ESCUELA POLITECNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA Y ELECTRICA LABORATORIO DE SISTEMAS DIGITALES
PRACTICA 1
PREPARATORIO
PRACTICA #: 1 TEMA: Herramie Herramientas ntas computac computacion ionales ales para diseño diseño y simulaci simulación ón de circuito circuitos. s. PROTEUS 7 PROFESIONAL. OBJETIVO: Famil Familiar iariza izarr al estud estudian iante te con con el manej manejo o de paque paquetes tes compu computac tacio ional nales es enfocados al diseño y simulación de circuitos electrónicos, tal es el caso del Proteus 6 Professional. Professional. •
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Fami Famili liar ariz izar ar al estu estudi dian ante te con con la util utiliz izac ació ión n de herr herram amie ient ntas as esquematizar y simular circuitos digitales básicos.
para ara
CUESTIONARIO: 1) Consultar Consultar el significado significado de los siguientes siguientes términos: términos: •
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Lógica Positiva: en los sistemas digitales se usan lógicas basadas en los dos niveles de tensión eléctrica, uno alto (H) y uno bajo (L). A cada estado se le asigna un 1 lógico o un 0 lógico. En la convención de la lógica positiva el 1 lógico corresponde al nivel más alto de tensión mientras que el cero lógic lógico o corr corresp espon onde de al nivel nivel más más bajo bajo.. Ademá Además s en un circu circuito ito podem podemos os interpretar un 1 lógico como circuito cerrado y un 0 lógico como circuito abierto. Lógica Negativa: es la convención contraria a la lógica positiva, el 1 lógico corresponde al nivel más bajo (L) de tensión y el 0 lógico corresponde al nivel más alto de tensión. Así mismo en un circuito un 1 lógico es un circuito abierto y un 0 lógico es un circuito cerrado. Sistema Sistema Digital: Es cualquier dispositivo destinado a la generación, transmisión, procesamiento o almacenamiento de señales digitales. Es una combinación de dispositivos, diseñado para manipular cantidades físicas o información que estén representadas en forma digital; es decir, que sólo puedan tomar valores discretos.
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Sistemas analógicos: Cuando las magnitudes de la señal se representan mediante variables continuas, esto es análogo a las magnitudes que dan luga lugarr a la gene genera raci ción ón de esta esta seña señal. l. Un sist sistem ema a anal analóg ógic ico o cont contie iene ne dispo disposit sitiv ivos os que que manip manipul ulan an cantid cantidad ades es física físicas s repres represent entad adas as en forma forma
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analó analógi gica. ca. En un sistem sistema a de este este tipo, tipo, las canti cantidad dades es varía varían n sobre sobre un intervalo continuo de valores. Así, una magnitud magnitud analógica analógica es aquella que toma valores continuos. continuos. Una magnitud digital es aquella que toma un conjunto de valores discretos.
2) Indique Indique las ventajas ventajas de las técnicas digitales digitales en relación relación con las analógicas analógicas ¿Existe ¿Existe alguna desventaja de las técnicas digitales con respecto a las analógicas? Si existiera explique cuáles son estas.
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En Sistemas digitales se tiene mayor facilidad para diseñar con circuitos integrados. Un sistema digital programable permite flexibilidad a la hora de reconfigurar las operaciones de procesado digital de señales sin más que cambiar el programa.. La reconfiguración de un sistema analógico implica programa habitual habitualmen mente te el rediseño rediseño del hardwa hardware, re, seguido seguido de la comprob comprobació ación n y verificación para ver que opera correctamente. En un sistem sistema a digi digital tal se tiene tiene mayor mayor flexib flexibili ilidad dad para para imple implemen mentar tar los diseños. Las señales digitales se almacenan fácilmente en soporte magnético (cinta o disco) sin deterioro o pérdida en la fidelidad de la señal, aparte de la introducida en la conversión A/D. Como consecuencia, las señales se hacen transportables y pueden procesarse en tiempo no real en un laboratorio remoto. Los Los sist sistem emas as digi digita tale les s nos nos brin brinda dan n mayo mayorr exac exacti titu tud d y prec precis isió ión. n. Las Las tolerancias en los componentes de los circuitos analógicos hacen que para el diseñador del sistema sea extremadamente difícil controlar la precisión de un sistema de procesado analógico de señales. Los sistemas digitales digitales tienen una una mayor inmunidad inmunidad al ruido ruido con respecto respecto a los sistemas analógicos, los sistemas digitales soportan hasta 400mV de ruido.
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El método de proce rocesa sad do digital ital de seña eñales les también ién posib sibilita la implementación implementación de algoritmos de proc procesa esado do de señal señal más más sofist sofistica icado dos. s. Generalm Generalmente ente es muy difícil difícil realiza realizarr operaci operaciones ones matemáti matemáticas cas precisas precisas sobre señales en formato analógico, pero esas mismas operaciones pueden efectuarse de modo rutinario sobre un ordenador digital utilizando software. En algunos casos, la implementación digital del sistema de procesado de señales es más barato que su equivalente analógica. El menor coste se debe a que el hardware digital es más barato o, quizás, es resultado de la flexibilidad ante modificaciones que permite la implementación digital.
Sin embargo, como ya se ha indicado, la implementación digital tiene sus limitaciones, y su limitación principal es que la mayoría de los fenómenos son analógicos y para utilizar sistemas digitales se tiene que convertir la señal de analógico a digital. 3) ¿Cómo define define usted usted un circuit circuito o integrado? integrado?
Son Son unos unos pequ pequeñ eños os circ circui uito tos s elec electr trón ónic icos os fabr fabric icad ados os con con una una func funció ión n especí específic fica a como como pued pueden en ser: ser: Oper Operaci acion ones es aritmé aritmétic ticas, as, funcio funcione nes s lógi lógicas cas,, amplificación, codificación, decodificación, controladores, etc. Las funciones principales de los circuitos integrados son mejorar las funciones de los aparatos tanto electrónicos como electrodomésticos; así como reducir el tamaño de los circuitos, lo que implica una mayor complejidad. 4) Consultar la definición, función lógica, símbolo (americano, europeo
y otros alternativos), numeración de circuitos integrados y tablas de verdad de las compuertas lógicas: AND, OR, XOR, NAND, NOR, XNOR; de dos entradas.
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Función lógica.- función lógica o booleana booleana es aquella función matemática cuyas variables son binarias y están unidas mediante los operadores del algebra de Boole a los cuales conocemos como compuertas lógicas. Función AND.- realiza la función booleana de producto lógico. Su símbolo es un punt punto o (.), (.), aunq aunque ue se suel suele e omit omitir ir.. Así, Así, el prod produc ucto to lógi lógico co de las las variables A y B se indica AB, y se lee A y B o simplemente A por B. La ecuación característica que describe el comportamiento de la compuerta AND es: F=A.B; cabe indicar que la función puede tener más de 2 entradas y la ecuación se podría escribir como: F=A.B.C.………….. Z.
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Tabla de verdad verdad puerta puerta AND de dos dos entradas Ent Entrada A Ent Entrada B Salida ida AB AB
CI-7408 4-
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
COMPUERTAS AND DE 2-ENTRADAS
Símbolo de la función lógica AND de dos entradas a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado
Símbolo y Tabla de verdad de la compuerta AND.
Función OR.- Es la que solo necesita que exista una de sus entradas a nivel 1 para que la salida obtenga este mismo nivel. La expresión algebraica de esta función, suponiendo que disponga de dos entradas, es la siguiente: s = a + b.
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Es suficiente que tenga señal en cualquiera de sus entradas para que de señal de salida (OR). Las compuertas OR pueden tener más de dos entradas y por definición la salida es 1 si cualquier entrada es 1.
Tabla de verdad verdad puerta puerta OR Entrad aA
Entrad Salida A aB +B
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
CI-7432 4-COMPUERTAS OR DE 2-ENTRADAS
Símbolo de la función lógica O a) Contactos, b) Normalizado Normalizado y c) No normalizado normalizado
Función Función XOR.- Se comp compor orta ta de una una mane manera ra especi especial al.. Su caract caracterí erísti stica ca especial es que el resultado de salida será 1 si las dos entradas son distintas, sean 0-1 ó 1-0. La puerta lógica OR-exclusiva, más conocida por su nombre en inglés XOR, realiza la función booleana A'B+AB'. Su símbolo es el más (+) inscrito en un círculo.
Tabla de verdad verdad puerta puerta XOR Entrad
Entrad Salida
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aA
aB
A
B
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
CI-7486 4-COMPUERTAS XOR DE 2-ENTRADAS
Símbolo de la función lógica XOR XOR a) Contactos, b) Normalizado Normalizado y c) No normalizado normalizado
Función NOT.- 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 complementa complementada) da) y falsa falsa (complement (complementada), ada), y, respectivam respectivamente. ente. Utilizamo Utilizamoss una compuerta compuerta NOT para obtener una a partir de la otra. Realiza la función booleana función booleana de inversión o negación de una variable lógica. Una variable lógica A a la cual se le aplica la negación se pronuncia como "no A" o "A negada".
Tabla de verdad verdad puerta NOT Entrada A
Salida
0
1
1
0
CI-7414 6-COMPUERTAS NOT CON SCHMITT-TRIGGER SCHMITT-TRIGGER
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Símbolo de la función lógica NOT NOT a) Contactos, b) Normalizado Normalizado y c) No normalizado normalizado
Función NAND.- Es la negación de la función Y (AND) precedente. Así como en una puerta AND se necesita que exista nivel 1 en todas las entradas para obtener el mismo nivel en la salida, en una NAND el nivel de la salida seria 0 en las mismas condiciones. La puerta lógica NAND, realiza la operación de producto lógico negado.
Tabla de verdad verdad puerta puerta NAND Entrad Entrad Salida aA aB
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0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
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CI-7400 4-COMPUERTAS NAND DE 2-ENTRADAS
Símbolo de la función lógica NAND NAND a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado
Función NOR.- En la función NOR es suficiente aplicarle una cualquiera de sus entradas para que niegue su salida. la NOR pueden tener más de dos entradas, y la sal salida es sie siempre el com complemen ementto de las fun funcion iones AND u OR, respectivamente. Realiza la operación de suma lógica negada. Tabla de verdad verdad puerta puerta NOR Entrad aA
Entrad Salida aB
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
CI-7402 4-COMPUERTAS NOR DE 2-ENTRADAS
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Símbolo de la función lógica NOR NOR a) Contactos, b) Normalizado Normalizado y c) No normalizado
Función XNOR.- Opera en forma exactamente opuesta a una compuerta XOR, entregando una salida baja cuando una de sus entradas es baja y la otra es alta y una salida alta cuando sus entradas son ambas altas o ambas bajas. La puerta lógica equivalencia, realiza la función booleana AB+~A~B. Tabla de verdad verdad puerta puerta XNOR Entrad aA
Entrad Salida aB
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Símbolo de la función lógica lógica XNOR a) Contactos, b) Normalizado Normalizado y c) No normalizado
5) Presen Presentar tar todo lo pedido pedido en el ítem ítem anteri anterior, or, pero en este caso de compuer compuertas tas lógica lógicass de tres entradas.
•
Compuerta AND:
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(A+B+C A B C ) 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 CI-7411 3-COMPUERTAS AND DE 3-ENTRADAS
Compuerta XNOR:
A
B 0 0 0 0 1 1 1 1
C 0 0 1 1 0 0 1 1
S 0 1 0 1 0 1 0 1
1 0 0 1 0 1 1 0
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Compuerta OR
A
A
B 0 0 0 0 1 1 1 1
C 0 0 1 1 0 0 1 1
B 0 0 0 0 1 1 1 1
A+B+C 0 1 0 1 0 1 0 1
0 1 1 1 1 1 1 1 •
•
Compuerta XOR
A
B 0 0 0 0 1 1 1 1
•
0 0 1 1 0 0 1 1
S 0 1 0 1 0 1 0 1
0 1 1 0 1 0 0 1
0 0 1 1 0 0 1 1
S 0 1 0 1 0 1 0 1
1 1 1 1 1 1 1 0
Compuesta NOR
A
C
C
B 0 0 0 0 1 1 1 1
C 0 0 1 1 0 0 1 1
Compuerta NAND
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ABC 0 1 0 1 0 1 0 1
1 1 1 1 1 1 1 0
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PRACTICA 1
BIBLIOGRAFIA
•
http://www.monografias.com/trabajos27/analogico-y-digital/analogico-y-digital.shtml
•
http://www.slideshare.net/noche/circuitos-integrados-206123
•
http://html.rincondelvago.com/compuertas-logicas.html
•
http://ladelec.com/teoria/electronica-digital/168-la-puerta-xnor
•
http://html.rincondelvago.com/sistemas-digitales_3.html
•
http://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_l%C3%B3gica#Puerta_AND
•
http://www.ucontrol.com.ar/PDF/compuertasl.pdf
•
http://www.unicrom.com/Dig_CircNandequicalente.asp
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