Date post: | 12-Apr-2017 |
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Compuertas Lógicas
Cibernética y Computación 1
Introducción
La electrónica digital es la tecnología que hace posible la creación de dispositivos “digitales” como relojes, calculadoras y computadoras, entre otros.
Interruptores lógicosLos circuitos lógicos digitales son redes
complejas de interruptores hechos con transistores. Éstos circuitos lógicos simples se llaman compuertas. Como ejemplo tenemos:
La lámpara enciende si
A Y B están cerrados
A B
La lámpara enciende si
A O B están cerrados
A
B
Circuitos lógicos con transistoresLas siguientes pantallas mostrarán
como los interruptores hechos con base a transistores se utilizan para formar cuatro circuitos de decisión o compuertas lógicas básicas, se muestra la tabla de verdad, la cual muestra la salida de todas las combinaciones posibles.
Compuerta AND
A
B10kW
10kW
4.7kW
2N2222
2N2222
6V
Salida
ATierr
aTierr
a+6V+6V
BTierr
a+6VTierr
a+6V
Salida
Tierra
Tierra
Tierra
+6VAB Salida
Compuerta NAND
A
B10kW
10kW
4.7kW
2N2222
2N2222
6V
Salida
ATierr
aTierr
a+6V+6V
BTierr
a+6VTierr
a+6V
Salida
+6V+6V+6VTierr
a
AB Salida
Compuerta ORA
Tierra
Tierra
+6V+6V
BTierr
a+6VTierr
a+6V
Salida
Tierra
+6V+6V+6V
A
B
10kW
10kW
4.7kW
2N2222
2N2222
6V
SalidaAB Salida
Compuerta NORA
Tierra
Tierra
+6V+6V
BTierr
a+6VTierr
a+6V
Salida
+6VTierr
aTierr
aTierr
a
A
B
10kW
10kW
4.7kW
2N2222
2N2222
6V
Salida
AB Salida
Resumen
A0011
B0101
A or B0111
A nor B1000
A nand B1110
A and B0001
A xor B0110
A xnor B1001
Sustituyendo los voltajes y las “tierras” por los dígitos binarios tenemos:
La secuencia de las entradas corresponden a los cuatro primeros números expresados en el sistema binario
AB Salida
Compuerta XNOR
AB Salida
Compuerta XOR
Tipos de transistoresTTL (Transistor Transistor Logic): Son
circuitos fáciles de usar, requieren pocos cuidados en su manejo, soportan 20 MHz o más. Cada transistor gasta mucha energía: 3 mA. La versión LowPower Schottky utiliza 80% de voltaje y es más veloz. Requiere 5 V. Las entradas no conectadas las asume como 1. Colocar las salidas no utilizadas al voltaje de alimentación para ahorrar energía.
(éstos son los que vamos a usar, podemos conectar un capacitor de 0.01 a 0.1 mF)
Tipos de transistoresCMOS (Complementary Metal-Oxide-
Silicon): Son circuitos muy sensibles a la estática y no son tan rápidos como los TTL. Gastan poca energía: 0.1 mA. Pueden energizarse con voltajes de 3 a 18V. Las entradas pueden provocar ruido. No conectar las entradas cuando el circuito no tenga corriente.
Estructura Interna Circuito Integrado LS7400
Vcc
1 2 3 4 5 6 7
14 13 12 11 10 9 8
Uso de la tableta protoboard
Tableta protoboard Cable telefónicoblindado
Circuitos integradosResistencias
Puedes agregar otros componentes, comoLEDs, o enganchar otras tabletas de experimentación
Al insertar cualquier patita de un componente, automáticamente queda
conectada toda la columna
La alimentación del circuito se coloca en los extremos a lo
largo de la tableta
– +
Todos las entradas compartenla misma información, los
grupos se mantienenindependientes
Los puentes o interconexiones se hacen con un cable de cobre
protegido con plástico aislanteEnergizamos una línea
para alimentar al circuito integrado
Energizamos una línea para alimentar al circuito
integrado
Éstos puentes permiten hacer interconexiones en nuestra tarjeta y poder reutilizarse.
Hay otro tipo de tarjetas para probar circuitos
Las líneas energizadas
corren alrededor del
circuito
Área de trabajopara
los circuitos
Área de interfaz con otros circuitos
Alrededor de cada agujero
existe un recubrimiento metálico para las
conexiones de soldadura
Uso de resistencias
X1 X10 X100
X1,000 X10,000 X100,000
X1’000,000 X10’000,000 X100’000,000
0123456789
0123456789
Negro
Café
Rojo
Naranja
Amarillo
Verde
Azul
Violeta
Gris
Blanco
Ninguno: ±20%
Dorado: ±5%Plateado: ±10%
Tolerancia
+ –
Configuración de los LED’s
+ –
Ya que utilizaremos circuitos TTL, buscar preferentemente aquellos que soporten 5 V
+ –
Si no se consiguen de éste tipo, agregar una resistencia de 330 entre el LED y tierra
Proceso de diseño de circuitos
1.Define el problema que quieres resolver, los estados, las variables de entrada y las variables de salida
2. Resuelve el problema reduciendo el circuito a su mínima expresión utilizando circuitos comerciales conocidos
3. Documenta adecuadamente la solución
4. Implementa la solución en la tableta revisando las especificaciones de los circuitos integrados que utilices, verifica la operación correcta del circuito. Documenta los problemas que tuviste al armar el circuito e inclúyelos en la documentación inicial
Compuertas Lógicas
Cibernética y Computación 1
FINFIN