ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE SISTEMAS

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1 LABORATORIO NRO. 02 TEMA: Compuertas Lógicas ALUMNO: CODIGO: GRUPO: Lunes: 2:00 pm 3:00pm Martes: 2:00 pm 5:00pm NOTA 1 OBJETIVO Adquirir conocimiento y destreza en el manejo de las compuertas lógicas y circuitos lógicos básicos equivalentes a nivel de circuitos integrados. Representación eléctrica los estados lógicos de las variables binarias y representación óptica del resultado de una función lógica. Verificar los resultados prácticos con el uso el simulador PROTEUS ISIS. 2 EQUIPOS Y COMPONENTES REQUERIDOS Fuente de voltaje VDC = 5V, protoboard, cables de conexión y pela-cables. C.I.: 74LS00, 74LS02, 74LS04, 74LS08, 74LS32, 74LS86 05 resistores de carbón de 220 (1/2W) y 5 LED s. 3 REVISIÓN TEÓRICA 3.1 FAMILIAS LÓGICAS Una familia lógica de circuitos integrados digitales monolíticos, es un grupo de puertas lógicas (o compuertas) construidas usando uno de varios diseños diferentes, usualmente con niveles lógicos compatibles y características de fuente de poder dentro de una familia. a) Tipos de familias lógicas: Dentro de las familias lógicas se encuentran DL (Lógica de Diodo) RTL (Lógica de Resistencia-Transistor) DTL (Lógica de Diodo-Transistor) ECL (Lógica de Acoplamiento de Emisor) TTL (Lógica de Transistor-Transistor) IIL ó I2L (Lógica Inyección Integrada) MOS (Semiconductor Oxido Metal) o PMOS (MOS tipo-p) o NMOS (MOS tipo-n) o CMOS (MOS Complementario) o BiCMOS (CMOS Bipolar) Ing. Christian Lezama Cuellar Semestre I Página 1 de 9

2 b) Tecnología TTL: Acrónimo Inglés de Transistor-Transistor Logic, es una familia lógica o lo que es lo mismo, una tecnología de construcción de circuitos electrónicos digitales. En los componentes fabricados con tecnología TTL los elementos de entrada y salida del dispositivo son transistores bipolares. Características. Su tensión de alimentación característica dentro del rango: 4,75V - 5,25V. Los niveles lógicos: entre 0,2V y 0,8V para el estado L (bajo) y los 2,4V y Vcc para el estado H (alto). La velocidad de transmisión entre los estados lógicos es su mejor base, si bien esta característica le hace aumentar su consumo siendo su mayor enemigo. Motivo por el cual han aparecido diferentes versiones de TTL como FAST, L (bajo consumo), S (serie rápida schottky) LS (rápida de bajo consumo), etc. En algunos casos puede alcanzar poco más de los 250 MHz. c) Tecnología CMOS: del inglés Complementary Metal Oxide Semiconductor Semiconductor Complementario de Óxido Metálico, es una de las familias lógicas empleadas en la fabricación de circuitos integrados (chips). Su principal característica consiste en la utilización conjunta de transistores de tipo pmos y tipo nmos configurados de tal forma que, en estado de reposo, el consumo de energía es únicamente el debido a las corrientes parásitas. En la actualidad, la mayoría de los circuitos integrados que se fabrican utilizan la tecnología CMOS. Esto incluye microprocesadores, memorias, DSPs y muchos otros tipos de chips digitales. Características. Su tensión de alimentación característica dentro del rango: 3V - 18V. Son sencillos de diseñar. Alta densidad de integración, menor consumo de energía, menor costo. Versiones de CMOS: HC y HCT. 3.2 FUNCIONES Y COMPUERTAS LÓGICAS Tabla de verdad de las funciones lógicas: Variables AND OR NOT NAND NOR XOR XNOR X Y X.Y X + Y Ing. Christian Lezama Cuellar Semestre I Página 2 de 9

3 Diagramas esquemáticos de las compuertas lógicas con circuitos integrados estándar de la serie TTL 74LSxx: NAND: 74LS00 C.I.: 74LS00 NOR: 74LS02 NOT: 74LS04 AND: 74LS08 OR: 74LS32 XOR: 74LS86 XNOR: 74LS266 Ing. Christian Lezama Cuellar Semestre I Página 3 de 9

4 4 DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 4.1 IMPLEMENTAR LA FUNCIÓN LÓGICA OR UTILIZANDO SÓLO COMPUERTAS NAND: Implemente en protoboard el circuito de la siguiente figura Manipule el estado de los conmutadores que representan las variables binarias (A1 y B1), observe y anote el estado lógico del Led en la tabla de verdad (1). Tabla de verdad (1) A1 B1 Led1 Manipule los controles de estado lógico (A1 y B1) que representan las variables binarias, observe y anote el estado del probador lógico en la tabla de verdad (2). Tabla de verdad (2) A1 B1 S1 Para el circuito lógico de la figura anterior, plantee y deduzca la expresión algebraica que corresponde a la función lógica S1 en función de A1 y B IMPLEMENTAR LA FUNCIÓN LÓGICA AND UTILIZANDO SÓLO COMPUERTAS NOR: Manipule el estado de los conmutadores que representan las variables binarias (A2 y B2), observe y anote el estado lógico del Led en la tabla de verdad (3). Ing. Christian Lezama Cuellar Semestre I Página 4 de 9

5 Tabla de verdad (3) A2 B2 Led2 Manipule los controles de estado lógico (A2 y B2) que representan las variables binarias, observe y anote el estado del probador lógico en la tabla de verdad (4) Tabla de verdad (4) A2 B2 S2 Para el circuito lógico de la figura anterior, plantee y deduzca la expresión algebraica que corresponde a la función lógica S2 en función de A2 y B IMPLEMENTAR EL TEOREMA DE D MORGAN, CASO-1: Manipule el estado de los conmutadores que representan las variables binarias (A3 y B3), observe y anote el estado lógico del Led en la tabla de verdad (5). Tabla de verdad (5) A3 B3 Led3 Ing. Christian Lezama Cuellar Semestre I Página 5 de 9

6 Manipule los controles de estado lógico (A3 y B3) que representan las variables binarias, observe y anote el estado del probador lógico en la tabla de verdad (6). Tabla de verdad (6) A3 B3 S3 Para el circuito lógico de la figura anterior, plantea y deduzca la expresión algebraica que corresponde a la función lógica S3 en función de A3 y B IMPLEMENTAR EL TEOREMA DE D MORGAN, CASO-2: Manipule el estado de los conmutadores que representan las variables binarias (A4 y B4), observe y anote el estado lógico del Led en la tabla de verdad (7). Tabla de verdad (7) A4 B4 Led4 Manipule los controles de estado lógico (A4 y B4) que representan las variables binarias, observe y anote el estado del probador lógico en la tabla de verdad (8). Para el circuito lógico de la misma figura, plantee y deduzca la expresión algebraica que corresponde a la función lógica S4 en función de A4 y B4. Ing. Christian Lezama Cuellar Semestre I Página 6 de 9

7 Tabla de verdad (8) A4 B4 S4 4.5 IMPLEMENTAR LA FUNCIÓN LÓGICA XOR UTILIZANDO LAS COMPUERTAS AND, OR Y NOT: Manipule el estado de los conmutadores que representan las variables binarias (A5 y B5), observe y anote el estado lógico del Led en la tabla de verdad (9). Tabla de verdad (9) A5 B5 Led5 Manipule los controles de estado lógico (A5 y B5) que representan las variables binarias, observe y anote el estado del probador lógico en la tabla de verdad (10). Tabla de verdad (10) A5 B5 S5 Ing. Christian Lezama Cuellar Semestre I Página 7 de 9

8 Para el circuito lógico de la figura anterior, plantee y deduzca la expresión algebraica que corresponde a la función lógica S5 en función de A5 y B IMPLEMENTAR LA FUNCIÓN LÓGICA XNOR UTILIZANDO LAS COMPUERTAS AND, OR Y NOT Manipule el estado de los conmutadores que representan las variables binarias (A6 y B6), observe y anote el estado lógico del Led en la tabla de verdad (11). Tabla de verdad (11) A6 B6 Led6 Manipule los controles de estado lógico (A6 y B6) que representan las variables binarias, observe y anote el estado del probador lógico en la tabla de verdad (12). Tabla de verdad (12) A6 B6 S6 Para el circuito lógico de la figura anterior, plantee y deduzca la expresión algebraica que corresponde a la función lógica S1 en función de A6 y B6. Ing. Christian Lezama Cuellar Semestre I Página 8 de 9

9 5 OBSERVACIONES 6 CONCLUSIONES 7 BIBLIOGRAFÍA 8 ANEXO Ubicación de componentes en la ventana Pick Devices Dispositivo Librería Sub-categoría Categoría AND, OR, NOT ACTIVE Gates Simulator Primitives NAND; NOR, XOR ACTIVE Gates Simulator Primitives LOGICSTATE ACTIVE Logic Stimuli Debugging Tools LOGICPROBE (BIG) ACTIVE Logic Probes Debugging Tools SWITCH-SPDT ACTIVE Switches Switches & Relays RES IEEE DEVICE Generic Resistors Ing. Christian Lezama Cuellar Semestre I Página 9 de 9