SISTEMAS DIGITALES

MARCO TEORICO

Circuitos Combinacionales:

Los circuitos combinacionales son aquellos que no tienen en cuenta la variable tiempo. Están formados por combinaciones de puertas lógicas. En este artículo aprenderemos a diseñar circuitos sencillos a partir de los requerimientos de funcionamiento que se quiere que tengan.
Los circuitos de lógica combinacional son hechos a partir de las compuertas básicas AND, OR, NOT. También pueden ser construidos con compuertas NAND, NOR, XOR, que son una combinación de las tres compuertas básicas.La operación de los circuitos combinacionales se entienden escribiendo las ecuaciones booleanas y sus tablas de verdad.

Los circuitos combinacionales se construyen más a menudo con compuertas NAND o NOR más bien que con compuertas ÁND y OR. Las compuertas NAND y NOR son más comunes desde el punto de vista del hardware, ya que están disponibles en la forma de circuitos integrados.
Debido a la preeminencia de las compuertas NAND y NOR en el diseño de los circuitos combinacionales, es importante tener la capacidad de reconocer las relaciones que existen entre los circuitos construidos con compuertas AND OR y sus diagramas equivalentes NAND o NOR.
La función NOR es la dual de la función NAND. Por esta razón, todos los procedimientos para la lógica NOR forman un dual de los procedimientos y reglas correspondientes desarrollados para la lógica NAND. En esta sección se enumeran diversos métodos para la implementación y análisis de la lógica NOR por el seguimiento de la misma lista de tópicos usados para la lógica NAND.

Los circuitos digitales que hasta ahora se han considerado, han sido combinacionales, esto es, las salidas en cualquier momento dependen por completo de las entradas presentes en ese tiempo. Aunque cualquier sistema digital es suceptible de tener circuitos combinacionales, la mayoria de los sistemas que se encuentran en la practica tambien incluyen elementos de memoria, los cuales requieren que el sistema se describa en terminos de Logica Secuencial.

Circuito Secuencial:

Un diagrama a bloques de un circuito secuencial consta de un circuito combinacional al que se conectan elementos de memoria para formar una trayectoria de retroalimentacion. Los elementos de memoria son dispositivos capaces de almacenar dentro de ellos informacion binaria.La informacion binaria almacenada en los elementos de memoria en cualquier dado se define como el estado del circuito secuencial.

El circuito secuencial recibe informacion binaria de entradas externas. Estas entradas, junto con el estado presente de los elementos de memoria, determinan el valor binario en las terminales de salida. Tambien determinan las condiciones para cambiar el estado en los elementos de memoria.

Hay dos tipos principales de circuitos secuenciales. Su clasificacion depende del temporizado de sus señales. Un circuito secuencial sincrono es un sistema cuyo comportamiento puede definirse por el conocimiento de sus señales en instantes discretos de tiempo. El comportamiento de un circuito secuencial asincrono depende del orden en el cual cambian sus señales de entrada y puede afectarse en cualquier instante de tiempo.Los elementos de memoria que por lo comun se utilizan en los circuitos secuenciales asincronos son dispositivos de retardo de tiempo.La capacidad de memoria de un dispositivo de retardo de tiempo se debe al hecho de que toma un tiempo finito para que la señal se propague a travez del dispositivo.

Un sistema logico secuencial asincrono, por definicion, debe emplear señales que afecten los elementos de memoria solo en instantes discretos de tiempo. Una forma de lograr este objetivo es usar pulsos de duracion limitada a travez del sistema, de modo que una amplitud de pulso represente la logica 1 y otra amplitud (o la ausencia de pulso) represente la logica 0.
Los sistemas logicos secuenciales sincronos utilizan amplitudes fijas, como niveles de voltaje para señales binarias. La sincronizacion se logra a travez de un dispositivo sincronizador llamado reloj maestro generador, el cual genera un tren periodico de pulsos de reloj.Los pulsos de reloj se distribuyen a travez del sistema de tal forma que los elementos de memoria estan afectados solo por la llegada del pulso de sincronizacion.

Los elementos de memoria que se utilizan en los circuitos secuenciales de reloj se llaman flip-flops estos circuitos son celdas binarias capaces de almacenar un bit de informacon. Un circuito flip-flop tiene dos salidas, una para el valor normal y otra para el valor complementario del bit almacenado en el. la informacion binaria puede entrar a un flip-flop es una gran varidead de formas, hecho que da lugar a diferentes tipos de flip-flops.

Codificador:

Un codificador es un circuito combinacional con dos veces más entradas que salidas, cuya misión es presentar en la salida el código binario correspondiente a la entrada activada.
Existen dos tipos fundamentales de codificadores:

Los primeros solo admiten una entrada activada, codificando en la salida el valor binario de la misma y cero cuando no existe ninguna activa.

En los segundos puede haber más de una entrada activada, existiendo prioridad en aquella cuyo valor decimal es más alto.


LISTADO DE MATERIALES

-Protoboard o entrenador digital
-Circuitos integrados TTL
-Diodo LED
-Interruptores para entrada de datos.
-Resistencias de 330Ohm, 10K, 4.7K 1/2W
-Transistor NPN

LABORATORIO
Parte 1.

Realizar un circuito lógico combinacional en cuya salida conectará un diodo LED que iluminará cuando el número que ingresa mediante cuatro cifras binarias sea un número primo mayor a 3 y diferente de 11.

Para poder realizar este circuito primero se deberá realizar la tabla de verdad con sus respectivas salidas.

La función resultante reducida por la tabla de Karnout, y el circuito es:

Parte 2

Dado el siguiente circuito, determinar la función lógica en la salida de cada compuerta y la expresión lógica que realiza el circuito en su conjunto.

Como se puede ver en el diagrama anterior se necesitará varios componentes para poder realizar la función; pero, utilizando los conocimientos del algebra de boole se podrá simplificar la función. La función reducida es:

Parte 3

Diseñar un circuito lógico combinacional que indique mediante el encendido de un diodo LED, el funcionamiento normal de un semáforo.

La tabla de verdad de esta función es:

Llevando a la tabla de karnot para simplificar la función se puede observar que no se puede reducir, pero utilizando el código greey se puede simplificar, y la función quedará muy pequeña, se utilizara un solo componente para simular el semáforo.

CONCLUSIONES

- En este laboratorio podemos llegar a la conclusión que es importante el manejo de tablas de Karnot, como tambien el conocimiento de algebra booleana, para facilitarnos la reducción de las funciones y así poder utilizar menos componentes para el funcionamiento del circuito.



FE DE ERRATAS

- El problema que se nos presentò fue que no tuvimos el numero de componentes necesarios para poder diseñar los circuitos, ya que se necesitaba dos integrados del mismo tipo para poder realizarlos y solo contabamos con uno.

-Al simplificar la funciòn nos dio como resultado una compuerta nor-ex (Parte 3) y solo contabamos con las compuertas bàsicas. Para diseñar este circuito tuvimos que aplicar D`Morgan y trabajar con compuertas basicas.

- Para poder realizar el circuito de la Parte 2 se necesitaba compuertas nor-ex, nand, nor, cosa que no contabamos con esos integrados en ese preciso instante, pero aplicando algebra booleana nos percatamos que el circuito era similar al de la parte 1, solo se negava la salida total.

# posted by Christian @ 10:23 AM