3.3.3:

Compuertas lógicas digitales

Son circuitos lógicos digitales que pueden conmutar las salidas, es decir pasar de 0 a 1 ó

viceversa, esto según las condiciones de entradas presentes. Las funciones de conmutación

corresponde a la salida o sistema de compuerta representadas en niveles de voltaje alto o bajo de

las salidas.

AND: OR: NOT:

Q= A. B Q= A + B A= A

A A

0 1

1 0

A B Q

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

A B Q

0 0 0

0 1 0

1 0 1

1 1 1

NAND: NOR: YES (buffer):

Q= A. B Q= A + B X= A

A B Q

0 0 10 1 1

1 0 11 1 0

A X1 10 0

A B Q

0 0 10 1 0

1 0 0

1 1 0

3.3.4

Cuadro comparativo familias logicas TTL y CMOS

TTL CMOS. Es una tecnología de construcción de circuitos electrónicos digitales. En los componentes fabricados con tecnología TTLRS los elementos de entrada y salida del dispositivo son transistores bipolares.

. Los niveles lógicos vienen definidos por el rango de tensión comprendida entre 0,0V y 0,8V para el estado L (bajo) y los 5,4V y Vcc para el estado H (alto).

. Su tensión de alimentación característica se halla comprendida entre los 4,75V y los 5,25V (como se ve, un rango muy estrecho). Normalmente TTL trabaja con 5V.

. Corientes de funcinamiento:TTL: serie estándar.TTL-L (low power): serie de bajo consumo.TTL-S (schottky): serie rápida (usa diodos Schottky).TTL-AS (advanced schottky): versión mejorada de la serie anterior.TTL-LS (low power schottky): combinación de las tecnologías L y S (es la familia más extendida).TTL-ALS (advanced low power schottky): versión mejorada de la serie LSS.TTL-F (FAST : fairchild advanced schottky).TTL-AF (advanced FAST): versión mejorada de la serie F.TTL-HCT (high speed C-MOS): Serie HC dotada de niveles lógicos compatibles con TTL.TTL-G (GHz C-MOS): GHz (From lbkj).

. Tiempo de respuesta. A este tiempo se le denomina retardo de propagación. Este retardo puede ser distinto en la transición de alto a bajo (H-L) y de bajo a alto (L-H).

. Su principal característica consiste en la utilización conjunta de transistores de tipo pMOS y tipo nMOS configurados de tal forma que, en estado de reposo, el consumo de energía es únicamente el debido a las corrientes parásitas, colocado en la placa base.

. En la tecnología CMOS una nivel lógico de "0", será interpretado como tal, mientras el valor de voltaje de la salida esté entre 0V. y 1.5V.

. La tensión nominal de alimentación de los circuitos CMOS son +5 V y +3,3 V.

. corrientes de funcionamiento:VOLVOHVILVIHcuando un CMOS funciona con VDD = 5 V, acepta voltaje de entrada menor que VIL(máx) = 1.5 V como BAJO, y cualquier voltaje de entrada mayor que VIH (mín) = 3.5 V como ALTO. VOL (MAX) 0V VOH (MIN) VDD VIL (MAX) 30% VDD VIH (MIN) 70% VDD

. A este tiempo se le denomina retardo de propagación. Este retardo puede ser distinto en la transición de alto a bajo (H-L) y de bajo a alto (L-H). La familia CMOS es de baja velocidad, sin embargo la subfamilia de CI CMOS HC de alta velocidad reduce considerablemente los retardos de propagación.

. El fan-out que se puede conectar a la salida de una puerta CMOS es de 4000 unidades de carga.

La familia TTL se caracteriza por su alta velocidad (bajo retardo de propagación)

. El fan-out que se puede conectar a la salida de una puerta TTL, cuando esta se encuantra en los dos niveles (alto,bajo) de salida es de 10 unidades de carga.

. En cuanto al valor de temperatura de funcionamiento más óptimo, esta situado en 25°C.

. Referencia mas fabricada:Serie 7400

. El valor de temperatura de funcionamiento esta situado entre -40ºC a 85ºC.

. Referencia mas fabricada:CD4000

3.3.5

SUMADORES :

En electrónica un sumador es un circuito lógico que calcula la operación suma. En los computadores modernos se encuentra en lo que se denomina Unidad aritmético lógica (ALU). Generalmente realizan las operaciones aritméticas en código binario decimal o BCD exceso 3, por regla general los sumadores emplean el sistema binario.

Simbolos logicos:

Tabla de comportamiento:

ENTRADA SALIDAA B Ci Co S0 0 0 0 00 0 1 0 10 1 0 0 10 1 1 1 01 0 0 0 11 0 1 1 01 1 0 1 01 1 1 1 1

Aplicación en los sistemas digitales:

En un amplificador de precisión, por ejemplo, se puede añadir un pequeño voltaje para cancelar el error de offset del amplificador operacional.

Un mezclador de audio es otro ejemplo de la utilización de este circuito: se suman varias ondas (sonido) de diferentes canales (voz, batería, guitarra…) y la señal combinada conseguida se envía a una grabadora.

COMPARADORES:

Un comparador es un circuito electrónico, ya sea analógico o digital, capaz de comparar dos señales de entrada y variar la salida en función de cuál es mayor.

Simbolo logico:

Tabla de comportamiento:

Aplicación en los sistemas digitales:

Este circuito se encargará de prender y apagar una lampara por medio de un Aplauso. Para esto el circuito debe tener un detector de sonido, en este caso un microfono capacitivo. Este circuito está formado por la etapa amplificadora del micrófono (primer circuito en el sig dibujo) el cuál la salida de éste entra en un Amplificador Comparador que se encarga de detectar los picos o aplausos y solo con esos picos activa o nó el Relé colocado a la salida para que este encienda la lámpara.

MULTIPLEXORES:

Los multiplexores son circuitos combinacionales con varias entradas y una única salida de datos, están dotados de entradas de control capaces de seleccionar una, y sólo una, de las entradas de datos para permitir su transmisión desde la entrada seleccionada hacia dicha salida.

En el campo de la electrónica el multiplexor se utiliza como dispositivo que puede recibir varias entradas y transmitirlas por un medio de transmisión compartido. Para ello lo que hace es dividir el medio de transmisión en múltiples canales, para que varios nodos puedan comunicarse al mismo tiempo.

Simbolo logico:

Tabla de comportamiento:

Entrada de Selección de datos Entrada Seleccionada

S1 S0 Y

0 0 I0

0 1 I1

1 0 I2

1 1 I3

Aplicación en los sistemas digitales:

A continuación se ilustra el multiplexor comercial TTL 74150 que tiene las siguientes características:

Consta de 16 entradas de datos.

Tiene una única salida invertida w (pin 10).

Posee cuatro entradas selectoras de datos de A a D (pin 15 al 11).

Tiene una entrada de habilitación denominada STROBE que se considera como un conmutador ON-OFF.

DEMULTIPLEXORES:

En electrónica digital, un demultiplexor es un circuito combinacional que tiene una entrada de información de datos d y n entradas de control que sirven para seleccionar una de las 2n salidas, por la que ha de salir el dato que presente en la entrada. Esto se consigue aplicando a las entradas de control la combinación binaria correspondiente a la salida que se desea seleccionar. Por ejemplo, si queremos que la información que tenemos en la entrada d, salga por la salida S4, en la entrada de control se ha de poner, de acuerdo con el peso de la mísma, el valor 100, que es el 4 en binario.

Simbolo logico:

Tabla de comportamiento y aplicación en los sistemas digitales:

Una aplicación muy práctica de los demultiplexores utilizados como decodificadores, si lo combinamos con una puerta NO-Y NAND, es la generación de funciones lógicas, de modo, que si nos dan la función lógica F=S3(2,4,5,7), las salidas correspondientes a los unos lógicos se conectarían a la puerta NO-Y. En este caso la entrada de información se puede utilizar como entrada inhibidora si mantenemos a cero lógico, y subiéndola a uno, cuando queremos inhibir la generación de la función.

CODIFICADORES:

Un codificador es un circuito combinacional con 2N entradas y N salidas, cuya misión es presentar en la salida el código binario correspondiente a la entrada activada.

Existen dos tipos fundamentales de codificadores: codificadores sin prioridad y codificadores con prioridad. En el caso de codificadores sin prioridad, puede darse el caso de salidas cuya entrada no pueda ser conocida: por ejemplo, la salida 0 podría indicar que no hay ninguna entrada activada o que se ha activado la entrada número 0. Además, ciertas entradas pueden hacer que en la salida se presente la suma lógica de dichas entradas, ocasionando mayor confusión. Por ello, este tipo de codificadores es usado únicamente cuando el rango de datos de entrada está correctamente acotado y su funcionamiento garantizado.

Simbolos logicos:

Aplicación en los sistemas digitales:

En la figura adjunta se muestra el circuito integrado combinacional correspondiente a un codificador con prioridad de 9 entradas y cuatro salidas.

Tabla de comportamiento:

DECODIFICADOR:

Un decodificador o descodificador es un circuito combinacional, cuya función es inversa a la del codificador, esto es, convierte un código binario de entrada (natural, BCD, etc.) de N bits de entrada y M líneas de salida (N puede ser cualquier entero y M es un entero menor o igual a 2N), tales que cada línea de salida será activada para una sola de las combinaciones posibles de entrada.

Símbolos lógicos:

Tabla de comportamiento y aplicación de los sistemas digitales:

Un tipo de decodificador muy empleado es el de siete segmentos. Este circuito decodifica la información de entrada en BCD a un código de siete segmentos adecuado para que se muestre en un visualizador de siete segmentos.