Uso de compuertas logicas

Práctica #2

Uso de compuertas lógicas

Objetivo

Uso adecuado de circuitos integrados, de materiales y equipo básico de laboratorio. Elaboración de diagramas de tiempo que muestren las apropiadas relaciones temporales de las entradas y salidas.

Introducción

Está práctica se centra en el funcionamiento, aplicación y localización de averías de las compuertas lógicas. Se pretende cubrir en profundidad la relación entre las formas de onda de entrada y de salida de una puerta, utilizando diagramas de tiempo.

Los símbolos lógicos que se usan para representar las compuertas lógicas están de acuerdo al estándar ANSI/91-1984/91a-1991. Este estándar ha sido adoptado por el sector privado y el sector militar para su uso tanto en la documentación interna, como para publicaciones.

Ruido

El ruido es el elemento más común que puede hacer que nuestro circuito no funcione habiendo sido diseñado perfectamente. El ruido puede ser inherente al propio circuito (proximidad, capacitancias internas) o también como consecuencia de ruido exterior. Si se trabaja muy cerca de los niveles impuestos por VIH y VIL puede que el ruido impida el buen funcionamiento del circuito. Para ello se debe de trabajar contemplando el margen de ruido:

VMH (margen de ruido a nivel alto) = VOH(min) – VIH(min)

VML (margen de ruido a nivel bajo) = VIL(max) – VOL(max)

Tiempos de propagación

Se define como el tiempo transcurrido desde que la señal de entrada pasa por un determinado valor hasta que la salida reacciona a dicho valor. Se tienen dos tiempos:

 TPHL = tiempo de paso de nivel alto a bajo.

 TPLH = tiempo de paso de nivel bajo a alto.

Como norma se suele emplear el tiempo medio de propagación, que se calcula como:

TPD = (TPHL + TPLH)/2

Frecuencia máxima de funcionamiento

Se define como:

FMAX = 1/(4*TPD)

Consejo práctico

Cuando se excita una carga tal como un LED con una compuerta lógica, debe consultarse la hoja de características del fabricante para conocer los parámetros máximos de excitación (corriente de salida). Una compuerta lógica de un CI normal puede no ser capaz de admitir la corriente necesaria para determinadas cargas, como pueden ser algunos LED. Hay disponibles compuertas lógicas con salida tipo búfer, tal como una salida en colector abierto o en drenador abierto, en muchos tipos de circuitos integrados. La capacidad de corriente de salida de las puertas lógicas de un CI típico están limitadas al rango de los microamperios o de unos pocos mA. Por ejemplo, las compuertas estándar TTL pueden admitir corrientes de salida de hasta 16 mA, pero solo cuando la salida está a nivel BAJO. La mayor parte de los LED precisan corrientes de entre 10 mA y 50 mA.

Material

• (2) Compuerta AND

• (2) Compuerta OR

• (2) Compuerta NOT

• (2) Compuerta NAND

• (2) Compuerta NOR

• (1) Compuerta XOR

• (1) Compuerta XNOR

• Kit de puntas

• Punta lógica de prueba

• Leds

• (1) Dip-switch de 8 entradas (o 2 de 4 entradas).

• (2) Punta de osciloscopio

Investigación Previa

• El equipo debe de traer (digital o impreso) los datasheet de los circuitos integrados que utilizará en la práctica.

• Dos maneras de conectar un dip-switch (traer diagramas).

• Configuración para conectar un LED correctamente (traer datasheet).

• Manual de uso de la punta lógica marca TENMA 72-500.

Desarrollo

1. Utilizando el datasheet de sus circuitos integrados llene la siguiente tabla.

Tabla I. Valores nominales de voltaje en diferentes CI.

Compuerta lógica Circuito Integrado VIH VIL VOH VOL

AND DM74LS32 >2v <.8v 2.7v-5v 0.5v

OR HD74LS08 5v 0.8V 3.4 0.35

NOT DM7404 5v 2v 3.4v 0.2v

NAND DM74LS00 5v 0.8v 3.4v 0.35v

NOR SN74LS02 >2v 0.8v 3.5v 0.35v

XOR DM74LS86 5v 2v 3.4v 0.35v

XNOR DM74LS266 5v 2v 5.5v 0.8v

2. Realizar en el protoboard la siguiente conexión. Compruebe el funcionamiento del circuito conectando un dip-switch a las entradas y un LED a la salida (con su respectiva resistencia si es necesario).

Figura 1. Circuito combinacional 1.

Elabora la tabla de verdad y el diagrama de tiempos del circuito. Describe dicho circuito de forma algebraica.

Tabla de verdad 3 Bits

A B C S

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 1

0 1 1 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 1 0 1

1 1 1 0

Tabla de verdad Circuito 1.

C 0 1 0 1 0 1 0 1

B 0 0 1 0 0 1 1

A 0 0 0 0 1 1 1 1

S 0 0 1 0 1 1 1 0

Diagrama de tiempo de circuito 1 con expresión

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