Lab-02

Sistemas Digitales y Arquitectura de Computadoras (IS-341) UNSCH 2009-I

Ing° Nicolás E. Cortez Ledesma 1 www.unsch.edu.pe/~damf/Cortez/is341.htm

Laboratorio N° 02:

“Compuertas Lógicas”

Alumno(a): ................................................... Nota: Código: ...................... Semana: del 01/09 al 02/10 de 2008

1. OBJETIVOS

Ø Adquirir conocimiento y destreza en el manejo de las compuertas lógicas y circuitos lógicos básicos equivalentes a nivel de circuitos integrados.

Ø Representación eléctrica los estados lógicos de las variables binarias y representación óptica del resultado de una función lógica.

Ø Verificar los resultados prácticos con el uso el simulador PROTEUS ISIS. 2. EQUIPOS Y COMPONENTES REQUERIDOS 3 Fuente de voltaje VDC = 5V, protoboard, cables de conexión y pela-cables. 3 C.I.: 74LS00, 74LS02, 74LS04, 74LS08, 74LS32, 74LS86 3 5 resistores de carbón de 220Ω (1/2W) y 5 LED’s.

3. INFORMACIÓN TEÓRICA

A) FAMILIAS LÓGICAS: Una familia lógica de circuitos integrados digitales monolíticos, es un grupo de puertas lógicas (o compuertas) construidas usando uno de varios diseños diferentes, usualmente con niveles lógicos compatibles y características de fuente de poder dentro de una familia. Tipos de familias lógicas: Dentro de las familias lógicas se encuentran • DL (Lógica de Diodo) • RTL (Lógica de Resistencia-Transistor) • DTL (Lógica de Diodo-Transistor)

• ECL (Lógica de Acoplamiento de Emisor) • TTL (Lógica de Transistor-Transistor) • IIL ó I2L (Lógica Inyección Integrada)

• MOS (Semiconductor Oxido Metal) o PMOS (MOS tipo-P) o NMOS (MOS tipo-N)

o CMOS (MOS Complementario) o BiCMOS (CMOS Bipolar)

Tecnología TTL: Acrónimo Inglés de Transistor-Transistor Logic Es una familia lógica o lo que es lo mismo, una tecnología de construcción de circuitos electrónicos digitales. En los componentes fabricados con tecnología TTL los elementos de entrada y salida del dispositivo son transistores bipolares.

Lunes: Miércoles: Martes: Viernes:

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Características. • Su tensión de alimentación característica dentro del rango: 4,75V - 5,25V. • Los niveles lógicos: entre 0,2V y 0,8V para el estado L (bajo) y los 2,4V y Vcc

para el estado H (alto). • La velocidad de transmisión entre los estados lógicos es su mejor base, si bien

esta característica le hace aumentar su consumo siendo su mayor enemigo. Motivo por el cual han aparecido diferentes versiones de TTL como FAST, L (bajo consumo), S (serie rápida schottky) LS (rápida de bajo consumo) , etc. En algunos casos puede alcanzar poco más de los 250 MHz.

Tecnología CMOS: del inglés Complementary Metal Oxide Semiconductor Semiconductor Complementario de Óxido Metálico, es una de las familias lógicas empleadas en la fabricación de circuitos integrados (chips). Su principal característica consiste en la utilización conjunta de transistores de tipo pMOS y tipo nMOS configurados de tal forma que, en estado de reposo, el consumo de energía es únicamente el debido a las corrientes parásitas. En la actualidad, la mayoría de los circuitos integrados que se fabrican utilizan la tecnología CMOS. Esto incluye microprocesadores, memorias, DSPs y muchos otros tipos de chips digitales. Características. • Su tensión de alimentación característica dentro del rango: 3V - 18V. • Son sencillos de diseñar. • Alta densidad de integración, menor consumo de energía, menor costo. • Versiones de CMOS: HC y HCT. B) FUNCIONES Y COMPUERTAS LÓGICAS

Tabla de verdad de las funciones lógicas:

Variables AND OR NOT NAND NOR XOR XNOR

X Y .X Y X Y+ X .X Y X Y+ X Y⊕ X Y⊕

0 0 0 0 1 1 1 0 1

0 1 0 1 1 1 0 1 0

1 0 0 1 0 1 0 1 0

1 1 1 1 0 0 0 0 1




Diagramas esquemáticos de las compuertas lógicas con circuitos integrados estándar de la serie TTL 74LSxx:

NAND: 74LS00 C.I.: 74LS00

NOR: 74LS02 NOT: 74LS04

AND: 74LS08 OR: 74LS32

XOR: 74LS86 XNOR: 74LS266




4. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

4.1 Implementar la función lógica OR utilizando sólo compuertas NAND:

: Implemente en protoboard el circuito de la figura 4. : Manipule el estado de los conmutadores que representan las variables

binarias (A1 y B1), observe y anote el estado lógico del Led en la tabla 1. Tabla de verdad (1) Entradas Salida A1 B1 Led 1 0V 0V 0V 5V 5V 0V

5V 5V

: Implemente en Proteus Isis el circuito de la figura 5. : Manipule los controles de estado lógico (A1 y B1) que representan las

variables binarias, observe y anote el estado del probador lógico en la tabla 2 Tabla de verdad (2) Entradas Salida A1 B1 S1 0 0 0 1 1 0

1 1

: Para el circuito lógico de la figura 5, plantea y deduzca la expresión algebraica que corresponde a la función lógica S1 en función de A1 y B1.

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4.2 Implementar la función lógica AND utilizando sólo compuertas NOR:


binarias (A2 y B2), observe y anote el estado lógico del Led en la tabla 3.




Tabla de verdad (3) Entradas Salida

A2 B2 Led 2 0V 0V 0V 5V 5V 0V

5V 5V


variables binarias, observe y anote el estado del probador lógico en la tabla 4 Tabla de verdad (4) Entradas Salida

A2 B2 S2 0 0 0 1 1 0

1 1


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4.3 Implementar el Teorema de D’MORGAN, caso-1:


binarias (A3 y B3), observe y anote el estado lógico del Led en la tabla 5. Tabla de verdad (5) Entradas Salida

A3 B3 Led 3 0V 0V 0V 5V 5V 0V

5V 5V





variables binarias, observe y anote el estado del probador lógico en la tabla 6


A3 B3 S3 0 0 0 1 1 0

1 1


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4.4 Implementar el Teorema de D’MORGAN, caso-2:




A4 B4 Led 4 0V 0V 0V 5V 5V 0V

5V 5V


variables binarias, observe y anote el estado del probador lógico en la tabla 8 : Para el circuito lógico de la figura 11, plantea y deduzca la expresión

algebraica que corresponde a la función lógica S4 en función de A4 y B4.

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A4 B4 S4 0 0 0 1 1 0 1 1

4.5 Implementar la función lógica XOR utilizando las compuertas AND, OR y NOT:




A5 B5 Led 5

0V 0V

0V 5V

5V 0V

5V 5V

: Implemente en Proteus Isis el circuito de la figura 13. : Manipule los controles de estado lógico (A5 y B5) que representan las variables

binarias, observe y anote el estado del probador lógico en la tabla 10. Tabla de verdad (10)

Entradas Salida A5 B5 S5

0 0

0 1

1 0

1 1





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4.6 Implementar la función lógica XNOR utilizando las compuertas AND, OR y NOT




A6 B6 Led 6

0V 0V

0V 5V

5V 0V

5V 5V

: Implemente en Proteus Isis el circuito de la figura 15. : Manipule los controles de estado lógico (A6 y B6) que representan las variables

binarias, observe y anote el estado del probador lógico en la tabla 12. Tabla de verdad (12)

Entradas Salida A6 B6 S6

0 0

0 1

1 0

1 1


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5. OBSERVACIONES

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6. CONCLUSIONES

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7. BIBLIOGRAFÍA

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8. ANEXO

Ø Ubicación de componentes en la ventana “Pick Devices”

Dispositivo Librería Sub-categoría Categoría AND, OR, NOT ACTIVE Gates Simulator Primitives NAND; NOR, XOR ACTIVE Gates Simulator Primitives LOGICSTATE ACTIVE Logic Stimuli Debugging Tools LOGICPROBE (BIG) ACTIVE Logic Probes Debugging Tools SW-SPDT ACTIVE Switches Switches & Relays RES IEEE DEVICE Generic Resistors


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