guía de laboratorio 1 hahahahahah

GUÍA DE LABORATORIO 1: INTRODUCCIÓN A LOS CIRCUITOS LÓGICOS

A. Funciones Lógicas y Circuitos Integrados (SSI)

1. Utilizando el ECG, o un libro de reemplazos similar, localice los siguientes CI (Circuitos Integrados): 74xx00, 74xx01, 74xx04, 74xx05, 74xx08, 74xx09, 74xx10, 74xx11, 74xx12, 74xx125, 74xx126, 74xx13, 74xx132, 74xx14, 74xx20, 74xx22, 74xx25, 74xx27, 74xx30, 74xx32, 74xx33,74xx365, 74xx366, 74xx37, 74xx38, 74xx39,74xx40, 74xx425. En un cuadro, identifique su función lógica, símbolo esquemático, si están descontinuados o aún están para la venta, número de pines del integrado, cantidad de compuertas lógicas del integrado.

REFERENCIA EN TTL

FUNCION LOGICA

SIMBOLO ESQUEMATICO

DISPONIBILIDAD

S/N

# DE PINES # DE COMPUERTAS

74xx00 NAND SI 14 4

74xx01 NAND NO 14 4

74xx04 NOT SI 14 6

74xx05 NOT SI 14 6

74xx08 AND NO 14 4

74xx09 AND NO 14 4

74xx10 NAND SI 14 3

74xx11 AND SI 14 3

74xx12 NAND SI 14 3

74xx125 Buffer 3 state SI 14 4

74xx126 Buffer 3 state SI 14 4

74xx13 NAND SI 14 2

74xx132 NAND SI 14 4

74xx14 NOT SI 14 6

74xx20 NAND NO 14 2

74xx22 NAND NO 14 2

74xx25 NOR SI 14 2

74xx27 NOR SI 14 3

74xx30 NAND NO 14 1

74xx32 OR SI 14 4

74xx33 NOR NO 14 4

74xx365 YES SI 16 7

74xx366 NOT SI 16 7

74xx37 NAND SI 14 4

74xx38 NAND SI 14 4

74xx39 NAND SI 14 4

74xx40 NAND NO 14 2

74xx425 BUFFER 3 STATE

NO 16 6

2. Repita la actividad del ítem anterior para las funciones equivalentes en tecnología CMOS.

REFERENCIA EN CMOS

FUNCION LOGICA

SIMBOLO ESQUEMATICO

DISPONIBILIDAD S/N

# DE PINES # DE COMPUERTAS

4011 NAND SI 14 4

4093 NAND SI 14 4

4069 NOT SI 14 6

4069 NOT SI 14 6

4081 AND SI 14 4

4081 AND SI 14 4

4023 NAND SI 14 3

4073 AND SI 14 3

9962 NAND NO 14 3

NO REFERENCENO REFERENCE9800-9801 NAND NO 14 2

4011 NAND SI 14 4

NO REFERENCE4012 NAND SI 14 2

9961 NAND NO 14 2

4002 NOR SI 14 2

4025 NOR SI 14 3

4068 NAND SI 14 1

4071 OR SI 14 4

4001 NOR SI 14 4

NO REFERENCENO REFERENCE4011 NAND SI 14 4

4011 NAND SI 14 4

4011 NAND SI 14 4

4012 NAND SI 14 2

NO REFERENCE

3. Consulte las hojas de datos (data sheet) para los CI (en TTL y CMOS) que operen las siguientes funciones lógicas: AND 2, AND 3, OR 2, OR 3, NOT, NAND 4, NOR 3, BUFFER, BUFFER TRI ESTATE, y el regulador LM7805.

a. Identifique, la tabla de verdad, tipos de empaquetado (package), voltaje de alimentación recomendados, voltajes y corrientes en los pines (altos y bajos), temperaturas de operación al aire libre. (Anexe imágenes de cada uno)

b. Simule y compruebe en Proteus. la operación de cada una de las funciones consultadas. Utilice LogicProbe, y LogicState, para la entrada de datos y visualización (Anexe imágenes de cada una y el archivo de la simulación)

c. Implemente sobre la protoboard los CI para cada una de las funciones lógicas consultadas y compruebe su operación, utilice dipswitch para la entrada de datos y LEDs para su visualización. (Anexe imágenes de cada montaje).

Función lógica AND 2:

Data sheet CI TTL (74xx08)

2 entradas 4 compuertas AND

Data sheet CI CMOS (4081)


Tabla de verdad para compuertas AND de 2 entradas.

A B F0 0 00 1 01 0 01 1 1

Tipos de empaquetado (package) Voltaje de alimentación recomendados. Voltajes y corrientes en los pines (altos y bajos) Temperaturas de operación al aire libre. (Anexe imágenes de cada uno)

Función lógica AND 3:



Data sheet CI CMOS(4073)

3 entradas 3 compuertas AND Tabla de verdad para compuertas AND de 3 entradas.

A B C F0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 0

1 0 0 01 0 1 01 1 0 01 1 1 1


Función lógica OR 2:

Data sheet CI TTL (7432)

4 compuertas OR de 2 entradas Data sheet CI CMOS (4071)

4 compuertas OR de 2 entradas

Tabla de verdad para compuertas OR de 2 entradas.

A B F0 0 00 1 1

1 0 11 1 1


Función lógica OR 3:

Data sheet CI TTL(74xx4075)

3 compuertas OR de 3 entradas

Data sheet CI CMOS(4075)

3 compuertas OR de 3 entradas.

Tabla de verdad para compuertas OR de 3 entradas.

A B C F0 0 0 0

0 0 1 10 1 0 10 1 1 11 0 0 11 0 1 11 1 0 11 1 1 1


Función lógica NOT:


6 compuertas NOT de 1 entrada. Data sheet CI CMOS (4069)

6 compuertas NOT de 1 entrada. Tabla de verdad para compuertas NOT.

A F0 11 0


Función lógica NAND 4:

Data sheet CI TTL(74xx20)

2 compuertas NAND de 4 entradas. Data sheet CI CMOS (4012)

2 compuertas NAND de 4 entradas. Tabla de verdad para compuertas NAND de 4 entradas.

A B C D F0 0 0 0 10 0 0 1 10 0 1 0 10 0 1 1 10 1 0 0 10 1 0 1 10 1 1 0 10 1 1 1 11 0 0 0 11 0 0 1 11 0 1 0 11 0 1 1 11 1 0 0 11 1 0 1 11 1 1 0 11 1 1 1 0

Tipos de empaquetado (package)

Voltaje de alimentación recomendados. Voltajes y corrientes en los pines (altos y bajos) Temperaturas de operación al aire libre. (Anexe imágenes de cada uno)

Función lógica NOR 3:

Data sheet CI TTL (7427)

3 compuertas NOR de 3 entradas


3 compuertas NOR de 3 entradas

Tabla de verdad para compuertas NOR de 3 entradas

A B C F

0 0 0 10 0 1 00 1 0 00 1 1 01 0 0 01 0 1 01 1 0 01 1 1 0


Función lógica BUFFER o YES:


6 compuertas YES o BUFFER de una entrada.


Tabla de verdad para una compuerta YES.

A B0 01 1


Función lógica BUFFER THREE STATE:


4 compuertas BUFFER THREE STATE

NO HAY REFERENCIA EN CMOS.

Tabla de verdad para BUFFER THREE STATE

ENABLE A F0 0 00 1 11 0 Z1 1 Z


Regulador LM7805:

Data sheet

Tabla de verdad para el regulador 7805 Tipos de empaquetado (package) Voltaje de alimentación recomendados. Voltajes y corrientes en los pines (altos y bajos) Temperaturas de operación al aire libre. (Anexe imágenes de cada uno)

4. Responda según se le indique:

a. Qué significa Open Collector (colector abierto).

Es una salida de un circuito integrado usada para manejar cargas superiores en cuanto a tensión y corriente que las que utilizan comúnmente los otros circuitos integrados, sin embargo, es necesario añadir una resistencia de carga externa, para que el circuito integrado funcione correctamente.

b. Qué significa Schmitt Trigger.

El disparador Schmitt es una aplicación del comparador que conmuta la salida negativa cuando la entrada pasa por encima de una tensión de referencia positiva. Luego, utiliza una realimentación negativa para evitar cambiar de nuevo al otro estado hasta que la entrada pasa a través de una tensión umbral inferior, estabilizando así la conmutación en contra de la activación rápida por el ruido a medida que pasa por el punto de disparo.

c. Qué significa TTL y CMOS.

TTL significa “Lógica de Transistor a Transistor”. Es una tecnología de construcción de circuitos electrónicos digitales. Estos circuitos se caracterizan por trabajar con niveles de voltaje de 5V, los voltajes entre 0,0V y 0,8V se consideran bajos, y de 5,4V en adelante se consideran altos, tienen transmisión de estados lógicos de hasta 400 MHz, sin embargo, no pueden viajar mucha distancia sin perder información.

CMOS significa “Complementary Metal Oxide Semiconductor (semiconductor de óxido metálico complementario)”, es una tecnología de semiconductores que se utiliza en muchos circuitos integrados. Designa al hardware de bajo nivel que contiene la configuración del BIOS y el reloj por hardware de la computadora.

d. ¿Cuáles son las diferencias entre TTL Y CMOS?

En TTL un 0 lógico equivale de 0V a 1.5V, mientras que en CMOS el 0 lógico equivale de 0V a 0.8V.

En TTL el margen de seguridad es de 1.5V a 3.5V, mientras que en CMOS, el margen es desde 0.8V a 2.0V.

En TTL el 1 lógico equivale de 3.5V a 5.0V, mientras que en CMOS el 1 lógico es de 2.0V a 5.0v

En TTL el voltaje de trabajo es de 5V con un consumo alto de energía, mientras que en CMOS el voltaje de trabajo es de 9V pero con un consumo bajo de energía.

e. Describa en que consiste la SSI, MSI, LSI y VLSI, nanotecnología.

SSI: Significa “Short Scale Integration” o “Integración a baja escala”. Es la escala de integración más pequeña de todas y comprende a todos aquellos integrados compuestos por menos de 12 puertas. Cumplen funciones muy básicas como compuertas lógicas.

MSI: Significa “Medium Scale Integration” o “Escala de media integración”. Es la escala de integración que trabaja todos los dispositivos compuestos de una cantidad considerable de transistores en cada chip.

LSI: Significa “Large scale integration” o “Escala de larga integración”. A esta escala pertenecen todos aquellos integrados que contienen más de 100 compuertas lógicas, incluso algunos alcanzan a tener 1000 compuertas lógicas. Estos integrados realizan una función completa, como realizar las operaciones esenciales de una calculadora o el almacenamiento de una gran cantidad de bits. La aparición de estos circuitos integrados abrieron camino hacia la realización del microprocesador.

VLSI: Significa “Very large scale integration” o “Escala de muy larga integración”. Cada circuito integrado poseía de1000 a 10000 puertas. Éstos aparecen para consolidar la historia de los circuitos integrados y para desplazar definitivamente la tecnología de los componentes aislados y dan inicio a una era de miniaturización.

f. Que es un PLD, y su evolución desde la PROM hasta las FPGA.

Programable logic device o dispositivo lógico programable, es un componente electrónico empleado para la fabricación de circuitos digitales reconfigurables. A diferencia de las puertas

lógicas que tienen una función fija, un PLD tiene una función definida al momento de fabricarse. Antes de que un PLD pueda ser usado en un circuito, este puede ser programado, esto es reconfigurado. Los PLD actuales emplean diferentes formas de almacenar datos: anti fusibles de silicio, SRAM, celdas EPROM O EEPROM y memorias flash.

El primer PLD fue llamado PAL (Programmable Array Logic). Los PAL solo utilizan compuertas Lógicas (sin Flip-Flops), por lo que solo permiten la implementación de circuitos combinacionales. Para superar esta limitación luego fueron creados losregistered PLDs los cuales incluyen Flip-Flops en cada salida del circuito. Con estos dispositivos es posible implementar funciones secuenciales simples.

A comienzos de los 80s, se fueron agregando circuitos lógicos adicionales a las salidas de los PLDs. La nueva celda de salida, llamada Macrocell, contiene (a parte de Flip-Flops) puertas lógicas y multiplexores. La celda en si es programable, permitiendo varios modos de operación. Adicionalmente provee una señal de retorno o feedback desde la salida del cricuito al arreglo programable, lo que le da una mayor flexibilidad. Esta nueva estructura fue llamada generic PAL (GAL).

Todos estos chips (PAL, PLA, registered PLD, GAL/PALCE) son conocidos en conjunto como SPLDs (Simple PLDs). La GAL/PALCE es la única que aún se fabrica en chips independientes.

Luego de esto se fabricaron chips con muchas GAL en su interior utilizando una arquitectura mucho más sofisticada, mejor tecnología y muchas otras características adicionales como soporte para JTAG. Estas estructuras son conocidas como CPLD (Complex PLD). Los CPLD son bastante populares por su alta densidad de puertas, alto performance y bajo costo.

Finalmente a mediados de los 80s fueron introducidas las FPGA, las cuales difieren de los CPLD en su arquitectura, tecnología y costos. Estos dispositivos fueron creados principalmente para la implementación de circuitos de alto rendimiento.

http://www.olimex.cl/advanced_search_result.php?keywords=fpga&search_in_description=1

http://en.wikipedia.org/wiki/Flip-flop_(electronics)



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