Compuertas Logicas FINAL

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

Universidad del Perú, Decana de América

FACULTAD DE INGENIERIA ELÉCTRONICA Y ELÉCTRICA

COMPUERTAS LOGICAS FINAL

CURSO : CIRCUITOS DIGITALES

PROFESOR : ROSSINA GONZALES

ALUMNOS : SANTOS ALVAREZ, PEDRO

Junio del 2011



FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA

OBJETIVOS:

Adquirir conocimientos y destreza en el manejo de las compuertas lógicas y circuitos lógicos básicos equivalentes a nivel de circuitos integrados.

Representación eléctrica de los estados lógicos de las variables binarias y representación óptica del resultado de una función lógica.

Fundamentos teorico:

Compuertas Lógicas

Lógica Positiva

En esta notación al 1 lógico le corresponde el nivel más alto de tensión y al 0 lógico el nivel más bajo, pero que ocurre cuando la señal no está bien definida. Entonces habrá que conocer cuáles son los límites para cada tipo de señal (conocido como tensión de histéresis), en este gráfico se puede ver con mayor claridad cada estado lógico y su nivel de tensión.

Lógica Negativa

Aquí ocurre todo lo contrario, es decir, se representa al estado "1" con los niveles más bajos de tensión y al "0" con los niveles más altos.

Por lo general se suele trabajar con lógica positiva, la forma más sencilla de representar estos estados es como se puede ver en el siguiente gráfico.

Las compuertas lógicas son dispositivos que operan con aquellos estados lógicos mencionados en lo anterior y funcionan igual que una calculadora, de un lado ingresas los datos, ésta realiza una operación, y finalmente, te muestra el resultado.

LABORATORIO DE CIRCUITOS DIGITALES COMPUERTAS LOGICAS


Cada una de las compuertas lógicas se las representa mediante un Símbolo, y la operación que realiza (Operación lógica) se corresponde con una tabla, llamada Tabla de Verdad, veamos la primera.

Compuerta NOT

Se trata de un inversor, es decir, invierte el dato de entrada, por ejemplo; si pones su entrada a 1 (nivel alto) obtendrás en su salida un 0 (o nivel bajo), y viceversa. Esta compuerta dispone de una sola entrada. Su operación lógica es s igual a a invertida

Compuerta AND

Una compuerta AND tiene dos entradas como mínimo y su operación lógica es un producto entre ambas, no es un producto aritmético, aunque en este caso coincidan.*Observa que su salida será alta si sus dos entradas están a nivel alto*

Compuerta OR

Al igual que la anterior posee dos entradas como mínimo y la operación lógica, será una suma entre ambas... Bueno, todo va bien hasta que 1 + 1 = 1, el tema es que se trata de una compuerta O Inclusiva es como a y/o b*Es decir, basta que una de ellas sea 1 para que su salida sea también 1*

Compuerta OR-EX o XOR

Es OR EXclusiva en este caso con dos entradas (puede tener más) y lo que hará con ellas será una suma lógica entre a por b invertida y a invertida por b.*Al ser O Exclusiva su salida será 1 si una y sólo una de sus entradas es 1*

Estas serían básicamente las compuertas más sencillas.

Compuertas Lógicas Combinadas

Al agregar una compuerta NOT a cada una de las compuertas anteriores los resultados de sus respectivas tablas de verdad se invierten, y dan origen a tres nuevas compuertas llamadas NAND, NOR y NOR-EX. Veamos ahora como son y cuál es el símbolo que las representa...



Compuerta NAND

Responde a la inversión del producto lógico de sus entradas, en su representación simbólica se reemplaza la compuerta NOT por un círculo a la salida de la compuerta AND.

Compuerta NOR

El resultado que se obtiene a la salida de esta compuerta resulta de la inversión de la operación lógica o inclusiva es como un no a y/o b. Igual que antes, solo agregas un círculo a la compuerta OR y ya tienes una NOR.

Compuerta NOR-EX

Es simplemente la inversión de la compuerta OR-EX, los resultados se pueden apreciar en la tabla de verdad, que bien podrías compararla con la anterior y notar la diferencia, el símbolo que la representa lo tienes en el siguiente gráfico.

I. INSTRUMENTOS Y MATERIALES:

CI TTL: 74LS00, 74LS04, 74LS08, 74LS32, 74LS86 03 diodos emisores de luz (LEDs) 03 resistencias de 100Ω 01 Fuente de 5 v c.c. 01 Multimetro (VOM) 01 protoboard, cablecillos, alicates

1. Para cada una de las compuertas lógicas hallar la tabla de verdad.



CI: OR

Primer caso: Entradas ( A=0 y B=0 ), salida Q=0

Segundo caso: Entradas (A=0 y B=1), salida Q = 1

Tercer caso: Entradas (A=1 y B=0), salida Q = 1


V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1LED2

LED3

5

0

10

0

A

B

Q

0

U2A

74LS32N

1

2

0

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1 LED2

LED3

0

0

U1A

74LS32N

3

4

5 6

0

0

0

1

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1 LED2

LED3

0

0

U1A

74LS32N

3

4

5 6

0

0

2

0

A B Q0 0 00 1 11 0 11 1 1

A B SALIDA VSAL

0 0 0 0.18 v

0 1 1 2.166 v

1 0 1 2.164 v

1 1 1 2.167 v

A B SALIDA VSAL

0 1 1 2.166 v

A B SALIDA VSAL

1 0 1 2.164 v


Cuarto caso: Entradas (A=1 y B=1), salida Q = 1

CI: AND

Primer caso: Entradas ( A = 0 y B = 0 ), salida Q = 0

Segundo caso: Entradas ( A = 0 y B =1 ), salida Q = 0

Tercer caso: Entradas ( A = 1 y B = 0 ), salida Q = 0


V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1 LED2

LED3

0

0

U1A

74LS32N

3

4

5 6

0

0

2

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1LED2

LED3

5

0

10

0

A

B

Q

0

1

2

0

0 U1A

74LS08N

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1 LED2

LED3

0

0

4

5 6

0

U1A

74LS08N

10

0

2

A B SALIDA VSAL

1 1 1 2.167 v

A B Q0 0 00 1 01 0 01 1 1

A B SALIDA VSAL

0 0 0 0.157 v

A B SALIDA VSAL

0 1 0 0.158 v


Cuarto caso: Entradas ( A = 1 y B = 1 ), salida Q = 1

CI: NOT

A Q

0 1

1 0

Primer caso: Entrada A = 0 , salida Q = 1


V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1 LED2

LED3

0

0

4

5 6

0

U1A

74LS08N

1

0

3

0

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1 LED2

LED3

0

0

4

5 6

0

U1A

74LS08N

1

0

3

V15 V

R2100Ω

R3100Ω

LED2

LED3

10

0

AQ

0

2

0

U1A

74LS04N

0 1

A B SALIDA VSAL

1 0 0 0.158 v

A B SALIDA VSAL

1 1 1 3.271 v

A Q(SALIDA)

VSAL

0 1 3.3v


Segundo caso: Entrada A = 1, salida Q = 0

CI: NOR

A B Q0 0 10 1 01 0 01 1 0


Segundo caso: Entradas ( A = 0 y B = 1 ), salida Q = 0


V15 V

R2100Ω

R3100Ω

LED2

LED3

0

0

4

60

U2A

74LS04N

21

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1LED2

LED3

5

0

10

0

A

B

Q

0

1

2

0

0 U1A

74LS02N

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1

LED2

LED3

0

0

0

0

6

4

5

U1A

74LS02N

13

0

A Q(SALIDA)

VSAL

1 0 0.157 v

A B Q(SALIDA) VSAL

0 0 1 3.27 v

1 0 0 0.168 v

0 1 0 0.165 v

1 1 0 0.157 v

A B Q(SALIDA) VSAL

0 1 0 0.165 v




CI: NAND


V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1

LED2

LED3

0

0

0

0

6

4

5

U1A

74LS02N

12

0

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1

LED2

LED3

0

0

0

0

6

4

5

U1A

74LS02N

1

2

A B Q(SALIDA) VSAL

1 0 0 0.168 v

A B Q(SALIDA) VSAL

1 1 0 0.157 v

A B Q0 0 10 1 11 0 11 1 0






V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1LED2

LED3

5

0

10

0

A

B

Q

0

1

2

0

0 U1A

74LS00N

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1LED2

LED3

0

0

6

4

5

0

U2A

74LS00N

1

2

0

0

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1LED2

LED3

0

0

6

4

5

0

U2A

74LS00N

13

0

0



CI: XOR




V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1LED2

LED3

0

0

6

4

5

0

U2A

74LS00N

1

0

3

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1LED2

LED3

5

0

10

0

A

B

Q

0

1

2

0

0 U1A

74LS86N

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1LED2

LED3

0

0

6

4

5

0

U1A

74LS86N

10

0

2

A B Q0 0 00 1 11 0 11 1 0




CI: XNOR



V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1LED2

LED3

0

0

6

4

5

0

U1A

74LS86N

13

0

0

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1LED2

LED3

0

0

6

4

5

0

U1A

74LS86N

1

0

3

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1LED2

LED3

5

0

10

0

A

B

Q

0

2

0

U1

ENOR2

30

A B Q0 0 10 1 01 0 01 1 1




Cua

rto caso: Entradas ( A = 1 y B = 1 ), salida Q = 1


V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1LED2

LED3

0

4

5

0

2

0

U1

ENOR2

1

0

60

V15 V R1

100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1LED2

LED3

0

4

5

0

2

0

U1

ENOR2

13

0

0

V15 V R1

100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1LED2

LED3

0

4

5

0

2

0

U1

ENOR2

1

0

3


2.-Implementar la función lógica OR utilizando solo compuertas NAND.

Tabla del circuito simulado tabla del circuito medido





V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1

LED2

LED3

5 0.000 V+

-

0.000 V+

-

0

0.000 V+

-

0

4

10

0

A

B

Q11

6

7

0

0

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1

LED2

LED3

5 5.000 V+

-

5.000 V+

-

0

0.000 V+

-

0

4

10

0

A

B

Q11

6

7

3

0

0

VA VB A B SALIDA

VSAL

0 v 0 v 0 0 0 0.183 v0 v 4.96 v 0 1 1 3.43 v

4.94 v 0 v 1 0 1 3.7 v4.96 v 4.96 v 1 1 1 4.15 v

VA VB A B SALIDA

VSAL

0 v 0 v

0 0 0 0 v

0 v 5 v

0 1 1 5 v

5 v 0 v

1 0 1 5 v

5 v 5 v

1 1 1 5v

A B SALIDA VSAL

0 0 0 0.183 v

A B SALIDA VSAL

0 1 1 3.43 v


3.-Implementar la función lógica AND utilizando solo compuertas NOR.



V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1

LED2

LED3

5 0.000 V+

-

5.000 V+

-

0

5.000 V+

-

0

4

10

0

A

B

Q11

6

7

0

2

0

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1

LED2

LED3

5 5.000 V+

-

5.000 V+

-

0

5.000 V+

-

0

4

10

0

A

B

Q11

6

7

0

2

A B SALIDA VSAL

1 0 1 3.7 v

A B SALIDA VSAL

1 1 1 4.15 v

VA VB A B SALIDA VSAL

0 v 0 v 0 0 0 0.2 v0 v 4.9 v 0 1 0 0 .218v

4.9 v 0 v 1 0 0 0.219v4.9 v 4.9 v 1 1 1 3.1416v

VA VB A B SALIDA

VSAL

0 v 0 v

0 0 0 0 v

0 v 5 v

0 1 0 0 v

5 v 0 v

1 0 0 0 v

5 v 5 v

1 1 1 5 v






V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1

LED2

LED3

5 0.000 V+

-

0.000 V+

-

0

0.000 V+

-

0

4

10

0

A

B

Q

0

11

6

7

0

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1

LED2

LED3

5 5.000 V+

-

0.000 V+

-

0

0.000 V+

-

0

4

10

0

A

B

Q11

6

7

0

1

0

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1

LED2

LED3

5 0.000 V+

-

0.000 V+

-

0

5.000 V+

-

0

4

10

0

A

B

Q11

6

7

0

2

0

A B SALIDA

VSAL

0 0 0 0.2 v

A B SALIDA

VSAL

0 1 0 0 .218v





V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1

LED2

LED3

5 5.000 V+

-

5.000 V+

-

0

5.000 V+

-

0

4

10

0

A

B

Q11

6

7

0

2

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1

LED2

LED3

5 0.000 V+

-

0.000 V+

-

0

0.000 V+

-

0

4

6

8

9

10

0

11

A

B

Q

2

0

0

A B SALIDA

VSAL

1 0 0 0.219v

A B SALIDA VSAL

1 1 1 3.1416v

VA VB A B SALIDA

VSAL

0 v 0 v

0 0 0 0 v

0 v 5 v

0 1 1 5 v

5 v 0 v

1 0 1 5 v

5 v 5 v

1 1 0 0 v


0 v 0 v 0 0 0 0.163 v0 v 4.9 v 0 1 1 3.32 v4.9 v

0 v 1 0 1 3.29v

4.9 v

4.9 v 1 1 0 0.166v

A B SALIDA VSAL

0 0 0 0.163 v






V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1

LED2

LED3

5 5.000 V+

-

5.000 V+

-

0

0.000 V+

-

0

4

6

8

9

10

0

11

A

B

Q

2

3

0

0

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1

LED2

LED3

5 0.000 V+

-

5.000 V+

-

0

5.000 V+

-

0

4

6

8

9

10

0

11

A

B

Q

2

0

1

0

A B SALIDA VSAL

0 1 1 3.32 v

A B SALIDA VSAL

1 0 1 3.29v


V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1

LED2

LED3

5 5.000 V+

-

0.000 V+

-

0

5.000 V+

-

0

4

6

8

9

10

0

11

A

BQ

2

0

1

5.-Implemente la función lógica XNOR utilizando solo compuertas AND, OR y NOT.




V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1

LED2

LED3

5 0.000 V+

-

5.000 V+

-

0

0.000 V+

-

0

4

6

8

9

10

0

112

A

B

Q

0

0

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1

LED2

LED3

5 5.000 V+

-

0.000 V+

-

0

0.000 V+

-

0

4

6

8

9

10

0

112

A

B

Q

0

10

VA VB A B SALIDA

VSAL

0 v 0 v

0 0 1 5v

0 v 5 v

0 1 0 0 v

5 v 0 v

1 0 0 0 v

5 v 5 v

1 1 1 5 v


0 v 0 v 0 0 1 3.3v

0 v 4.92 v 0 1 0 0.16 v

4.93 v 0 v 1 0 0 0.16v

4.96 v 4.95 v 1 1 1 3.34v

A B SALIDA VSAL

0 0 1 3.3v

A B SALIDA VSAL

0 1 0 0 .16v




CUESTIONARIO

Comente los datos obtenidos en base a los circuitos experimentales

De acuerdo con la tablas realizadas en los circuitos implementados de los pasos 2, 3, 4 y 5; nos dan unos valores de voltajes apróximados a 5 volvios esto se debe ya que al medir el voltaje entre una entrada y tierra o la salida y tierra , tenemos una resistencia y un led en serie, es en el led donde se produce una caída de tensión muy pequeña , esto hace que los voltajes medidos no son exactamente 5 voltios.

CONCLUSIONES

Las compuertas lógicas tienen una determinada tabla de verdad de acuerdo a sus características y propiedades eléctricas de cada uno de los integrados


V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1

LED2

LED3

5 0.000 V+

-

0.000 V+

-

0

5.000 V+

-

0

4

6

8

9

10

0

112

A

B

Q

00

3

V15 V

R1100Ω

R2100Ω

R3100Ω

LED1

LED2

LED3

5 5.000 V+

-

5.000 V+

-

0

5.000 V+

-

0

4

6

8

9

10

0

112

0

A

BQ

1

A B SALIDA VSAL

1 0 0 0.16 v

A B SALIDA VSAL

1 1 1 3.34v


Las funciones lógicas también se pueden representar utilizando solo una compuerta lógica o combinando otras compuertas lógicas.

Los voltajes de entrada no son exactamente iguales a la que entrega la fuente de alimentación Los LEDs encienden o no , ya sea en las entradas o en la salida de acuerdo a su tabla de verdad

(enciende = 1, apagado = 0 )

OBSERVACIONES:

Las compuertas TTL tienen características eléctricas que debemos conocer como el voltaje máximo y mínimo de alimentación.

La resistencia que va en serie con los LEDs, es de protección ya que sino hacemos esa conexión se puede dañar los LEDs.


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Compuertas Logicas FINAL