UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO “Año del Buen Servicio al Ciudadano”
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FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA MECATRÓNICA
INTEGRANTES: Rondo Cuevas, José Luis Carmona Escamilo, Jesus Julca Aparicio, Jean Brayam Saavedra Paredes Luis Renato DOCENTE: HURTADO BUTRON, FERNANDO
TEMA: Compuertas Lógicas CURSO: Electrónica Digital Trujillo – Perú 2018 0
1. OBJETIVOS
Analizar el circuito inversor, Describir la operación de las tablas de la verdad para las compuertas NOT, AND, NAND, OR, NOR, EXOR y construirlas. Escribir la expresión booleana para las compuertas lógicas y las combinaciones de compuertas lógicas. Analizar los resultados experimentales. Formar una capacidad de análisis critica, para interpretar de una manera óptima los resultados obtenidos, de una forma lógica como analítica
2. MODELO TEÓRICO Una compuerta lógica es un dispositivo que nos permite obtener resultados, dependiendo de los valores de las señales que le ingresemos. Es necesario aclarar entonces que las compuertas lógicas se comunican entre sí (incluidos los microprocesadores), usando el sistema BINARIO. Este consta de solo 2 indicadores 0 y 1 llamados BIT dado que en electrónica solo hay 2 valores equivalentes 0=0V y 1=5V (conectado-desconectado). Es decir que cuando conectamos una compuerta a el negativo equivale a introducir un cero (0) y por el contrario si derivamos la entrada a 5v le estamos enviando un uno (1). Ahora para comprender como se comporta cada compuerta se debe ver su tabla de verdad. Esta nos muestra todas las combinaciones lógicas posibles y su resultado. La lógica binaria tiene que ver con variables binarias y con operaciones que toman un sentido lógico. La manipulación de información binaria se hace por circuitos lógicos que se denominan información binaria se representa en un sistema digital por cantidades físicas denominadas señales, Las señales eléctricas tales como voltajes existen a través del sistema digital en cualquiera de dos valores reconocibles y representan una variable binaria igual a 1 o 0.
Fig. 1
Cada una de las compuertas lógicas se las representa mediante un Símbolo, y la operación que realiza (Operación lógica) se corresponde con una tabla, llamada Tabla de Verdad.
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Compuerta NOT Tomemos una compuerta NOT, este tipo de compuertas sólo tienen una entrada, nuestra salida siempre será el opuesto a la entrada, al realizar la operación NOT en la entrada, el valor de salida sería:
Fig. 2
Compuerta AND Tomemos una compuerta con dos entradas (Variables A y B), y una salida S, al realizar la operación AND sobre las entradas A, B, el valor de la salida sería: S =
A * B o S = A AND B
Fig. 3
Compuerta OR Tomemos una compuerta con dos entradas A y B, y una salida, al realizar la operación OR sobre las entradas, el valor de la salida sería:
S = A + B o S = A OR B
Fig. 4
Compuertas Lógicas Combinadas Al agregar una compuerta NOT a cada una de las compuertas anteriores los resultados de su respectiva tabla de la verdad se invierten, y dan origen a tres nuevas compuertas llamadas NAND, NOR y NOR-EX. Veamos ahora como son y cuál es el símbolo que las representa.
Compuerta NAND Responde a la inversión del producto lógico de sus entradas, en su representación simbólica se reemplaza la compuerta NOT por un círculo a la salida de la compuerta AND.
Fig. 5
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Compuerta NOR El resultado que se obtiene a la salida de esta compuerta resulta de la inversión de la operación lógica o inclusiva es como un no A y/o B. Igual que antes, solo agregas un círculo a la compuerta OR y ya tienes una NOR.
FIG 6
Compuerta XOR las puertas XOR se utilizan para implementar la adición binaria en las computadoras. Un semisumador consta de una puerta XOR y una puerta AND. También se utiliza como comparador y como inversor condicional.
+ ̅ ∗ La expresión algebraica es ∗
FIG 7
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3. INSTRUMENTOS Y MATERIALES: Tabla 1. Instrumentos y materiales utilizados en la práctica de laboratorio.
Instrumentos y
Descripción
Precisión
Materiales Multímetro
Multímetros, dos analógicos
M. Digital: DC voltaje:
Yx 360TR y dos digitales
(0.5%+2)
Prasek PR 88
Corriente: ± (1%+2)
±
M. Analógico: DC Voltaje: de 0.4 mV hasta 1000 V con una exactitud de 0.1%.
Fuente de poder DC
Fuente de poder (4.98v)
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Circuito Integrado(IC)
Uno 74LS00(4xNAND)
--------
Uno 74LS02(4xNOR) Uno 74LS04(4xNOT) Uno 74LS08(4xAND) Uno 74LS32(4xOR) Uno 74LS86(4xEXOR) LED
Un Diodo led
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Potenciómetros
Un potenciómetro boche
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3296 y otro bobinado ambos de 1k Ohm. Resistencia
Resistencia de 100Ω
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Cables de conexión
Punta -cocodrilo, Punta-
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punta y jumper Alicates
De corte y de sujeción
--------
Protoboard
-------
-------
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4. DATOS EXPERIMENTALES 5. METODO Y ESQUEMA EXPERIMENTAL 5.1. EXPERIMENTO 1: 5.1.1. En primera instancia, se procedió a encender la fuente de voltaje de vcc la cual no necesito un regulador de tensión 7805 debido que el voltaje de salida ya era de 5v. Por otra parte, escogemos el circuito integrado correspondiente 7404 y una resistencia de 100Ω y un led y los ubicamos en el protoboard de acuerdo con el circuito planteado en el laboratorio. 5.1.2. Luego se procedió a realizar las conexiones pertinentes de la fuente, circuit o integrado (7404), LED, y la resistencia de 100Ω.Una vez terminada la implementación del circuito conectamos la fuente y ordenamos los pines 13 como entrada y el pin 12 como salida. 5.1.3. Se dio inicio a la toma de datos necesarios para este primer experimento, identificando el uno o cero lógico, es decir se tomó datos de la tensión de salida y corriente para determinar si se trata de un uno o cero lógico. Para esto conectamos el pin 13 a vcc=5v y luego a tierra (0v). 5.1.4. Finalmente se anotó los resultados obtenidos y se continuo con sus correspondientes análisis. 5.2.
EXPERIMENTO 2
5.2.1. Luego de haber terminado con el circuito anterior solo procedemos a cambiar el integrado 7404 por el 7432, que es el correspondiente para este circuito. 5.2.2. Luego con cuidado hacemos la modificación de entradas en el circuito integrado dado que este caso los pines 13 y 12 son entradas y el pin 11 es salida. 5.2.3. Se dio inicio a la toma de datos necesarios para este segundo experimento, identificando el uno o cero lógico, es decir se tomó datos de la tensión de salida y corriente para determinar si se trata de un uno o cero lógico. Para esto conectamos los pines 12 y 13 según la disposición de la figura: 5.2.4. Finalmente se anotó los resultados obtenidos y se continuo con sus correspondientes análisis. 5.3.
EXPERIMENTO 3
5.3.1. Para este circuito primero apagamos la fuente e intercambiamos el circuito integrado por el correspondiente 7432 por 7408 para la compuerta AND. Procedemos de igual manera que los circuitos anteriores dado que las entradas son las mismas.
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5.4.
EXPERIMENTO 4
5.4.1. El circuito de compuerta NOR es un tanto distinto, primero i ntercambiamos el integrado correspondiente 7408 por 7402 y modificamos la disposición en el Protoboard de los pines de entrada y salida, en este caso, los pines 12 y 11 son entradas y el 13 salida. Luego procedemos igual que los circuitos anteriores para la toma de datos. 5.5.
EXPERIMENTO 5
5.5.1. El circuito puerta NAND tiene la misma disposición de pines y componentes que el circuito de compuerta tipo AND por ejemplo, por tanto procedemos a cambiar el integrado de 7402 a 7400 y de manera similar hacemos la toma de datos. 5.6.
EXPERIMENTO 6
5.6.1. Intercambiamos el integrado de compuerta 7400 por el 7486 que es el correspondiente a la puerta lógica EXOR o OR EXCLUSIVA cuya disposición de pines en el protoboard es el mismo que el anterior circuito, por ello no tuvimos mayores dificultades en tomar los datos neces arios. 5.4 E SQUE MA E XPE R I ME NTA L
Fig. 8. Medición y calibración de la fuente
Fig. 9. Elección del integrado
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Fig. 10. Disposición de los componentes
Fig. 11. Conexión de los multimetros
Fig. 12. Toma de datos
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6. ANALISIS DE DATOS 6.1. Simulación de cada circuito con puerta lógica:
Compuerta NOT:
Compuerta OR:
Compuerta AND:
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Compuerta NOR:
Compuerta NAND:
Compuerta EXOR:
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7. DISCUSION -Para lograr que la implementación de los circuitos para cada experimento sea la adecuada es importante conocer el comportamiento de la compuerta lógica respectivamente usada además de llevar un orden antes, durante y después de hace r el montaje del circuito. -Para la toma correcta de datos, es necesario establecer y recordar qué multímetros indican las determinadas corrientes y/o voltajes de entrada y salida. -Al momento de montar los componentes se debe estar se guro de que se siguió el diagrama correctamente, pues estos circuitos integrados son muy delicados y podemos llegar a quemar alguno. -Por otro lado, es recomendable utilizar conductores en buen estado y comprobar que no estén rotos internamente, para esto, solo se necesita medir continuidad entre cada uno de sus extremos.
8. CONCLUSIONES
Los circuitos integrados se alimentan todos con el pin nº 14 al positivo y el pin nº 7 al negativo.
Todos los circuitos integrados a excepción del 7404 (inversor) tienen 2 entradas y 1 salida, el inversor tiene 1 entrada y 1 salida invertida.
Solo 0 y 1 son los valores posibles en el álgebra booleana. La operación OR se ejecuta igual que una suma ordinaria. En la operación OR el resultado será 1 si una o más variables es 1, y genera un resultado de 0 solo cuando todas las variables de entrada son 0.
En la operación AND esta se ejecuta exactamente igual que la mu ltiplicación ordinaria de unos y ceros.
En una compuerta AND una salida igual a 1 ocurre sólo cuando en el caso de que todas las entradas sean 1 y es cero en cualquier caso donde una o más entradas sean 0.
El INVERSOR es un circuito que siempre tiene una sola entrada y su nivel lógico de salida es siempre contrario al nivel lógico de la entrada.
El único circuito integrado que tiene las compuertas en forma invertida o las salidas a la izquierda es la compuerta NOR (7402)
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9. TRANSFERENCIA:
Diseñe y construya un circuito lógico con circuitos integrados TTL, la siguiente combinación de variables lógicas:
= ∗ (∽ ) + ∗ (∽ ) = ( + ) ∗ (∽ )
10. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
T. Floyd, Fundamentos de sistemas digitales, 9th ed. Pearson Educación de México, S.A. de C.V., 2011. E. Mandado and J. Martiń González, Sistemas electrónicos digitales. Barcelona: Marcombo, 2015. R. Tocci, Sistemas digitales. México: Prentice Hall-Hispanoamericana, 1996. Análisis y Diseño de Circuitos Lógicos Digitales, Nelson, V., Troy, Prentice Hall, 1996. Teoría de conmutación y diseño lógico, Hill Peterson, Limusa, 1978
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