Universidad Católica de Santa María Programa Profesional de Ingeniería de Sistemas Curso: Arquitectura del Computador PRÁCTICA #3: COMPUERTAS LÓGICAS LÓGICAS E IMPLEMENTACIÓN DE DE CIRCUITOS LOGICOS COMBINACIONALES
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Objetivos: •
Reconocer en el software las compuertas lógicas básicas y comprobar su funcionamiento.
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Simular y comprender el funcionamiento de circuitos lógicos en base a compuertas lógicas.
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Temas a Tratar: •
Tabla de verdad de las Compuertas Lógicas. Lógicas.
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Implementación de circuitos digitales combinacionales.
Marco Teórico: 1. Tipos de sistemas digitales: La práctica trata sobre circuitos combinacionales, pero es importante saber que existen dos tipos de sistemas digitales, y conocer la diferencia entre ellos:
1.1. Sistemas combinacionales: Las variables de salida dependen en todo instante de los valores de las variables de entrada.
1.1. Sistemas secuenciales: secuenciales: Las variables de salida dependen de los valores de las variables de entrada, en ese instante y de los valores internos de instante s anteriores.
Figura 1.Circuito combinacional representado en bloques.
2. Compuertas lógicas: Son Circuitos integrados que cumplen una función lógica determinada. A continuación se detallará la función que cumple cada una:
2.1. Inversor o compuerta NOT: Realiza la operación inversión o complementación, cambia de un nivel lógico al opuesto. A continuación se muestra la representación esquemática y la tabla de verdad de la compuerta.
Figura 2. Entrada
Salida
A
A’
1
0
0
1
2.2. Compuerta AND: Puede tener 2 o más entradas y realiza la operación de multiplicación lógica. La figura siguiente muestra la representación esquemática de la compuerta y la tabla de verdad correspondiente.
Figura 3. Entradas
Salida
A
B
X=A.B
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
2.3. Compuerta OR: Puede tener 2 o más entradas y realiza la operación de suma lógica. A continuación se observa la representación esquemática y la tabla de verdad de la compuerta lógica.
Figura 4. Entradas
Salida
A
B
X=A+B
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
2.4. Compuerta NAND: El término NAND es una contracción de NOT-AND, e implica una función AND con su salida complementada. La compuerta NAND se puede utilizar como una compuerta universal, es decir que las puertas NAND se pueden combinar para implementar las funciones AND, OR y NOT. A continuación se observa la representación esquemática y la tabla de verdad de la compuerta NAND.
Figura 5. Entradas
Salida
A
B
X=(A.B)’
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
2.5. Compuerta NOR: El término NOR es una contracción de NOT- OR, e implica una función OR con su salida complementada. Al igual que la compuerta NAND se puede utilizar para implementar las operaciones AND, OR y NOT, de manera que se puede utilizar para implementar cualquier circuito lógico. A continuación podemos observar la representación esquemática y la tabla de verdad de la compuerta NOR.
Figura 6. Entradas
Salida
A
B
X=(A+B)’
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
2.6. Compuertas OR Exclusiva y NOR exclusiva: Realmente las compuertas OR Exclusiva y NOR exclusiva se forman mediante c ombinación de otras compuertas que ya hemos tratado en los pasos anteriores, sin embargo, debido a su amplio uso en muchas aplicaciones estas compuertas se tratan como elementos lógicos básicos y poseen su propio símbolo único.
Compuerta OR exclusiva (XOR): Sólo puede tener dos entradas y tiene nivel alto cuando sus entradas tienen niveles opuestos. La figura siguiente muestra la representación esquemática y la tabla de verdad de la compuerta.
Figura 7. Entradas
Salida
A
B
X=A+B
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
Compuerta NOR exclusiva (XNOR): Al igual que la XOR sólo puede tener dos entradas, se comporta como una XOR con su salida complementada, es decir, tiene nivel bajo cuando sus entradas tienen niveles opuestos. En la figura siguiente observa la representación esquemática y la tabla de verdad de la compuerta.
se
Figura 8. Entradas
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Salida
A
B
X=(A+B)’
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Material y Equipo: Computador Software de Simulación Multisim 10
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Procedimiento:
1. Dibuje el circuito de la figura 9 en Multisim, compruebe la salida del circuito mediante el manejo de las entradas de la compuerta y llene en una hoja adicional la tabla de verdad. 5V 220Ω
Key = A 7408N 220Ω
Key = A 220Ω
Figura 9 2. En la figura del paso anterior intercambie el circuito integrado por cada una de las compuertas estudiadas en el marco teórico, anote la tabla de verdad en cada caso.
3. Dibujar el circuito de la figura 10, llene la tabla de verdad respectiva.
A 0
V2 0
V1
220
220
LED1
LED1
Figura 10.
4. De la figura 10 obtenga las expresiones lógicas de V1 y V2.
5. Dibuje el circuito de la figura 11 y halle la tabla de verdad que le corresponde. Indique además la ecuación lógica correspondiente a la función X.
1X4SIP 10kΩ
3
4
5
7400N X
74LS08D
74LS136N
330Ω
Figura 11
6. Dibuje el circuito de la figura 12 obtenga la tabla de verdad y la expresión lógica de V1 y V2 1X4SIP 10kΩ
3
4
V1
5
V2
74S32D
7400N
330Ω
330Ω
Figura 12
7. Simplifique la siguiente expresión lógica, dibuje y simule el circuito lógico correspondiente y llene la tabla de verdad.
X(A,B,C)= (A+B’+AB’)(AB+A’C+BC)
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Cuestionario Final
1 ¿Cuál es la razón de conectar resistencias a tierra en cada una de las entradas y salidas de los circuitos que se desarrollaron en la práctica? 2. Indique las características más importantes de la familia lógica TTL
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Conclusiones y Observaciones:
Hoja de Resultados Apellidos y Nombre:………………………………………………Horario:……… Pasos 1 y 2: Inversor o compuerta NOT:
