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Laboratorio electrónico Nº 5

PUERTAS LOGICAS

Objetivo9 Aplicar los conocimientos de puertas lógicas9 Familiarizarse con los circuitos integrados

-Objetivo específico

9 Conectar los circuitos integrados CI TTL9 Comprobar el funcionamiento lógico del AND, OR, NOT, NAND y NOR

1. Equipamiento:

? Fuente de alimentación regulada DC? Multitester analógico y digital? Proto board (placa de prototipos)? Alicate de corte? Alicate de punta? Navaja

2. Materiales:

? Circuitos Integrados (CI) TTL: 7400, 7402, 7404, 7408 y 7432? Diodos LED (Amarillo, Verde, Rojo)? Resistencias (220 ohm)? Cable rígido Nº 22 de colores (cable de red UTP-5)? Puntas de prueba? Bananas ? Cocodrilos

3. Conceptos previos

Puertas lógicas:

Los circuitos digitales operan en el sistema numérico binario, que implica que todas las variables de circuito deben ser 1 o 0.

El álgebra utilizada para resolver problemas y procesar la información en los sistemas digitales se denomina álgebra de Boole, basada sobre la lógica más que sobre el cálculo de valores numéricos reales.

El álgebra booleana considera que las proposiciones lógicas son verdaderas o falsas, según el tipo de operación que describen y si las variables son verdaderas o falsas. Verdadero corresponde al valor digital 1, mientras que falso corresponde a 0.

El diagrama muestra diversos interruptores electrónicos, llamados puertas lógicas, cada uno de los cuales efectúa una determinada operación booleana.

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Existen tres operaciones booleanas que pueden utilizarse individualmente o en combinación: multiplicación lógica (puerta AND), suma lógica (puerta OR) e inversión lógica (puerta NOR).

Las tablas adjuntas, llamadas tablas booleanas, presentan todas las posibles combinaciones de entrada frente a las salidas resultantes.

Tablas de la verdad:

AND: OR:

B A AB

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

NAND: NOR:

B A (AB)’

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

NOT:

A A’

0 1

1 0

Tecnología TTL:

Acrónimo Inglés de Transistor-Transistor Lógico "Lógica Transistor a Transistor". Tecnología de construcción de circuitos electrónicos digitales, en los que los elementos de entrada de la red lógica son transistores, así como los elementos de salida del dispositivo.

Las características de la tecnología utilizada, en la familia TTL, condiciona los parámetros que se describen en sus hojas de características según el fabricante:

? Su tensión de alimentación característica se encuentra comprendida entre los 4,75 V y los 5,25 V como se ve un rango muy estrecho debido a esto, los niveles lógicos vienen definidos por el rango de tensión comprendida entre 0,2 V y 0,8 V para el estado L (bajo) y los 2,4 V y 5V para el estado H (alto).

? La velocidad de transmisión entre los estados lógicos es su mejor característica, lo que hace aumentar su consumo siendo su mayor enemigo. Motivo por el cual han aparecido diferentes versiones de TTL como FAST, LS, S, etc y últimamente los TTL: HC, HCT y HCTLS. En algunos casos puede alcanzar poco más de los 250 Mhz.

B A A+B

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

B A (A+B)’

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

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Circuitos integrados (CI) – TTL:

NAND 7400 – 2 INPUT NOR 7402 – 2 INPUT

NOT 7404 – 2 INPUT AND 7408 – 2 INPUT

:

TECNOLOGÍA CMOS

CMOS (inglés: Complementary Metal Oxide Semiconductor, “MOS Complementario”) es una tecnología utilizada para crear circuitos integrados, como pueden ser compuertas lógicas, contadores (entre éstos, muy populares los Decimales Johnson), etc. Consiste básicamente en dos transistores, uno PFET y otro NFET. De esta configuración resulta el nombre.

Los chips CMOS consumen menos potencia que aquellos que usan otro tipo de transistor. Tienen especial atractivo para emplearlo en componentes que funcionen con baterías, como los ordenadores portátiles. Los ordenadores de sobremesa también contienen dispositivos de memoria CMOS de bajo consumo de potencia para almacenar la fecha, hora y configuraciones (BIOS).

Existen diversos tipos de pros y contras contra estos circuitos, siendo el problema del daño por electricidad estática el fantasma que más afecta el uso comercial de estos integrados.

Diversos estudios afirman que dicho planteamiento no es más que un mito ya que deben darse muchos factores tanto ambientales, físicos aparte de lo eléctrico para dañarlos.

Dentro de las ventajas mayores que tienen los CMOS destacan las siguientes dos:

? Funcionan con tensiones desde los 3 V hasta los 15 V, por ende no necesitan una fuente de voltaje dedicada para ellos.

? Se ha demostrado que un CMOS determinado tiene muchas más aplicaciones (o dichas aplicaciones trabajan mejor en CMOS) que en un TTL

Además, su fabricación es relativamente fácil y barata, en comparación a otras tecnologías

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4. PROCEDIMIENTO

a) Usando los circuitos integrados, la fuente de corriente continua, proto board, diodo led; hacer sus respectivas tablas de verdad de cada puerta lógica y lograr que el diodo led indicador prenda

Puerta AND, 7408:

Puerta OR, 7432:

Puerta NAND, 7400:

Puerta NOR, 7402:

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b) Construir la puerta lógica “xor” mediante suma de productos como una puerta equivalente

Puerta XOR, 7486:

Función: f = A’B + AB’

5. Análisis

6. Síntesis

7. Bibliografía

? Sistemas Digitales. Ronald Tocci