UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA
LABORATORIO DE CIRCUITOS DIGITALES
TEMA: Compuertas lógicas básicas.
Profesor: Ing. Oscar Casimiro Pariasca
Estudiante: Huane Rodriguez Bryan Claudio
Escuela: Ingeniería Electrónica
Código: 20190111
I.
OBJETIVO:
a. Verificar el funcionamiento de diversas compuertas lógicas básicas TTL.
b. Adquirir conocimiento y destreza en el manejo de las compuertas lógicas y
circuitos lógicos básicos
c. Verificar los resultados prácticos con el uso de un simulador.
II.
MATERIALES y EQUIPO:
a. CI. TTL: 7400, 7402, 7404, 7408, 7432, 7486.
b. Opcional: CI CMOS: 4001, 4011, 4069, 4071, 4081
c. 4 Diodos LED, 4 Resistencias R=120-ohm, 1⁄4 watt
d. Protoboard
e. Alambre sólido AWG No. 30 diferentes colores
f. Pelador de alambre
g. Alicate de punta
h. Fuente de Voltaje C.C. regulada de 5 Voltios
i. VOM. Opcional: osciloscopio, generador de pulsos.
III.
CUESTIONARIO PREVIO:
1. Concepto de sistema analógico y sistema digital. Señal analógica y señal digital.
Una señal analógica es aquella que se define sobre un intervalo continuo de
tiempo. La amplitud puede tener un intervalo continuo de valores o solamente un
número finito de valores distintos. Una señal analógica es una señal definida en un
intervalo continuo de tiempo cuya amplitud puede adoptar un intervalo continuo
de valores.
La señal digital es un tipo de señal en que cada signo que codifica el contenido de
la misma puede ser analizado en término de algunas magnitudes que representan
valores discretos es decir varia su valor en determinados espacios de tiempo,
dando un resultado sin lugar a especulación.
2. ¿Cómo identificas las terminales de ánodo y cátodo de un LED?
Para un diodo Led al igual que un diodo sus zonas quedan determinadas con la
observación correcta de su símbolo, siendo la parte con una línea al final el catodo
y su contraparte el ánodo.
3. ¿Cuánto es el voltaje en terminales de la resistencia de 330 Ω del circuito de entrada
cuando el LED está encendido? ¿El Switch debe estar abierto o cerrado? Considerar
V=5 voltios. ¿Y cuánto es el valor del voltaje Vo cuando el LED está apagado?
12V
V1
LED1
R1
330Ω
Para el funcionamiento de un LED se requiere que estén alimentado con un nivel
de voltaje constante dado por su fabricante, asimismo necesitará una ligera
corriente para iniciar su funcionamiento. En otras palabras, deberá estar con una
fuente adecuada y conectada a tierra, no funcionará en un circuito abierto.
Teniendo los siguientes valores de LED:
Azul:
3.6 V
𝑉𝑟 = 𝑉𝑐𝑐 − 𝑉𝑑𝑖𝑜𝑑𝑜 = 5 𝑉 − 3.6 𝑉 = 1.4 𝑉
Verde: 2.4 V
𝑉𝑟 = 𝑉𝑐𝑐 − 𝑉𝑑𝑖𝑜𝑑𝑜 = 5 𝑉 − 2.4 𝑉 = 2.6 𝑉
Amarillo: 2 V
𝑉𝑟 = 𝑉𝑐𝑐 − 𝑉𝑑𝑖𝑜𝑑𝑜 = 5 𝑉 − 2 𝑉 = 3 𝑉
Rojo:
1.8V
𝑉𝑟 = 𝑉𝑐𝑐 − 𝑉𝑑𝑖𝑜𝑑𝑜 = 5 𝑉 − 1.8 𝑉 = 3.2 𝑉
En todos los casos cuando el led este pagado, significará que el interruptor está
abierto, y por ende Vo = 0
4. ¿Cuál es la finalidad de la resistencia de 330 en el circuito mostrado?
Como se ha visto en las operaciones anteriores existe un gran remanente de
voltaje en debido a la fuente de voltaje, la resistencia absorbe ese voltaje restante.
Entonces, la finalidad de la resistencia de 330Ω es la de proteger el diodo ya que si
el voltaje para hacer funcionar el diodo lo supera en creces se malograría.
5. ¿Cuáles son las tecnologías utilizadas en la fabricación de componentes digitales?
¿Explique las características de los TTL y CMOS indicando sus ventajas y desventajas?
MOS son los circuitos integrados más diversificados e importantes actualmente y
su nombre deriva del transistor del cual están basados, cual es el MOSFET. Tiene
dos variaciones importantes, NMOS que utiliza canal n y CMOS cuales utilizan
ambos canales el p y n. Son utilizadas para los modernos microprocesadores
debido a su característica de poseer una perdida muy mínima de energía por
disipación, son relativamente rápidos. Por otra parte, es muy vulnerable a las
corrientes electrostáticas.
Para los TTL una característica que posee es que usan el transistor bipolar como
interruptores en su etapa de saturación, con respecto a sus ventajas los TTL, son
menos susceptibles a las diferentes cargas capacitivas y poseen gran velocidad de
respuesta. Sin embargo, la velocidad de respuesta conlleva a un mayor consumo
energético. Ha mostrado grandes aplicaciones en tarjetas madres por su
capacidad de asimilar bien los cambios, asimismo, es una tecnología que va en
declive por el crecimiento de alternativas más rápidas y eficaces.
6. ¿A qué rango de voltaje se le considera un 1 lógico en los dispositivos digitales
binarios de tecnología de fabricación TTL y CMOS? Definir VIH max, VIH min, VOH
max, VOH min
Para los TTL su tensión de alimentación se comprende entre los 4,75V y los 5,25V.
Normalmente TTL trabaja con 5V. Los niveles lógicos vienen definidos por el rango
de tensión comprendida entre 0,0V y 0,8V para el estado L (bajo)
Los CMOS trabajan en un rango de 5 V a 15 V, su rango de 0 lógico suele estar
determinado por el rango 0 a 1.5 V, o también se selecciona del cero hasta un
tercio del valor del Vcc
Definición de los términos:
VIH máx: tensión máxima que se admite como uno lógico.
VIH mín: tensión mínima que se admite como uno lógico.
VIL máx: tensión máxima que se admite como cero lógico.
VIL mín: tensión mínima que se admite como cero lógico.
VOL max: tensión máxima de salida
VOL min: tensión mínima de salida
7. ¿A qué rango de voltaje se le considera un 0 lógico en los dispositivos digitales
binarios de tecnología de fabricación TTL y CMOS? Definir VIL max, VIL min, VOL
max, VOL min
Para un TTL
Los niveles lógicos vienen definidos por el rango de tensión comprendida entre 2 V
y 5 V para el estado H (alto)
Para un CMOS
El rango del uno lógico esta dado en un rango 3.85 V a 5 V. Como también, por
representar un 70% superior del Vcc
8. Funciones y circuitos lógicos básicos. Tabla de verdad de una función lógica. Dibujar
el símbolo lógico y la tabla de verdad para cada uno de los circuitos lógicos básicos:
NOT, OR, AND, NOR, NAND, XOR. ¿Cuáles son los códigos en TTL para estas
compuertas?
A
0
0
1
1
Código
B
0
1
0
1
TTL
NOT(A)
1
1
0
0
7404
A
0
0
1
1
Código
B
0
1
0
1
TTL
OR
0
1
1
1
7432
A
0
0
1
1
Código
B
0
1
0
1
TTL
AND
0
0
0
1
7408
A
0
0
1
1
Código
B
0
1
0
1
TTL
NOR
1
0
0
0
7402
A
0
0
1
1
Código
B
0
1
0
1
TTL
NAND
1
1
1
0
7400
A
0
0
1
1
Código
B
0
1
0
1
TTL
XOR
0
1
1
0
7486
9. Mostrar los símbolos utilizados para representar puertas o funciones lógicas
utilizando la Simbología para la Norma ANSI y para la Norma IEC. ¿Existen otras
normas adicionales, preséntelas?
El diagrama de las funciones lógicas está representado en la columna izquierda de la
imagen siguiente, como también en la zona derecha es correspondientes a las mismas
funciones lógicas bajos las normas ECI. Existen otras normas mas con el objetivo de
representar a las compuertas, estas normas corresponden a la británica y alemana.
10. Habilitación/inhabilitación para el control de datos: Uno de los usos más comunes
de las compuertas básicas está en el control del flujo de datos de la entrada a la
salida. En este modo de operación se emplea una entrada como control, mientras
que la otra lleva los datos que serán transferidos a la salida. Si se permite el paso de
estos, se dice entonces que la compuerta está habilitada. Si no se permite el paso de
los datos, entonces la compuerta está inhabilitada. Muestre para cada una de las
compuertas básicas, las condiciones necesarias para la habilitación/inhabilitación de
éstas, analizando la tabla de verdad.
X
0
0
1
1
Y
0
1
0
1
NOT(X)
1
1
0
0
OR
0
1
1
1
AND
0
0
0
1
NOR
1
0
0
0
NAND
1
1
1
0
XOR
0
1
1
0
11. ¿Qué valor lógico se considera cuando una señal de entrada no está conectada a la
entrada del circuito integrado TTL?
Cuando una entrada de un circuito integrado se deja sin conectar, recibe el
nombre de entrada “flotante”. Una entrada flotante de esta serie TTL actúa como
un nivel lógico 1, característica que se emplea para probar un circuito TTL.
12. ¿Cuáles son los valores máximo y mínimo de voltaje de alimentación para que
funcione correctamente un circuito típico TTL? (consulte los datos en un manual de
TTL o la hoja del fabricante por lo menos dos circuitos diferentes por ejemplo
SN7408 y SN74LS86).
Como se observa en la imagen para un TTL de código SN7408
Su valor mínimo: 4.75 V
Su valor máximo: 5.25 V
Fragmento de la hoja de datos de las compuertas lógicas TTL
13. SIMULACIÓN. Realizar para cada CI de la práctica la simulación para verificar
experimentalmente la tabla de verdad de cada compuerta lógica básica -TTL.
Anexar a su informe los archivos de su simulación
A
0
0
1
1
Código
B
0
1
0
1
TTL
NOT(A)
1
1
0
0
7404
OR
0
1
1
1
7432
AND
0
0
0
1
7408
NOR
1
0
0
0
7402
NAND
1
1
1
0
7400
XOR
0
1
1
0
7486
Situación 1: 0 - 0
Compuerta AND
Compuerta NOT
X1
U1A
U7
2.5 V
U10
0
0
Key = 2
U3A
U11
7408J
0
Key = Space
7404N
Compuerta NAND
U16
X3
2.5 V
Key = 6
U5A
U17
7400N
X6
2.5 V
0
0
Key = 7
Key = 3
Compuerta NOR
Compuerta OR
U8
0
Key = 0
U2A
U9
7432N
0
Key = 1
U14
U12
X2
2.5 V
X4
0
Key = 4
U4A
U13
7402N
0
Key = 5
2.5 V
Compuerta XOR
0
Key = 8
U15
0
Key = 9
U6A
7486N
X5
2.5 V
Situación 2: 0 - 1
Compuerta AND
Compuerta NOT
X1
U1A
U7
2.5 V
U10
0
0
Key = 2
U3A
U11
7408J
0
Key = Space
7404N
Compuerta NAND
U16
X3
2.5 V
Key = 6
U5A
U17
7400N
X6
2.5 V
1
1
Key = 7
Key = 3
Compuerta NOR
Compuerta OR
U8
U14
U12
0
Key = 0
U2A
U9
7432N
1
X2
2.5 V
Key = 4
U4A
U13
7402N
1
Key = 1
X4
0
2.5 V
Compuerta XOR
0
Key = 8
U15
1
U6A
X5
2.5 V
7486N
Key = 9
Key = 5
Situación 3: 1 - 0
Compuerta AND
Compuerta NOT
X1
U1A
U7
2.5 V
U10
1
1
Key = 2
U3A
U11
7408J
1
Key = Space
7404N
Compuerta NAND
U16
X3
2.5 V
Key = 6
U5A
U17
7400N
X6
2.5 V
0
0
Key = 7
Key = 3
Compuerta NOR
Compuerta OR
U8
1
Key = 0
U2A
U9
7432N
0
Key = 1
U14
U12
X2
2.5 V
X4
1
Key = 4
U4A
U13
7402N
0
Key = 5
2.5 V
Compuerta XOR
1
Key = 8
U15
0
Key = 9
U6A
7486N
X5
2.5 V
Situación 4: 1 - 1
Compuerta AND
Compuerta NOT
X1
2.5 V
U1A
U7
1
1
Key = 2
U3A
U11
7408J
1
Key = Space
7404N
Compuerta NAND
U16
U10
X3
2.5 V
Key = 6
U5A
U17
7400N
X6
2.5 V
1
1
Key = 7
Key = 3
Compuerta NOR
Compuerta OR
U8
U12
1
X2
2.5 V
Key = 0
U2A
U9
7432N
1
Key = 1
U14
X4
1
Key = 4
U4A
U13
7402N
1
Key = 5
2.5 V
Compuerta XOR
1
Key = 8
U15
1
U6A
7486N
Key = 9
14. CONCLUSIONES
• Existen cantidad de circuitos integrados que pueden realizar la funcionalidad
de las puertas lógicas, sin embargo, tienen una funcionalidad y aplicación
distinta como los CMOS o TTL.
• Conocer que valores son aceptados por el circuito nos ayudara a saber que
tipo de valores podemos trabajar.
• Las puertas lógicas tienen distintos modelos y sus aplicaciones será necesarios
en determinadas circunstancias
15. BIBLIOGRAFIA
https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/compuertas-logicas/
https://www.cartagena99.com/recursos/tuneapdf/index.php?archivo=alumnos/ap
untes/TC%202019_20%20Tema%203.pdf
Digital integrated circuits analysis and design[Analisis y diseño de circuitos integrados].
John E. Ayers. CRC PRESS. 2003. Página 16
Sistemas Digitales Principios y Aplicaciones. Ronald J. Tocci, Neal S. Widmer y Gregory
L. Moss. Pearson. 2007. Paginas (4,5)
Sistemas de control en tiempo discrete. Katsuhiko Ogata.Pearson 1996. Paginas
(14,15,16)
X5
2.5 V