GUIA DE LABORATORIO # 1
CIRCUITOS LOGICOS CON CONMUTADORES

I.-INTRODUCCION

Un circuito lógico es aquel que maneja la información en forma de "1" y "0", dos niveles de voltaje fijos. "1" nivel alto y "0" nivel bajo.
Estos circuitos están compuestos por elementos digitales como las compuertas: AND (Y), OR (O), NOT (NO). y combinaciones poco o muy complejas de los circuitos antes mencionados. Los circuitos lógicos se pueden representar de muchas maneras.

Los circuitos lógicos son básicamente un arreglo de interruptores, conocidos como "compuertas lógicas" (compuertas AND, NAND, OR, NOR, NOT, etc) Cada compuerta lógica tiene su tabla de verdad. Y, si pudiéramos ver en mas detalle la construcción de éstas, veríamos que es un circuito comprendido por transistores, resistencias, diodos, etc. conectados de manera que se obtienen salidas específicas para entradas específicas.



II.- OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES
-Implementar y verificar la operación y funcionamiento de los diferentes dispositivos lógicos.

OBJETIVOS ESPECIFICOS
- Debemos realizar las tablas de verdad para cada circuito Lógico.
- Además, hay que realizar el funcionamiento de cada compuerta lógica con los componentes de laboratorio y verificar que funcionen bien.
-Comparar las salidas del circuito construido en el laboratorio, con las tablas de verdad que hemos realizado.


III.-RESUMEN

o Lo primero que hicimos con mi grupo fue atender a la explicación que nos dio el ingeniero.
o Luego, dibujamos las figuras de cada compuerta lógica en un cartón.
o Nos pusimos a alistar los cables y probamos montando el circuito
o Realizamos las perforaciones a los cartones para la colocación de los componentes operativos (conmutadores)
o Completamos todas las compuertas con su correcto funcionamiento en dos clases de laboratorio
o Se verifica con las tablas de verdad el funcionamiento de cada circuito


Aquí veremos un pequeño resumen de estas compuertas:

COMPUERTA AND

Para poder realizar un planteo de esta compuerta se necesitará tres interruptores ya que las entradas serán tres (A,B,C), los tres interruptores estarán conectados en serie para luego conectarlas al diodo led. El funcionamiento del circuito debe obedecer a la tabla de verdad de la compuerta and de tres entradas.

El diodo led debe encenderse cuando todos los interruptores entén en ON, basta que un interruptor se encuentre en OFF el led deberá apagarse, y así se puede verificar si el circuito funciona correctamente.

ESQUEMA DEL CIRCUITO AND

COMPUERTA OR

Para poder realizar el planteo de esta compuerta se necesitará tres interruptores ya que las entradas serán tres (A,B,C)los tres interruptores estarán conectados en paralelo para el funcionamiento de esta compuerta, para luego conectarlos al diodo led. El funcionamiento del circuito debe obedecer a la tabla de verdad de la compuerta or de tres entradas.

El diodo led debe permanecer apagado solo cuando los interruptores estén en OFF caso contrario deben prenderse, y así se puede verificar si el circuito funciona correctamente.

ESQUEMA DEL CIRCUITO OR

COMPUERTA NOT

Para realizar esta compuerta se necesitará un transistor de tres tiempos y así poder verificar el funcionamiento del circuito. Además se necesitará dos diodos Led, uno que se encuentra en la entrada y otro en la salida y así verificar la contradicción.

En un tiempo se debe prender un led y el otro debe permanecer apagado, cambiando de tiempo se debe observar lo contrario, osea el led que estuvo apagado se tendrá que prender y el otro que estuvo encendido deberá apagarse. Y en el ultimo tiempo deberan permanecer apagados ambos.

ESQUEMA DEL CIRCUITO NOT

IV.-MARCO TEORICO

CIRCUITO LÓGICO

Empecemos, preguntandonos:
¿Que es un circuito lógico?

Un circuito logico es aquel que maneja la información en forma de "1" y "0", dos niveles de voltaje fijos. "1" nivel alto o "high" y "0" nivel bajo o "low".
Estos circuitos están compuestos por elementos digitales como las compuertas: AND (Y), OR (O), NOT (NO).....y combinaciones poco o muy complejas de los circuitos antes mencionados. Estas combinaciones dan lugar a otros tipos de elementos digitales como los compuertas, entre otros :
- nand (No Y) - nor (No O) - or exclusiva (O exclusiva) - mutiplexores o multiplexadores - demultiplexores o demultiplexadores - decodificadores
- codificadores - memorias - flip-flops - microprocesadores - microcontroladores - etc.
La electrónica moderna usa electrónica digital para realizar muchas funciones. Aunque los circuitos electrónicos pueden resultar muy complejos, en realidad se construyen de un número muy grande de circuitos muy simples.En un circuito digital se transmite información binaria (ceros y unos) entre estos circuitos y se consigue un circuito complejo con la combinación de bloques de circuitos simples.

La información binaria se representa en la forma de "0" y "1", un interruptor "abierto" o "cerrado", "On" y "Off", "falso" o "verdadero", en donde "0" representa falso y "1" verdadero.Los circuitos lógicos se pueden representar de muchas maneras. En los circuitos siguientes la lámpara puede estar encendida o apagada ("on" o "off"), dependiendo de la posición del interruptor. (apagado o encendido).

Los posibles estados del interruptor o interruptores que afectan un circuito se pueden representar en una tabla de verdad. Las tablas de verdad pueden tener muchas columnas, pero todas las tablas funcionan de igual forma. Hay siempre una columna de salida que representa el resultado de todas las posibles combinaciones de las entradas.
Ejemplo: en la siguiente tabla hay 3 columnas de entrada, entonces habrán: 23 = 8 combinaciones (8 filas)
Un circuito con 3 interruptores de entrada (con estados binarios "0" o "1"), tendrá 8 posibles combinaciones. Siendo el resultado (la columna salida) determinado por el estado de los interruptores de entrada.

Los circuitos lógicos son básicamente un arreglo de interruptores, conocidos como "compuertas lógicas" (compuertas AND, NAND, OR, NOR, NOT, etc) Cada compuerta lógica tiene su tabla de verdad. Y, si pudiéramos ver en mas detalle la construcción de éstas, veríamos que es un circuito comprendido por transistores, resistencias, diodos, etc. conectados de manera que se obtienen salidas específicas para entradas específicas.

La utilización extendida de las compuertas lógicas, simplifica el diseño y análisis de circuitos complejos. La tecnología moderna actual permite la construcción de circuitos integrados (IC´s) que se componen de miles (o millones) de compuertas lógicas.

COMPUERTA AND o Y

Es una de las compuertas mas simples dentro de la Electrónica Digital la representación de este circuito es de dos entradas en adelante y una sola salida su símbolo lógico y su tabla de verdad son las siguientes.

La compuerta Y lógica tiene dos entradas A y B, aunque puede tener muchas más (A,B,C, etc.) y sólo tiene una salida X..En los gráficos siguiente se muestran una compuerta "Y" de 2 y de 3 entradas

La compuerta AND de 2 entradas tiene la siguiente tabla de verdad:

Se puede ver claramente que la salida X solamente es "1" (1 lógico, nivel alto) cuando tanto la entrada A como la entrada B están en "1".En otras palabras "La salida X es igual a 1 cuando la entrada A y la entrada B son 1
Esta situación se representa en el álgebra booleana como: X = A * B o X = AB. Una compuerta AND de 3 entradas se puede implementar con interruptores de la siguiente manera:

A = Abierto C = Cerrado

COMPUERTA NAND

La compuerta NAND también hace la función de multiplicación, es decir toma los valores que le aplicamos a sus entradas y los multiplica. pero entrega el valor negado, esto es muy util, por que por ejemplo si estubieramos usando una AND normal, tendriamos que usar otro chip con un NOT para negar elresultado.

COMPUERTA OR

La compuerta OR realiza la función de suma, cuando se le aplica un uno a cualquiera de sus entradas el resultado será uno, independiente del valor de la otra entrada. Excepto cuando las dos entradas esten en 0 la salida será 0.

Y se representa con la siguiente función booleana: X = A + B o X = B + A

Esta misma compuerta se puede implementar con interruptores como se muestra en la siguiente figura, en donde se puede ver que: cerrando el interruptor A "O" el interruptor B se encenderá la luz

"1" = cerrado , "0" = abierto, "1" = luz encendida

En las siguientes figuras se muestran la representación de la compuerta "OR" de tres entradas con su tabla de verdad y la implementación con interruptores

Representación de una compuerta OR de 3 entradas con su tabla de verdad

Compuerta "OR" de 3 entradas implementada con interruptores

Se puede ver claramente que la luz se encenderá cuando cualquiera: A o B o C este cerrada.

COMPUERTA NOR

La compuerta NOR realiza la función de suma, pero entrega el resultado invertido, ahorrandonos un NOT, su salida será 1 solo si las dos entradas son 0.

Al igual que en el caso de la compuerta OR, ésta se puede encontrar en versiones de 2, 3 o más entradas. Las tablas de verdad de estos tipos de compuertas son las siguientes:

Tabla de verdad de una compuerta NOR de 2 entrada

Tabla de verdad de una compuerta NOR de 3 entradas

Como se puede ver la salida X sólo será "1" cuando todas las entradas sean "0".

COMPUERTA X-OR

Esta compuerta XOR o or-exclusiva, se comporta de una manera especial y se usa muy poco, su caracteristica especial es que el resultado de salida será 1 si las dos entradas son distintas, osean 0-1 ó 1-0.

COMPUERTA X-NOR

Esta compuerta XNOR o Nor exclusiva, también se comporta de una manera especial, su caracteristica es que el resultado de salida será 1 si las dos entradas son del mismo valor, sean 0-0 ó 1-1.

COMPUERTA BUFFER

La compuerta BUFFER es la más basica de todas, simplemente toma el valor que se le entrega y lo deja pasar tal cual, esto sirve para ajustar y aislar niveles lógicos, ya que no se pueden conectar infinita cantidad de compuertas a una misma señal, ya que el voltaje del nivel 1 empieza a decaer y el sistema falla.

COMPUERTA NOT

La compuerta NOT es todo lo cantrario al Buffer, invierte el valor que se le entrega, también tiene la utilidad de ajustar niveles pero tomando en cuenta que invierte la señal.

V.-LISTADO DE MATERIALES
- Maquetas
- Interruptores
- Bombillas
- Pilas de linterna de 1.5 V
- Cable eléctrico delgado
- Multimetro
- Soldador y soldadura resinada
- Herramientas (alicates, desarmadores, etc.)

VI.-LABORATORIO

1.- Dibujar en la maqueta el símbolo de la compuerta lógica que se quiere representar
2.- Aplicar perforaciones en los puntos necesarios y cablear el circuito utilizando trozos de cable , interruptores pilas y focos de linterna de manera tal que con la activación adecuada de los interruptores en las entradas de los circuitos lógicos , se obtenga la señal esperada en el foco que representara la salida de las respectivas compuertas lógicas.
3.- Antes de energizar el circuito asegúrese de que los pines de alimentación y tierra estén correctamente conectados.
4.- llenar la respectiva tabla de verdad.

VII.-CONCLUSIONES

Una ves concluido este primer laboratorio podemos llegar a las siguientes conclusiones:

*) Las compuertas vistas: AND, OR, NOT son las compuertas básicas para el funcionamiento de un circuito integrados.
*) Con estos circuitos realizados hemos recién ingresado a la electronica digital.
*) Se logro ver también como en la vida real es visto y aplicado el algebra con las tablas de verdad , en los circuitos de compuertas lógicas



VIII.-FE DE ERRATAS
Entre algunos errores que se pudo ver en este primer laboratorio podemos mencionar que, en mi caso:

1. Los miembros de mi grupo no contaban con todo el material
2. En mi caso, este laboratorio me salio todo bien, al soldar, al montar el circuito.