circuitos digitales lab2 final

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

(Universidad del Perú, Decana de América)Facultad de Ingeniería de Sistemas e Informática

Circuitos Digitales

TEMA : Cuestionario final del Laboratorio 2

PROFESOR : Casimiro Pariasca

INTEGRANTES:

Quispe Martel, Jean Carlos 09200045 Mondragon Pantigoso, Marco A. 08200042HuapayaSilupu, Luis. 09200090 Delgado Bustamante,José Manuel 09200083

Ciudad Universitaria, Mayo 2011

III. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. TABLA DE VERDAD

1.1 Operador NOT(CI 7404)

Figura 1

Figura 2

1.2 Operador OR(CI 7432)

Puerta NOT

Entrada Salida

A B

0 1(Fig.1)

1 0(Fig.2)

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Figura 4

Puerta OR

Entrada Salida

A B C

0 0 0(Figura 1)

0 1 1(Figura 2)

1 0 1(Figura 3)

1 1 1(Figura 4)

1.3 Operador AND(CI 7408)

Figura 1.

Figura 2.

Figura 3.

Figura 4.

Puerta AND

Entrada Salida

A B C

0 0 0(Figura 1)

0 1 0(Figura 2)

1 0 0(Figura 3)

1 1 1(Figura 4)

1.4 Operador NOR(CI 7427= CI7432-CI7404)

Figura 1.

Figura 2.

Figura 3.

Figura 4.

Puerta NOR

Entrada Salida

A B C

0 0 1(Figura 1)

0 1 0(Figura 2)

1 0 0(Figura 3)

1 1 0(Figura 4)

1.5 Operador NAND

Figura 1.

Figura 2.

Figura 3.

Figura 4.

Puerta NAND

Entrada Salida

A B C

0 0 1 (Figura 1)

0 1 1 (Figura 2)

1 0 1 (Figura 3)

1 1 0 (Figura 4)

1.6 Operador XOR

Figura 1.

Figura 2.

Figura 3.

Figura 4.

Puerta XOR

Entrada Salida

A B C

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

2. HABILITACION/INHABILITACION FORMAS DE ONDA

2.1 Operador OR

Figura 1.

Figura 2.

Figura 3.

Figura 4.

A=Control, B=señal de entrada

Puerta OR

Entrada(V)

Salida(V)

A B C

0 0 0(Figura 1) Habilitado

0 1 1(Figura 2)

1 0 1(Figura 3)Inhabilitado

1 1 1(Figura 4)

2.2 Operador AND(CI 7408)

Figura 1.

Figura 2.

Figura 3.

Figura 4.

A=Control, B=señal de entrada

Puerta AND

Entrada

Salida

A B C

0 0 0(Figura 1)Inhabilitado

0 1 0(Figura 2)

1 0 0(Figura 3) Habilitado

1 1 1(Figura 4)

2.3 Operador NOR(CI 7427= CI7432-CI7404)

Figura 1.

Figura 2.

Figura 3.

Figura 4.

A=Control, B=señal de entrada

Puerta NOR

Entrada

Salida

A B C

0 0 1(Figura 1) Habilitado

0 1 0( Figura 2)

1 0 0(Figura 3)Inhabilitado

1 1 0(Figura 4)

2.4 Operador NAND

Figura 1.

Figura 2.

Figura 3.

Figura 4.

Puerta NAND

Entrada Salida

A B C

0 0 1 (Figura 1)Inhabilitado

0 1 1 (Figura 2)

1 0 1 (Figura 3)Habilitado

1 1 0 (Figura 4)

2.5 Operador XOR

Figura 1.

Figura 2.

Figura 3.

Figura 4.

A=Control, B=señal de entrada

Puerta XOR

Entrada

Salida

A B C

0 0 0Habilitado

0 1 1

1 0 1Habilitado(SEÑAL INVERTIDA)

1 1 0

3. Utilizando CI 7400 implementa y verificar la tabla de verdad de un circuito que produzca:

a) 1 Compuerta INVERSOR

De 0 invertido a 1 = Prendido

De 1 invertido a 0 = Apagado

b) 1 Compuerta AND de dos entradas

0-0 = Apagado

0-1 = Apagado

1-0 = Apagado

1-1 = Prendido

c) 1 Compuerta OR de dos entradas:

0-0 = Apagado

0-1 = Prendido

1-0 = Prendido

1-1 = Prendido

d) 1 Compuerta NOR de dos entradas

0-0 = Prendido

0-1 = Apagado

1-0 = Apagado

1-1 = Apagado

e) 1 Compuerta XOR de dos entradas:

0-0 = Apagado

0-1 = Prendido

1-0 = Prendido

1-1 = Apagado

f) 1 Compuerta NAND de tres entradas:

0-0-0 = Prendido

0-0-1 = Prendido

0-1-0 = Prendido

0-1-1 = Prendido

1-0-0 = Prendido

1-0-1 = Prendido

1-1-0 = Prendido

1-1-1 = Apagado

4) Implementación de XOR:

a)AND-OR-NOT

0-0 = Apagado

0-1 = Prendido

0-0 = Prendido

0-1 = 0 Apagado

b) NAND

0-0 = Prendido

0-1 = Prendido

1-0 = Prendido

1-1 = Apagado

IV. CUESTIONARIO FINAL

1. Cuáles son las tecnologías utilizadas en la fabricación de componentes digitales?. Explique las características de los TTL y CMOS indicando sus ventajas y desventajas?.

La tecnología digital se define en oposición a lo que denominaríamos tecnologías analógicas. Cuando hablamos de analógico o digital nos referimos a la forma de representar la información entendiendo información en sentido amplio.

Tradicionalmente, la información, las señales de todo tipo, se medían y procesaban con tecnología analógica. En tecnología analógica, una información o una señal, se representa por otra análoga (de ahí el nombre) que varía de forma continua conforme varía la señal original. El carácter fundamental de la tecnología analógica es esta de señales continuas.Frente a la alternativa analógica, surge la alternativa digital. En el caso de señales digitales, no nos movemos en rangos continuos de señal, sino que se utilizan valores discretos es decir, discontinuos (discretos, dicho para andar por casa, es ‘a saltos’). Aunque, a primera vista, parece una opción de más calidad la analógica, la opción digital presenta muy fuertes ventajas…y de hecho la tecnología actual opta, en muchos casos, por lo digital.

TTL y CMOS indicando sus ventajas y desventajas

Ventajas y desventajas CMOS

La familia lógica tiene una serie de ventajas que la hacen superior a otras en la fabricación de circuitos integrados digitales:

* El bajo consumo de potencia estática, gracias a la alta impedancia de entrada de los transistores de tipo MOSFET y a que, en estado de reposo, un circuito CMOS sólo experimentará corrientes parásitas. Esto es debido a que en ninguno de los dos estados lógicos existe un camino directo entre la fuente de alimentación y el terminal de tierra, o lo que es lo mismo, uno de los dos transistores que forman el inversor CMOS básico se encuentra en la región de corte en estado estacionario.* Gracias a su carácter regenerativo, los circuitos CMOS son robustos frente a ruido o degradación de señal debido a la impedancia del metal de interconexión.* Los circuitos CMOS son sencillos de diseñar.

* La tecnología de fabricación está muy desarrollada, y es posible conseguir densidades de integración muy altas a un precio mucho menor que otras tecnologías

Algunos de los inconvenientes son los siguientes:

* Debido al carácter capacitivo de los transistores MOSFET, y al hecho de que estos son empleados por duplicado en parejas nMOS-pMOS, la velocidad de los circuitos CMOS es comparativamente menor que la de otras familias lógicas.* Son vulnerables a latch-up: Consiste en la existencia de un tiristor parásito en la estructura CMOS que entra en conducción cuando la salida supera la alimentación. Esto se produce con relativa facilidad debido a la componente inductiva de la red de alimentación de los circuitos integrados. El latch-up produce un camino de baja resistencia a la corriente de alimentación que acarrea la destrucción del dispositivo. Siguiendo las técnicas de diseño adecuadas este riesgo es prácticamente nulo. Generalmente es suficiente con espaciar contactos de sustrato y pozos de difusión con suficiente regularidad, para asegurarse de que está sólidamente conectado a masa o alimentación.* Según se va reduciendo el tamaño de los transistores, las corrientes parásitas empiezan a ser comparables a las corrientes dinámicas (debidas a la conmutación de los dispositivos).

Ventajas y desventajas TTL

Alimentación de 5V con un voltaje mínimo de 4.75 y un voltaje máximo de 5.25, por debajo del voltaje mínimo el componente puede no funcionar correctamente y por encima del voltaje máximo se puede dañar. Los niveles lógicos vienen definidos por el rango de tensión comprendida 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, LS, S, etc y últimamente los CMOS: HC, HCT y HCTLS. En algunos casos puede alcanzar poco más de los 250 MHz. Las señales de salida TTL se degradan rápidamente si no se transmiten a través de circuitos adicionales de transmisión (no pueden viajar más de 2 m por cable sin graves pérdidas).

2. Muestra y defina en la curva característica de transferencia de voltaje para una compuerta inversora: VIH,VOL,VIL,VOH

VOH : Será la tensión de salida para la que consideramos que cuando se supera, el estado del dispositivo esta en V(1). VOL : Cuando la tensión es inferior a éste valor el dispositivo estará en V(0) VIL : Es la tensión de entrada por debajo de la cual considero que la entrada está en estado 0. VIH : Es la tensión de entrada por encima de la cual considero que la entrada está en estado Los valores comprendidos entre VIH y VIL y entre VOH y VOL determinan zonas inciertas de tensión.

3. Definir : velocidad o tiempo de propagación, disipación de potencia, inmunidad al ruido, carga del circuito (fan in, fan out)

El tiempo de propagación en redes de ordenadores, es el tiempo transcurrido desde que la información es transmitida hasta que la información llega al receptor. El tiempo de propagación depende de la densidad del material del que está hecho el medio de transmisión. Esta densidad puede cambiar dependiendo de otros factores, incluyendo la temperatura del material.

Disipación de potencia Debido al tamaño relativamente reducido de los transistores y otros semiconductores de potencia, en general no son capaces de disipar toda la potencia que producen sin calentarse excesivamente, con el consiguiente riesgo de destrucción. Poreste motivo es necesario acompañarlos de algún elemento que facilite la eliminación deesa potencia. Tal es la función del disipador (heat sink).

Inmunidad al ruido Teóricamente, el ruido de modo común se acopla por igual a cada conductor de un par trenzado perfectamente simétrico. Los transceptores de modo diferencial detectan la diferencia entre las magnitudes pico a pico de ambas señales de un par trenzado mediante una operación de sustracción. En un sistema de cableado perfectamente simétrico, la señal de modo común inducida aparecería como dos tensiones iguales que el transceptor simplemente anula en el proceso de sustracción, dando como resultado, por lo tanto, una inmunidad perfecta al ruido.

Carga del circuito (fan in, fan out) el primero hace referencia a la capacidad de una compuerta de permitir o absorber corriente de otras compuertas y el segundo a su capacidad de entregar corriente de la compuerta.

4. Dibujar símbolos lógicos alternativos y la tabla de verdad para cada una de las compuertas lógicas básicas.

CONECTOR/COMPUERTA,ENTRADA(S), SALIDA NOMBRE TABLA DE VERDAD

AMORTIGUADOR

buffer

Y

AND

A Z

0 0

1 1

A B Z

0 0 0

1 0 0

0 1 0

1 1 1

O (O, en sentido inclusivo)

OR

OE (O, en sentido exclusivo)

XOR (EXCLUSIVE-OR)

N, NEG o INVERSOR

NOT or INVERTER

NY (N Y)

NAND (NOT AND)

A B Z

0 0 0

1 0 1

0 1 1

1 1 1

A B Z

0 0 0

1 0 1

0 1 1

1 1 0

A Z

0 1

1 0

A B Z

0 0 1

1 0 1

0 1 1

1 1 0

NO (N O)

NOR (NOT OR)

NOE (N OE)

NXOR (NOT EXCLUSIVE-OR)

5. Utilizando un CI 7400 implementar teóricamente un circuito que produzca - un inversor - una compuerta AND de dos entradas - una compuerta OR de dos entradas - una compuerta NOR de dos entradas - una compuerta XOR de dos entradas - una compuerta NAND de tres entradas

A B Z

0 0 1

1 0 0

0 1 0

1 1 0

A B Z

0 0 1

1 0 0

0 1 0

1 1 1

6. Uno de los usos más comunes de las compuertas básicas está en el control del flujo de datos de la entrada a la salida. En este modo de operación se emplea una entrada como control, mientras que la otra lleva los datos que serán transferidos a la salida. Si se permite el paso de estos, se dice entonces que la compuerta está habilitada. Si no se permite el paso de los datos, entonces la compuerta está inhabilitada. Indique para

Compuerta Inhabilitada

Compuerta Habilitada

Compuerta Inhabilitada

Compuerta Inhabilitada

Compuerta Habilitada

que casos, cada una de las compuertas básicas estaría habilitada o inhabilitada. Concuerda con lo obtenido experimentalmente

INVERSOR

OR

AND

7. Se cumple la equivalencia de la compuerta XOR con el circuito de compuertas básicas que implemento en el laboratorio. Demostración algebraicamente

A 1 0

A B A+B0 0 00 1 11 0 11 1 1

A B A.B0 0 0 0 1 01 0 01 1 1

V. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

Lo que por teoría sabíamos acerca de compuertas lógicas y circuitos lógicos lo reafirmamos en la práctica de laboratorio, al concluir, que lo estudiado en la teoría se cumple en la práctica. Es decir, se pudo verificar la tabla de verdad de los diversos circuitos lógicos básicos TTL, siendo capaces, después de haber realizado la práctica, de elaborar circuitos lógicos más complejos.