Download - Electrónica Digital 3
-
Juan M. Ibujs Villacs
UNIVERSIDAD POLITCNICA SALESIANA
COMPUERTAS LGICAS Y CIRCUITOS
LOGICOS COMBINATORIOS.
-
Interruptores lgicos
Los circuitos lgicos digitales son redes complejas de interruptores hechos con transistores. stos circuitos lgicos simples se llaman compuertas. Como ejemplo tenemos:
La lmpara enciende si A Y B estn cerrados
A B
La lmpara enciende si A O B estn cerrados
A B
-
Circuitos lgicos con transistores
Los interruptores hechos con base a transistores se utilizan para formar cuatro circuitos de decisin o compuertas lgicas bsicas, se muestra la tabla de verdad, la cual muestra la salida de todas las combinaciones posibles.
-
El inversor
-
Inversor: Tabla de verdad
Entrada Salida
Bajo (0) Alto (1)
Alto (1) Bajo (0)
Ecuacin booleana -> Salida = Entrada
X = A
-
Inversor: Aplicacin
-
Compuerta AND
A B
10kW
10kW
4.7kW
2N2222
2N2222
5V
Salida
A Tierra Tierra +5V +5V
B Tierra +5V Tierra +5V
Salida Tierra Tierra Tierra +5V
AB
Salida
-
Puerta AND
-
AND: Tabla de verdad
A B Salida (X)
Bajo (0) Bajo (0) Bajo (0)
Bajo (0) Alto (1) Bajo (0)
Alto (1) Bajo (0) Bajo (0)
Alto (1) Alto (1) Alto (1)
Ecuacin booleana -> X = AB
-
AND: Cronograma (I)
Todas tienen que
estar ALTAS para
que la salida sea
ALTA
-
AND: Aplicacin 1 (habilitar)
-
AND: Aplicacin 2 (sistema alarma)
-
Compuerta NAND
A B
10kW
10kW
4.7kW
2N2222
2N2222
5V
Salida
A Tierra Tierra +5V +5V
B Tierra +5V Tierra +5V
Salida +5V +5V +5V Tierra
AB
Salida
-
Puerta NAND
-
NAND: Tabla de Verdad
A B Salida (X)
Bajo (0) Bajo (0) Alto (1)
Bajo (0) Alto (1) Alto (1)
Alto (1) Bajo (0) Alto (1)
Alto (1) Alto (1) Bajo (0)
Ecuacin booleana X = AB
-
NAND: Cronograma (I)
Todas las entradas
deben ser ALTAS para
que la salida sea BAJA
-
NAND: Equivalencia
-
NAND: Aplicacin
-
NAND: Aplicacin (cont.)
-
Compuerta OR
A Tierra Tierra +5V +5V
B Tierra +5V Tierra +5V
Salida Tierra +5V +5V +5V
A B
10kW
10kW
4.7kW
2N2222
2N2222
5V
Salida AB
Salida
-
Puerta OR
-
OR: Tabla de verdad
A B Salida (X)
Bajo (0) Bajo (0) Bajo (0)
Bajo (0) Alto (1) Alto (1)
Alto (1) Alto (0) Alto (1)
Alto (1) Alto (1) Alto (1)
Ecuacin booleana X = A+B
-
OR: Cronograma (I)
-
OR: Aplicacin (anti intrusin)
-
Compuerta NOR
A Tierra Tierra +5V +5V
B Tierra +5V Tierra +5V
Salida +5V Tierra Tierra Tierra
A B
10kW
10kW
4.7kW
2N2222
2N2222
5V
Salida
AB
Salida
-
Puerta NOR
-
Tabla de verdad de la puerta NOR
A B Salida (X)
Bajo (0) Bajo (0) Alto (1)
Bajo (0) Alto (1) Bajo (0)
Alto (1) Bajo (0) Bajo (0)
Alto (1) Alto (1) Bajo (0)
Ecuacin booleana
X = A+B
-
NOR: Equivalencia
-
NOR: Aplicacin
-
Puerta OR-Exclusiva (XOR)
-
XOR: Tabla de verdad
A B Salida (X)
Bajo (0) Bajo (0) Bajo (0)
Bajo (0) Alto (1) Alto (1)
Alto (1) Bajo (0) Alto (1)
Alto (1) Alto (1) Bajo (0)
Ecuacin booleana X = A B+B A = AB
-
XOR: Cronograma
-
XOR: Aplicacin (suma)
-
Puerta NOR-Exclusivo (XNOR)
-
XNOR: Tabla de verdad
A B Salida (X)
Bajo (0) Bajo (0) Alto (1)
Bajo (0) Alto (1) Bajo (0)
Alto (1) Bajo (0) Bajo (0)
Alto (1) Alto (1) Alto (1)
Ecuacin booleana X = A B + B A = AB
-
XNOR: Cronograma
-
Resumen
A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
A or B 0 1 1 1
A nor B 1 0 0 0
A nand B 1 1 1 0
A and B 0 0 0 1
A xor B 0 1 1 0
A xnor B 1 0 0 1
Sustituyendo los voltajes y las tierras por los dgitos binarios tenemos:
La secuencia de las entradas corresponden a los cuatro primeros nmeros expresados en el sistema binario
AB
Salida
Compuerta XNOR
AB
Salida
Compuerta XOR
-
Retardo de propagacin
-
Fan-out
-
Ejemplos de chips reales
-
Resumen
-
Tipos de transistores
TTL (Transistor Transistor Logic): Son circuitos fciles de usar, requieren pocos cuidados en su manejo, soportan 20 MHz o ms.
Cada transistor gasta mucha energa: 3 mA.
La versin LowPower Schottky utiliza 80% de voltaje y es ms veloz. Requiere 5 V.
Las entradas no conectadas las asume como 1. Colocar las salidas no utilizadas al voltaje de alimentacin para ahorrar energa.
-
Tipos de transistores
CMOS (Complementary Metal-Oxide-Silicon): Son circuitos muy sensibles a la esttica y no son tan rpidos como los TTL.
Gastan poca energa: 0.1 mA.
Pueden energizarse con voltajes de 3 a 18V.
Las entradas pueden provocar ruido. No conectar las entradas cuando el circuito no tenga corriente.
-
Estructura Interna Circuito Integrado LS7400
Vcc
1 2 3 4 5 6 7
14 13 12 11 10 9 8
-
Escalas de integracin
(Cantidad de componentes incluidos en un CI).
SSI : Small Scale Integration
Hasta 100 componentes, aproximadamente.
Ejemplo: las puertas lgicas
-
MSI : Medium Scale Integration
De 100 a 1.000 componentes, aproximadamente
Ejemplos: codificadores, multiplexores,
contadores
-
LSI : Large Scale Integration
De 1.000 a 10.000 componentes, aproximadamente.
Ejemplos: memorias, microprocesadores.
-
VLSI : Very Large Scale Integration
Hasta 10.000.000 componentes, aproximadamente
Ejemplos: ltimos procesadores Pentium o AMD.
Ventilador + disipador de calor
-
1. Boylestad, Robert. Electrnica: teora de circuitos y dispositivos electrnicos. 10ma Ed. 2012
2. Tocci, Ronald J. Sistemas Digitales Principios y Aplicaciones. Prentice Hall. 10ma Edicin.
3. Malvino, Albert. Principios de Electrnica. Mc Graw Hill. www. malvino.com
4. Bolton, W. Mecatrnica Sistemas de Control Electrnico en Ingeniera Mecnica y Elctrica. Marcombo. Segunda Edicin.
REFERENCIAS TCNICAS