SISTEMAS DIGITALES

I.-INTRODUCCION

Un circuito lógico es aquel que maneja la información en forma de "1" y "0", dos niveles de voltaje fijos. "1" nivel alto o "high" y "0" nivel bajo o "low".
Estos circuitos están compuestos por elementos digitales como las compuertas: AND (Y), OR (O), NOT (NO). y combinaciones poco o muy complejas de los circuitos antes mencionados. Estas combinaciones dan lugar a otros tipos de elementos digitales como los compuertas, entre otros.

Los circuitos lógicos se pueden representar de muchas maneras. En los circuitos siguientes la lámpara puede estar encendida o apagada ("on" o "off"), dependiendo de la posición del interruptor (apagado o encendido).

Los posibles estados del interruptor o interruptores que afectan un circuito se pueden representar en una tabla de verdad. Las tablas de verdad pueden tener muchas columnas, pero todas las tablas funcionan de igual forma. Hay siempre una columna de salida que representa el resultado de todas las posibles combinaciones de las entradas.

Los circuitos lógicos son básicamente un arreglo de interruptores, conocidos como "compuertas lógicas" (compuertas AND, NAND, OR, NOR, NOT, etc) Cada compuerta lógica tiene su tabla de verdad. Y, si pudiéramos ver en mas detalle la construcción de éstas, veríamos que es un circuito comprendido por transistores, resistencias, diodos, etc. conectados de manera que se obtienen salidas específicas para entradas específicas.


II.- OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES

-Implementar y verificar la operación y funcionamiento de los diferentes dispositivos lógicos.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

-Realizar las tablas de verdad para cada circuito Lógico.
-Realizar el funcionamiento de cada compuerta lógica con los componentes de laboratorio.
-Comparar las salidas del circuito construido con las tablas de verdad.


III.-RESUMEN

En este laboratorio se realizará tres compuertas lógicas que son la base de la electrónica. Las compuertas son: AND, OR, NOT.

COMPUERTA AND

Para poder realizar un planteo de esta compuerta se necesitará tres interruptores ya que las entradas serán tres (A,B,C), los tres interruptores estarán conectados en serie para luego conectarlas al diodo led. El funcionamiento del circuito debe obedecer a la tabla de verdad de la compuerta and de tres entradas.

El diodo led debe encenderse cuando todos los interruptores entén en ON, basta que un interruptor se encuentre en OFF el led deberá apagarse, y así se puede verificar si el circuito funciona correctamente.

COMPUERTA OR

Para poder realizar el planteo de esta compuerta se necesitará tres interruptores ya que las entradas serán tres (A,B,C)los tres interruptores estarán conectados en paralelo para el funcionamiento de esta compuerta, para luego conectarlos al diodo led. El funcionamiento del circuito debe obedecer a la tabla de verdad de la compuerta or de tres entradas.

El diodo led debe permanecer apagado solo cuando los interruptores estén en OFF caso contrario deben prenderse, y así se puede verificar si el circuito funciona correctamente.

COMPUERTA NOT

Para realizar esta compuerta se necesitará un transistor de tres tiempos y así poder verificar el funcionamiento del circuito. Además se necesitará dos diodos Led, uno que se encuentra en la entrada y otro en la salida y así verificar la contradicción.

En un tiempo se debe prender un led y el otro debe permanecer apagado, cambiando de tiempo se debe observar lo contrario, osea el led que estuvo apagado se tendrá que prender y el otro que estuvo encendido deberá apagarse. Y en el ultimo tiempo deberan permanecer apagados ambos.

IV.-MARCO TEORICO

CIRCUITO LÓGICO

Una compuerta logica es un dispositivo que nos permite obtener resultados, dependiendo de los valores que le ingresemos.

Es necesario aclarar entonces que las compuertas logicas se comunican entre si, incluidos los microprocesadores, que son nada más que muchas compuertas agrupadas entre sí, usando el sistema BINARIO el cual consta de solo 2 indicadores, 0 y 1, que se representan como BIT, y ya que en electrónica solo hay 2 valores equivalentes 0=0volt 1=5volt, (conectado-desconectado), es decir cuando conectamos una compuerta a el negativo equivale a introducir un cero (0), y por el contrario si derivamos la entrada a 5v le estamos enviando un uno (1). Ahora para que comprendan como se comporta cada compuerta se debe ver su TABLA DE VERDAD, la que muestra todas las combinaciones lógicas posibles y su resultado.

La electrónica moderna usa electrónica digital para realizar muchas funciones. Aunque los circuitos electrónicos pueden resultar muy complejos, en realidad se construyen de un número muy grande de circuitos muy simples.

En un circuito digital se transmite información binaria (ceros y unos) entre estos circuitos y se consigue un circuito complejo con la combinación de bloques de circuitos simples.

La información binaria se representa en la forma de "0" y "1", un interruptor "abierto" o "cerrado", "On" y "Off", "falso" o "verdadero", en donde "0" representa falso y "1" verdadero.
Los circuitos lógicos se pueden representar de muchas maneras. En los circuitos siguientes la lámpara puede estar encendida o apagada ("on" o "off"), dependiendo de la posición del interruptor. (apagado o encendido)

Los posibles estados del interruptor o interruptores que afectan un circuito se pueden representar en una tabla de verdad. Las tablas de verdad pueden tener muchas columnas, pero todas las tablas funcionan de igual forma. Hay siempre una columna de salida que representa el resultado de todas las posibles combinaciones de las entradas.

Los circuitos lógicos son básicamente un arreglo de

interruptores, conocidos como "compuertas lógicas" (compuertas AND, NAND, OR, NOR, NOT, etc) Cada compuerta lógica tiene su tabla de verdad. Y, si pudiéramos ver en mas detalle la construcción de éstas, veríamos que es un circuito comprendido por transistores, resistencias, diodos, etc. conectados de manera que se obtienen salidas específicas para entradas específicas.

La utilización extendida de las compuertas lógicas, simplifica el diseño y análisis de circuitos complejos. La tecnología moderna actual permite la construcción de circuitos integrados (IC´s) que se componen de miles (o millones) de compuertas lógicas.

COMPUERTA AND

Es una de las compuertas mas simples dentro de la Electrónica Digital la representación de este circuito es de dos entradas en adelante y una sola salida su símbolo lógico y su tabla de verdad son las siguientes.

Tabla de verdad AND

COMPUERTA NAND

La compuerta NAND también hace la función de multiplicación, es decir toma los valores que le aplicamos a sus entradas y los multiplica. pero entrega el valor negado, esto es muy util, por que por ejemplo si estubieramos usando una AND normal, tendriamos que usar otro chip con un NOT para negar el resultado.
Tabla de verdad NAND

COMPUERTA OR

La compuerta OR realiza la función de suma, cuando se le aplica un uno a cualquiera de sus entradas el resultado será uno, independiente del valor de la otra entrada. Excepto cuando las dos entradas esten en 0 la salida será 0.
Tabla de verdad OR

COMPUERTA NOR

La compuerta NOR realiza la función de suma, pero entrega el resultado invertido, ahorrandonos un NOT, su salida será 1 solo si las dos entradas son 0.
Tabla de verdad NOR

COMPUERTA X-OR

Esta compuerta XOR o or-exclusiva, se comporta de una manera especial y se usa muy poco, su caracteristica especial es que el resultado de salida será 1 si las dos entradas son distintas, osean 0-1 ó 1-0.
Tabla de verdad X-OR

COMPUERTA X-NOR

Esta compuerta XNOR o Nor exclusiva, también se comporta de una manera especial, su caracteristica es que el resultado de salida será 1 si las dos entradas son del mismo valor, sean 0-0 ó 1-1.
Tabla de verdad X-NOR

COMPUERTA BUFFER

La compuerta BUFFER es la más basica de todas, simplemente toma el valor que se le entrega y lo deja pasar tal cual, esto sirve para ajustar y aislar niveles lógicos, ya que no se pueden conectar infinita cantidad de compuertas a una misma señal, ya que el voltaje del nivel 1 empieza a decaer y el sistema falla.
Tabla de verdad

COMPUERTA NOT

La compuerta NOT es todo lo cantrario al Buffer, invierte el valor que se le entrega, también tiene la utilidad de ajustar niveles pero tomando en cuenta que invierte la señal.
Tabla de verdad

V.-LISTADO DE MATERIALES

Maquetas
Interruptores
Bombillas
Pilas de linterna de 1.5 V
Cable eléctrico delgado
Multimetro
Soldador y soldadura resinada
Herramientas (alicates, desarmadores, etc.)

VI.-LABORATORIO

1.- Dibujar en la maqueta el símbolo de la compuerta lógica que se quiere representar.

2.- Aplicar perforaciones en los puntos necesarios y cablear el circuito utilizando trozos de cable , interruptores pilas y focos de linterna de manera tal que con la activación adecuada de los interruptores en las entradas de los circuitos lógicos , se obtenga la señal esperada en el foco que representara la salida de las respectivas compuertas lógicas.

3.- Antes de energizar el circuito asegúrese de que los pines de alimentación y tierra estén correctamente conectados.

4.- llenar la respectiva tabla de verdad.

VII.-CONCLUSIONES

En este primer laboratorio realizado aprendimos:

- Que las operaciones: And, Or, Not, son las compuertas básicas para el funcionamiento de un circuito.

- En base a estas compuertas se diseñaron otras y así optimizar el manejo de circuitos para cualquier otro caso que se presente.

- También se pudo observar que las tablas de verdad aprendidas en algebra nos sirven mucho para poder saber con anticipación la salida que nos dará el circuito y así comprobar si realmente es óptimo el funcionamiento de ese circuito.

- Para tener un funcionamiento óptimo se debe diseñar el circuito antes de realizar con los componentes, cualquiera conexión mal efectuada puede dañar el foco (diodo led) o puede producir una salida del circuito inesperada.

VIII.-FE DE ERRATAS

En este primer laboratorio se pude señalar las siguientes observaciones:

- No se contaba con el material completo para poder realizar los tres experimentos, ya que tuvimos que hacer primero una compuerta, presentarlo, desarmarlo para luego realizar la siguiente compuerta.

- El laboratorio no cuenta con materiales apropiados para poder realizar los experimentos.