Formatos para prácticas de laboratorio

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1 CARRERA PLAN DE ESTUDIO CLAVE DE UNIDAD DE APRENDIZAJE NOMBRE DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Ing. Electrónica Diseño Digital PRÁCTICA No. 2 LABORATORIO DE NOMBRE DE LA PRÁCTICA Diseño Digital DURACIÓN (HORAS) Compuertas Lógicas 2 1. INTRODUCCIÓN Compuertas lógicas Una compuerta lógica es un dispositivo electrónico formado por varios elementos pasivos y activos dentro de un circuito integrado donde se puede cambiar el nivel de voltaje de una terminal conectada a su salida dependiendo de los niveles de voltaje que tenga en sus entradas. El nombre de compuerta proviene del hecho de que este dispositivo puede usarse para permitir o no que el nivel que llega a una terminal de entrada se repita en la terminal de salida. El término lógica se debe a que, en esencia, una compuerta realiza electrónicamente una operación lógica, de forma tal de que, a partir de una combinación de valores lógicos existentes en las entradas obtiene un valor lógico (1 ó 0) en su salida. El comportamiento de una determinada compuerta a todas las combinaciones posibles de valores lógicos de entrada se resume en una tabla de funcionamiento o tabla de verdad. Este último nombre proviene claramente de la analogía con las tablas de verdad de la lógica preposicional Una tabla de verdad muestra todos los valores o combinaciones de entrada posibles a una compuerta así como la salida correspondiente a cada uno de ellos. 2. OBJETIVO (COMPETENCIA) Armar y comprobar la tabla de verdad de las compuertas lógicas básicas, utilizando de manera correcta la punta de prueba lógica construida en la práctica anterior para comprender el funcionamiento y las características de cada una de las compuertas con actitud ordenada y objetiva. 3. FUNDAMENTO Las compuertas lógicas se representan mediante símbolos y su comportamiento se rige a través de una tabla de verdad. Las compuertas básicas son el inversor o NOT, la compuerta AND (Y), la compuerta OR (O) y las compuertas adicionales que se derivan de la combinación de estas tres como son la compuerta NAND, la compuerta NOR y la compuerta OR Exclusiva o EXOR. A continuación se hace una descripción breve de cada una de ellas. Página 5 de 35

2 Compuerta Inversor o complemento (NOT) Como su nombre lo dice, esta compuerta invierte el nivel de voltaje de la señal de entrada, es decir, si la entrada es nivel alto (1) lo cambia por un nivel bajo (0) o viceversa. En la siguiente figura se muestra su símbolo, su ecuación booleana, el circuito integrado 7404 de dicha compuerta y su tabla de verdad. Nota: La nomenclatura se puede encontrar como: 7404, 74LS04, 74H04 u otras formas de acuerdo a la FAMILIA LÓGICA utilizada (TTL, LOW SCHOTKY, HIGH SPEED CMOS, etc.) Como se observa en el circuito integrado hay seis compuertas NOT donde puede utilizarse cualquiera de ellas en algún circuito digital. Compuerta Lógica AND En la compuerta lógica AND, las salida estará en un nivel alto (1) únicamente cuando todas las entradas (2 o más) estén en nivel alto (1). En la figura siguiente se muestra el símbolo, la ecuación booleana, el circuito integrado y la tabla de verdad de esta compuerta. Página 6 de 35

3 Compuerta Lógica OR La compuerta lógica OR tendrá un nivel alto en su salida, cuando cualquiera de las entradas esté en nivel alto. En la figura siguiente se muestra su símbolo, la ecuación booleana, el circuito integrado y la tabla de verdad correspondiente a esta compuerta: Compuerta Lógica NAND La compuerta NAND realiza la operación contraria a la compuerta AND, es decir, la salida tendrá un nivel alto (1) cuando alguna o todas las entradas tengan un nivel bajo (0). En la figura siguiente se indica el símbolo, la ecuación booleana, el circuito integrado y la tabla de verdad de esta compuerta. Compuerta NOR La compuerta NOR ejecuta la operación inversa de la compuerta OR, es decir, su salida será nivel alto (1) únicamente cuando todas sus entradas estén en nivel bajo (0). En la figura siguiente se indica el símbolo, la ecuación booleana, el circuito integrado y su tabla de verdad. Página 7 de 35

4 Compuerta OR Exclusivo Esta compuerta tiene un nivel alto (1) cuando una y sólo una de sus entradas esté en nivel alto (1) y está en nivel bajo (0), cuando sus entradas sean iguales. Esta compuerta sólo se fabrica con dos entradas. En la figura siguiente se muestra su símbolo, ecuación booleana, su representación en circuito integrado y su tabla de verdad. Además se agrega el circuito equivalente de la misma. Circuito equivalente de la EXOR Debido a que la ecuación booleana de la compuerta OR Exclusivo es: equivalente es el mostrado a continuación:, su circuito Página 8 de 35

5 Se observa que es una gran ventaja utilizar el circuito integrado de la EXOR en lugar de armar el circuito equivalente lo que necesitaría del uso de tres compuertas diferentes como son la NOT, AND y OR. 4. PROCEDIMIENTO (DESCRIPCIÓN) A) EQUIPO NECESARIO MATERIAL DE APOYO B) DESARROLLO DE LA PRÁCTICA. 1. Realice una investigación bibliográfica de los voltajes y corrientes utilizados por los LEDs de diferentes colores (Rojo, Verde, Amarillo, Blanco, Azul) y anótelos en una tabla y compárelos. 2. Armar en el Protoboard cada una de las compuertas lógicas básicas y comprobar su funcionamiento comprobando la tabla de verdad. Coloque un LED y una resistencia en serie o la punta de prueba lógica de la salida a tierra; el LED encendido indica nivel alto (1) y el LED apagado indica nivel bajo (0). C) CÁLCULOS Y REPORTE 5. RESULTADOS Y CONCLUSIONES 6. ANEXOS 7. REFERENCIAS Página 9 de 35