Comprobación DE LAS Compuertas Lógicas Básicas PDF

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En este informe se muestran distintos esquemas donde se aplica una compuerta distinta a cada circuito mostranto una tabla de la verdad lo cual indica como funciona cada bit....

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CARRERA: Ingeniería Mecatrónica ASIGNATURA: Electrónica Digital INFORME# 1 TÍTULO: COMPROBACIÓN DE LAS COMPUERTAS LÓGICAS BÁSICAS DESARROLLO 1. OBJETIVOS 1.1. Objetivo General 

Comprobar el funcionamiento y condiciones de las compuertas lógicas de salida AND, OR, NOT, NAND, NOR con la tabla de verdad y diodos LED

2. METODO 

Determinar la las funcionalidades de las compuertas de dos entradas



Demostración del docente de la utilización y manejo del dispositivo del experimento

3. EQUIPO Y MATERIALES Equipos Banco de Prácticas Fuente variable 1.25-12VDC Osciloscopio Generador de funciones Multímetro

Accesorios Sondas Cables con banana cables conectores Cable de protoboard Protoboard

Materiales 1 IC TTL 7432 1 IC TTL 7408 1 IC TTL 7404 1 IC TTL 7400 1 IC TTL 7402 5 Resistencias 1KΩ 1/2W 5 Resistencias 120Ω 1/2W 5 Diodos led 5 Transistores 3904 1 Dip Switch doble (con zócalo maquinado o adaptación para protoboard)

4. FUNDAMENTO TEORICO La siguiente información es un repaso para que el estudiante pueda realizar la práctica de laboratorio siguiendo los pasos establecidos en la sección 6 PROSEDIMIENTOS.

4.1. INTRODUCTION Resolución CS N° 076-04-2016-04-20

Los circuitos digitales lógicos operan en modo binario donde cada voltaje de entrada y salida son un 0 o un 1; las designaciones 0 y 1 representan intervalos predefinidos de voltaje. Esta característica de los circuitos lógicos nos permite utilizar herramientas para realizar el análisis y diseño de sistemas digitales, para se estudia las compuertas fundamentales lógicas observando su descripción y operación mediante el uso del algebra booleana. [1]

4.2. Constantes y Variables Booleanas Una variable booleana es una cantidad que puede, en determinadas ocasiones, ser igual a 0 o a 1. Las variables booleanas se emplean con frecuencia para representar niveles de voltaje en las entradas y salidas de un circuito. Por Ejemplo:

0 0.0− 0.8 volts 12.0−2.8 volts El 0 y el 1 booleanos no representan números, sino que en su lugar representan el estado de una variable o bien lo que se conoce como su “nivel lógico”.

4.3. Tabla de Verdad Una tabla de verdad es una herramienta para describir la forma en que la salida de un circuito lógico depende de los niveles ámpara presentes en las entradas del circuito. Muestra la forma en que la salida de un circuito lógico responde a las diversas combinaciones de niveles lógicos. Si existen n variables, entonces existe 2n formas de asignarle valores.

Fig. 1. de tabla de verdad con entradas y salidas

4.4. Compuerta AND (Multiplicación booleana)

Fig2 circuito análogo de la compuerta nand

Resolución CS N° 076-04-2016-04-20

Fig. 3. (a) Tabla de verdad (b) compuerta and entradas y salidas La lámpara encenderá solo si ambos interruptores se cierran o se activan simultáneamente. Si uno de los de los interruptores está abierto, el circuito se interrumpe y la lámpara no se enciende. La salida es Verdadera si y solamente si todas las entradas son Verdaderas.

4.5. Compuerta OR (Suma booleana) El esquema nos muestra la idea de la puerta OR, en el cual los interruptores han sido conectados en paralelo. El encendido de la lámpara se producirá si se cierra cualquiera de los dos interruptores o ambos la salida es Verdadera si al menos una de las Entradas es Verdadera.

Fig. 4. circuito análogo de la compuerta OR

Fig. 5. (a) tabla de verdad, (b) compuerta OR entradas y salidas

4.6. Compuerta NOT (Negación Booleana) Su función es producir una salida inversa o contraria a su entrada es decir convertir unos a ceros y ceros a unos. Esta operación se indica con una barra sobre la variable o por medio de un apóstrofe en el lado superior derecho de la variable. B=A’

Fig. 6. (a) tabla de verdad, (b) compuerta NOT entradas y salidas

4.7. Compuerta NAND Resolución CS N° 076-04-2016-04-20

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 dela compuerta AND

Fig. 7. (a) compuerta NAND entradas y salidas, (b) tabla de verdad

4.8. 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. 8. (a) compuerta NOR entradas y salidas, (b) tabla de verdad

5. ESQUEMAS A continuación se presentan los esquemas referenciales para comprobar el funcionamiento de las compuertas lógicas. Estos diagramas no deben ser armados ni simulados, son únicamente referencias para que los estudiantes conozcan la teoría de los TTL.

5.1. Compuerta AND

Fig. 9. circuito armado compuerta AND

5.2. Compuerta OR

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Fig. 10. Circuito armado compuerta OR

5.3. Compuerta NOT

Fig. 11 Circuito armado compuerta NOT

5.4. Compuerta NAND

Fig. 12. Circuito armado compuerta NAND

5.5. Compuerta NOR Resolución CS N° 076-04-2016-04-20

Fig. 13. circuito armado compuerta NOR

6. PROCEDIMIENTO Paso 1: Leer la información presentada en la introducción y comprender las tablas de verdad y su funcionamiento. Posterior a esto, el estudiante adquiere el Dip Switch para conectar en el protoboard. Aquí hay un inconveniente, el Dip switch como tal tiene patillas muy delgadas que no están diseñadas para ser utilizadas en el protoboard. Por este motivo es necesario que el estudiante consiga un zócalo maquinado como el de la figura 14 para adaptar el Dip siwitch al proto o en su defecto soldarlo en una tarjeta perforada con peinetas.

Fig. 14. Zócalo Maquinado para colocar Dip Switch. Paso 2: Simular el funcionamiento de las compuertas lógicas como se muestra en el ANEXO 1. Utilice algún software recomendado por el docente para verificar el comportamiento de la tabla de verdad de las compuertas lógicas AND, OR, NOT, NAND, NOR. Colocar a la salida de cada compuerta un transistor en modo conmutación y encender un LED. Colocar un solo Dip Switch en común para las entradas de las compuertas y verificar las tablas de verdad. Paso 3: Se requiere que los estudiantes armen el circuito del Anexo 1 en el protoboard utilizando cable rígido de cobre de 0.6mm de diámetro equivalente a AWG 22 ó 23. Se requiere que el cableado sea a nivel del protoboard es decir no colocar puentes y los cables deben ser ubicados aproximadamente a 90° y evitando cruces en lo posible. Si no se cumple con esta condición, la calificación será penalizada con el 25% de la nota de la práctica. Se tiene que verificar que la fuente de poder entrega 5VDC antes de comprobar el funcionamiento del circuito. Primero alimentar los Circuitos Integrados revisando la hoja de datos (VCC = 5VDC y GND = 0 VDC) y medir la corriente total del circuito es decir la corriente que entrega la fuente, anotar la corriente en el punto 6.2. Luego desconectar la fuente y conectar el resto de componentes como se presenta en el anexo 1. Paso 4: Verificar el funcionamiento del circuito es decir que los diodos LED se enciendan cuando las condiciones son correctas. Conectar un led rojo a la salida de la compuerta NOT, amarillo a salida de las compuertas NOR y OR, y verde a la salida de las compuertas AND y NAND. Adicionalmente medir los voltajes de salida y entrada de cada compuerta conectada y presentar esos voltajes junto con la corriente de la fuente en cada condición.

ANEXO 1: Diagrama completo para simular y armar el circuito.

Resolución CS N° 076-04-2016-04-20

VCC 5V R2 S1 S1.0 S1.1

1.0kΩ R1 VCC 1.0kΩ

5V R12

S1.0

U1A

7404N

U7

120Ω R11

Q5 2N3904

1.0kΩ U8 R4

S1.0

U2A

S1.1

7432N

120Ω R3

Q1 2N3904

1.0kΩ U9 R6

S1.0

U3A

S1.1

7402N

120Ω R5

Q2 2N3904

1.0kΩ U6 R8

S1.0

U4A

S1.1

7408N

120Ω R7

Q3 2N3904

1.0kΩ U10 R10

S1.0

U5A

S1.1

7400N

120Ω R9

Q4 2N3904

1.0kΩ

Fig. 15. Circuito de comprobación de compuertas lógicas

7. CONCLUSIONES Se comprobó el funcionamiento y condiciones de cada compuerta y logramos guiarnos por la tabla de la Resolución CS N° 076-04-2016-04-20

verdad que hay en cada esquema con una compuerta distinta. Hay que asegurarse que el protoboard esté funcionando ya que no estaría circulando corriente o podría haber un corto. Nombre de estudiante: _____________________________

Firma de estudiante: ______________________________

Resolución CS N° 076-04-2016-04-20...