F%. El retraso por puerta es de Hn2.
55) 2c"otty= 2e identifica como 21B2xx. Es el m 4s r4pido de la familia 55). El consumo por puerta es de - Jm y funciona "asta frecuencias de -G?:F%. El retraso por puerta es de n2.
55) 2c"otty de ba&o consumo= 2e ident ifica como 21B)2. 2e caracteri%a por su combinación de ba&o consumo y alta velocidad# que de cómo resultado puertas con las siguientes características= el consumo por puerta es de Gm# funcionando "asta frecuencias de ?:F%# siendo el retraso por puerta de -(n2.
Familia CMOS
lógica
Es la segunda familia lógica m4s vendida en el mercado. 2e caracteri%a por el ba&o consumo de energía que necesita para funcionar# aunque 6ste depende de la frecuencia de traba&o del circuito en cuestión. $l igual que en la familia anterior "ay varias versiones o subfamilias lógicas dentro de esta tecnología# dependiendo de las aplicaciones en las que se vallan a utili%ar. Como características b4sicas "ay que señalar que se pueden alimentar con un rango de tensiones entre y -?/# presentando un fanout muc"o mayor que el que presenta la familia 55)# en este caso de ?(. 5ambi6n presenta una fabulosa inmunidad al ruido# con lo que no presenta ningKn inconveniente de uso en ambientes muy ruidosos# como son las f4bricas. )as principales desventa&as que presenta esta familia son su ba&a velocidad y un cuidado mayor en la manipulación de estos componentes# ya que se pueden romper de forma muy f4cil en presencia de electricidad est4tica. )as subfamilias de la familia lógica C:,2 son=
C:,2 standard= Est4 formado por la serie de circuitos integrados de la serie (((. Esta serie tiene un consumo por puerta de G#?n y un tiempo de respuesta de (n2.
FC:,2= Es la familia C:,2 de alta velocidad# identific4ndose por la serie BFCxx. 2u alimentación debe ser en entre G y H/# tiene un retardo de Jn2 y un consumo por puerta de G#?n.
FC:,2
compatible con la
familia 55).
Lertenece a la serie
BFC5xx.
2u tensión de
alimentación
es de ?/# siendo las
dem4s
características
similares a
las de los casos
anteriores.
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JP: Ing. Christiam G. Collado
Ee%*lo #e !+,lisis
$
0
C
D
2
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JP: Ing. Christiam G. Collado
Ee%*lo #e #ise-o
2e desea controlar dos motores :- y :G por medio de tres interruptores $# 0 y C# de forma que se cumplan las siguientes condiciones= -. 2i $ est4 pulsado y los otros dos no# se activa :-. G. 2i C est4 pulsado y los otros dos no# se activa :G. . 2i los tres interruptores est4n pulsados se activan :- y :G. .
En las dem4s condiciones los dos motores estar4n parados.
E/0I1OS Y MATERIA2ES
uente de $limentación DC. :ultímetro Lunta de Lrueba )ógica. CIA55) B)2((# B)2(G# B)2(# B)2(M# B)2--# B)2GB# B)2G# BFC(B? o equivalentes! con sus "o&as de datos Datas"eet! Lor lo menos traer dos unidades de cada tipo!. CIA55l De acuerdo a los diseños del procedimiento. ( DIL 2Nitc" de y M cont actos. -( 'esistencias de GG( ,"m. -( Diodos )ED de colores variados. Lrotoboard Cables de conexión. Ferramientas alicate pico de loro# alicate de pin%as# destornillador estrella# destornillador plano!
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1ROCEDIMIENTO
)*
I!+%&!&#t$r &% iui&#t& circuito*
Circuito -)
(*) Escri"ir l! ex*resi&+ "oole!+! #e s!li#! #el circuito l&'ico co%"i+!cio+!l Circuito 34.
)*( El!"or!r l! t!"l! #e er#!# #el Circuito 35
A 1 1 1 1 1 1 1 1
B 1 1 1 1 1 1 1 1
C 1 1 1 1 1 1 1 1
D
1 1 1 1 1 1 1 1 T!"l! #e er#!#
1 1 1 1 1
S$%i. $
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LÓGICA COMBINACIONAL: Circuito Co!"i#$cio#$%& JP: Ing. Christiam G. Collado Dicr&to )*/ Si%*lific!r si es *osi"le el Circuito 356 escri"! l! ex*resi&+ "oole!+! si%*lific!#! 7 #i"ue el #i!'r!%! #el circuito si%*lific!#o 7 su #i!'r!%! #e tie%*os *
CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II LÓGICA COMBINACIONAL: Circuito Co!"i#$cio#$%& Dicr&to (*
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JP: Ing. Christiam G. Collado
I!+%&!&#t$r &% iui&#t& circuito*
(*) Escri"ir l! ex*resi&+ "oole!+! #e s!li#! #el circuito l&'ico co%"i+!cio+!l Circuito 34.
(*( El!"or!r l! t!"l! #e er#!# #el Circuito 34
A
B
C
S$%i. $
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
T!"l! #e er#!#
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(*/ Si%*lific!r si es *osi"le el Circuito 346 escri"! l! ex*resi&+ "oole!+! si%*lific!#! 7 #i"ue el #i!'r!%! #el circuito si%*lific!#o 7 su #i!'r!%! #e tie%*os *
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/* Cu$tro t$#0u& .& r$# c$+$ci.$. .& u#$ +%$#t$ 0u1!ic$ co#ti&#& .i2&r&#t& %10ui.o o!&ti.o $ c$%&#t$!i&#to* S& uti%i3$# &#or& .& #i4&% +$r$ .&t&ct$r i &% #i4&% .& %o t$#0u& A 5 B &6c&.& u# #i4&% +r&.&t&r!i#$.o* Lo &#or& .& t&!+&r$tur$ .& %o t$#0u& C 5 D .&t&ct$# cu$#.o %$ t&!+&r$tur$ .& &to t$#0u& .&ci&#.& .& u# %1!it& +r&crito* Su+o#$ 0u& %$ $%i.$ A 5 B .&% &#or .& #i4&% .&% %10ui.o o# BA7OS cu$#.o &% #i4&% & $ti2$ctorio 5 ALTOS cu$#.o & .&!$i$.o $%to* Ai!i!o, %$ $%i.$ C 5 D .&% &#or .& %$ t&!+&r$tur$ o# BA7AS ci$#.o %$ t&!+&r$tur$ & $ti2$ctori$ 5 ALTAS cu$#.o %$ t&!+&r$tur$ & .&!$i$.o "$8$* Di&9& u# circuito %ico 0u& .&t&ct& cu$#.o &% #i4&% .&% t$#0u& A o B & !u5 $%to $% !i!o ti&!+o 0u& %$ t&!+&r$tur$ 5$ &$ &# &% t$#0u& C o D & !u5 "$8$*
A 1 1 1 1 1 1 1 1
B 1 1 1 1 1 1 1 1
C 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1
D 1 1 1 1 1 1 1 1 1
S$%i. $
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LÓGICA COMBINACIONAL: Circuito Co!"i#$cio#$%& JP: Ing. Christiam G. Collado Dicr&to ;* L$ 2iur$ -) !u&tr$ u# cruc& .& .o $4&#i.$ +ri#ci+$%&* S& co%oc$# &#or& .& .&t&cci# .& 4&<1cu%o $ %o %$ro .& %o c$rri%& C 5 D =c$!i#o +ri#ci+$%> 5 &# %o c$!i#o A 5 B =c$!i#o &cu#.$rio>* L$ $%i.$ .&% &#or o# BA7AS =-> cu$#.o #o +$$ #i#?# 4&<1cu%o 5 ALTAS =)> cu$#.o +$$ $%?# 4&<1cu%o* E% &!@2oro .&% cruc& & co#tro%$r@ .& $cu&r.o co# %$ iui&#t& %ic$: E% &!@2oro EO &t$r@ &# %u3 4&r.& i&!+r& 0u& %o c$rri%& C 5 D &t# ocu+$.o* E% &!@2oro EO &t$r@ &# %u3 4&r.& i&!+r& 0u& &$ C o D &t# ocu+$.o +&ro A 5 B #o %o &t#* E% &!@2oro NS &t$r@ &# %u3 4&r.& i&!+r& 0u& %o c$rri%& A 5 " &t# ocu+$.o +&ro C 5 D #o %o &t#* E% &!@2oro NS t$!"i# &t$r@ &# %u3 4&r.& cu$#.o A o B &t@# ocu+$.o &# t$#to C 5 D #o %o &t@#* E% &!@2oro EO &t$r@ &# %u3 4&r.& cu$#.o #o <$5$ 4&<1cu%o tr$#it$#.o* Uti%i3$#.o %$ $%i.$ .& %o &#or& A, B, C 5 D co!o &#tr$.$, .i&9& u# circuito %ico +$r$ co#tro%$r &% &!@2oro* D&"& <$"&r .o $%i.$ NS 5 EO, 0u& +$&# .& ALTO cu$#.o %$ %u3 corr&+o#.i&#t& & +o#& .& co%or 4&r.&* Si!+%i2i0u& &% circuito %o !@ 0u& & +u&.$*
CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II LÓGICA COMBINACIONAL: Circuito Co!"i#$cio#$%& Dicr&to
A
B
C
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EO
NS
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1 1
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1 1
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1 1
1 1
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1
1 1
1
1
1 1
1 1
1
1
1 1
1 1
1
1
1 1
1 1
1 1
1
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JP: Ing. Christiam G. Collado
CUESTIONARIO FINAL 1. ise3e el circito 2 SO%O con pertas #!# si es posi$le.
•
Ecuación del circuito
•
2implificación=
•
Diagrama 2implificado=
*Ecuación del circuito
A
B
C
AB
BC
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
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1
1
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CONC20SIONES8 •
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•
•
En estos tipos de circuitos combinacionales es muy importante el uso de las tablas de Oarnout y el 4lgebra booleana para logra reducir los circuito y mane&ar pocos integrados. $nali%ar un circuito combinacional consiste en obtener la función de salida a partir de las entradas y las puertas a las que se encuentran conectadas. Lara implementar un circuito combinacional es necesario= P especificar en forma de enunciado P sinteti%ar el enunciado en una tabla de verdad P simplificar e implementar el circuito con los con&untos de puertas. Es posible implementar una función lógica con cualquiera de estos con&untos de puertas P $1D Q ,' Q 1,5 P 1$1D P 1,' )as tablas de verdad "an sido utili%adas como "erramientas para obtener conclusiones respecto al funcionamiento u operación de los circuitos reali%ados.
•
2e "an anali%ado e interpretado correctamente los datos resultantes en las tablas de verdad# dando lugar a importantes aplicaciones pr4cticas sobre el uso de cada uno de los circuitos mostrados.
BIB2IO9RA$:A
4occi 5onald: 6SIS4)7!S IGI4!%)S P5I#CIPIOS 8 !P%IC!CIO#)S9. Prentice all 22 7;lo"d 4omas %.: 6>?#!7)#4OS ) )%)C45@#IC! IGI4!%9 )dit. 7ac GraA ill 7;. 6IS)=O IGI4!% P5I#CIPIOS
