1. Estudio Básico de Las Compuertas Lógicas

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1. Estudio Básico de las Compuertas Lógicas. !

El álgebra booleana es el medio para expresar la relación entre las entradas y salidas de un circuito lógico, como en el álgebra de booleana solo existen dos valores posibles que son el 0 y 1 las operaciones son más sencilla que el algebra ordinaria, esta simplificación lleva a que se establezcan las 3 operaciones básica del álgebra booleana: OR, AND & NOT. La presente guía pretende mostrar la importancia del álgebra booleana en los circuited digitales, hacienda un análisis del comportamiento de las compuertas lógicas.

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! 1.1.Objetivos

! • Aprender a utilizar las diferentes herramientas y materiales del laboratorio para la correcta elaboración de los circuitos electrónicos. • Aprender a conectar de forma correcta los diferentes circuitos integrados, así como poder identificar

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las diferencias y similitudes que existen entre ellos.

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1.2.Tarea antes de la práctica

! La tarea es de manera INDIVIDUAL y consiste en investigar las tablas de verdad de las siguientes compuertas lógicas: AND, OR, XOR, NOR Y NAND (para dos entradas) y para la compuerta NOT (para una entrada), traer las tablas de forma ordena en hojas de papel bond, con su respectivo nombre.

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Nota: Esta tablas de verdad serán fundamental traerlas, ya que en toda la práctica se estarán consultando constantemente.

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1.3.Marco Teórico

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Las compuertas lógicas son la representación de las operaciones lógicas de algebra de booleana, estas están construidas internamente por diferentes 1.3.2.Compuerta OR

componentes electrónicos, como lo son los diodos, transistores, resistencias y otros, conectados de

Es una de la compuerta lógica que representa a la

manera tal que la salida del circuito sea el resultado

operación booleana AND, la compuerta más básica

de una operación booleana.

de este tipo consiste en dos pines de entrada y uno

Como se mencionó antes existen 3 compuerta

de salida, el resultado se puede simplificar de la

básicas que son la compuerta AND, OR Y NOT.

siguiente manera, si al menos una de las entradas de

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la compuerta están en estado alto (ósea en 1) significa que la salida será en estado alto también, en

1.3.1.Compuerta AND Es una de la compuerta lógica que representa a la

dado caso todos las entradas estén en estado bajo,

operación booleana AND, la compuerta más básica

la salida será en estado bajo.

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de este tipo consiste en dos pines de entrada y uno de salida, el resultado se puede simplificar de la siguiente manera, si en todas las entradas de la compuerta están en estado alto (ósea en 1) significa

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que la salida será en estado alto también; en el caso

1.3.3.Compuerta NOT

de que al menos una entrada esté en estado bajo, la

Es una de la compuerta lógica que representa a la

salida será en estado bajo.

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operación booleana NOT, la compuerta consiste un pin de entrada y uno de salida, el resultado es el

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DEI estado contrario al pin de entrada, si el pin de

puede simplificar de la siguiente manera, si al menos

entrada es 1 la salida es 0 y viceversa.

una de las entradas de la compuerta están en

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estado alto (ósea en 1) significa que la salida será en estado bajo, en dado caso todos las entradas estén en estado bajo, la salida será en estado alto.

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Como se puede observar, el resultado es muy similar

Además de las compuertas básicas, existen otras

al de la compuerta OR, la diferencia reside que la

compuertas de gran importancia para la elaboración

salida es lo contrario a lo que daría la misma

de circuito electrónico, por lo que es importante

operación en una compuerta OR.

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estudiarlas, entre esas compuertas están las compuertas NAND, NOR Y XOR.

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1.3.4.Compuerta NAND

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La compuerta más básica de este tipo consiste en

1.3.6.Compuerta XOR (OR Exclusivo)

dos pines de entrada y uno de salida, el resultado se puede simplificar de la siguiente manera, si en todas

La compuerta más básica de este tipo consiste en

las entradas de la compuerta están en estado alto

dos pines de entrada y uno de salida, el resultado de

(ósea en 1) significa que la salida será en estado

esta compuerta es similar al de la compuerta OR, la

bajo; en el caso de que al menos una entrada esté

diferencia radica en el caso de que los dos pines de

en estado alto, la salida será en estado alto.

entrada estén en alto, la salida mantiene un estado

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bajo; en otras palabras, la compuerta XOR se

Como se puede observar, el resultado de esta

comporta así: si los pines de entrada son iguales (ya

compuerta tiene una gran similitud con la compuerta

sea en estado alto o bajo), entonces la salida es 0

AND, con la única diferencia que la salida esta

(estado bajo), si los pines de entrada tienen

invertida, esta es la razón, por lo que su nombre es

diferentes estados, entonces la salida es 1 (estado

NAND.

alto).

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El símbolo lógico de esta compuerta es similar al de la compuerta OR, la diferencia es la línea curva cerca

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de las entradas.

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1.3.5.Compuerta NOR La compuerta más básica de este tipo consiste en dos pines de entrada y uno de salida, el resultado se

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1.4.Práctica De Laboratorio

! La realización de la práctica, consistirá en aprender a conectar de forma correcta los diferentes componente en la breadboard, como también poder realizar pruebas del comportamiento de las diferentes compuertas lógicas, para dichas pruebas se ingresarán diferentes valores en la entrada del circuto y, a partir de estos valores poder recrear su tabla de verdad y poder deducir de esta forma a que operación booleana pertenece dicha compuerta.

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Luego de encontrar a que operación pertenece, se repetirá este procedimiento para cada uno de los diferentes integrados dados en el laboratorio.

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1.4.1.Equipo a Utilizar El equipo será proporcionado a cada pareja de alumnos por el instructor encargado del grupo de laboratorio y el alumno será responsable de dicho equipo durante el desarrollo de esta y cada una de las prácticas.

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Elementos y Equipo 1 Breadboard con fuente DC

3 Resistencia 270 Ω

1 CI NTE7400

1 Diodo Emisor De Luz (LED)

1 CI NTE7402

Alambre De Cobre

1 CI NTE7404

1 Multímetro.

1 CI NTE7408

1 Punta Lógica

1 CI NTE7432

1 Pinza

1 CI NTE7486

1 Cortadora

1 DIP SWITCH

1 Desarmador

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1.4.2.Procedimiento Para las compuertas lógicas con el número 7400, 7408, 7432, 7486 tiene en común la siguiente estructura:

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! Como se puede apreciar estos circuitos integrados tiene cuatro compuertas dentro de él y dos pines de alimentación, para fines prácticos solo se utilizará la primera compuerta por CI, para ello usaremos los pines 1, 2, 3, 7 y 14; para estos integrados el pin 1 y el pin 2 son ENTRADAS, y el pin 3 es la SALIDA; para todos los CI que se utilizan en esta práctica el pin 7 es siempre GND (Tierra) y el pin 14 es VCC (Comúnmente llamado Positivo).

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En la Figura 8, se puede observar el diagrama de pines, diagrama que muestra cómo se montan los diferentes componentes en la breadboard; cabe decir, que a la hora de hacer las conexiones se deben hacer de forma ordenada para evitar errores en el diseño del circuito.

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Para la entrada de los circuitos se utilizara un arreglo de DIP Switch y de resistencias en los cuales se podrán obtener los estados de 0 como de 1 lógicos, en la siguiente figura se muestra la manera correcta de conectarlo.

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Para la salida del circuito se utiliza la siguiente conexión, siempre teniendo en cuenta que para un 1 lógico a la salida el LED encenderá y para un 0 lógico se mantendrá apagado (lógica positiva). Para cada salida del circuito, se realizará la conexión siguiente:

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Recordatorio: Además de conectar los pines de entrada y salida, no olvidar conectar el pin 7 a Tierra y el pin 14 a positivo.

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Después de conectar los componentes en la breadboard, llamar al instructor para que verifique que todo esté bien conectado, así poder pasar a conectar la fuente de alimentación, cuando el circuito ya esté funcionando hacer las diferentes combinaciones de la tabla de verdad, anotar los resultado obtenidos del CI y a partir de estos datos, poder obtener que operación booleana representa.

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Luego de hacer todas las pruebas necesarias, apagar la Fuente de alimentación ANTES de comenzar a trabajar con el siguiente circuito integrado; no olvidar que los CI se remueven con ayuda del destornillador, esto se realiza para evitar daños en los integrados. Repetir todo el proceso hasta haber obtenido la table de verdad de los CI.

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Al finalizar la práctica entregar al instructor la portada, la hoja anexa de rellenar completa y en la parte de atrás de esta hoja, las tablas de verdad obtenidas.

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Para las compuertas lógicas con el número 7402 y 7404 corresponden los siguientes diagramas de conexión respectivamente:

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7402

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7404

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1.5.Diagrama de Pines de Circuitos Integrados

Colocar en los siguientes diagramas el número del CI correspondiente a cada imagen, con la ayuda de las tablas de verdad obtenidas.

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AND _____________

OR _____________

NAND _____________

NOR _____________

XOR _____________

NOT _____________

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