EE635N SISTEMAS DIGITALES IPRIMER LABORATORIO
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HOJA DE DATOS DE FABRICANTES, ÁLGEBRA DE BOOLE I.
OBJETIVOS. 1. Identifcar Identifcar los circui circuitos tos integrado integrados s de tecnología tecnología digita digital. l. 2. Comro!a Comro!arr el "uncionamient "uncionamiento o de los circuitos circuitos integrad integrados os TTL # CMO$. CMO$. %. &so del manual manual de circuito circuitos s integrados integrados # la terminolog terminología ía emleada. emleada.
II.
MATERIALES. 1. 2. %. /. +. . 5.
'uente de aliment alimentaci( aci(n n regulada regulada )aria!le )aria!les s *+ ,-C. 2 Prot Proto! o!oa oard rd.. 1 alic alicat ate e de unt unta. a. 1 alic alicat ate e de cort corte. e. Ca!le Ca!le tele"( tele"(nico nico ara cone0iones cone0iones.. Resiste esistenci ncias as de de %% %% # 3 4. 4. -iodos odos LELE-.
CIRCUITOS INTEGRADOS: CA6TI-A-
III.
CO-I7O
'AMILIA
-E$CRIPCIO6
5/L$
TTL
6A6- de dos entradas
5/L$2
TTL
6OR de dos entradas
+
5/L$/
TTL
6OT8 I6,ER$OR
/
5/L$9
TTL
A6- de dos entradas
%
5/L$%2
TTL
OR de dos entradas
%
5/L$9
TTL
OR:E;CL&$I,O
%
5/1
TTL
6A6- de dos entradas O.C.
%
5/+
TTL
%
5/=
TTL
A6- de dos entradas O.C.
%
5/%%
TTL
6OR B&''ER O.C.
%
5/12+
TTL
B&''ER TRI $TATE
%
5/12
TTL
B&''ER TRI $TATE
2
+++
TIMER
PROCEDIMIENTO. 1. De !"#$" !"#$" %e &'(&$')*+ &'(&$')*+ '#)e(" '#)e("%*+, %*+, %e#" %e#" * +'$'e#)e: +'$'e#)e: 1
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" N'/ee+ 0'&*+ TTL. En el estudio de circuitos l(gicos e0isten cuatro esecifcaciones l(gicas di"erentes >ue son? ,IL8 ,I<8 ,OL # ,O<. En los circuitos TTL ,IL es la tensi(n de entrada >ue reresenta a un ni)el l(gico @BAO cu#o rango )aría desde a .9, # ,I< es la tensi(n de entrada >ue reresenta a un ni)el l(gico 1 @ALTO con rango entre 2 # +,. El rango de )alores de .9 a 2, determina un "uncionamiento no redeci!le8 or lo tanto estos )alores no son ermitidos. ,OL # ,O< reresentan tensiones de salida # sus )alores se muestran en la fgura unto con los )alores de las tensiones de entrada.
N'/ee+ 0'&*+ CMOS. La tecnología CMO$ es la mDs utiliada actualmente en construcci(n de circuitos integrados digitales # oseen amlios mDrgenes de tensi(n de alimentaci(n @,--8 algunos )alores tíicos son *1, # *+,. En la fgura se muestran los ni)eles l(gicos de entrada # salida ara ,-- F *+,.
& I#!$#'%"% " ($'%*. La inmunidad de ruido Gace re"erencia a la sensi!ilidad de un circuito digital al ruido electromagnHtico am!iental8 se defne como la caacidad ara tolerar ciertas )ariaciones de tensi(n no deseadas en sus entradas sin >ue cam!ie el estado de salida. La inmunidad al ruido es una consideraci(n imortante en el diseo de sistemas >ue de!en tra!aar en am!ientes ruidosos como autom()iles8 ma>uinas8 circuitos de control industrial8 etc.
% M"(e# %e ($'%*.
Para no )erse a"ectados ad)ersamente or el ruido8 los CI de!en tener cierta inmunidad al ruido8 >ue se defne como la caacidad 2
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ara tolerar ciertas )ariaciones de tensi(n no deseadas en sus entradas sin >ue cam!ie el estado de salida. Por eemlo8 en el caso de la l(gica TTL8 suongamos >ue dos uertas se conectan de "orma >ue una @A roorciona una entrada a la otra @B. $i A estD roorcionando un 1 a B con 2./, @V OH@min # or el ruido esta tensi(n !aa Gasta menos de 2, @ V IH@min8 el 1 odría ser interretado como un . Por tanto8 el margen de ruido ara el ni)el alto @V NH es de ./,. Es decir? V NHFV OH@min:V IH@min. IdHntica situaci(n ocurre ara el ni)el !ao. $i un estD siendo reresentado or ./, a la salida de A # de!ido al ruido esta tensi(n asa a ser mDs de .9,8 el odría ser interretado como un 1. Por tanto8 el margen de ruido ara el ni)el !ao @ V NL es de ./,. Así? V NLFV IL@max :V OL@max . En el caso de CMO$8 V NHF1./, # V NLF 1./8 lo >ue indica >ue la "amilia CMO$ es mDs inmune al ruido >ue la TTL.
e D'+'2"&'0# %e 2*)e#&'". Teniendo resente >ue los ni)eles de tensi(n de entrada # salida de los circuitos digitales ueden adotar dos )alores er"ectamente defnidos @L o < # la disiaci(n de otencia ara cada uno de estos dos estados es di"erente8 la disiaci(n de otencia en circuitos digitales se defne !ao las condiciones de un ciclo de tra!ao del + JK es decir8 tra!aando en un rHgimen en >ue la mitad del tiemo Ga# ni)eles !aos # la otra mitad ni)eles altos. Cuanto menor sea el consumo or uerta l(gica8 ara una determinada tecnología de "a!ricaci(n8 ma#or serD el nmero de uertas >ue se odrDn integrar so!re un mismo cGi sin suerar los límites de disiaci(n del sustrato del mismo. -e aGí la imortancia8 ara altas densidades de integraci(n8 de >ue la disiaci(n de otencia sea lo menor osi!le. -esde el unto de )ista glo!al de un e>uio digital8 la otencia disiada es un arDmetro imortante @>ue deende del consumo de cada uno de los elementos >ue lo constitu#en8 >ue de!erD reducirse en la medida de lo osi!le8 #a >ue ello suone minimiar los costos de re"rigeraci(n8 "uente de alimentaci(n # líneas de distri!uci(n. En algunas tecnologías aenas e0iste consumo de energía cuando los ni)eles de tensiones no )arían8 ero sí >ue e0iste cuando se roducen transiciones de ni)el alto a !ao o )ice)ersa. En estos casos es comn distinguir entre disiaci(n de otencia en condiciones estDticas @sin transiciones entre ni)eles # en condiciones dinDmicas @con transici(n de ni)eles. %
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Re)"(%* %e 2(*2""&'0#. -efnimos como retardo de roagaci(n o tiemo de roagaci(n el tiemo transcurrido desde >ue la seal de entrada asa or un determinado )alor Gasta >ue la salida reacciona a dicGo )alor. ,amos a tener dos tiemos de roagaci(n? TlG F Tiemo de aso de ni)el alto a !ao? es el tiemo entre un determinado unto del imulso de entrada # el corresondiente imulso de salida8 cuando la salida cam!ia de a 1. TGl F Tiemo de aso de ni)el !ao a alto? es el tiemo entre un determinado unto del imulso de entrada # el corresondiente imulso de salida8 cuando la salida cam!ia de 1 a . Como norma se suele emlear el tiemo medio de roagaci(n o retardo medio de roagaci(n8 >ue se calcula como? Td F @TGl * TlG2
P(*%$&)* /e*&'%"%-2*)e#&'". El roducto )elocidad otencia es el roducto del retardo de roagaci(n # la disiaci(n de otencia8 $ir)e ara comrar distintas series de disositi)os l(gicos8 se e0resa en 8 cuanto menor sea este )alor meores características resentara el disositi)o. Para comuertas TTL estDndar a 1N< el roducto )elocidad otencia es de = mientras >ue ara CMO$ es de +.
4 F"# '# F"# *$). El 'an in mide el e"ecto de carga >ue resenta una entrada a una salida. Cada entrada de un circuito TTL estDndar se comorta como una "uente de corriente caa de suministrar 1.9mA. A este )alor de corriente se le denomina un "an in de 1. El 'an out mide la caacidad de una salida de manear una o mDs entradas. Cada salida del circuito estDndar TTL se comorta como un disiador de corriente caa de acetar Gasta 19mA8 es decir8 manear Gasta 1 entradas TTL estDndares. Por tanto8 el "an out de una salida TTL es 1.
. O)e#e( " &$(/" %e )("#+e(e#&'" %e " 2$e()" NAND " 2"()'( %e C.I. 78LS99.
/
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EE635N SISTEMAS DIGITALES IPRIMER LABORATORIO V1 5V
R1 U1A
5kΩ 50% Key=A
74LS00D
V1
V2
3. U)''"#%* e !"#$" %e C.I. TTL, /e('&"( e# e "*(")*('* " 0'&" %e $#&'*#"!'e#)* %e *+ +'$'e#)e+ C.I. /e('&"#%* +$ )"" %e $#&'*#"!'e#)*:
7 4 L S0 0–NAND d ed o se n t r a d a s
X5 J2
2.5 V
U6A
V2 12 V
R3 220Ω
74LS00D
LED3
A
B
X
0 1
0
0
1
0 2
0
1
1
0 3
1
0
1
+
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EE635N SISTEMAS DIGITALES IPRIMER LABORATORIO 0 4
1
1
0
7 4 LS 0 2–NORd ed o se n t r a d a s
X5 J2
2.5 V
U6A
V2 12 V
74LS02D
R3 220Ω LED3
A
B
X
0 1
0
0
1
0 2
0
1
0
0 3
1
0
0
0 4
1
1
0
7 4 LS04–NOT
X5 J2
2.5 V
U6A
V2 12 V
74LS04D
R3 220Ω LED3
B
X
0 1
0
1
0 2
1
0
UNI - FIEE
EE635N SISTEMAS DIGITALES IPRIMER LABORATORIO 7 4 L S0 8–AND d ed o se n t r a d a s
X5 J2
2.5 V
U6A
V2 12 V
R3 220Ω
74LS08D
LED3
A
B
X
0 1
0
0
0
0 2
0
1
0
0 3
1
0
0
0 4
1
1
1
7 4 LS 3 2–ORd ed o se n t r a d a s
X5 J2
2.5 V
U6A
V2 12 V
R3
74LS32D
220Ω LED3
A
B
X
0 1
0
0
0
0 2
0
1
1
0 3
1
0
1
0 4
1
1
1
7 4 LS86–OREXCLUSI VO
5
UNI - FIEE
EE635N SISTEMAS DIGITALES IPRIMER LABORATORIO X5 J2
2.5 V
U6A
V2 12 V
R3
74LS86D
220Ω LED3
A
B
X
0 1
0
0
0
0 2
0
1
1
0 3
1
0
1
0 4
1
1
0
8. I!2e!e#)"( e# e "*(")*('* e &'(&$')* 0'&* !*+)("%* 4"&'e#%* $+* %e $#" )"" %e &*!'#"&'*#e+ 4""( e /"*( %e ;<,=,,. Ve('&"( *+ /"*(e+ )e0('&*+ &*# *+ *)e#'%*+ e# e "*(")*('*. C*#+'%e(e " e#)("%" < " !>+ +'#'&")'/".
Ta!la de )erdad W
X
Y
Z
SALIDA
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
9
EE635N SISTEMAS DIGITALES IPRIMER LABORATORIO 0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
1
0
1
0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
0
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
UNI - FIEE
La "unci(n re>uerida serD? S
= w´ x + xz + w ´ ´z
5. O)e#e( " &$(/" %e )("#+e(e#&'" %e " 2$e()" !*+)("%" e# e *+&'*+&*2'*.
=
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UNI - FIEE
6. I!2e!e#)"( e# e "*(")*('* e &'(&$')* 0'&* !*+)("%* e# " $(", e#"( $#" )"" %e &*!'#"&'*#e+, %e)e(!'#"( S C. C*#)("+)"( *+ /"*(e+ )e0('&*+ 2(>&)'&*+.
S"'%" C
S"'%" S
Ecuaciones lógicas: Salida C: Salida S:
(
) + B .C
A . B ⨁ C
(
)
A ⨁ B ⨁ C
1
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EE635N SISTEMAS DIGITALES IPRIMER LABORATORIO Tabla lógica:
7. De)e(!'#e " $#&'0# B**e"#" %e +"'%" e# e &'(&$')* !*+)("%*, '#%'&"#%* " )"" %e &*!'#"&'*#e+, Ve('&"( e# e "*(")*('* +$ $#&'*#"!'e#)*, %*#%e ? e+ " e#)("%" !>+ +'#'&")'/", +'$'e#%* A, B, C e# e+e *(%e#. De)e(!'#"( *+ /"*(e+ %e S CV. A
B
C
S
C
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
1
0
2
0
1
0
1
0
3
0
1
1
0
1
4
1
0
0
1
0
5
1
0
1
0
1
6
1
1
0
0
1
7
1
1
1
1
1
La
ta!la de )erdad es? X
A
B
C
S2
C2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0
1
1
1
1
0
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
0
11
UNI - FIEE
EE635N SISTEMAS DIGITALES IPRIMER LABORATORIO 1
1
1
1
1
1
O!tenemos las siguientes "unciones? S2
= A ( B ⊕ C )+ ´ A ( B ⊕ C ) = BC +( BC )( X ⊕ A )
C 2
12