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Compuertas lógicas II




Enviado por Pablo Turmero



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    Introducción
    La electrónica digital es la tecnología que hace posible la creación de dispositivos “digitales” como relojes, calculadoras y computadoras, entre otros.

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    Interruptores lógicos
    Los circuitos lógicos digitales son redes complejas de interruptores hechos con transistores. Éstos circuitos lógicos simples se llaman compuertas. Como ejemplo tenemos:
    (Gp:) La lámpara enciende siA Y B están cerrados
    (Gp:) A B

    (Gp:) La lámpara enciende siA O B están cerrados
    (Gp:) A

    B

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    Circuitos lógicos con transistores
    Las siguientes pantallas mostrarán como los interruptores hechos con base a transistores se utilizan para formar cuatro circuitos de decisión o compuertas lógicas básicas, se muestra la tabla de verdad, la cual muestra la salida de todas las combinaciones posibles.

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    Compuerta AND
    (Gp:) A

    B
    (Gp:) 10kW
    (Gp:) 10kW
    (Gp:) 4.7kW
    (Gp:) 2N2222
    (Gp:) 2N2222
    (Gp:) 6V
    (Gp:) Salida

    (Gp:) A
    Tierra
    Tierra
    +6V
    +6V
    (Gp:) B
    Tierra
    +6V
    Tierra
    +6V
    (Gp:) Salida
    Tierra
    Tierra
    Tierra
    +6V

    (Gp:) AB
    (Gp:) Salida

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    Compuerta NAND
    (Gp:) A

    B
    (Gp:) 10kW
    (Gp:) 10kW
    (Gp:) 4.7kW
    (Gp:) 2N2222
    (Gp:) 2N2222
    (Gp:) 6V
    (Gp:) Salida

    (Gp:) A
    Tierra
    Tierra
    +6V
    +6V
    (Gp:) B
    Tierra
    +6V
    Tierra
    +6V
    (Gp:) Salida
    +6V
    +6V
    +6V
    Tierra

    (Gp:) AB
    (Gp:) Salida

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    Compuerta OR
    (Gp:) A
    Tierra
    Tierra
    +6V
    +6V
    (Gp:) B
    Tierra
    +6V
    Tierra
    +6V
    (Gp:) Salida
    Tierra
    +6V
    +6V
    +6V

    (Gp:) A

    B
    (Gp:) 10kW
    (Gp:) 10kW
    (Gp:) 4.7kW
    (Gp:) 2N2222
    (Gp:) 2N2222
    (Gp:) 6V
    (Gp:) Salida

    (Gp:) AB
    (Gp:) Salida

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    Compuerta NOR
    (Gp:) A
    Tierra
    Tierra
    +6V
    +6V
    (Gp:) B
    Tierra
    +6V
    Tierra
    +6V
    (Gp:) Salida
    +6V
    Tierra
    Tierra
    Tierra

    (Gp:) A

    B
    (Gp:) 10kW
    (Gp:) 10kW
    (Gp:) 4.7kW
    (Gp:) 2N2222
    (Gp:) 2N2222
    (Gp:) 6V
    (Gp:) Salida

    (Gp:) AB
    (Gp:) Salida

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    Resumen
    (Gp:) A
    0
    0
    1
    1
    (Gp:) B
    0
    1
    0
    1
    (Gp:) A or B
    0
    1
    1
    1
    (Gp:) A nor B
    1
    0
    0
    0
    (Gp:) A nand B
    1
    1
    1
    0
    (Gp:) A and B
    0
    0
    0
    1
    (Gp:) A xor B
    0
    1
    1
    0
    (Gp:) A xnor B
    1
    0
    0
    1

    Sustituyendo los voltajes y las “tierras” por los dígitos binarios tenemos:
    La secuencia de las entradas corresponden a los cuatro primeros números expresados en el sistema binario
    (Gp:) AB
    (Gp:) Salida
    (Gp:) Compuerta XNOR

    (Gp:) AB
    (Gp:) Salida
    (Gp:) Compuerta XOR

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    Tipos de transistores
    TTL (Transistor Transistor Logic): Son circuitos fáciles de usar, requieren pocos cuidados en su manejo, soportan 20 MHz o más. Cada transistor gasta mucha energía: 3 mA. La versión LowPower Schottky utiliza 80% de voltaje y es más veloz. Requiere 5 V. Las entradas no conectadas las asume como 1. Colocar las salidas no utilizadas al voltaje de alimentación para ahorrar energía.
    (éstos son los que vamos a usar, podemos conectar un capacitor de 0.01 a 0.1 mF)

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    Tipos de transistores
    CMOS (Complementary Metal-Oxide-Silicon): Son circuitos muy sensibles a la estática y no son tan rápidos como los TTL. Gastan poca energía: 0.1 mA. Pueden energizarse con voltajes de 3 a 18V. Las entradas pueden provocar ruido. No conectar las entradas cuando el circuito no tenga corriente.

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    Estructura Interna Circuito Integrado LS7400
    Vcc
    1 2 3 4 5 6 7
    14 13 12 11 10 9 8

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    Uso de la tableta protoboard

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    (Gp:) Tableta protoboard

    (Gp:) Cable telefónicoblindado

    (Gp:) Circuitos integrados

    (Gp:) Resistencias

    (Gp:) Puedes agregar otros componentes, como
    LEDs, o enganchar otras tabletas de experimentación

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    (Gp:) Al insertar cualquier patita de un componente, automáticamente queda conectada toda la columna

    (Gp:) La alimentación del circuito se coloca en los extremos a lo largo de la tableta
    (Gp:) – +

    (Gp:) Todos las entradas comparten
    la misma información, los
    grupos se mantienen
    independientes

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    Los puentes o interconexiones se hacen con un cable de cobre protegido con plástico aislante
    (Gp:) Energizamos una línea para alimentar al circuito integrado

    (Gp:) Energizamos una línea para alimentar al circuito integrado

    Éstos puentes permiten hacer interconexiones en nuestra tarjeta y poder reutilizarse.

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    Hay otro tipo de tarjetas para probar circuitos
    (Gp:) Las líneas energizadas corren alrededor del circuito

    Área de trabajoparalos circuitos

    Área de interfaz con otros circuitos
    (Gp:) Alrededor de cada agujero existe un recubrimiento metálico para las conexiones de soldadura

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    Uso de resistencias
    (Gp:) X1 W
    X10 W
    X100 W
    X1,000 W
    X10,000 W
    X100,000 W
    X1’000,000 W
    X10’000,000 W
    X100’000,000 W

    (Gp:) 0
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9

    (Gp:) 0
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9

    (Gp:) Negro
    (Gp:) Café
    (Gp:) Rojo
    (Gp:) Naranja
    (Gp:) Amarillo
    (Gp:) Verde
    (Gp:) Azul
    (Gp:) Violeta
    (Gp:) Gris
    (Gp:) Blanco

    (Gp:) Ninguno: ±20%
    (Gp:) Dorado: ±5%
    (Gp:) Plateado: ±10%
    (Gp:) Tolerancia

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    Configuración de los LED’s
    Ya que utilizaremos circuitos TTL, buscar preferentemente aquellos que soporten 5 V
    Si no se consiguen de éste tipo, agregar una resistencia de 330 W entre el LED y tierra

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    Proceso de diseño de circuitos

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    Define el problema que quieres resolver, los estados, las variables de entrada y las variables de salida

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    2. Resuelve el problema reduciendo el circuito a su mínima expresión utilizando circuitos comerciales conocidos

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    3. Documenta adecuadamente la solución

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    4. Implementa la solución en la tableta revisando las especificaciones de los circuitos integrados que utilices, verifica la operación correcta del circuito. Documenta los problemas que tuviste al armar el circuito e inclúyelos en la documentación inicial

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