pract1_diseño

Universidad Nacional Autnoma De Mxico Facultad De Ingeniera

Laboratorio Diseo Digital

Prctica 1

Compuertas lgicas

Monobe Escobedo Fausto Ansberto

Trejo Mendoza Erika Marlene

Grupo: 03

Profesor: M. en C. Israel Prez Martnez

OBJETIVO: Familiarizarse de manera experimental con las caractersticas

internas de las compuertas, as como su tabla de verdad.

EQUIPO Y MATERIAL

- Fuente de Alimentacin de CD

- Osciloscopio

- Generador de Funciones

- 2 Diodos 1N914

- 1 Transistor BC547B

- Resistencias a W

- Compuertas:2-74HC00, 1-74HC04,1-74HC08, 1-74HC32,1-74HC86, 2-

74HC02

- 2 Leds

CUESTIONARIO PREVIO

VIH (mn)- Voltaje de entrada de nivel alto. El nivel de voltaje mnimo que se

requiere para un 1 lgico en una entrada. Cualquier voltaje menor a este nivel no

lo aceptar como ALTO el circuito lgico.

VIL (mx)- Voltaje de entrada de nivel bajo. El nivel de voltaje mximo que se

requiere para un o lgico en una entrada. Cualquier voltaje mayor que este nivel

no lo aceptar el circuito lgico como BAJO.

VOH (mn)- Voltaje de salida de nivel alto. El nivel de voltaje mnimo en una salida

de un circuito lgico en el estado 1 lgico bajo condiciones de carga definidas.

VOL (mx)- Voltaje de salida de nivel bajo. El nivel de voltaje mximo en una salida

de un circuito lgico en el estado 0 lgico bajo condiciones de carga definidas.

IIH- Corriente de entrada de nivel alto. La corriente que fluye hacia una entrada

cuando un voltaje especfico de nivel alto se aplica a esa entrada.

IIL- Corriente de entrada de nivel bajo. La corriente que fluye hacia una entrada

cuando un voltaje especfico de nivel bajo se aplica a esa entrada.

IOH- Corriente de salida de nivel alto. La corriente que fluye desde una salida en el

estado 1 lgico bajo condiciones de carga especificadas.

IOL- Corriente de salida de nivel bajo. La corriente que fluye desde una salida en el

estado 0 lgico bajo condiciones de carga especificadas.

Ejemplo de diagramas equivalentes a la compuerta NAND 7400 para

medicin de parmetros elctricos

Medicin de VOH, VOL, IIL, IIH, IOH e IOL

Para medir los parmetros de VOH e IOH, es necesario asegurar que en la

Salida del punto C exista el valor de un 1 lgico, adems se tiene que

cambiar de posicin el Switch C y dirigirlo hacia el voltmetro y el

ampermetro correspondiente a VOH e IOH.

Para medir los parmetros de VOL e IOL, es necesario asegurar que en la

Salida del punto C exista el valor de un 0 lgico, adems se tiene que

cambiar de posicin el Switch C y dirigirlo hacia el voltmetro y el

ampermetro correspondiente a VOL e IOL.

Para medir la corriente IIL y IIH, la entrada debe estar a un valor de 0 lgico

y a un valor de 1 lgico respectivamente.

Medicin de VIH, VIL.

Incremente el valor del Potencimetro hasta que en su salida tenga un

valor de 0 lgico, el voltaje necesario en la entrada para que exista ese

0 lgico corresponde al valor de VIH .

Decremente el valor del Potencimetro hasta que en su salida tenga un

valor de 1 lgico, el voltaje necesario en la entrada para que exista ese

1 lgico corresponde al valor de VIL.

DESARROLLO

I. El transistor como Inversor.

Arme el siguiente circuito y dibuje la forma de onda del Vout vista en el

Osciloscopio para diferentes valores de frecuencia de la seal de entrada Vi TTL

producida por el Generador de Funciones.

Resultados

Ilustracin 1. Valores tpicos de voltaje para niveles de entrada en los circuitos integrados (CI) TTL.

Ilustracin 2. Seal obtenida en el osciloscopio para el circuito del transistor como inversor.

Conclusiones

Las seales fsicas correspondientes a los dgitos (bits) que procesa el

sistema digital son, por tanto, seales binarias. En la prctica, los voltajes

tpicos correspondientes a los circuitos integrados digitales de tecnologa

Lgica Transistor (TTL), son, como se muestra en la imagen anterior, de 0 -

0.5V para el valor lgico (0) y de 3.5 - 5.0 V para el valor lgico (1).

II. Compuertas AND y OR.

Arme los circuitos que a continuacin se muestran y obtenga su tabla de

verdad.

Estos voltajes de entrada son introducidos en nodo o ctodo de los diodos para

ambos circuitos.

Entrada (Vin) Salida (Vout)

0V(0) 0V(0) 0

0V(0) 5V(1) 0

5V(1) 0V(0) 0 5V(1) 5V(1) 1

Tabla 1. Tabla de verdad para un operador AND.

Conclusiones

El operador AND es verdadero si y solo si todas sus variables son

verdaderas. En otras palabras, es "CONDICIN" de que A y B sean ambas

verdaderas para que X (AB) sea verdadera.

Entrada (Vin) Salida (Vout)

0V(0) 0V(0) 0

0V(0) 5V(1) 1

5V(1) 0V(0) 1 5V(1) 5V(1) 1

Tabla 2. Tabla de verdad para un operador OR.

Conclusiones

El operador "OR" es verdadero con solo y que una de sus variables sea

verdadera. En otras palabras existe la ALTERNATIVA de que alguna de las

variables sea verdadera para que el operador sea verdadero.

III. Compuertas.

Obtenga la tabla de verdad los circuitos que a continuacin se muestran.

Compuerta Not o inversora: su funcin consiste en cambiar el valor de una

variable por su complemento. Tambin se le conoce como inversor o

complementador.

Tabla de verdad (74ls04)

A F

0 1

1 0

Como en el ejercicio anterior se obtuvo una compuerta and y or con los

diodos, en este caso se obtienen con el circuito integrado 7408J para el caso

del AND y el 7432N para el caso de la compuerta OR.

El operador EX-OR es verdadero para un nmero impar de variables verdaderas.


A B F

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1


A B F

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1


A B F

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

El operador NAND, es la funcin complemento del AND. El operador NAND es falso si y solo si sus argumentos son verdaderos.

IV. Universalidad de las compuertas.

Arme los circuitos que a continuacin se muestran y obtenga su tabla de verdad.

Con una compuerta NAND se puede obtener el comportamiento de una

compuerta NOT.


A B F

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Tabla de verdad (74ls00) Ejercicio A

A F

0 1

1 0


Ejercicio B

A B F

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1


Ejercicio C

A B F

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1


Ejercicio D

A B F

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Anota tus Resultados y Conclusiones

Las compuertas NAND y NOR son universales; esto significa que, realizando

arreglos con ellas, se pueden obtener todas las configuraciones de

compuertas bsicas y tambin, configuraciones de compuertas XOR y

XNOR.

Un caso interesante de este tipo de compuertas es que en la primera y ltima

lnea de la tabla de verdad, la salida F tiene un valor opuesto al valor de las

entradas, en otras palabras, la salida F slo ser "0" cuando todas las

entradas sean "1".

Tabla de verdad (74ls02) Ejercicio A

A F

0 1

1 0


Ejercicio B

A B F

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

Anota tus Resultados y Conclusiones Los circuitos anteriores son el resultado de combinaciones de las tres

compuertas bsicas OR, AND EX-OR y NOT, utilizando solo compuertas


Ejercicio C

A B F

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1


Ejercicio D

A B F

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 1

NOR. Por otra parte, mediante la conexin de compuertas universales, es

posible lograr arreglos que funcionen igual a las compuertas bsicas.

V. Mrgenes de ruido.

Investigue que es el margen de ruido de estado alto VNH y el margen de ruido de

estado bajo VNL. Calcule los mrgenes de ruido de los circuitos 74LS04, 74HC04

y 4069. Compare el consumo de potencia de cada circuito. Utilice para estos

clculos la hoja de especificaciones de cada circuito.

Anota tus Resultados y Conclusiones

Margen de ruido: Es el lmite de tensin de ruido admisible a la entrada del

elemento lgico, sin registrar cambios en el estado de la salida. Existen dos

mrgenes de un ruido, uno para el estado lgico uno y otro para el estado lgico

cero.

El Margen de ruido para estado bajo es la diferencia entre el mayor valor de

voltaje posible para una salida en estado BAJO y el voltaje de entrada mximo

admisible para el estado BAJO.

= (max) (max)

El Margen de ruido para estado alto viene determinado por la diferencia entre el

menor valor de voltaje posible para una salida en estado ALTO y el voltaje de

entrada mnimo admisible para el estado ALTO.

= (min) (min)

El margen de ruido de un dispositivo ser el menor de stos dos valores, y

.

Corrientes de entrada y salida

Los valores lmite de las corrientes de entrada y salida estn dados por:

= +

2

Corriente de entrada a nivel alto. La corriente que fluye hacia una entrada

cuando en esa entrada se aplica un 1 lgico.

Corriente de entrada a nivel bajo. La corriente que fluye hacia una entrada

cuando en esa entrada se aplica un 0 lgico.

Disipacin de potencia

La cantidad de potencia demandada por un circuito integrado se calcula

multiplicando el voltaje de alimentacin continuo por la corriente continua .

Este producto se denomina disipacin de potencia.

=

Resultados

74ls04 74hc04 4069

V(IL) [V] 0.8 2.1 1

V(OL) [V] 0.5 0.1 0.05

V(OH) [V] 2.7 4.5 4.95

V(IH) [V] 2 2.4 4

VNL 0.3 2 0.95

VNH 0.7 2.1 0.95

I(ccL) [mA] 6.6 x x

I(ccH) [mA] 2.4 x X

Icc [mA] 4.5 1 [micro] 0.25[micro]

V [V] 5 5 5

P [W] 22.5[m] 5[micro] 1.25[micro] Tabla 3. Margen de ruido para diferentes circuitos integrados.

74ls04= http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheets/70/375318_DS.pdf

74hc04= http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT04.pdf

4069= http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheets/150/206783_DS.pdf

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