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



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



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)





Ecuacin booleana X = A+B

OR: Cronograma (I)

OR: Aplicacin (anti intrusin)

Compuerta NOR



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)





Ecuacin booleana

X = A+B

NOR: Equivalencia

NOR: Aplicacin

Puerta OR-Exclusiva (XOR)

XOR: Tabla de verdad

A B Salida (X)



Alto (1) Bajo (0) Alto (1)


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)





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

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