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Circuitos en serie, circuitos en paralelo e introduccin a compuertas lgicas

FacultadIngeniera

ProgramaBioingeniera

rea Curricular Bsica de Ingeniera

Nombre de la AsignaturaCircuitos Digitales

LugarLaboratorio E201

Fecha de realizacin de la prctica27 de julio de 2015

Nombre de la prcticaPrctica de laboratorio, Circuitos Digitales

Docente (s) a cargoAndrs Alberto Ramrez Duque

Estudiante Monitor (es)Juan Nicols Bejarano RosLuisa Fernanda Echeverry Gmez

Estudiantes que presentan el informe Andrea Carolina Diaz BarragnLina Mara Pea

1. Titulo

Principios bsicos: Circuitos en serie, circuitos en paralelo e introduccin a compuertas lgicas

2. Introduccin

Circuito en serieSe define un circuito en serie como aquel en el que el terminal de salida cada elemento se conecta al terminal de entrada del dispositivo siguiente.

Circuito en paraleloSe define un circuito en paralelo como aquel en el que tanto la terminal de entrada como la terminal de salida de cada elemento se encuentran conectadas entre s.

El siglo antepasado Venn Muller propuso una teora llamada: Lgica de Venn y se basa en la afirmacin de que en la vida real nos regimos por universos, donde, segn la teora; el universo es igual a uno o a todo. Posteriormente el investigador Claude E Shannon relaciona la lgica de Venn con los circuitos electrnicos y propona:

1. Que un cero lgico (0) es un circuito abierto.2. Que un uno lgico (1) es un circuito cerrado.3. Una variable binaria es un interruptor que puede estar abierto o cerrado.

Complementariamente propone que nuestra vida se rige por eventos condicionales Y (o AND) y eventos O ( o OR). La operacin AND se representa por el smbolo y la operacin OR se representa por el smbolo +, tambin propona que la operacin AND entre dos variables se representa por un circuito en serie, y una operacin OR se representa por un circuito en paralelo

En base a la Lgica de Venn, el matemtico Ingls George Boole propone la teora matemtica de lgica y la probabilidad: Conocida como lgebra de Boole, dicha tcnica y simbologa matemtica, es usada para la sntesis de circuitos lgicos digitales. Una caracterstica muy peculiar del lgebra Booleana, es que, las variables slo pueden asumir dos valores, representados por los smbolos 0 y 1, aunque pueden tener variantes (V y F, + y -, ON y OFF, etc). En este campo matemtico, podemos encontrar tres tipos de operaciones algebraicas: suma o adicin, producto y complemento. La suma se representa con el signo (+), el producto con el signo () y el complemento con (---).

3. Objetivos de la prctica

Dimensin de aprendizaje significativoObjetivos de aprendizajeAl finalizar la prctica los estudiantes podrn:

Conocimiento fundamentalComprender los conceptos de la lgica binria y las operaciones bsicas del lgebra de boole

AplicacinUsar los conceptos toricos de las operaciones bsicas del lgebra de boole para la implementacin a travs de compuertas lgicas

IntegracinRelacionar los conpectos del mundo digital y la lgica binaria con problemas del mundo real asociados a algun sistema vivo

Dimensin humanaConcienciar al estudiante de la importancia de prepararse previamente para desarrollar cualquier tipo de problema y de la importancia de trabajar en equipo

CompromisoEntusiasmarse con el desarrollo prctico de la lgica binaria a travs de compuertas lgicas

Aprender a aprendercrear un plan acerca de la implementacin prctica de circuitos digitales con compuertas lgicas y del manejo bsico del protoboard

4. Equipos y Materiales

Para el desarrollo de la prctica de laboratorio son necesarios los siguientes equipos y elementos por grupo de trabajo:

Multmetro Fuente de voltaje (Adaptador 5V) Protoboard Pinzas Cortafrio Resistencias Diodos Led Pulsadores

5. Procedimientos

El desarrollo de la prctica de laboratorio consiste en:

1. Montar el siguiente circuito en serie usando 4 resistencias de diferentes valores.

2. Montar el siguiente circuito en paralelo usando 4 resistencias de diferentes valores.

3. Montar el siguiente circuito Mixto usando 6 resistencias de diferentes valores.

4. Identificar a travs de la hoja de datos de los siguientes circuitos integrados a que corresponde cada pin, su voltaje de alimentacin y el valor del voltaje para los nives logicos Alto (1) y Bajo (0). Dibujar la distribucin de los pines.

7400 NAND

SN74LS00Quad 2 Input compuerta NANDTensin de alimentacin: 5 V, con una tolerancia (de 4,5 V a 5,5 V).Niveles lgicos: entre 0,2 V y 0,8 V para el nivel bajo (L) y entre 2,4 V y 5 V para el nivel alto (H).

7410 NANDDM7410Triple 3-Input compuerta NANDTensin de alimentacin: 7VVoltaje de entrada: 5.5VNiveles lgicos: entre 2V para el nivel lgico alto (H) y entre 0.8 V para el nivel bajo (L).

7427 NORDM7427Triple 3-Input compuerta NOR Tensin de alimentacin: 7VVoltaje de entrada: 5.5VNiveles lgicos: entre 2V para el nivel lgico alto (H) y entre 0.8 V para el nivel bajo (L).

7402 NORSN7402Quadruple 2- Input compuerta NORTensin de alimentacin: 7VVoltaje de entrada: 5.5VNiveles lgicos: entre 2V para el nivel lgico alto (H) y entre 0.8 V para el nivel bajo (L).

7408 ANDDM7408Quad 2-Input compuerta ANDTensin de alimentacin: 7VVoltaje de entrada: 5.5VNiveles lgicos: entre 2V para el nivel lgico alto (H) y entre 0.8 V para el nivel bajo (L).

74ALS11 AND74ALS11ATriple 3-Input compuerta AND Tensin de alimentacin: 7VVoltaje de entrada: 7VNiveles lgicos: entre 2V para el nivel lgico alto (H) y entre 0.8 V para el nivel bajo (L).

7432DM74LS32Quad 2-Input compuerta OR Tensin de alimentacin: 7VVoltaje de entrada: 7VNiveles lgicos: entre 2V para el nivel lgico alto (H) y entre 0.8 V para el nivel bajo (L).

4001CD4001BCQuad 2-Input NOR Buffered B Series GateRango de alimentacin: 0.5V en corriente directa a +18V en corriente directaNiveles lgicos:

SmboloParmetrosCondicionesMinMax

VILNivel bajoVDD = 5V, VO = 4.5VVDD = 10V, VO = 9.0VVDD = 15V, VO = 13.5V1.5V3.0V4.0V

VIHNivel altoVDD = 5V, VO = 0.5VVDD = 10V, VO = 1.0VVDD = 15V, VO = 1.5V3.5V7.0V11.0V

4025 CMOSCD40257BQuad 2- Line- to- 1- Line Data Selector/ MultiplexerTensin de fuente:-0.5V a +20VNiveles lgicos:

SmboloParmetrosCondicionesMinMax

VILNivel bajoVDD = 5V, VO = 0.5V - 4.5VVDD = 10V, VO = 1.9VVDD = 15V, VO = 1.5V- 13.5V1.5V3.0V4.0V

VIHNivel altoVDD = 5V, VO = 0.5VVDD = 10V, VO = 1.0VVDD = 15V, VO = 1.5V3.5V7.0V11.0V

4072 CMOS ORCD4072BMSDual 4-Input OR GateRango de voltaje de entrada: -0.5V a VDD +0.5VNiveles lgicos: entre 1.5V y 4V para el nivel lgico bajo (L) y entre 3.5V y 11V para el nivel lgico alto (H).

4075 CMOS ORCD4075BMSCD4075BMS Triple 3-Input OR GateRango de voltaje de entrada: -0.5V a VDD +0.5VNiveles lgicos: entre 1.5V y 4V para el nivel lgico bajo (L) y entre 3.5V y 11V para el nivel lgico alto (H).

4011 NANDCD4011BCQuad 2-Input NAND Buffered B Series GateRango de voltaje de entrada: 0.5V to VDD +0.5VNiveles lgicos: 0.5 VDD + 0.5

SmboloParmetrosCondicionesMinMax

VILNivel bajoVDD = 5V, VO = 4.5VVDD = 10V, VO = 9VVDD = 15V, VO = 13.5V1.5V3.0V4.0V

VIHNivel altoVDD = 5V, VO = 0.5V- 4.5VVDD = 10V, VO = 1.9VVDD = 15V, VO = 1.5V 13.5V3.5V7.0V11.0V

4023 NANDCD4023BM/CD4023BCBuffered Triple 3-Input NAND GateRango de voltaje de entrada: -0.5 VDC a +18 VDCNiveles lgicos:

SmboloParmetrosCondicionesMinMax

VILNivel bajoVDD = 5V, VO = 4.5VVDD = 10V, VO = 9VVDD = 15V, VO = 13.5V1.5V3.0V4.0V

VIHNivel altoVDD = 5V, VO = 0.5VVDD = 10V, VO = 1.0VVDD = 15V, VO = 1.5V3.5V7.0V11.0V

4073 ANDCD4073BMSTriple 3-Input AND GateRango de voltaje de entrada: -0.5V to +20VNiveles lgicos:

SmboloParmetrosCondicionesMinMax

VILNivel bajoVDD = 5V, VOH > 4.5V, VOL < 0.5V1.5V

VIHNivel altoVDD = 5V, VOH > 4.5V, VOL < 0.5V3.5V

VILNivel bajoVDD = 15V, VOH > 13.5V, VOL < 1.5V4V

VIHNivel altoVDD = 15V, VOH > 13.5V, VOL < 1.5V11V

4081 ANDCD4081BM/CD4081BC Quad 2-Input AND Buffered B Series GateRango de voltaje de entrada: -0.5V to VDD +0.5VNiveles lgicos:

SmboloParmetrosCondicionesMinMax

VILNivel bajoVDD = 5V, VO = 0.5VVDD = 10V, VO = 1.0VVDD = 15V, VO = 1.5V1.5V3.0V4.0V

VIHNivel altoVDD e 5V, VO e 4.5VVDD e 10V, VO e 9.0VVDD e 15V, VO e 13.5V3.5V7.0V11.0V

5. A partir de los siguientes circuitos esquemticos se debe realizar:

Dibujo del circuito cableado en la protoboard y el dibujo de la analoga con switches Montaje en protoboard y obtener la tabla de verdad Compararla con la respectiva compuerta lgica Simular en Multisim

A.) B.)

A.) B.)

6. Para cada uno de los circuitos esquemticos del punto anterior realizar una analoga descriptiva con algn sistema biolgico

Circuito en serie: En un circuito elctrico de corriente continua, el voltaje impulsa la corriente elctrica alrededor del circuito cerrado. Aumentando la resistencia, disminuir proporcionalmente, la corriente que puede ser impulsada por el voltaje a travs del circuito. En el circuito del agua en un canal, la presin impulsa el agua alrededor de las tuberas a fluir con un cierto caudal de agua. Si se aumenta la resistencia al flujo, entonces el caudal de agua disminuye proporcionalmente. Circuito en paralelo: Los circuitos en paralelo del sistema nervioso de los seres humanos y de los animales es una analoga clara con el tema visto relacionndolo los sistemas biolgicos. En los circuitos en paralelo del sistema nervioso, una sola neurona presinptica estimula un grupo de neuronas, cada una de las cuales tiene sinapsis con una neurona postsinptica comn. Se presenta cuando existen varias ramas colaterales e interneuronas en un circuito cerrado. Circuito mixto: Los nervios tienen dos propiedades fundamentales que son la excitabilidad y la conductividad. La excitabilidadse manifiesta por la capacidad que tienen de reaccionar con movimientos vibratorios frente a diversos estmulos como la luz, el fro o el calor, la electricidad, etc. Laconductividades otra propiedad de las fibras nerviosas donde los movimientos vibratorios producidos por los estmulos generan impulsos que son conducidos desde un punto a otro del organismo. La direccin de la conduccin de un nervio sensitivo (aferente) es centrpeta y la de un nervio motor (eferente) es centrfuga. Los nervios mixtos poseen ambos tipos de conduccin. Por esta razn, los nervios del sistema nervioso son la analoga perfecta para los circuitos mixtos.

6. Actividad evaluativa

La prctica de laboratorio se evaluar a travs de:

Preparacin previa de la prctica Sutentacin oral de los montajes Informe resultados del laboratorio

7. Factores de evaluacin

La evaluacin de los tres actividades que componen la prctica se realizar de forma grupal como individual, en donde se podr medir el nivel de progreso de cada uno de los integrantes del curso y la capacidad de trabajo en equipo

8. Referencias Bibliogrficas

Thomas L. Floyd. Digital Fundamentals, 10/E. Prentice Hall, 2009. John F. Wakerly. Diseo Digital Principios y Prcticas. Prentice Hall Inc, 1999. Tocci, Ronald J. y Widmer, Neals S. Sistemas digitales principios y prcticas, 8/E.Prentice Hall, 2003. Garca Hernndez Hctor Katia Lugo Ponce. (2011). Circuitos neuronales en el Sistema Nervioso. Martes, 4 de octubre, de Embriologa humana atlas y texto editorial El ateneo primera edicin 2003. Sitio web: http://temariodmorfo.blogspot.com/2011/10/circuitos-neuronales-en-el-sn.html Alvarez E. O., Banzan A. M., Abrego V. A. (2007). Circuitos neuronales paralelos y lateralidad: aproximacin experimental a los mecanismos fisiolgicos de las decisiones preferenciales (1). . No aplica., de rea de Farmacologa. Facultad de Ciencias Mdicas. Universidad Nacional de Cuyo e IMBECU-CONICET, CC.33. Mendoza. Argentina. Sitio web: http://rmu.fcm.uncu.edu.ar/vol03_01/03/vol03_01_Art03.pdf Intersil. (1992). All Product Groups. diciembre de 1992, de Intersil Sitio web: http://www.intersil.com/en/products.html Texas Instruments. (2003). TI Products. Agosto de 2003, de Texas Instruments Sitio web: http://www.ti.com/

13Prctica de laboratorio, Circuitos Digitales