Informe Compuertas Logicas
Angel EnriquezDocumentos de Investigación4 de Junio de 2016
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UNIVERSIDAD TÉCNICA NACIONAL
Escuela de Electromecánica
Laboratorio de:
Control Eléctrico
IEM – 1112
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Informe:
Laboratorio de Automatismo
Prof. Gerardo Alfaro Oviedo
Estudiante. Angel Enríquez Acuña
2013
Índice
Página
Objetivos……………………………………………………………………………. 3
Introducción…………………………………………………………………………. 4
Equipo utilizado……………………………………………………………………... 4
Procedimiento…………………………………………………………… 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
Resultados experimentales…………………………………………………………... 11, 13
Discusión de resultados……………………………………………………………….. 13
Conclusiones………………………………………………………………………… 14
Anexos……………………………………………………………………………….. 14
MARCO TEÓRICO
Compuertas Lógicas
Las compuertas lógicas son dispositivos que operan con estados lógicos y funcionan igual que una calculadora, de un estado ingresas los datos, esta realiza una operación y finalmente, te muestra un resultado.
Cada una de las operaciones lógicas se las representa mediante un Símbolo, y la operación que realiza (Operación lógica) que corresponde a una tabla, llamada Tabla de Verdad, a continuación se muestran algunas de ellas. Es posible construir digitales llamados compuertas lógicas que con diodos, transistores y resistencias conectados de cierta manera hacen que la salida del circuito sea el resultado de una operación lógica básica (AND, OR, NOT) sobre la entrada.
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Compuerta NOT
Se trata de un inversor, es decir, invierte el dato de en entrada, por ejemplo; si tenemos en la entrada un 1 (nivel alto) obtendrás en su salida un 0 (o nivel bajo), y viceversa. Esta compuerta dispone de una sola entrada.
Compuerta AND
Una compuerta AND tiene dos entradas como mínimo y su operación lógica es un producto entre ambas, nótese que su salida será alta si sus dos entradas están a nivel alto.
Compuerta OR
Al igual que la anterior posee dos entradas como mínimo y la operación lógica, será una suma entre ambas.
Es decir, basta que una de ellas sea 1 para que su salida sea también 1.
Compuertas Lógicas Combinadas
Al agregar una compuerta NOT a cada una de las compuertas anteriores los resultados de sus respectivas tablas de verdad se invierten, por lo que dan origen a tres nuevas compuertas llamadas NAND, NOR y OR-exclusiva (XOR).
Compuerta Lógica NAND
Tabla de verdad NAND | ||
A | B | X |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
La función NO-Y, llamadas más comúnmente NAND es la negación de la función Y (AND); así como en una compuerta Y se necesita que exista nivel 1 en todas las entradas para obtener el mismo nivel en la salida, en una NAND el nivel de la salida seria 0 en las mimas condiciones. Por el contrario, cuando hay un nivel 0 en alguna de las entradas de la compuerta Y la salida esta a nivel 0, mientras que en iguales circunstancias en una compuerta NAND el nivel de salida será 1.
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Compuerta Lógica NOR
La función consiste en la negación del 0, es así como esta suministra nivel 1 a su salida si cualquiera de las entradas que posee esta a nivel 1, una compuerta NOR se comporta justamente al revés. En la función NOR siempre es el complemento de las funciones AND u OR, respectivamente.
Tabla de verdad NOR | ||
A | B | X |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
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Compuerta Lógica OR-exclusiva (XOR)
Símbolo de la función lógica OR-exclusiva: a) Contactos, b) Normalizado y C) No normalizado. La compuerta lógica OR-exclusiva, más conocida por su nombre en inglés XOR, realiza la función booleana A´B+AB´. Su símbolo es el (+) inscrito en un circulo.
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Familias Lógicas
Una familia lógica es un conjunto de circuitos integrados que implementan distintas operaciones lógicas compartiendo la tecnología de fabricación y en consecuencia, presentan características similares en sus entradas, salidas y circuitos internos. La similitud de estas características facilita la implementación de funciones lógicas complejas al permitir la directa interconexión entre los chips pertenecientes a una misma familia.
Teniendo en cuenta el tipo de transistores utilizados como elemento de conmutación, las familias lógicas pueden dividirse en dos grandes grupos: las que utilizan transistores bipolares y las que emplean transistores MOS.
Características generales Familia CMOS
Alimentación: 3 a 15V, son toleradas pequeñas fluctuaciones. Las entradas tienen muy alta resistencia, esto es bueno porque significa que no afectara a la parte del circuito donde estén conectados. Sin embargo, también significa que las entradas pueden captar fácilmente el ruido eléctrico y cambiar rápidamente entre los estados alto y bajo de forma impredecible. Esto hace muy probable que el CI se comporte erráticamente y que aumente considerablemente la corriente de alimentación. Para evitar problemas todas las entradas no utilizadas deben estar conectadas a la alimentación (ya sea +Vcc o 0 V), esto se aplica incluso si una parte del CI no se está utilizando en el circuito!
Las salidas pueden drenar (sink) o alimentar (source) solo sobre 1mA si desea mantener la tensión de salida correcta para manejar entradas CMOS. Si no hay necesidad de manejar ninguna entrada la corriente máxima es de unos 5 mA con una fuente de 6V, o 10mA con una fuente de 9 V (lo suficiente para iluminar un LED).
Para corrientes de carga mas grandes se puede conectar un transistor. Fan-out: una salida puede manejar 50 entradas. Tiempo de propagación de la puerta: típicamente 30ns para una señal que viaje a través de una puerta con 9V de alimentación, le lleva un tiempo más largo para voltajes más bajos.
Frecuencia: hasta 1MHz, por encima de este valor es mejor elegir la serie 74.
Consumo de potencia (propio del CI) es muy bajo, de unos pocos μW. Es mucho más grande a altas frecuencias, unos pocos mW a 1MHz por ejemplo.
Características generales Familia TTL
Las entradas tienen una resistencia muy alta, esto es bueno porque significa que no les afectara la parte del circuito donde se conecten. Sin embargo, también significa que las entradas pueden captar fácilmente el ruido eléctrico y cambiar rápidamente entre los estados alto (H) y bajo (L) de forma impredecible.
Las salidas pueden drenar (sinking) o alimentar (sourcing) unos 4mA si desea mantener la tensión de salida correcta para manejar entradas lógicas, pero si no hay necesidad de manejar cualquier entrada la corriente máxima es de aproximadamente 20 mA. Para manejar mas grandes corrientes puede conectar un transistor.
Fan-out1: una salida puede manejar muchas entradas (50+), excepto las entradas 74LS porque estas requieren una corriente mas alta y solo puede manejar 10 de este tipo.
Tiempo de propagación de la puerta: alrededor de 10ns para que una señal pase a través de una puerta
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