compuertas lÓgicas

Prácticas de compuertas lógicas

Servicio nacional de aprendizaje – SENA

Jhon rojas

Jhon Tiusaba

Jonatan [email protected]

[email protected]@misena.edu.coInstructor Sandro Martínez

BOGOTA

RESUMEN En el informe se mostrara la comprobación del funcionamiento de las compuertas lógicas, mediante la implementación de la práctica en un protoboard, teniendo en cuenta los datos que suministran del funcionamiento en un circuito.

PALABRAS CLAVES Informe, compuertas lógicas, verificación, tabla de verdad, comportamiento, montaje del circuito, inspección, referencias, algebra booleana

1. INTRODUCCIÓN

Bajo el interés de saber el comportamiento interno de las compuertas lógicas en un circuito. Por esta razón se recopila la información necesaria para la fundamentación y adquisición, con el fin, de tener un amplio conocimiento en los usos y funcionamientos de estos circuitos integrados en las tecnologías TTL y así poder aplicarlos.

Diseñando y construyendo los montajes de comprobación en un circuito a través de la práctica aplicando los conocimientos adquiridos y transmitidos.

Teniendo en cuenta el software de simulación electrónica, y los conocimientos adquiridos del uso de las herramientas virtuales, facilitando la práctica.

2 .CONTENIDO

A continuación se describe el paso a paso que se requiere para hacer un completo análisis de las compuerta lógicas y su funcionalidad.

2.1 descripción del problema

Se necesita la comprobación de la funcionalidad de los circuitos integrados, las compuertas lógicas que los conforman, el funcionamiento de cada una de estas, las tecnologías aplicadas para la fabricación de los circuitos integrados, además de la verificación con las tablas de verdades y por medio de la práctica.

Los circuitos se componen de varios elementos eléctricos y electrónicos, pero se hará énfasis en las compuertas lógicas en tecnologías TTL que consiste en una red de dispositivos interruptores que cumplen las condiciones de la tabla de verdad para cada operador en particular.

2.2 estrategia global de la solución

Se consultara el funcionamiento de las compuertas lógicas y su aplicación en los circuitos integrados, del funcionamiento de las compuertas, por medio de la compra de los determinados circuitos que estén conformados por las compuertas requeridas y se pasara posteriormente a la comprobación del funcionamiento de las compuertas por medio de la práctica.

2.2.1 Las compuertas lógicas más conocidas e importantes son: la OR, la AND y la NOT, las cuales

son las 3 operaciones del algebra booleana: OR suma (+), AND multiplicación (•), NOT el inverso ( ). Hay diferentes tecnologías para producirlas, como la CMOS TTL, ECL, ACL pero nos enfatizaremos en la tecnología TTL, (LOGICA transistor a transistor), se prefijan normalmente con el número 74.

COMPUERTA OR:

En un circuito digital la compuerta OR que tiene dos o más entradas y cuyas salidas es igual a la suma OR de las entradas, teniendo dos o más variables lógicas que se expresan así:

X=A+B

Esta operación depende de la tabla de verdad la cual el caso A=B=1 la operación se ase igual que una suma ordinaria aunque solamente cero (LOW) y uno (HIGH) son los únicos valores de la algebra booleánica de modo que el valor mayor será uno.

En esta caso cuando sus dos o más entradas están en el nivel cero, las salidas resultantes a ellas será igual a cero, en los demás casos si alguna entrada tiene un nivel lógico uno sus salida será igual a uno.

Tabla de la verdad

A B X=A+B0011

0101

0111

COMPUERTAS AND:

La salida de la compuerta AND es igual al producto de las entradas lógicas es decir:

X=A•B.→AB

En otras palabras la compuerta AND es un circuito que opera en forma tal que su salida sea alta solo

cuando todas sus entradas sean altas en los demás casos será baja

Tabla de la verdad

A B X=A•B0011

0101

0001

COMPUERTAS NOT:

Se le llama comúnmente como inversor constando de una solo entrada y su nivel lógico de salida será igual al inverso de la entrada:

X= A’→A

Tabla de la verdad

A X= Ā

01

10

COMPUERTAS NOR:

Esta actúa como una compuerta OR seguida de un inversor de manera que los circuitos son equivalentes a la salida de las sumas de sus entradas dando el resultado inverso de la OR:

X= A+B

Tabla de la verdad

A B A+B A+B0011

0101

0111

1000

COMPUERTA NAND:

Este circuito denota la operación de inversión de modo que la compuerta opera igual a AND seguida de un inversor de manera que la salida de los circuitos de la compuerta NAND es igual a:

X= AB

La salida de la compuerta NAND se vuelve baja solo cuando las entradas son altas esta misma características se observan en las compuertas NAND que tienen más de dos entradas.

Tabla de verdad

A B AB AB0011

0101

0001

1110

COMPUERTAS OR EXCLUSIVOS:

Este circuito produce una salida alta siempre que las dos entradas estén en niveles opuestos. La expresión de este circuito es X= AB + AB

Tabla de la verdad

A B X0011

0101

0110

COMPUERTAS EXCLUSIVAS NOR:

Este circuito opera completamente al contrario del EX-OR el cual indica que x será 1 en dos casos: A=B=1 (AB) y A=B=0 (el termino AB).este circuito produce una salida alta siempre que las dos entradas estén en el mismo nivel. La expresión de este circuito es:

X= A•B + A•B

Tabla de la verdad

A B X0011

0101

1001

2.2.2 RECURSOS

HUMANOS:

En este trabajo empleamos los conocimientos adquiridos por cada uno de los integrantes del grupo conformados; Jhon Fredy Rojas Menjura, Jhon Jairo Tiusaba Piracoca Y Jonatan Tolosa Vargas.

EQUIPOS, MATERIALES

No. Material/descripción

Referencia Cantidad Costo unitario($)

Costo subtotal($)

Herramientas Y/O Equipos

1Circuito integrado TTL, 4 Compuertas

AND, 14 pines74LS21 1 1000 1000 Protoboard,

multímetro, fuente de 5v, pinzas de punta, alicates, tester, cable telefónico, adaptador, pelea cable, corta cable.


NOR, 14 pines74LS02 1 1000 1000


AND, 14 pines74HC30 1 1000 1000


OR, 14 pines74HC32 1 1000 1000


EX -OR, 14 pines74HC86 1 1000 1000


NOT, 14 pines74HC04 1 1000 1000


EXNOR, 14 pinesCD4077 1 800 800

8Resistencia 330Ω

220Ω22

100100

200200

9Interruptor 3 pines- 2 vías 1 700 700

10Diodo led Bicolores

AzulRojo

111

600300150

600300150

11Cable de timbre

m Bell 2 mts. 150 150

TOTAL: $ 9100

2.2.3 Comprobación compuertas lógicas en circuitos integrados.

Con la práctica se busca aprender a energizar los circuitos TTL y comprobar la tabla de verdad de las compuertas básicas utilizando circuitos integrados de esta familia.

Actividades

1.- Energizando los circuitos integrados

1.1.- Energizar en el protoboard los circuitos 7404, 7408, 7432 y 7486, esto es conectar su pin 7 al negativo de la batería y el pin 14 al positivo de la batería. Al hacer esto, estamos energizando las compuertas de cada circuito integrado. Figura: Circuitos integrados TTL

2.- Para comprobar la salida de la compuerta, vamos a utilizar un LED, qué, para nuestros fines, funciona como una lámpara. El led tiene 2 pines: el ánodo y el cátodo. El pin más largo es el ánodo y el más corto es el cátodo. Para usar el diodo para determinar el estado de la salida de una compuerta, lo conectamos como se muestra en la Figura:

Si el LED enciende, entonces la salida de la compuerta está en nivel H (High, alto) y si el LED permanece apagado, entonces la salida de la compuerta está en nivel L (Low, bajo). Comprobación de las Tablas de Verdad de las compuertas básicas:

Compuerta NOT (74HC04)

Primero vamos a comprobar la Tabla de Verdad de la compuerta NOT (el circuito 74HC04). Cómo vemos en la Figura:

Este circuito tiene 6 compuertas NOT.

Vamos a llamar G1 a la compuerta con entrada en el pin 1 y salida en el pin 2, por tanto, conectamos un LED al pin 2 del 74HC04. Para colocar la entrada en

nivel H, conectamos el pin 1 al positivo de la batería, para colocar la entrada en nivel 0, conectamos el pin 1 al negativo de la batería.

Vamos a comprobar la Tabla de Verdad de la compuerta NOT, llenando la tabla siguiente:

Nivel de Entrada Nivel de Salida

(Pin1) (Pin 2)

0 1

1 0

Compuerta AND (74LS21)

El circuito 74LS21 tiene 4 compuertas AND.

Vamos a llamar G1 a la compuerta con entradas en los pines 1 y 2 y salida en el pin 3. Para comprobar la tabla de verdad de la salida de la compuerta para cada una de las 4 posibles combinaciones de sus 2 entradas, llenando la tabla siguiente:

Nivel de Entrada Nivel de salida

(Pin 1) (Pin 2) (Pin 3)

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 0

Compuerta OR (7432)

El circuito 7432 tiene 4 compuertas OR como vemos en la figura.

Vamos a llamar G1 a la compuerta con entradas en los pines 1 y 2 y salida en el pin 3. Para comprobar la tabla de verdad de la compuerta OR, debemos comprobar la salida de la Compuerta para cada una de las 4 posibles combinaciones de sus 2 entradas, llenando la tabla siguiente:


0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

- Compuerta NAND (7400)

El circuito 7400 tiene 4 compuertas NAND.

Vamos a llamar G1 a la compuerta con entradas en los Pines 1 y 2 y salida en el pin 3. Para comprobar la tabla de verdad de la compuerta NAND, debemos comprobar la salida de la compuerta para cada una de las 4 posibles combinaciones de sus 2 entradas, llenando la tabla siguiente:


0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 1

Compuerta XOR (7486)

El circuito 7486 tiene 4 compuertas XOR, Or-exclusivo

Vamos a llamar G1 a la compuerta con entradas en los pines 1 y 2 y salida en el pin 3. Para comprobar la tabla de verdad de la compuerta XOR, debemos Comprobar la salida de la compuerta para cada una de las 4 posibles combinaciones de sus 2 entradas, llenando la tabla

Siguiente:


0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Compuerta NOR (74LS02)

El circuito 74LS02 tiene 4 compuertas NOR.

Vamos a llamar G1 a la compuerta con entradas en los pines 1 y 2 y salida en el pin 3. Para comprobar la tabla de verdad de la compuerta NOR, debemos comprobar la salida de la compuerta para cada una de

las 4 posibles combinaciones de sus 2 entradas, llenando la tabla siguiente:


0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

Compuerta EX NOR (CD4077)

El circuito CD4077 tiene 4 compuertas EXNOR.

Vamos a llamar G1 a la compuerta con entradas en los pines 1 y 2 y salida en el pin 3. Para comprobar la tabla de verdad de la compuerta NOR, debemos comprobar la salida de la compuerta para cada una de las 4 posibles combinaciones de sus 2 entradas, llenando la tabla siguiente:


0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Resultados obtenidos:

En la verificación de compuertas se logró constatar, comparando los resultados de la práctica de compuertas con sus respectivas tablas de verdades que:

La compuerta NOT funciono correctamente con los resultados esperados

La compuerta AND, no se pudo comprobar su funcionamiento, ya que en todos sus casos daba un

nivel bajo, lo más probable la confusión en la referencia.

La compuerta OR funciono correctamente con los resultados esperados

La compuerta NAND, se tuvo un problema ya que en todos sus casos dio un nivel de salida alto

La compuerta XOR, funciono correctamente de acuerdo a los resultados esperados con su la tabla de verdad

La compuerta NOR La compuerta XOR, funciono correctamente de acuerdo a los resultados esperados con su la tabla de verdad

La compuerta EXNOR La compuerta XOR, funciono correctamente de acuerdo a los resultados esperados con su tabla de verdad

Conclusiones:

No todos los tipos de compuertas lógicas de la tecnología TTL inspeccionadas se encuentran en buenas condiciones de operación, por alguna variable, como pudo ser la referencia, el daño del interruptor o de una compuerta, la mala conexión de ella, inadecuada suministración de voltaje entre algunos desajustes técnicos y/o humanos, permitieron su buen funcionamiento

Las diferentes compuertas lógicas básicas que se encuentran son: AND, NOT, NOR, NAND, XOR. OR.

Con la inspección de las estas compuertas se adquirió un conocimiento básico de su aplicación, funcionamiento y montaje, además de comprobar por medio de la práctica el funcionamiento de algunos de ellas.

Estas son fabricadas por medio de diferentes tecnologías como la familia de circuitos lógicos integrados TTL, la CMOS ECL y sus derivados.

Cibergrafia:

http://www.mitecnologico.com

http://proton.ucting.udg.mx

http://www.unicrom.com

http://www.profesormolina.com.ar

http://www.unicrom.com

Bibliografía:

TOCCI, Ronald j. Sistemas digitales, principios y aplicaciones. 1987, México, Prentice hall hispanoamericana.

Autobiografía:

JONATÁN TOLOSA VARGAS

Nació en Bogotá el 2 de abril de 1995; a la edad de los 4 años comenzó a estudiar en el ¨Jardín Colombo Infantil¨, pasando allí la etapa escolar; de ay paso a la ¨escuela palmeras¨ hoy en día llamada ¨Rodrigo de Triana sede B¨ donde curso la primaria desde los 6 años, durante la cual aprobó primero y segundo de primaria en el mismo año, acusa de tener y aplicar correctamente los conocimientos del primer año escolar, logrando así su graduación, después siguió la primaria sin ninguna otra anormalidad. Después de ello ingreso a los 9 años a la secundaria en el colegio ¨i.e.d.i.t Rodrigo de Triana sede A¨, cursando satisfactoriamente los grados correspondientes, de los

http://www.unicrom.com/

http://www.profesormolina.com.ar/

cuales a partir de decimo comenzó doble jornada a causa de la vinculación del colegio con algunas especialidades del Sena, entre las cuales estaba la de electricidad con la cual logro desempeñarse muy satisfactoriamente, y en la cual hoy en día sigue complementando sus conocimientos para logar graduarse y ser un excelente tecnólogo en mantenimiento eléctrico industrial.

TIUSABA PIRACOCA JHON JAIRO

Nació el 10 de octubre de 1993 en Bogotá, sus padres José Omar Tiusaba y María Inés Piracoca de origen boyacenses, jhon fue inscrito a la escuela de las palmeras para la educación primaria, sobresaliendo por sus habilidades deportivas. Aprobando satisfactoriamente continuo con su educación secundaria en el colegio técnico Rodrigo de Triana el cual le abrió el paso a la formación técnica en electricidad, aprobó su bachillerato y permitiéndole su ingreso al SENA para continuar su formación tecnológica en mantenimiento eléctrico industrial. En la que se encuentra actualmente y espera terminar satisfactoriamente.

JHON FREDY ROJAS MENJURA

Nacido en Bogotá el 30 de septiembre de 1994, estudio primaria en el CED las palmeras, secundaria en el colegio IEDIT Rodrigo de Triana, actualmente está estudiando para graduarse como tecnólogo en mantenimiento eléctrico industrial.

Su familia la componen su madre marina menjura, s padre Hugo rojas, su hermano Hugo Andrés rojas y sus dos hermanas Lina rojas y Deisy rojas. Sus aficiones son el jugar futbol, PlayStation y actividades y deportes sanos como montar bicicleta e ir al gimnasio.

Se caracteriza por ser una persona responsable, humilde, respetuosa y con capacidad de ejercer liderazgo. Le gusta ser tanto mejor como excelente persona, aprende de los errores y siempre se esmera por hacer el máximo esfuerzo para obtener lo que quiere.

Ha quedado en varias ocasiones en el primer lugar del colegio y ha participado en concursos de ortografía alcanzando el segundo lugar en el colegio

Sus propósitos son ser un profesional en su área, y además de estudiar arquitectura en un futuro, para tener una mejor estabilidad económica y social, y adquirir nuevos conocimientos

compuertas lÓgicas

Documents