Practica 01 Funcionamiento DE LAS Compuertas Lógicas PDF

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Funcionamiento de compuertas analógicas como: or, and, nand, xor, xand, not...

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PRÁCTICA DE LABORATORIO

CARRERA: INGENIERIA ELÉCTRICA NRO. PRÁCTICA:

0 1

ASIGNATURA: ELECTRONICA DIGITAL

TÍTULO PRÁCTICA: FUNCIONAMIENTO DE LAS COMPUERTAS LÓGICAS

OBJETIVOS: GENERAL  Comprobar el funcionamiento de las compuertas lógicas TTL. ESPECÍFICO  Diseñar y comprobar el funcionamiento de una fuente de tensión continua con tomas +/-12Vcc, +/-5Vcc, respecto a GND de 1A.  Diseñar y armar dos circuitos de 8 entradas y 8 salidas de datos con indicadores LED.  Comprobar el funcionamiento a través de indicadores LED y registrar voltajes y corrientes de entrada y salida de las compuertas lógicas TTL. ACTIVIDADES DESARROLLADAS 1.Marco teórico 1.1 FUENTE REGULADA DE TENSION. En electrónica, la fuente de alimentación o fuente de poder es el dispositivo que convierte la corriente alterna (CA), en una o varias corrientes continuas (CC), que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta. Las fuentes de alimentación para dispositivos electrónicos, pueden clasificarse básicamente como:  Fuente de alimentación lineal.  Fuente de alimentación conmutada. Parámetros básicos de una fuente:  Tensión nominal de salida.  Rango de tensión de salida.  Tensión de salida.  Rango de tensión de entrada.  Rango de tensión diferencial estrada-salida.  Rango de corriente de carga. Parámetros de estabilidad.  Regulación de línea.  Regulación de carga.  Regulación térmica.  Estabilidad térmica. Parámetros de seguridad.  Tensino de entrada máxima absoluta.  Tensión diferencial máxima absoluta.  Límite de corriente.  Corriente máxima de carga.  Límite de potencia.  Corriente máxima de carga.  Límite de potencia.  Potencia máxima.  Rango de temperatura.  Resistencia térmica.

Fuente estabilizada doble simétrica:

Figura 1. Fuente estabilizada doble simétrica.

CIRCUITO INTEGRADO AND 74LS08 La puerta AND o compuerta AND es una puerta lógica digital que implementa la conjunción lógica. Ésta entregará una salida ALTA (1), dependiendo de los valores de las entradas, siendo este caso, al recibir solo valores altos en ambas entradas. Si alguna de estas entradas no son ALTAS, entonces se mostrará un valor de salida BAJA (0). Descripción de las terminales del 74LS08:  Pin 1: la entrada A de la compuerta 1.  Pin 2: la entrada B de la compuerta 1.  Pin 3: aquí veremos el resultado de la operación de la primera compuerta.  Pin 4: la entrada A de la compuerta 2.  Pin 5: la entrada B de la compuerta 2.  Pin 6: aquí veremos el resultado de la operación de la segunda compuerta.  Pin 7: normalmente GND: es el polo negativo de la alimentación generalmente tierra.  Pin 8: aquí veremos el resultado de la operación de la cuarta compuerta.  Pin 9: la entrada B de la compuerta 4.  Pin 10: la entrada A de la compuerta 4.  Pin 11: aquí veremos el resultado de la operación de la tercera compuerta.  Pin 12: la entrada B de la compuerta 3.  Pin 13: la entrada A de la compuerta 3.  Pin 14: Entrada +Vcc de la fuente de alimentación.

Figura 2. Terminales del 74LS08 (AND)

Tabla de verdad y símbolo:

Figura 3. Símbolo del 74LS08 (AND)

B 0 0 1 1

A 0 1 0 1

X 0 0 0 1

Tabla 1. Tabla de verdad del 74LS08 (AND)

CIRCUITO INTEGRADO OR 74LS32 La puerta OR o compuerta OR es una puerta lógica digital que implementa la disyunción lógica. Cuando todas sus entradas están en 0 (cero) o en BAJA, su salida está en 0 o en BAJA, mientras que cuando al menos una o ambas entradas están en 1 o en ALTA, su SALIDA va a estar en 1 o en ALTA. Descripción de las terminales del 74LS32:  Pin 1: la entrada A de la compuerta 1.  Pin 2: la entrada B de la compuerta 1.  Pin 3: aquí veremos el resultado de la operación de la primera compuerta.  Pin 4: la entrada A de la compuerta 2.  Pin 5: la entrada B de la compuerta 2.  Pin 6: aquí veremos el resultado de la operación de la segunda compuerta.  Pin 7: normalmente GND: es el polo negativo de la alimentación generalmente tierra.  Pin 8: aquí veremos el resultado de la operación de la cuarta compuerta.  Pin 9: la entrada B de la compuerta 4.  Pin 10: la entrada A de la compuerta 4.  Pin 11: aquí veremos el resultado de la operación de la tercera compuerta.  Pin 12: la entrada B de la compuerta 3.  Pin 13: la entrada A de la compuerta 3.  Pin 14: Entrada +Vcc de la fuente de alimentación.

Figura 4. Terminales del 74LS32 (OR)

Tabla de verdad y símbolo:

Figura 5. Símbolo del 74LS32 (OR)

B 0 0 1 1

A 0 1 0 1

X 0 1 1 1

Tabla 2. Tabla de verdad del 74LS32 (OR)

CIRCUITO INTEGRADO NOT 74LS04 En lógica digital, un inversor, puerta NOT o compuerta NOT es una puerta lógica que implementa la negación lógica. Siempre que su entrada está en 0 (cero) o en BAJA, su salida está en 1 o en ALTA, mientras que cuando su entrada está en 1 o en ALTA, su SALIDA va a estar en 0 o en BAJA, la función física del inversor, es la de cambiar en su salida el nivel del voltaje de su entrada entre los definidos como lógico ALTO Y lógico BAJO. Descripción de las terminales del 74LS04:  Pin 1: Entrada de la compuerta 1.  Pin 2: Salida negada de la primera compuerta.  Pin 3: Entrada de la compuerta 2.  Pin 4: Salida negada de la segunda compuerta.  Pin 5: Entrada de la compuerta 3.  Pin 6: Salida negada de la tercera compuerta.  Pin 7: normalmente GND: es el polo negativo de la alimentación generalmente tierra.  Pin 8: Salida negada de la cuarta compuerta.  Pin 9: Entrada de la compuerta 6.  Pin 10: Salida negada de la quinta compuerta.  Pin 11: Entrada de la compuerta 5.  Pin 12: Salida negada de la sexta compuerta.  Pin 13: Entrada de la compuerta 4.  Pin 14: Entrada +Vcc de la fuente de alimentación.

Figura 6. Terminales del 74LS04 (NOT)

Tabla de verdad y símbolo:

Figura 7. Símbolo del 74LS04 (OR)

A 0 1

X 1 0

Tabla 3. Tabla de verdad del 74LS04 (AND)

CIRCUITO INTEGRADO NAND 74LS00 La puerta NAND, compuerta NAND o NOT AND es una puerta lógica que produce una salida falsa solamente si todas sus entradas son verdaderas; por tanto, su salida es complemento a la de la puerta AND. Cuando todas sus entradas están en 1 (uno) o en ALTA, su salida está en 0 o en BAJA, mientras que cuando una sola de sus entradas o ambas están en 0 o en BAJA, su SALIDA va a estar en 1 o en ALTA. Descripción de las terminales del 74LS00:  Pin 1: la entrada A de la compuerta 1.  Pin 2: la entrada B de la compuerta 1.  Pin 3: aquí veremos el resultado de la operación de la primera compuerta.  Pin 4: la entrada A de la compuerta 2.  Pin 5: la entrada B de la compuerta 2.  Pin 6: aquí veremos el resultado de la operación de la segunda compuerta.  Pin 7: normalmente GND: es el polo negativo de la alimentación generalmente tierra.  Pin 8: aquí veremos el resultado de la operación de la cuarta compuerta.  Pin 9: la entrada B de la compuerta 4.  Pin 10: la entrada A de la compuerta 4.  Pin 11: aquí veremos el resultado de la operación de la tercera compuerta.  Pin 12: la entrada B de la compuerta 3.  Pin 13: la entrada A de la compuerta 3.  Pin 14: Entrada +Vcc de la fuente de alimentación.

Figura 8. Terminales del 74LS00 (NAND)

Tabla de verdad y símbolo:

Figura 9. Símbolo del 74LS00 (NAND)

B 0 0 1 1

A 0 1 0 1

X 1 1 1 0

Tabla 4. Tabla de verdad del 74LS00 (NAND)

CIRCUITO INTEGRADO NOR 74LS02 La puerta NOR o compuerta NOR es una puerta lógica digital que implementa la disyunción lógica negada. Cuando todas sus entradas están en 0 (cero) o en BAJA, su salida está en 1 o en ALTA, mientras que cuando una sola de sus entradas o ambas están en 1 o en ALTA, su SALIDA va a estar en 0 o en BAJA. NOR es el resultado de la negación de que el operador OR. También puede ser visto como una puerta AND con todas las entradas invertidas. El NOR es una operación completamente funcional. Las puertas NOR se pueden combinar para generar cualquier otra función lógica. En cambio, el operador OR es monótono, ya que solo se puede cambiar BAJA a ALTA, pero no viceversa. Descripción de las terminales del 74LS02:  Pin 1: aquí veremos el resultado de la operación de la primera compuerta.  Pin 2: la entrada A de la compuerta 1.  Pin 3: la entrada B de la compuerta 1.  Pin 4: aquí veremos el resultado de la operación de la segunda compuerta.  Pin 5: la entrada A de la compuerta 2.  Pin 6: la entrada B de la compuerta 2.  Pin 7: normalmente GND: es el polo negativo de la alimentación generalmente tierra.  Pin 8: la entrada B de la compuerta 4.  Pin 9: la entrada A de la compuerta 4.  Pin 10: aquí veremos el resultado de la operación de la cuarta compuerta.  Pin 11: la entrada B de la compuerta 3.  Pin 12: la entrada A de la compuerta 3.  Pin 13: aquí veremos el resultado de la operación de la tercera compuerta.  Pin 14: Entrada +Vcc de la fuente de alimentación.

Figura 10. Terminales del 74LS02 (NOR)

Tabla de verdad y símbolo:

Figura 11. Símbolo del 74LS02 (NOR)

B 0 0 1 1

A 0 1 0 1

X 1 0 0 0

Tabla 5. Tabla de verdad del 74LS02 (NOR)

CIRCUITO INTEGRADO XOR 74LS86 La puerta XOR, compuerta XOR u OR exclusiva es una puerta lógica digital que implementa el o exclusivo; es decir, una salida verdadera (1/HIGH) resulta si una, y solo una de las entradas a la puerta es verdadera. Si ambas entradas son falsas (0/LOW) o ambas son verdaderas, resulta en una salida falsa. La XOR representa la función de la desigualdad, es decir, la salida es verdadera si las entradas no son iguales, de otro modo el resultado es falso. Descripción de las terminales del 74LS86:  Pin 1: la entrada A de la compuerta 1.  Pin 2: la entrada B de la compuerta 1.  Pin 3: aquí veremos el resultado de la operación de la primera compuerta.  Pin 4: la entrada A de la compuerta 2.  Pin 5: la entrada B de la compuerta 2.  Pin 6: aquí veremos el resultado de la operación de la segunda compuerta.  Pin 7: normalmente GND: es el polo negativo de la alimentación generalmente tierra.  Pin 8: aquí veremos el resultado de la operación de la cuarta compuerta.  Pin 9: la entrada B de la compuerta 4.  Pin 10: la entrada A de la compuerta 4.  Pin 11: aquí veremos el resultado de la operación de la tercera compuerta.  Pin 12: la entrada B de la compuerta 3.  Pin 13: la entrada A de la compuerta 3.  Pin 14: Entrada +Vcc de la fuente de alimentación.

Figura 12. Terminales del 74LS86 (XOR)

Tabla de verdad y símbolo:

Figura 13. Símbolo del 74LS86 (XOR)

B 0 0 1 1

A 0 1 0 1

X 0 1 1 0

Tabla 6. Tabla de verdad del 74LS86 (XOR)

CIRCUITO INTEGRADO XNOR 74LS266 La puerta XNOR (a veces escrita "exnor" o "enor" y rara vez escrito NXOR) es una puerta lógica digital cuya función es la inversa de la puerta OR exclusiva (XOR). La versión de dos entradas implementa la igualdad lógica. Una salida ALTA (1) resulta si ambas las entradas a la puerta son las mismas. Si una pero no ambas entradas son altas (1), resulta una salida BAJA (0). Descripción de las terminales del 74LS266:  Pin 1: la entrada A de la compuerta 1.  Pin 2: la entrada B de la compuerta 1.  Pin 3: aquí veremos el resultado de la operación de la primera compuerta.  Pin 4: aquí veremos el resultado de la operación de la segunda compuerta.  Pin 5: la entrada A de la compuerta 2.  Pin 6: la entrada B de la compuerta 2.  Pin 7: normalmente GND: es el polo negativo de la alimentación generalmente tierra.  Pin 8: la entrada B de la compuerta 4.  Pin 9: la entrada A de la compuerta 4.  Pin 10: aquí veremos el resultado de la operación de la cuarta compuerta.  Pin 11: aquí veremos el resultado de la operación de la tercera compuerta.  Pin 12: la entrada B de la compuerta 3.  Pin 13: la entrada A de la compuerta 3.  Pin 14: Entrada +Vcc de la fuente de alimentación.

Figura 14. Terminales del 74LS266 (XNOR)

Tabla de verdad y símbolo:

Figura 15. Símbolo del 74LS266 (XNOR)

B 0 0 1 1

A 0 1 0 1

X 1 0 0 1

Tabla 7. Tabla de verdad del 74LS266 (XNOR)

2. DISEÑO Y CALCULOS: 2.1. DIAGRAMAS ELECTRICOS. 2.1.1. DIAGRAMA DE FUENTE DE VOLTAJE.

Figura 16. Diagrama de fuente

2.1.2.

±12, ± 5

DIAGRAMA DE COMPUERTAS.

Figura 17. Diagrama de circuito para cada compuerta

2.2. CALCULOS:

2.2.1.

FUENTE REGULADA DE TENSIÓN.

V rms=16

V p=V rms √2 V p=22.62[ V ] V max =V p−2 V D V max =22.62−1.4 V max =21.22[V ]

DATOS PARA

± 5 [v] V min =V s +2.5 V min =5+2.5=7.5 [ V ] ΔV =V max −V min ΔV =21.22−7.5 =13.72 [ V ]

V mc =V cmin + V mc =7.5+

∆V 2

13.72 =14.36 [ V ] 2

I∗t ∆V 1∗8.23 mA C= =599.8[ uf ] 13.72 C=

DATOS PARA

±12 [v]

V min =V s +2.5 V min =12+2.5=14.5 [V ] ΔV =V max −V min ΔV =21.22−14.5 =6.72 [ V ] V mc =V cmin + V mc =14.5+

∆V 2

6.72 =17.86[ V ] 2

I∗t ∆V 1∗8.23 mA =1239[ uf ] C= 6.72 C=

TANSFORMADOR

V P =2V ef ∗Ic V P =2 (16 )∗1 A=32[W ] PUENTE DE GRAETZ

3 I P= ∗Ic 4 3 I P= ∗1=1.33 [ A ] 4 2.2.2. CIRCUITO CON INTEGRADO.  Resistencia en la base del transistor (BJT).

I LED 15 mA = 258 β I B=58,13 uA V −V BE 5−0.7 = RB = CC 58,13 uA IB RB =73,9 kΩ I B=

RB =75 k Ω 

Resistencia en el colector del transistor (BJT) (led rojo).

Vcc−V LED 5−1.5 = 15 mA I LED R LV =233 Ω RledsV =240 Ω RC =



Resistencia a la salida de la compuerta al (led verde).

Vcc−V LED 5−1.8 = 15 mA I LED R LV =213 Ω RledsV =220 Ω R LV =



Resistencia a la salida del switche (led azul), indica si está entrando 1 o 0 a la compuerta.

Vcc−V LED 5−2 = 2A I LED R LA =150 Ω R LA =

3. RESULTADOS Y ANALISIS. 3.1. RESULTADOS: 3.1.1. VOLTAJE Y CORRIENTE DE FUENTE

DISEÑO VOLTAJE CORRIENTE +12Vcc 1A +5Vcc 1A GND 1A -5Vcc 1A -12Vcc 1A 3.1.2. 

FUENTE DISPONIBLE I LED VOLTAJE(V) I CARGA 11,9 14.3 986.5 (mA) (mA) 5 11.5 989 -5 11.5 989 11.9 14.4 985.3

VOLTAJES Y CORRIENTES EN COMPUERTAS

CIRCUITO INTEGRADO HD74LS08P (AND)

COMPUERTA 1 DEL HD74LS08P (AND) B 0 0 1 1

A 0 1 0 1

Y 0 0 0 1

ledB OFF OFF ON ON

ledA ledY OFF VERDE ON VERDE OFF VERDE ON ROJO

V

V

0.43 0.78 4.85 4.84

0.43 4.85 0.78 4.84

V 0.36 0.36 0.36 3.66

I B (uA

I A (uA

I Y (mA

84 166 0 0

83.5 0 162 0

-10.7 -10.6 -10.6 0.09

COMPUERTA 2 DEL HD74LS08P (AND) B 0 0 1 1

A 0 1 0 1

Y 0 0 0 1

ledB OFF OFF ON ON

ledA ledY OFF VERDE ON VERDE OFF VERDE ON ROJO

B 0 0 1 1

A 0 1 0 1

Y 0 0 0 1

ledB OFF OFF ON ON

ledA ledY OFF VERDE ON VERDE OFF VERDE ON ROJO

B 0 0 1 1

A 0 1 0 1

Y 0 0 0 1

ledB OFF OFF ON ON

ledA ledY OFF VERDE ON VERDE OFF VERDE ON ROJO

V

V

0.43 0.78 4.89 4.88

0.43 4.89 0.78 4.87

V 0.38 0.38 0.38 3.95

I B (uA

I A (uA

I Y (mA

93 169 0 0

92 0 169 0

-10.3 -10.2 -10.2 0.05

COMPUERTA 3 DEL HD74LS08P (AND)

V

V

0.42 0.72 4.89 4.85

0.42 4.82 0.41 4.85

V 0.39 0.39 0.39 3.86

I B (uA

I A (uA

I Y (mA

91 166 0 0

90 0 166 0

-9.85 -9.52 -10.2 0.05

COMPUERTA 4 DEL HD74LS08P (AND)



V

V

0.43 0.43 4.88 4.89

0.43 4.83 0.79 4.89

V 0.38 0.38 0.38 3.96

I B (uA

I A (uA

93 170 0 0

93 0 170 0

I B (uA

I A (uA

I Y (mA -10.53 -10.48 -10.46 0.03

CIRCUITO INTEGRADO HD74LS32P (OR)

COMPUERTA 1 DEL HD74LS32P (OR) B A Y ledB ledA ledY 0 0 0 OFF OFF VERDE

V 0

V 0

V 0.25

0

0

I Y (mA -10.88

0 1 1 OFF ON 1 0 1 ON OFF 1 1 1 ON ON

ROJO ROJO ROJO

0 4.9 4.87

4.9 0 4.87

4.9 4.89 4.88

0 0 0

0 0 0

0.12 0.12 0.12

COMPUERTA 2 DEL HD74LS32P (OR) B 0 0 1 1

A 0 1 0 1

Y 0 1 1 1

ledB OFF OFF ON ON

ledA ledY OFF VERDE ON ROJO OFF ROJO ON ROJO

B 0 0 1 1

A 0 1 0 1

Y 0 1 1 1

ledB OFF OFF ON ON

ledA ledY OFF VERDE ON ROJO OFF ROJO ON ROJO

V

V

0 0 4.89 4.86

0 4.82 0 4.86

V

I B (uA

0.25 4.87 4.9 4.88

0 0 0 0

I A (uA 0 0 0 0

I Y (mA -10.89 0.05 0.05 0.05

COMPUERTA 3 DEL HD74LS32P (OR)

V

V

0 0 4.9 4.86

0 4.82 0 4.86

V

I B (uA

0.26 4.89 4.9 4.88

0 0 0 0

I A (uA 0 0 0 0

I Y (mA -10.88 0.05 0.05 0.05

COMPUERTA 4 DEL HD74LS32P (OR) B 0 0 1 1 

A 0 1 0 1

Y 0 1 1 1

ledB OFF OFF ON ON

ledA ledY OFF VERDE ON ROJO OFF ROJO ON ROJO

V

V

0 0 4.88 4.85

0 4.82 0 4.86

V

I B (uA

0.26 4.87 4.89 4.88

0 0 0 0

I A (uA 0 0 0 0

I Y (mA -10.81 0.04 0.05 0.05

CIRCUITO INTEGRADO HD74LS00P (NAND)

COMPUERTA 1 DEL HD74LS00P (NAND) B 0 0 1 1

A 0 1 0 1

Y 1 1 1 0

ledB OFF OFF ON ON

ledA ledY OFF ROJO ON ROJO OFF ROJO ON VERDE

B 0 0 1 1

A 0 1 0 1

Y 1 1 1 0

ledB OFF OFF ON ON

ledA ledY OFF ROJO ON ROJO OFF ROJO ON VERDE

V

V

0.45 0.79 4.75 4.81

0.45 4.74 0.79 4.81

V 3.74 3.62 3.62 0.39

I B (uA 96 174 0 0

I A (uA 95 0 174 0

I Y (mA 0.09 0.09 0.08 -9.99

COMPUERTA 2 DEL HD74LS00P (NAND)

V

V

0.45 0.79 4.74 4.80

0.45 4.74 0.79 4.80

V 3.97 3.94 3.84 0.35

I B (uA 95 174 0 0

COMPUERTA 3 DEL HD74LS00P (NAND)

I A (uA 96 0 173 0

I Y (mA 0.04 0.04 0.04 -10.17

B 0 0 1 1

A 0 1 0 1

Y 1 1 1 0

ledB OFF OFF ON ON

ledA ledY OFF ROJO ON ROJO OFF ROJO ON VERDE

V

V

0.45 0.79 4.75 4.80

0.45 4.74 0.79 4.81

V 3.98 3.84 3.85 0.40

I B (uA 95 174 0 0

I A (uA 96 0 174 0

I Y (mA 0.04 0.04 0.04 -9.89

COMPUERTA 4 DEL HD74LS00P (NAND) B 0 0 1 1 

A 0 1 0 1

Y 1 1 1 0

ledB OFF OFF ON ON

ledA ledY OFF ROJO ON ROJO OFF ROJO ON VERDE

V

V

0.45 0.79 4.75 4.81

0.45 4.74 0.79 4.81

V 3.99 3.88 3.99 0.35

I B (uA 95 173 0 0

I A (uA 95 0 174 0

I Y (mA 0.03 0.03 0.03 -10.04

CIRCUITO INTEGRADO HD74LS86P (XOR)

COMPUERTA 1 DEL HD74LS86P (XOR) B 0 0 1 1<...