U N I V E R S I D A D P Ú B L I C A D E E L A L T OF A C U L T A D D E I N G E N I E R I A

COMPUERTAS DIGITALES

1. OBJETIVOS

Verificar experimentalmente la operación de las compuertas digitales AND, OR, NOT, NAND, NOR, OR EXCLUSIVO, NOR EXCLUSIVO.

Conocer las especificaciones técnicas de cada uno de los circuitos integrales correspondientes a cada una de las compuertas lógicas.

INFORME DE LABORATORI

O

Comprender el funcionamiento de cada una de las compuertas utilizadas en los circuitos electrónicos digitales, tales como los AND, OR, NOT, NAND, NOR, OR EXCLUSIVO, NOR EXCLUSIVO.

2. INTRODUCCIÓN

En el presente informe de detallan las actividades realizadas sobre compuestas digitales, estos circuitos digitales se montaron en un protoboard para la comprobación física de los circuitos, siguiendo una guía de laboratorio digital. Además se realizaron los análisis de los diagramas o esquemas de circuitos lógicos con compuertas AND, OR,

NOT, NAND, NOR, OR EXCLUSIVO, NOR EXCLUSIVO para determinar la función resultante de cada uno de ellos utilizando la tabla de la verdad.

MARCO TEÓRICO

COMPUERTAS LÓGICAS

La construcción de las compuertas lógicas, está basada en componentes discretos (Transistores, Diodos, y Resistencias), pero con la enorme ventaja de que en un solo circuito integrado podemos encontrar 1, 2, 3 o 4 compuertas (dependiendo de su número de entradas y propiedades).

Todos los circuitos internos de las compuertas están conectados de manera que las entradas y salidas puedan manejar estados lógicos (1 o 0).

TABLAS DE VERDAD

Una tabla de verdad es una tabla que nos muestra la manera en que reacciona la salida de una compuerta o circuito lógico, en función de sus entradas. En la tabla se describen todas las posibles variables de entrada y las consiguientes variables de salida.

OPERACIONES LÓGICAS

Las operaciones lógicas básicas son 3 OR (suma), AND (multiplicación) y NOT (negación), Tomando como base la operación que ejecutan, se le da a cada compuerta su nombre y símbolo en un diagrama, veamos con más detalle cada una de ellas:

OPERACIÓN OR (+)

Tomemos una compuerta con dos entradas (Variables A y B), y una salida (Variable Z), al realizar la operación OR sobre las entradas A, B, el valor de la salida, Z sería:

Z = A + B (o de manera gráfica) Z = A OR B

La siguiente tabla representa la tabla de verdad para una compuerta tipo OR, y su símbolo gráfico.

Por lo que podríamos resumir la operación OR como:

Si A o B son 1, Z será 1.

Z = A + B se "traduciría" como Z es igual a A más B.

La operación OR es básicamente una suma, pero como sólo podemos tener 0 o 1, la suma de 1 + 1 será siempre igual a 1.

OPERACIÓN AND

Tomemos una compuerta con dos entradas (Variables A y B), y una salida (Variable Z), al realizar la operación AND sobre las entradas A, B, el valor de la salida, Z sería:

Z = A * B (o de manera gráfica) Z = A AND B

La siguiente tabla representa la tabla de verdad para una compuerta tipo AND, y su símbolo gráfico.

Por lo que podríamos resumir la operación AND como:

Si A y B son 1, Z será 1

Z = A * B se "traduciría" como Z es igual a A por B

La operación AND es básicamente una multiplicación, pero como sólo podemos tener 0 o 1, la suma de 1 * 1 siempre será igual a 1.

OPERACIÓN NOT

Tomemos una compuerta NOT, este tipo de compuertas sólo tienen una entrada, nuestra salida siempre será el opuesto a la entrada, al realizar la operación NOT en la entrada, el valor de X sería:

Z = A Negada (o de manera gráfica) Z = A

La siguiente tabla representa la tabla de verdad para una compuerta tipo AND, y su símbolo gráfico.

La tabla de verdad nos lleva a la conclusión de que la salida de una compuerta NOT (Inversora) siempre será el nivel contrario a la entrada.

COMBINACIONES ENTRE COMPUERTAS

Una vez comprendido los resultados que obtenemos con las operaciones de las compuertas lógicas básicas, podemos analizar las combinaciones básicas entre las compuertas. Cada una de las uniones de las tres compuertas básicas, nos dan como resultado dos compuertas más, OR con NOT, y AND con NOT (De hecho serían tres, faltando la unión NOT y NOT, pero esta unión directa no es útil si se tiene sólo una salida, ya que el resultado de la misma sería igual a la entrada).

Otro tipo de compuertas combinadas (no tan básicas ya que incluyen más de dos compuertas) que pueden utilizarse son la compuertas OR y NOR EXCLUSIVAS, veamos cómo están conformadas.

COMPUERTA NOR

La siguiente imagen nos muestra el proceso de unión de las compuertas OR y NOT para darnos como resultado la compuerta NOR.

La tabla de verdad nos revela la diferencia entre una compuerta OR y una NOR.

La salida de una compuerta NOR es la inversión (negación) de la salida OR, en cualquier combinación de las entradas. Por lo tanto, las expresiones serían:

NOTA: La línea que se encuentra encima de la operación A + B significa negación o inversión.

COMPUERTA NAND

La siguiente imagen nos muestra el proceso de unión de las compuertas AND y NOT para darnos como resultado la compuerta NAND.

La tabla de verdad nos revela la diferencia entre una compuerta AND y una NAND.

La salida de una compuerta NAND es la inversión (negación) de la salida AND, en cualquier combinación de las entradas. Por lo tanto, las expresiones serían:

NOTA: La línea que se encuentra encima de la operación A + B significa negación o inversión.

3. MATERIALES Y EQUIPOS

1 Circuito integrado AND 74LS08

1 Circuito integrado OR 74LS32

1 Circuito integrado NOT 74LS04

1 Circuito integrado NAND 74LS00

1 Circuito integrado NOR 74LS02

1 Circuito integrado OR EXCLUSIVO 74LS86

1 Circuito integrado NOR EXCLUSIVO 74LS266

3 Resistencias de 330 ohmios, ¼ watt

3 Leds

1 Dip Switch de 4 interruptores

1 protoboard

Equipos

Fuente de tensión dc de 5 V

Multímetro

Cables de conexión y herramientas

4. LABORATORIO

L.1 Armar el siguiente circuito y llenar la tabla de verdad

Compuerta AND

Entradas

salidas

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

L.2 Armar el siguiente circuito y llenar la tabla de verdad

Compuerta OR

Entradas

salidas

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

L.3 Armar el siguiente circuito y llenar la tabla de verdad

Compuerta NOT

entradas

salidas

0 1

1 0

L.4 Armar el siguiente circuito y llenar la tabla de verdad

Compuerta NAND

Entradas

salidas

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

L.5 Armar el siguiente circuito y llenar la tabla de verdad

Compuerta NOR

Entradas

salidas

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

L.6 Armar el siguiente circuito y llenar la tabla de verdad

Compuerta OR EX

Entradas

salidas

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

L.7 Armar el siguiente circuito y llenar la tabla de verdad

Compuerta NOR EX

Entradas

salidas

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 1

NOTA: el L3 no nos dio los resultados correctos debido a la falta del

circuito integrado

5. CONCLUSIONES

Como conclusión podemos decir que la práctica del laboratorio ayuda a

disipar muchas dudas y mejora la comprensión sobre los circuitos lógico

digital.

La conexión entre las compuertas y los elementos que la acompañan

como ser los interruptores, resistencias y los LED deben ser

cuidadosamente realizadas porque con una conexión que este mal el

circuito no funcionara como se desea.

Recomendaciones:

Al momento de montar los componentes se debe estar seguro que se

siguió el diagrama correctamente, pues estos circuitos integrados son

muy delicados y pueden llegar a dañarse.

Por otro lado para evitar problemas se recomienda utilizar conductores

en buen estado y comprobar que no estén rotos internamente, para

esto, solo se necesita medir continuidad entre cada uno de sus

extremos.

.

6. ANEXOS