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La EDU-11 emplea integrados TTL para el desarrollo de las prácticas. La tensión de
alimentación y trabajo de ésta familia normalmente son 5 V.D.C., por lo que el nivel alto
es 5 V. y el bajo 0 V. Además cada experimento de la EDU-11 emplea lógica positiva. Así,
el “1” lógico equivale y representa al nivel alto, (5 V.), y el “0” lógico equivale al nivel
bajo, (0 V.).
Definir una variable mediante solo dos estados posibles, se conoce como
funcionamiento o “lógica” binaria y se la denomina “bit".
El “nivel bajo” representa al estado de corte de un transistor, (no conduce), y el “nivel
alto” responde al estado en saturación, (conduce).
En un circuito digital, toda tensión que queda por debajo de un determinado nivel, se
desprecia y computa como nivel bajo, mientras que la tensión por encima del otro nivel
determinado se computa como nivel alto.
Gráficamente, en un circuito digital expresado mediante una fuente de corriente
constante de 5 V., el nivel bajo = 0 V. mientras que el nivel alto = 5 V. En cambio, en una
fuente de corriente constante de ±5 V., el nivel nivel bajo = -5 V. mientras que el nivel
alto = +5 V.
Práctica 1. La puerta OR / NOR.
Pràctica 0. Electrónica digital, la lógica binaria y la puerta lógica.
EDU-011.
EDU-011. Las puertas lógicas
Señal Lógica 5V.D.C.
Señal Lógica ±5V.D.C.
Nivel Alto
5 V.
Nivel Alto
+5 V.
5 V.D.C
±5 V.D.C
Nivel Bajo
-5 V.
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pag. 4 / 8
EDU-011
Nivel Bajo
0 V.
pag.
Las aplicaciones derivadas del procesamiento digital, requieren la realización de
operaciones aritméticas básicas y simples entre señales lógicas. Suma, resta,
multiplicación, afirmación/negación, que a su vez permiten el desarrollo de otras más
complejas. Estas operaciones son llevadas a cabo mediante configuraciones de
transistores agrupados a los que se les denominan “Puertas lógicas”.
Una puerta lógica consta de un número determinado de entradas y una única salida, y
según la operación lógica que desarrollan se expresan eléctricamente con uno u otro
símbolo. Las principales puertas son la OR/NOR, AND/NAD, XOR y NOT.
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EDU-011
Las puertas lógicas
Símbolos eléctricos
puerta OR
puerta NOR
El símbolo eléctrico de la puerta NOR es
la negación de su puerta de referencia, la
OR, como todas las puertas negadas se
representa igual que su homóloga pero
añadiendo un punto identificador en la
salida.
El número de entradas se reparte
uniformemente a la izquierda del símbolo,
a la derecha queda centrada la salida.
La práctica uno permite comprobar el funcionamiento de una puerta NOR de dos
entradas con todas las posibilidades que la combinación de tensión “0” o “1” en ambas
pueden generar sobre la salida.
El objetivo de la práctica es elaborar una tabla de resultados, “tabla de la verdad”, que
corrobore la función de Suma invertida en una puerta NOR y suma en una OR.
La práctica emplea el integrado 7402, compuesto internamente por cuatro puertas NOR
de dos entradas. La primera puerta opera como una NOR estándar, mientras que la
segunda se configura para negar el resultado de la anterior y conseguir mediante el
esquema completo la misma respuesta que si de una sola puerta OR se tratase.
VCC
R1
10K/0.5W
VCC
R2
10K/0.5W
VCC
R3
270/0,5W
IC1A
SW 1A
2
LOW
10 mm Green
13
12
TP1D
HIGH
10 mm Red
IC1D
11
1
3
Expresión mínima de una Puerta Lógica.
SW 1B
Alimentación (determina valor Nivel Alto)
R4
180/0,5W
7402
7402
Test Point
TP1C
TP1A
TP1B
Test Point Test Point Test Point
TP1E
Salida
Esquema eléctrico Práctica 1
Test Point
1/8
Práctica 4. La Puerta NOT. Funcionamiento y respuesta de la puerta NOT y doble
negación.
rev. 0808
Práctica 3. La Puerta XOR. Funcionamiento y respuesta de la puerta XOR de dos
entradas.
Práctica 2. La Puerta AND / NAND. Funcionamiento y respuesta de la puerta NAND.
Implementación para función AND.
Práctica 1. La Puerta OR / NOR. Funcionamiento y respuesta de la puerta NOR.
Implementación para función OR.
Práctica 0. Electrónica digital, la lógica binaria. Definición nivel alto y bajo. Cero y Uno
lógicos. Estructura y tipos de puertas lógicas.
Esquema eléctrico Práctica 4
R15
10 mm Red
IC4D
Entrada A
Operación
Aritmética
Alimentación (determina valor Nivel Bajo)
Test Point
Test Point
180/0,5W
8
270/0,5W
10 mm Green
EDU-011
EDU-011
VCC
Entrada B
Los interruptores SW-1A y SW-1B suministran “0” o “1” a cada entrada. Aplíquese un
voltímetro u osciloscopio entre los test point TP1A y TP1C para monitorizar la caída de
tensión sobre la entrada 2 y otro dispositivo de medición entre TP1B y TP1C para
comprobar la entrada 3. La salida se monitorizará entre TP1D y TP1E.
Cuando la tensión de caída en la entrada 2 o en la entrada 3 sea igual a Vcc, (5 V. aprox.),
la salida será igual 0 V. y el led Low se iluminará. Cuando las dos entradas sean igual a 0
la salida será igual a Vcc y únicamente se iluminará el led High. El led encendido del led
Low refleja la lógica de la puerta OR, mientras que la iluminación de High el de la puerta
NOR.
Suma lógica. La puerta OR realiza esta operación, indiferente al número de entradas,
(bit), cualquier bit al que se le suma un 1 siempre da como resultado un 1.
La puerta NOR, (OR negada), realiza de igual modo la suma pero invierte el resultado.
TP4D
Test Point
La Edu-011 describe y experimenta el funcionamiento de la puerta lógica TTL, los
principios de una operación lógica binaria y la tabla de la verdad.
Las diferentes prácticas experimentan con los principales tipos de puertas: NOT,
AND/NAND, OR/NOR, XOR, contrastando sus diferencias y exponiendo visualmente el
comportamiento aritmético propio de cada una.
El módulo no requiere componentes o material añadido para la realización de los
distintos experimentos, todos los elementos se incluyen en el circuito, únicamente será
necesario un multímetro y un alimentador.
7404
TP4C
9
2
IC4A
HIGH
LOW
Al contrario que los transistores simples, las puertas lógicas industrialmente no se
distribuyen de forma individual, los fabricantes reúnen bajo un mismo integrado varias
puertas de un mismo tipo de operación. Así cada integrado puede contener
normalmente de 2 a 6 puertas de suma, multiplicación, negación, etc. y con distinto
número de entradas.
Principalmente existen dos tipos de familias de puertas lógicas integradas, TTL y CMOS.
Cada una de ellas representa una determinada velocidad de procesamiento de cálculo,
consumo y tensión de control, así como lógica positiva o negativa. Ambas recogen
innumerables tipos y configuraciones de puerta lo que permite seleccionar y trabajar con
unas constantes comunes de familia según convengan al diseño.
Negación lógica. La puerta NOT realiza esta operación, cualquier bit negado es
igual a su valor inverso. 0 = 1 / 1= 0.
Una señal negada dos veces es igual a la señal original.
El interruptor SW-4A suministrará un “0” o “1” según sea posicionado. Aplíquese un
voltímetro u osciloscopio entre los test point TP4A y TP4B para monitorizar la caída de
tensión sobre la entrada y otro dispositivo de medición entre TP4C y TP4D para
comprobar la salida de la primera puerta inversora.
Cuando la tensión de caída en la entrada sea igual a 0 V., la primera puerta suministrará
“1”. y el led High se iluminará gracias a una nueva negación de la puerta 2. Cuando la
dos entrada sean igual a Vcc. la primera puerta suministrará “0” y únicamente se
iluminará el led Low. El encendido del led High refleja la lógica de la señal sin cambios,
(doble negación), y el led Low la negación de la NOT.
TP4B
TP4A
7404
1
SW 4A
R13
10K/0.5W
R14
VCC
La práctica cuatro, negación o puerta inversora, emplea dos de las seis puertas NOT.
Ésta puerta únicamente admite una sola variable o entrada a “0” o “1” lógicos.
El objetivo de la práctica es elaborar una tabla de la verdad, que corrobore la función
inversora de una puerta NOT, y al mismo tiempo, el efecto de negar dos veces una
misma señal.
La práctica emplea el integrado 7404, compuesto internamente por seis puertas NOT.
Las dos puertas empleadas están conectadas en serie. Los puntos de test permiten
comprobar la respuesta individual para cada una de ellas o el resultado final a través de
ambas mediante los leds.
Símbolo eléctrico puerta NOT
La puerta NOT es la inversión de una
señal, no la operación lógica entre varias,
por este motivo su representación gráfica
es un símbolo eléctrico con una única
entrada y una única salida.
EDU-011.
Las puertas lógicas
www.cebek.com
Para la ENSEÑANZA y la PRÁCTICA de la ELECTRÓNICA
Según la tecnología de la puerta, una entrada dejada sin conexión “al aire” es
interpretada como un 1 lógico. No obstante, para evitar interferencias y forzar el valor
de entrada de la puertas, se emplean resistencias a positivo de alimentación, (pull-up), o
resistencias a negativo, (pull-down), asegurando el valor deseado a 1 o 0, según
corresponda. Obsérvese como ejemplo la “pull-up” R13 de la práctica.
MÓDULOS EDUCACIONALES
Práctica 4. La puerta NOT.
EDU-011.
Las puertas lógicas
Antes de empezar...
Práctica 2. La puerta AND / NAND.
EDU-011. Las puertas lógicas.
EDU-011.
Las puertas lógicas
La tabla de la verdad sirve para representar gráfica, completa y claramente el resultado
de todas las combinaciones posibles de las entradas de un sistema digital. Siempre se
representa como un rectángulo donde las columnas representan las entradas y la salida,
y a las filas cada posible combinación con su resultado. En lugar de registrar el valor de
tensión de las entradas se emplean el 1 y 0 lógicos.
Símbolos eléctricos
puerta AND
puerta NAND
Como todas las puertas negadas, el
símbolo eléctrico de puerta NAND se
representa igual que su homóloga, la AND
pero añadiendo un punto identificador en
la salida.
El número de entradas se reparte
uniformemente a la izquierda del símbolo,
a la derecha queda centrada la salida.
La práctica dos, multiplicación binaria, emplea una puerta NAND de dos entradas con
todas las posibilidades que la combinación de tensión “0” o “1” en ambas pueden
generar sobre la salida.
El objetivo de la práctica es elaborar una tabla de la verdad, que corrobore la función de
multiplicación invertida en una puerta NAND y multiplicación en una AND.
La práctica emplea el integrado 7401, compuesto internamente por cuatro puertas
NAND de dos entradas. La primera puerta opera como una NAND estándar, mientras
que la segunda se configura para negar el resultado de la anterior y conseguir mediante
el esquema completo la misma respuesta que si de una sola puerta OR se tratase.
VCC
R5
10K/0.5W
VCC
VCC
R7
R6
10K/0.5W
SW 2A
LOW
270/0,5W
10 mm Red
IC2D
IC2A
2
11
1
7401
HIGH
10 mm Green
Antes de iniciar cualquiera de las prácticas, por favor lea detenidamente las instrucciones
e indicaciones de la práctica.
Construya conexiones seguras en aquellos puntos de contacto indicados, de lo contrario
las mediciones dependientes de estas conexiones serán confusas o incorrectas.
No realice, cortocircuite o una conexiones no especificadas en estas instrucciones.
Podría averiar el circuito.
Si el led de alimentación “PWR” no se ilumina o cesa repentinamente en su función,
desconecte rápidamente la alimentación del dispositivo y compruebe que no se está
produciendo ningún cortocircuito, así como el estado del fusible.
Aunque las prácticas descritas pueden realizarse siguiendo las indicaciones del manual,
aconsejamos se acompañe de la supervisión de personal docente que permita la
consulta, ampliación y ayuda de los conceptos aquí descritos.
En el circuito, cada práctica quedará delimitada por un rectángulo con el
correspondiente número. Sobre ésta podrán describirse uno o diversos experimentos.
Alimentación del módulo.
El módulo requiere 12 V.C.C. para su alimentación. Debe emplearse una fuente
estabilizada de laboratorio o si se prefiere, la fuente Cebek FE-113.
La alimentación del circuito se realiza únicamente a través del conector macho de la
placa, no debe inyectarse ningún tipo de señal sobre cualquier otro terminal del
circuito. Una vez alimentado, el circuito proporciona las tensiones necesarias para
experimentar en cada práctica.
Para la conexión de alimentación el módulo incluye un cable con conector macho en un
extremo y los terminales desnudos del cable en el otro.
Conecte cada uno de los terminales, respetando la polaridad del conector, a la salida
correspondiente de la fuente de alimentación. Finalmente podrá insertarlo en el módulo.
Nota. El fusible del circuito es de 250 mA.
R8
13
12
TP2D
EDU-011
3
pag. 3 / 8
pag. 6 / 8
EDU-011
SW 2B
pag. 7 / 8
180/0,5W
7401
Test Point
TP2C
TP2A
TP2B
Test Point Test Point Test Point
pag. 2 / 8
Esquema eléctrico Práctica 2
TP2E
Test Point
Conector hembra
Los interruptores SW-2A y SW-2B suministran “0” o “1” a cada entrada. Aplíquese un
voltímetro u osciloscopio entre los test point TP2A y TP2C para monitorizar la caída de
tensión sobre la entrada 2 y otro dispositivo de medición entre TP2B y TP2C para
comprobar la entrada 3. La salida se monitorizará entre TP2D y TP2E.
Cuando la tensión de caída en la entrada 2 o en la entrada 3 sea igual a 0 V., la salida será
igual a Vcc. y el led High se iluminará. Cuando las dos entradas sean igual aVcc la salida 1
será igual a 0 V. y únicamente se iluminará el led Low. El encendido del led High refleja la
lógica de la puerta AND, mientras que la iluminación de Low el de la puerta NAND.
Conector macho
Material necesario.
No precisará de ningún material ni componentes adicionales para utilizar y experimentar
con éste módulo. Únicamente se requieren los instrumentos de medida necesarios para
poder obtener y contrastar los valores de las prácticas.
Para este módulo serán necesarios uno o varios multímetros en su función como
voltímetro. Si se dispone un Osciloscopio también podría utilizarse en sustitución del
voltímetro.
Bibliografía.
- En Google: HD74LS Series
- En Google: STMicroelectronics 5V Logic Product Selectoreria=RNP139=32.0
- En Internet: focus.ti.com/docs/prod/folders/print/sn74ls02.html
Corriente
Azul
Tensión
Amarillo
Multiplicación lógica. La puerta AND realiza esta operación, indiferente al número de
entradas, (bit), cualquier bit multiplicado por 0 siempre da como resultado 0.
La puerta NAND, (AND negada), multiplica del mismo modo pero invierte el resultado.
Punto Destacable.
Punto de especial relevancia,
recordatorio o parte para
memorizar.
Jumper.
Permite cerrar o abrir una
señal o circuito eléctrico.
Alimentación
Rojo
Or Exclusiva, (XOR). Una XOR de dos entradas da como resultado 1
únicamente cuando las entradas son diferentes, (distinto nivel).
En una XOR de tres o más entradas, la salida es igual a 1 si el número de
entradas = 1 es impar. Si el número de entradas = 1 es par la salida XOR = 0.
Los interruptores SW-3A y SW-3B suministran “0” o “1” a cada entrada. Aplíquese un
voltímetro u osciloscopio entre los test point TP3A y TP3C para monitorizar la caída de
tensión sobre la entrada 1 y otro dispositivo de medición entre TP2B y TP2C para
comprobar la entrada 2. La salida se monitorizará entre TP3D y TP3E.
Cuando la tensión de caída en la entrada 1 y en la entrada sean diferentes entre sí, la
salida será igual a Vcc. Y ningún led se iluminará. Cuando las dos entradas sean iguales, la
salida 3 será igual a 0 y únicamente se iluminará el led High. El encendido del led High
refleja la lógica de la puerta XNOR, mientras que su apagado el de la función XOR para
dos entradas.
Lógica
Verde
Conmutador / Interruptor.
Según el color del capuchón controlará tensión, corriente, o alimentación.
Test Point
TP3C
TP3A
TP3B
Test Point Test Point Test Point
TP. Sin corriente ó TP. C.A.
Blanco
TP.
circuito
Negro
Esquema eléctrico Práctica 3
TP3E
Test Point
7486
SW 3B
TP.
circuito
Rojo
TP. Tensión
Amarillo
7486
TP3D
2
TP. Corriente
Azul
180/0,5W
13
3
1
11
12
IC3A
SW 3A
R9
10K/0.5W
EDU-011
EDU-011
Test Point. (TP).
Para facilitar una rápida identificación y una normativa única para las distintas
prácticas y circuitos de los módulos educacionales Cebek, todos los elementos
comunes responden a un código de colores o forma determinado.
Para facilitar una rápida identificación y una normativa única para las distintas prácticas y
circuitos de los módulos educacionales Cebek, todos los elementos comunes
responden a un código de colores o forma determinado.
Normativa e Identificación de Elementos de la serie EDU.
R12
IC3D
270/0,5W
R10
10K/0.5W
VCC
R11
10 mm Green 10 mm Green
NEXT
HIGH
VCC
VCC
La práctica tres, Exclusive OR, emplea una puerta XOR de dos entradas con todas las
posibilidades que la combinación de tensión “0” o “1” en ambas pueden generar sobre la
salida.
El objetivo de la práctica es elaborar una tabla de la verdad, que corrobore la función
XOR de dos entradas con la reiteración de una segunda puerta XOR en serie.
La práctica emplea el integrado 7486, compuesto internamente por cuatro puertas XOR
de dos entradas. La primera puerta opera como una XOR de dos entradas estándar,
mientras que la segunda evidencia la tabla de la verdad de la primera, ofreciendo
siempre una salida igual a “0”, al no existir nunca una diferencia entre ninguna de sus dos
entradas.
EDU-011. Las puertas lógicas.
EDU-011.
Garantía y Consideraciones.
Práctica 3. La puerta XOR.
Los módulos Educacionales Cebek de la serie EDU contienen distintas prácticas para
analizar, experimentar y aprender los conocimientos básicos del tema tratado. No
obstante, su función no es la representar un mini-curso de cada materia, sino la de
complementar, servir de base y permitir la experimentación para el material teórico del
profesor. Por este motivo, aconsejemos el uso de los módulos EDU bajo la supervisión y
atención del personal docente correspondiente.
Cebek no asumirá ni prestará servicio a consultas relacionas con la teoría o principios de
funcionamiento de la materia tratada por el módulo. Solamente facilitará asistencia
técnica respecto a aquellas consultas o problemas derivados del funcionamiento
intrínseco del circuito.
Todos los módulos Cebek de la serie EDU gozan de 3 años de garantía total en
componentes y mano de obra.
Quedarán exentos de la ésta, averías o fallos producidos por causas ajenas al circuito,
conexión, instalación o funcionamiento no especificados en la documentación del
módulo, o por trato o manipulación inadecuados. Además será necesario presentar la
factura de compra del equipo para cualquier incidencia.
Para contactar con el dep. técnico remítase a:
[email protected] ó al fax. 93.432.29.95 ó por correo a la dirección: c/Quetzal, 17-21.
(08014), Barcelona.
Un precepto de diseño en circuitos lógicos es conectar entre los pines positivo y
negativo de alimentación en cada integrado, normalmente definidos como VCD y VSS,
un condensador de desacoplo de 100nF, operación que desarrollan por ej. C4, C5, C6 o
C7. La función de éste condensador es proteger la entrada de parásitos en el integrado a
través de la alimentación y evitar anomalías de funcionamiento por esta causa.
puerta XOR
Como todas las puertas, el símbolo
eléctrico de la Or Exclusiva Negada,
XNOR, se representa igual que su
homóloga, la XOR pero añadiendo un
punto identificador en la salida.
El número de entradas se reparte
uniformemente a la izquierda del símbolo,
a la derecha queda centrada la salida.
puerta XNOR
Símbolos eléctricos
Las puertas lógicas
EDU-011.
EDU-011. Las puertas lógicas.
Las puertas lógicas
Práctica 2. La puerta AND / NAND.
Antes de empezar...
La tabla de la verdad sirve para representar gráfica, completa y claramente el resultado
de todas las combinaciones posibles de las entradas de un sistema digital. Siempre se
representa como un rectángulo donde las columnas representan las entradas y la salida,
y a las filas cada posible combinación con su resultado. En lugar de registrar el valor de
tensión de las entradas se emplean el 1 y 0 lógicos.
Construya conexiones seguras en aquellos puntos de contacto indicados, de lo contrario
las mediciones dependientes de estas conexiones serán confusas o incorrectas.
Como todas las puertas negadas, el
símbolo eléctrico de puerta NAND se
representa igual que su homóloga, la AND
pero añadiendo un punto identificador en
la salida.
El número de entradas se reparte
uniformemente a la izquierda del símbolo,
a la derecha queda centrada la salida.
La práctica dos, multiplicación binaria, emplea una puerta NAND de dos entradas con
todas las posibilidades que la combinación de tensión “0” o “1” en ambas pueden
generar sobre la salida.
El objetivo de la práctica es elaborar una tabla de la verdad, que corrobore la función de
multiplicación invertida en una puerta NAND y multiplicación en una AND.
La práctica emplea el integrado 7401, compuesto internamente por cuatro puertas
NAND de dos entradas. La primera puerta opera como una NAND estándar, mientras
que la segunda se configura para negar el resultado de la anterior y conseguir mediante
el esquema completo la misma respuesta que si de una sola puerta OR se tratase.
VCC
VCC
VCC
R6
10K/0.5W
R5
10K/0.5W
SW 2A
LOW
R7
270/0,5W
10 mm Red
IC2D
IC2A
2
El módulo requiere 12 V.C.C. para su alimentación. Debe emplearse una fuente
estabilizada de laboratorio o si se prefiere, la fuente Cebek FE-113.
La alimentación del circuito se realiza únicamente a través del conector macho de la
placa, no debe inyectarse ningún tipo de señal sobre cualquier otro terminal del
circuito. Una vez alimentado, el circuito proporciona las tensiones necesarias para
experimentar en cada práctica.
Para la conexión de alimentación el módulo incluye un cable con conector macho en un
extremo y los terminales desnudos del cable en el otro.
Conecte cada uno de los terminales, respetando la polaridad del conector, a la salida
correspondiente de la fuente de alimentación. Finalmente podrá insertarlo en el módulo.
Nota. El fusible del circuito es de 250 mA.
180/0,5W
7401
Test Point
TP2C
TP2A
TP2B
Test Point Test Point Test Point
Alimentación del módulo.
R8
13
12
TP2D
7401
En el circuito, cada práctica quedará delimitada por un rectángulo con el
correspondiente número. Sobre ésta podrán describirse uno o diversos experimentos.
10 mm Green
11
1
3
SW 2B
HIGH
Aunque las prácticas descritas pueden realizarse siguiendo las indicaciones del manual,
aconsejamos se acompañe de la supervisión de personal docente que permita la
consulta, ampliación y ayuda de los conceptos aquí descritos.
EDU-011
puerta NAND
No realice, cortocircuite o una conexiones no especificadas en estas instrucciones.
Podría averiar el circuito.
Si el led de alimentación “PWR” no se ilumina o cesa repentinamente en su función,
desconecte rápidamente la alimentación del dispositivo y compruebe que no se está
produciendo ningún cortocircuito, así como el estado del fusible.
EDU-011
Símbolos eléctricos
puerta AND
Antes de iniciar cualquiera de las prácticas, por favor lea detenidamente las instrucciones
e indicaciones de la práctica.
TP2E
Esquema eléctrico Práctica 2
Test Point
Conector hembra
Los interruptores SW-2A y SW-2B suministran “0” o “1” a cada entrada. Aplíquese un
voltímetro u osciloscopio entre los test point TP2A y TP2C para monitorizar la caída de
tensión sobre la entrada 2 y otro dispositivo de medición entre TP2B y TP2C para
comprobar la entrada 3. La salida se monitorizará entre TP2D y TP2E.
Cuando la tensión de caída en la entrada 2 o en la entrada 3 sea igual a 0 V., la salida será
igual a Vcc. y el led High se iluminará. Cuando las dos entradas sean igual aVcc la salida 1
será igual a 0 V. y únicamente se iluminará el led Low. El encendido del led High refleja la
lógica de la puerta AND, mientras que la iluminación de Low el de la puerta NAND.
Conector macho
Material necesario.
No precisará de ningún material ni componentes adicionales para utilizar y experimentar
con éste módulo. Únicamente se requieren los instrumentos de medida necesarios para
poder obtener y contrastar los valores de las prácticas.
Para este módulo serán necesarios uno o varios multímetros en su función como
voltímetro. Si se dispone un Osciloscopio también podría utilizarse en sustitución del
voltímetro.
Bibliografía.
pag. 3 / 8
pag. 7 / 8
pag. 2 / 8
EDU-011
- En Google: HD74LS Series
- En Google: STMicroelectronics 5V Logic Product Selectoreria=RNP139=32.0
- En Internet: focus.ti.com/docs/prod/folders/print/sn74ls02.html
Punto Destacable.
Punto de especial relevancia,
recordatorio o parte para
memorizar.
Jumper.
Permite cerrar o abrir una
señal o circuito eléctrico.
Alimentación
Rojo
pag. 6 / 8
EDU-011
Corriente
Azul
Tensión
Amarillo
Multiplicación lógica. La puerta AND realiza esta operación, indiferente al número de
entradas, (bit), cualquier bit multiplicado por 0 siempre da como resultado 0.
La puerta NAND, (AND negada), multiplica del mismo modo pero invierte el resultado.
Or Exclusiva, (XOR). Una XOR de dos entradas da como resultado 1
únicamente cuando las entradas son diferentes, (distinto nivel).
En una XOR de tres o más entradas, la salida es igual a 1 si el número de
entradas = 1 es impar. Si el número de entradas = 1 es par la salida XOR = 0.
Los interruptores SW-3A y SW-3B suministran “0” o “1” a cada entrada. Aplíquese un
voltímetro u osciloscopio entre los test point TP3A y TP3C para monitorizar la caída de
tensión sobre la entrada 1 y otro dispositivo de medición entre TP2B y TP2C para
comprobar la entrada 2. La salida se monitorizará entre TP3D y TP3E.
Cuando la tensión de caída en la entrada 1 y en la entrada sean diferentes entre sí, la
salida será igual a Vcc. Y ningún led se iluminará. Cuando las dos entradas sean iguales, la
salida 3 será igual a 0 y únicamente se iluminará el led High. El encendido del led High
refleja la lógica de la puerta XNOR, mientras que su apagado el de la función XOR para
dos entradas.
Lógica
Verde
Conmutador / Interruptor.
Según el color del capuchón controlará tensión, corriente, o alimentación.
Test Point
TP3C
TP3A
TP3B
Test Point Test Point Test Point
TP. Sin corriente ó TP. C.A.
Blanco
Test Point
7486
SW 3B
TP.
circuito
Rojo
TP.
circuito
Negro
Esquema eléctrico Práctica 3
TP3E
TP. Tensión
Amarillo
2
TP. Corriente
Azul
Test Point. (TP).
Para facilitar una rápida identificación y una normativa única para las distintas
prácticas y circuitos de los módulos educacionales Cebek, todos los elementos
comunes responden a un código de colores o forma determinado.
Para facilitar una rápida identificación y una normativa única para las distintas prácticas y
circuitos de los módulos educacionales Cebek, todos los elementos comunes
responden a un código de colores o forma determinado.
Normativa e Identificación de Elementos de la serie EDU.
Los módulos Educacionales Cebek de la serie EDU contienen distintas prácticas para
analizar, experimentar y aprender los conocimientos básicos del tema tratado. No
obstante, su función no es la representar un mini-curso de cada materia, sino la de
complementar, servir de base y permitir la experimentación para el material teórico del
profesor. Por este motivo, aconsejemos el uso de los módulos EDU bajo la supervisión y
atención del personal docente correspondiente.
Cebek no asumirá ni prestará servicio a consultas relacionas con la teoría o principios de
funcionamiento de la materia tratada por el módulo. Solamente facilitará asistencia
técnica respecto a aquellas consultas o problemas derivados del funcionamiento
intrínseco del circuito.
Todos los módulos Cebek de la serie EDU gozan de 3 años de garantía total en
componentes y mano de obra.
Quedarán exentos de la ésta, averías o fallos producidos por causas ajenas al circuito,
conexión, instalación o funcionamiento no especificados en la documentación del
módulo, o por trato o manipulación inadecuados. Además será necesario presentar la
factura de compra del equipo para cualquier incidencia.
Para contactar con el dep. técnico remítase a:
[email protected] ó al fax. 93.432.29.95 ó por correo a la dirección: c/Quetzal, 17-21.
(08014), Barcelona.
TP3D
3
1
R9
10K/0.5W
VCC
180/0,5W
11
12
IC3A
SW 3A
7486
13
R12
IC3D
270/0,5W
R10
10K/0.5W
R11
10 mm Green 10 mm Green
NEXT
HIGH
VCC
VCC
La práctica tres, Exclusive OR, emplea una puerta XOR de dos entradas con todas las
posibilidades que la combinación de tensión “0” o “1” en ambas pueden generar sobre la
salida.
El objetivo de la práctica es elaborar una tabla de la verdad, que corrobore la función
XOR de dos entradas con la reiteración de una segunda puerta XOR en serie.
La práctica emplea el integrado 7486, compuesto internamente por cuatro puertas XOR
de dos entradas. La primera puerta opera como una XOR de dos entradas estándar,
mientras que la segunda evidencia la tabla de la verdad de la primera, ofreciendo
siempre una salida igual a “0”, al no existir nunca una diferencia entre ninguna de sus dos
entradas.
puerta XOR
puerta XNOR
Símbolos eléctricos
Como todas las puertas, el símbolo
eléctrico de la Or Exclusiva Negada,
XNOR, se representa igual que su
homóloga, la XOR pero añadiendo un
punto identificador en la salida.
El número de entradas se reparte
uniformemente a la izquierda del símbolo,
a la derecha queda centrada la salida.
Un precepto de diseño en circuitos lógicos es conectar entre los pines positivo y
negativo de alimentación en cada integrado, normalmente definidos como VCD y VSS,
un condensador de desacoplo de 100nF, operación que desarrollan por ej. C4, C5, C6 o
C7. La función de éste condensador es proteger la entrada de parásitos en el integrado a
través de la alimentación y evitar anomalías de funcionamiento por esta causa.
Práctica 3. La puerta XOR.
Garantía y Consideraciones.
EDU-011.
EDU-011. Las puertas lógicas.
Las puertas lógicas
EDU-011. Las puertas lógicas
EDU-011.
Pràctica 0. Electrónica digital, la lógica binaria y la puerta lógica.
Práctica 1. La puerta OR / NOR.
Definir una variable mediante solo dos estados posibles, se conoce como
funcionamiento o “lógica” binaria y se la denomina “bit".
El “nivel bajo” representa al estado de corte de un transistor, (no conduce), y el “nivel
alto” responde al estado en saturación, (conduce).
En un circuito digital, toda tensión que queda por debajo de un determinado nivel, se
desprecia y computa como nivel bajo, mientras que la tensión por encima del otro nivel
determinado se computa como nivel alto.
Gráficamente, en un circuito digital expresado mediante una fuente de corriente
constante de 5 V., el nivel bajo = 0 V. mientras que el nivel alto = 5 V. En cambio, en una
fuente de corriente constante de ±5 V., el nivel nivel bajo = -5 V. mientras que el nivel
alto = +5 V.
La EDU-11 emplea integrados TTL para el desarrollo de las prácticas. La tensión de
alimentación y trabajo de ésta familia normalmente son 5 V.D.C., por lo que el nivel alto
es 5 V. y el bajo 0 V. Además cada experimento de la EDU-11 emplea lógica positiva. Así,
el “1” lógico equivale y representa al nivel alto, (5 V.), y el “0” lógico equivale al nivel
bajo, (0 V.).
Señal Lógica 5V.D.C.
puerta OR
Nivel Alto
+5 V.
5 V.D.C
Las aplicaciones derivadas del procesamiento digital, requieren la realización de
operaciones aritméticas básicas y simples entre señales lógicas. Suma, resta,
multiplicación, afirmación/negación, que a su vez permiten el desarrollo de otras más
complejas. Estas operaciones son llevadas a cabo mediante configuraciones de
transistores agrupados a los que se les denominan “Puertas lógicas”.
Una puerta lógica consta de un número determinado de entradas y una única salida, y
según la operación lógica que desarrollan se expresan eléctricamente con uno u otro
símbolo. Las principales puertas son la OR/NOR, AND/NAD, XOR y NOT.
EDU-011
Nivel Bajo
-5 V.
EDU-011
±5 V.D.C
Nivel Bajo
0 V.
El símbolo eléctrico de la puerta NOR es
la negación de su puerta de referencia, la
OR, como todas las puertas negadas se
representa igual que su homóloga pero
añadiendo un punto identificador en la
salida.
El número de entradas se reparte
uniformemente a la izquierda del símbolo,
a la derecha queda centrada la salida.
Símbolos eléctricos
Señal Lógica ±5V.D.C.
Nivel Alto
5 V.
Las puertas lógicas
puerta NOR
La práctica uno permite comprobar el funcionamiento de una puerta NOR de dos
entradas con todas las posibilidades que la combinación de tensión “0” o “1” en ambas
pueden generar sobre la salida.
El objetivo de la práctica es elaborar una tabla de resultados, “tabla de la verdad”, que
corrobore la función de Suma invertida en una puerta NOR y suma en una OR.
La práctica emplea el integrado 7402, compuesto internamente por cuatro puertas NOR
de dos entradas. La primera puerta opera como una NOR estándar, mientras que la
segunda se configura para negar el resultado de la anterior y conseguir mediante el
esquema completo la misma respuesta que si de una sola puerta OR se tratase.
VCC
VCC
VCC
R2
10K/0.5W
R1
10K/0.5W
2
SW 1B
10 mm Green
R4
13
12
TP1D
HIGH
10 mm Red
IC1D
11
1
3
Alimentación (determina valor Nivel Alto)
270/0,5W
IC1A
SW 1A
Expresión mínima de una Puerta Lógica.
LOW
R3
180/0,5W
7402
7402
Test Point
TP1C
TP1A
TP1B
Test Point Test Point Test Point
TP1E
Salida
Esquema eléctrico Práctica 1
Test Point
Los interruptores SW-1A y SW-1B suministran “0” o “1” a cada entrada. Aplíquese un
voltímetro u osciloscopio entre los test point TP1A y TP1C para monitorizar la caída de
tensión sobre la entrada 2 y otro dispositivo de medición entre TP1B y TP1C para
comprobar la entrada 3. La salida se monitorizará entre TP1D y TP1E.
Cuando la tensión de caída en la entrada 2 o en la entrada 3 sea igual a Vcc, (5 V. aprox.),
la salida será igual 0 V. y el led Low se iluminará. Cuando las dos entradas sean igual a 0
la salida será igual a Vcc y únicamente se iluminará el led High. El led encendido del led
Low refleja la lógica de la puerta OR, mientras que la iluminación de High el de la puerta
NOR.
Alimentación (determina valor Nivel Bajo)
pag. 5 / 8
Suma lógica. La puerta OR realiza esta operación, indiferente al número de entradas,
(bit), cualquier bit al que se le suma un 1 siempre da como resultado un 1.
La puerta NOR, (OR negada), realiza de igual modo la suma pero invierte el resultado.
El interruptor SW-4A suministrará un “0” o “1” según sea posicionado. Aplíquese un
voltímetro u osciloscopio entre los test point TP4A y TP4B para monitorizar la caída de
tensión sobre la entrada y otro dispositivo de medición entre TP4C y TP4D para
comprobar la salida de la primera puerta inversora.
Cuando la tensión de caída en la entrada sea igual a 0 V., la primera puerta suministrará
“1”. y el led High se iluminará gracias a una nueva negación de la puerta 2. Cuando la
dos entrada sean igual a Vcc. la primera puerta suministrará “0” y únicamente se
iluminará el led Low. El encendido del led High refleja la lógica de la señal sin cambios,
(doble negación), y el led Low la negación de la NOT.
TP4D
TP4B
Test Point
TP4A
7404
1
SW 4A
Práctica 3. La Puerta XOR. Funcionamiento y respuesta de la puerta XOR de dos
entradas.
Práctica 1. La Puerta OR / NOR. Funcionamiento y respuesta de la puerta NOR.
Implementación para función OR.
Práctica 0. Electrónica digital, la lógica binaria. Definición nivel alto y bajo. Cero y Uno
lógicos. Estructura y tipos de puertas lógicas.
La Edu-011 describe y experimenta el funcionamiento de la puerta lógica TTL, los
principios de una operación lógica binaria y la tabla de la verdad.
Las diferentes prácticas experimentan con los principales tipos de puertas: NOT,
AND/NAND, OR/NOR, XOR, contrastando sus diferencias y exponiendo visualmente el
comportamiento aritmético propio de cada una.
El módulo no requiere componentes o material añadido para la realización de los
distintos experimentos, todos los elementos se incluyen en el circuito, únicamente será
necesario un multímetro y un alimentador.
7404
TP4C
180/0,5W
9
IC4A
270/0,5W
R14
8
R15
10 mm Red
IC4D
10 mm Green
HIGH
LOW
VCC
VCC
La práctica cuatro, negación o puerta inversora, emplea dos de las seis puertas NOT.
Ésta puerta únicamente admite una sola variable o entrada a “0” o “1” lógicos.
El objetivo de la práctica es elaborar una tabla de la verdad, que corrobore la función
inversora de una puerta NOT, y al mismo tiempo, el efecto de negar dos veces una
misma señal.
La práctica emplea el integrado 7404, compuesto internamente por seis puertas NOT.
Las dos puertas empleadas están conectadas en serie. Los puntos de test permiten
comprobar la respuesta individual para cada una de ellas o el resultado final a través de
ambas mediante los leds.
La puerta NOT es la inversión de una
señal, no la operación lógica entre varias,
por este motivo su representación gráfica
es un símbolo eléctrico con una única
entrada y una única salida.
Práctica 4. La Puerta NOT. Funcionamiento y respuesta de la puerta NOT y doble
negación.
Práctica 2. La Puerta AND / NAND. Funcionamiento y respuesta de la puerta NAND.
Implementación para función AND.
EDU-011
EDU-011
Símbolo eléctrico puerta NOT
1/8
Esquema eléctrico Práctica 4
2
R13
10K/0.5W
pag.
rev. 0808
Test Point
pag. 4 / 8
pag. 8 / 8
Al contrario que los transistores simples, las puertas lógicas industrialmente no se
distribuyen de forma individual, los fabricantes reúnen bajo un mismo integrado varias
puertas de un mismo tipo de operación. Así cada integrado puede contener
normalmente de 2 a 6 puertas de suma, multiplicación, negación, etc. y con distinto
número de entradas.
Principalmente existen dos tipos de familias de puertas lógicas integradas, TTL y CMOS.
Cada una de ellas representa una determinada velocidad de procesamiento de cálculo,
consumo y tensión de control, así como lógica positiva o negativa. Ambas recogen
innumerables tipos y configuraciones de puerta lo que permite seleccionar y trabajar con
unas constantes comunes de familia según convengan al diseño.
Test Point
Entrada B
Operación
Aritmética
Negación lógica. La puerta NOT realiza esta operación, cualquier bit negado es
igual a su valor inverso. 0 = 1 / 1= 0.
Una señal negada dos veces es igual a la señal original.
Entrada A
EDU-011.
Las puertas lógicas
www.cebek.com
Según la tecnología de la puerta, una entrada dejada sin conexión “al aire” es
interpretada como un 1 lógico. No obstante, para evitar interferencias y forzar el valor
de entrada de la puertas, se emplean resistencias a positivo de alimentación, (pull-up), o
resistencias a negativo, (pull-down), asegurando el valor deseado a 1 o 0, según
corresponda. Obsérvese como ejemplo la “pull-up” R13 de la práctica.
Práctica 4. La puerta NOT.
EDU-011.
Las puertas lógicas
Para la ENSEÑANZA y la PRÁCTICA de la ELECTRÓNICA
MÓDULOS EDUCACIONALES
EDU-011. Las puertas lógicas
EDU-011.
Pràctica 0. Electrónica digital, la lógica binaria y la puerta lógica.
Práctica 1. La puerta OR / NOR.
Definir una variable mediante solo dos estados posibles, se conoce como
funcionamiento o “lógica” binaria y se la denomina “bit".
El “nivel bajo” representa al estado de corte de un transistor, (no conduce), y el “nivel
alto” responde al estado en saturación, (conduce).
En un circuito digital, toda tensión que queda por debajo de un determinado nivel, se
desprecia y computa como nivel bajo, mientras que la tensión por encima del otro nivel
determinado se computa como nivel alto.
Gráficamente, en un circuito digital expresado mediante una fuente de corriente
constante de 5 V., el nivel bajo = 0 V. mientras que el nivel alto = 5 V. En cambio, en una
fuente de corriente constante de ±5 V., el nivel nivel bajo = -5 V. mientras que el nivel
alto = +5 V.
La EDU-11 emplea integrados TTL para el desarrollo de las prácticas. La tensión de
alimentación y trabajo de ésta familia normalmente son 5 V.D.C., por lo que el nivel alto
es 5 V. y el bajo 0 V. Además cada experimento de la EDU-11 emplea lógica positiva. Así,
el “1” lógico equivale y representa al nivel alto, (5 V.), y el “0” lógico equivale al nivel
bajo, (0 V.).
Señal Lógica 5V.D.C.
puerta OR
Nivel Alto
+5 V.
5 V.D.C
Las aplicaciones derivadas del procesamiento digital, requieren la realización de
operaciones aritméticas básicas y simples entre señales lógicas. Suma, resta,
multiplicación, afirmación/negación, que a su vez permiten el desarrollo de otras más
complejas. Estas operaciones son llevadas a cabo mediante configuraciones de
transistores agrupados a los que se les denominan “Puertas lógicas”.
Una puerta lógica consta de un número determinado de entradas y una única salida, y
según la operación lógica que desarrollan se expresan eléctricamente con uno u otro
símbolo. Las principales puertas son la OR/NOR, AND/NAD, XOR y NOT.
EDU-011
Nivel Bajo
-5 V.
EDU-011
±5 V.D.C
Nivel Bajo
0 V.
El símbolo eléctrico de la puerta NOR es
la negación de su puerta de referencia, la
OR, como todas las puertas negadas se
representa igual que su homóloga pero
añadiendo un punto identificador en la
salida.
El número de entradas se reparte
uniformemente a la izquierda del símbolo,
a la derecha queda centrada la salida.
Símbolos eléctricos
Señal Lógica ±5V.D.C.
Nivel Alto
5 V.
Las puertas lógicas
puerta NOR
La práctica uno permite comprobar el funcionamiento de una puerta NOR de dos
entradas con todas las posibilidades que la combinación de tensión “0” o “1” en ambas
pueden generar sobre la salida.
El objetivo de la práctica es elaborar una tabla de resultados, “tabla de la verdad”, que
corrobore la función de Suma invertida en una puerta NOR y suma en una OR.
La práctica emplea el integrado 7402, compuesto internamente por cuatro puertas NOR
de dos entradas. La primera puerta opera como una NOR estándar, mientras que la
segunda se configura para negar el resultado de la anterior y conseguir mediante el
esquema completo la misma respuesta que si de una sola puerta OR se tratase.
VCC
VCC
VCC
R2
10K/0.5W
R1
10K/0.5W
2
SW 1B
10 mm Green
R4
13
12
TP1D
HIGH
10 mm Red
IC1D
11
1
3
Alimentación (determina valor Nivel Alto)
270/0,5W
IC1A
SW 1A
Expresión mínima de una Puerta Lógica.
LOW
R3
180/0,5W
7402
7402
Test Point
TP1C
TP1A
TP1B
Test Point Test Point Test Point
TP1E
Salida
Esquema eléctrico Práctica 1
Test Point
Los interruptores SW-1A y SW-1B suministran “0” o “1” a cada entrada. Aplíquese un
voltímetro u osciloscopio entre los test point TP1A y TP1C para monitorizar la caída de
tensión sobre la entrada 2 y otro dispositivo de medición entre TP1B y TP1C para
comprobar la entrada 3. La salida se monitorizará entre TP1D y TP1E.
Cuando la tensión de caída en la entrada 2 o en la entrada 3 sea igual a Vcc, (5 V. aprox.),
la salida será igual 0 V. y el led Low se iluminará. Cuando las dos entradas sean igual a 0
la salida será igual a Vcc y únicamente se iluminará el led High. El led encendido del led
Low refleja la lógica de la puerta OR, mientras que la iluminación de High el de la puerta
NOR.
Alimentación (determina valor Nivel Bajo)
pag. 5 / 8
Suma lógica. La puerta OR realiza esta operación, indiferente al número de entradas,
(bit), cualquier bit al que se le suma un 1 siempre da como resultado un 1.
La puerta NOR, (OR negada), realiza de igual modo la suma pero invierte el resultado.
El interruptor SW-4A suministrará un “0” o “1” según sea posicionado. Aplíquese un
voltímetro u osciloscopio entre los test point TP4A y TP4B para monitorizar la caída de
tensión sobre la entrada y otro dispositivo de medición entre TP4C y TP4D para
comprobar la salida de la primera puerta inversora.
Cuando la tensión de caída en la entrada sea igual a 0 V., la primera puerta suministrará
“1”. y el led High se iluminará gracias a una nueva negación de la puerta 2. Cuando la
dos entrada sean igual a Vcc. la primera puerta suministrará “0” y únicamente se
iluminará el led Low. El encendido del led High refleja la lógica de la señal sin cambios,
(doble negación), y el led Low la negación de la NOT.
TP4D
TP4B
Test Point
TP4A
7404
1
SW 4A
Práctica 3. La Puerta XOR. Funcionamiento y respuesta de la puerta XOR de dos
entradas.
Práctica 1. La Puerta OR / NOR. Funcionamiento y respuesta de la puerta NOR.
Implementación para función OR.
Práctica 0. Electrónica digital, la lógica binaria. Definición nivel alto y bajo. Cero y Uno
lógicos. Estructura y tipos de puertas lógicas.
La Edu-011 describe y experimenta el funcionamiento de la puerta lógica TTL, los
principios de una operación lógica binaria y la tabla de la verdad.
Las diferentes prácticas experimentan con los principales tipos de puertas: NOT,
AND/NAND, OR/NOR, XOR, contrastando sus diferencias y exponiendo visualmente el
comportamiento aritmético propio de cada una.
El módulo no requiere componentes o material añadido para la realización de los
distintos experimentos, todos los elementos se incluyen en el circuito, únicamente será
necesario un multímetro y un alimentador.
7404
TP4C
180/0,5W
9
IC4A
270/0,5W
R14
8
R15
10 mm Red
IC4D
10 mm Green
HIGH
LOW
VCC
VCC
La práctica cuatro, negación o puerta inversora, emplea dos de las seis puertas NOT.
Ésta puerta únicamente admite una sola variable o entrada a “0” o “1” lógicos.
El objetivo de la práctica es elaborar una tabla de la verdad, que corrobore la función
inversora de una puerta NOT, y al mismo tiempo, el efecto de negar dos veces una
misma señal.
La práctica emplea el integrado 7404, compuesto internamente por seis puertas NOT.
Las dos puertas empleadas están conectadas en serie. Los puntos de test permiten
comprobar la respuesta individual para cada una de ellas o el resultado final a través de
ambas mediante los leds.
La puerta NOT es la inversión de una
señal, no la operación lógica entre varias,
por este motivo su representación gráfica
es un símbolo eléctrico con una única
entrada y una única salida.
Práctica 4. La Puerta NOT. Funcionamiento y respuesta de la puerta NOT y doble
negación.
Práctica 2. La Puerta AND / NAND. Funcionamiento y respuesta de la puerta NAND.
Implementación para función AND.
EDU-011
EDU-011
Símbolo eléctrico puerta NOT
1/8
Esquema eléctrico Práctica 4
2
R13
10K/0.5W
pag.
rev. 0808
Test Point
pag. 4 / 8
pag. 8 / 8
Al contrario que los transistores simples, las puertas lógicas industrialmente no se
distribuyen de forma individual, los fabricantes reúnen bajo un mismo integrado varias
puertas de un mismo tipo de operación. Así cada integrado puede contener
normalmente de 2 a 6 puertas de suma, multiplicación, negación, etc. y con distinto
número de entradas.
Principalmente existen dos tipos de familias de puertas lógicas integradas, TTL y CMOS.
Cada una de ellas representa una determinada velocidad de procesamiento de cálculo,
consumo y tensión de control, así como lógica positiva o negativa. Ambas recogen
innumerables tipos y configuraciones de puerta lo que permite seleccionar y trabajar con
unas constantes comunes de familia según convengan al diseño.
Test Point
Entrada B
Operación
Aritmética
Negación lógica. La puerta NOT realiza esta operación, cualquier bit negado es
igual a su valor inverso. 0 = 1 / 1= 0.
Una señal negada dos veces es igual a la señal original.
Entrada A
EDU-011.
Las puertas lógicas
www.cebek.com
Según la tecnología de la puerta, una entrada dejada sin conexión “al aire” es
interpretada como un 1 lógico. No obstante, para evitar interferencias y forzar el valor
de entrada de la puertas, se emplean resistencias a positivo de alimentación, (pull-up), o
resistencias a negativo, (pull-down), asegurando el valor deseado a 1 o 0, según
corresponda. Obsérvese como ejemplo la “pull-up” R13 de la práctica.
Práctica 4. La puerta NOT.
EDU-011.
Las puertas lógicas
Para la ENSEÑANZA y la PRÁCTICA de la ELECTRÓNICA
MÓDULOS EDUCACIONALES
EDU-011.
EDU-011. Las puertas lógicas.
Las puertas lógicas
Práctica 2. La puerta AND / NAND.
Antes de empezar...
La tabla de la verdad sirve para representar gráfica, completa y claramente el resultado
de todas las combinaciones posibles de las entradas de un sistema digital. Siempre se
representa como un rectángulo donde las columnas representan las entradas y la salida,
y a las filas cada posible combinación con su resultado. En lugar de registrar el valor de
tensión de las entradas se emplean el 1 y 0 lógicos.
Construya conexiones seguras en aquellos puntos de contacto indicados, de lo contrario
las mediciones dependientes de estas conexiones serán confusas o incorrectas.
Como todas las puertas negadas, el
símbolo eléctrico de puerta NAND se
representa igual que su homóloga, la AND
pero añadiendo un punto identificador en
la salida.
El número de entradas se reparte
uniformemente a la izquierda del símbolo,
a la derecha queda centrada la salida.
La práctica dos, multiplicación binaria, emplea una puerta NAND de dos entradas con
todas las posibilidades que la combinación de tensión “0” o “1” en ambas pueden
generar sobre la salida.
El objetivo de la práctica es elaborar una tabla de la verdad, que corrobore la función de
multiplicación invertida en una puerta NAND y multiplicación en una AND.
La práctica emplea el integrado 7401, compuesto internamente por cuatro puertas
NAND de dos entradas. La primera puerta opera como una NAND estándar, mientras
que la segunda se configura para negar el resultado de la anterior y conseguir mediante
el esquema completo la misma respuesta que si de una sola puerta OR se tratase.
VCC
VCC
VCC
R6
10K/0.5W
R5
10K/0.5W
SW 2A
LOW
R7
270/0,5W
10 mm Red
IC2D
IC2A
2
El módulo requiere 12 V.C.C. para su alimentación. Debe emplearse una fuente
estabilizada de laboratorio o si se prefiere, la fuente Cebek FE-113.
La alimentación del circuito se realiza únicamente a través del conector macho de la
placa, no debe inyectarse ningún tipo de señal sobre cualquier otro terminal del
circuito. Una vez alimentado, el circuito proporciona las tensiones necesarias para
experimentar en cada práctica.
Para la conexión de alimentación el módulo incluye un cable con conector macho en un
extremo y los terminales desnudos del cable en el otro.
Conecte cada uno de los terminales, respetando la polaridad del conector, a la salida
correspondiente de la fuente de alimentación. Finalmente podrá insertarlo en el módulo.
Nota. El fusible del circuito es de 250 mA.
180/0,5W
7401
Test Point
TP2C
TP2A
TP2B
Test Point Test Point Test Point
Alimentación del módulo.
R8
13
12
TP2D
7401
En el circuito, cada práctica quedará delimitada por un rectángulo con el
correspondiente número. Sobre ésta podrán describirse uno o diversos experimentos.
10 mm Green
11
1
3
SW 2B
HIGH
Aunque las prácticas descritas pueden realizarse siguiendo las indicaciones del manual,
aconsejamos se acompañe de la supervisión de personal docente que permita la
consulta, ampliación y ayuda de los conceptos aquí descritos.
EDU-011
puerta NAND
No realice, cortocircuite o una conexiones no especificadas en estas instrucciones.
Podría averiar el circuito.
Si el led de alimentación “PWR” no se ilumina o cesa repentinamente en su función,
desconecte rápidamente la alimentación del dispositivo y compruebe que no se está
produciendo ningún cortocircuito, así como el estado del fusible.
EDU-011
Símbolos eléctricos
puerta AND
Antes de iniciar cualquiera de las prácticas, por favor lea detenidamente las instrucciones
e indicaciones de la práctica.
TP2E
Esquema eléctrico Práctica 2
Test Point
Conector hembra
Los interruptores SW-2A y SW-2B suministran “0” o “1” a cada entrada. Aplíquese un
voltímetro u osciloscopio entre los test point TP2A y TP2C para monitorizar la caída de
tensión sobre la entrada 2 y otro dispositivo de medición entre TP2B y TP2C para
comprobar la entrada 3. La salida se monitorizará entre TP2D y TP2E.
Cuando la tensión de caída en la entrada 2 o en la entrada 3 sea igual a 0 V., la salida será
igual a Vcc. y el led High se iluminará. Cuando las dos entradas sean igual aVcc la salida 1
será igual a 0 V. y únicamente se iluminará el led Low. El encendido del led High refleja la
lógica de la puerta AND, mientras que la iluminación de Low el de la puerta NAND.
Conector macho
Material necesario.
No precisará de ningún material ni componentes adicionales para utilizar y experimentar
con éste módulo. Únicamente se requieren los instrumentos de medida necesarios para
poder obtener y contrastar los valores de las prácticas.
Para este módulo serán necesarios uno o varios multímetros en su función como
voltímetro. Si se dispone un Osciloscopio también podría utilizarse en sustitución del
voltímetro.
Bibliografía.
pag. 3 / 8
pag. 7 / 8
pag. 2 / 8
EDU-011
- En Google: HD74LS Series
- En Google: STMicroelectronics 5V Logic Product Selectoreria=RNP139=32.0
- En Internet: focus.ti.com/docs/prod/folders/print/sn74ls02.html
Punto Destacable.
Punto de especial relevancia,
recordatorio o parte para
memorizar.
Jumper.
Permite cerrar o abrir una
señal o circuito eléctrico.
Alimentación
Rojo
pag. 6 / 8
EDU-011
Corriente
Azul
Tensión
Amarillo
Multiplicación lógica. La puerta AND realiza esta operación, indiferente al número de
entradas, (bit), cualquier bit multiplicado por 0 siempre da como resultado 0.
La puerta NAND, (AND negada), multiplica del mismo modo pero invierte el resultado.
Or Exclusiva, (XOR). Una XOR de dos entradas da como resultado 1
únicamente cuando las entradas son diferentes, (distinto nivel).
En una XOR de tres o más entradas, la salida es igual a 1 si el número de
entradas = 1 es impar. Si el número de entradas = 1 es par la salida XOR = 0.
Los interruptores SW-3A y SW-3B suministran “0” o “1” a cada entrada. Aplíquese un
voltímetro u osciloscopio entre los test point TP3A y TP3C para monitorizar la caída de
tensión sobre la entrada 1 y otro dispositivo de medición entre TP2B y TP2C para
comprobar la entrada 2. La salida se monitorizará entre TP3D y TP3E.
Cuando la tensión de caída en la entrada 1 y en la entrada sean diferentes entre sí, la
salida será igual a Vcc. Y ningún led se iluminará. Cuando las dos entradas sean iguales, la
salida 3 será igual a 0 y únicamente se iluminará el led High. El encendido del led High
refleja la lógica de la puerta XNOR, mientras que su apagado el de la función XOR para
dos entradas.
Lógica
Verde
Conmutador / Interruptor.
Según el color del capuchón controlará tensión, corriente, o alimentación.
Test Point
TP3C
TP3A
TP3B
Test Point Test Point Test Point
TP. Sin corriente ó TP. C.A.
Blanco
Test Point
7486
SW 3B
TP.
circuito
Rojo
TP.
circuito
Negro
Esquema eléctrico Práctica 3
TP3E
TP. Tensión
Amarillo
2
TP. Corriente
Azul
Test Point. (TP).
Para facilitar una rápida identificación y una normativa única para las distintas
prácticas y circuitos de los módulos educacionales Cebek, todos los elementos
comunes responden a un código de colores o forma determinado.
Para facilitar una rápida identificación y una normativa única para las distintas prácticas y
circuitos de los módulos educacionales Cebek, todos los elementos comunes
responden a un código de colores o forma determinado.
Normativa e Identificación de Elementos de la serie EDU.
Los módulos Educacionales Cebek de la serie EDU contienen distintas prácticas para
analizar, experimentar y aprender los conocimientos básicos del tema tratado. No
obstante, su función no es la representar un mini-curso de cada materia, sino la de
complementar, servir de base y permitir la experimentación para el material teórico del
profesor. Por este motivo, aconsejemos el uso de los módulos EDU bajo la supervisión y
atención del personal docente correspondiente.
Cebek no asumirá ni prestará servicio a consultas relacionas con la teoría o principios de
funcionamiento de la materia tratada por el módulo. Solamente facilitará asistencia
técnica respecto a aquellas consultas o problemas derivados del funcionamiento
intrínseco del circuito.
Todos los módulos Cebek de la serie EDU gozan de 3 años de garantía total en
componentes y mano de obra.
Quedarán exentos de la ésta, averías o fallos producidos por causas ajenas al circuito,
conexión, instalación o funcionamiento no especificados en la documentación del
módulo, o por trato o manipulación inadecuados. Además será necesario presentar la
factura de compra del equipo para cualquier incidencia.
Para contactar con el dep. técnico remítase a:
[email protected] ó al fax. 93.432.29.95 ó por correo a la dirección: c/Quetzal, 17-21.
(08014), Barcelona.
TP3D
3
1
R9
10K/0.5W
VCC
180/0,5W
11
12
IC3A
SW 3A
7486
13
R12
IC3D
270/0,5W
R10
10K/0.5W
R11
10 mm Green 10 mm Green
NEXT
HIGH
VCC
VCC
La práctica tres, Exclusive OR, emplea una puerta XOR de dos entradas con todas las
posibilidades que la combinación de tensión “0” o “1” en ambas pueden generar sobre la
salida.
El objetivo de la práctica es elaborar una tabla de la verdad, que corrobore la función
XOR de dos entradas con la reiteración de una segunda puerta XOR en serie.
La práctica emplea el integrado 7486, compuesto internamente por cuatro puertas XOR
de dos entradas. La primera puerta opera como una XOR de dos entradas estándar,
mientras que la segunda evidencia la tabla de la verdad de la primera, ofreciendo
siempre una salida igual a “0”, al no existir nunca una diferencia entre ninguna de sus dos
entradas.
puerta XOR
puerta XNOR
Símbolos eléctricos
Como todas las puertas, el símbolo
eléctrico de la Or Exclusiva Negada,
XNOR, se representa igual que su
homóloga, la XOR pero añadiendo un
punto identificador en la salida.
El número de entradas se reparte
uniformemente a la izquierda del símbolo,
a la derecha queda centrada la salida.
Un precepto de diseño en circuitos lógicos es conectar entre los pines positivo y
negativo de alimentación en cada integrado, normalmente definidos como VCD y VSS,
un condensador de desacoplo de 100nF, operación que desarrollan por ej. C4, C5, C6 o
C7. La función de éste condensador es proteger la entrada de parásitos en el integrado a
través de la alimentación y evitar anomalías de funcionamiento por esta causa.
Práctica 3. La puerta XOR.
Garantía y Consideraciones.
EDU-011.
EDU-011. Las puertas lógicas.
Las puertas lógicas
Antes de empezar...
Práctica 2. La puerta AND / NAND.
EDU-011. Las puertas lógicas.
EDU-011.
Las puertas lógicas
La tabla de la verdad sirve para representar gráfica, completa y claramente el resultado
de todas las combinaciones posibles de las entradas de un sistema digital. Siempre se
representa como un rectángulo donde las columnas representan las entradas y la salida,
y a las filas cada posible combinación con su resultado. En lugar de registrar el valor de
tensión de las entradas se emplean el 1 y 0 lógicos.
Símbolos eléctricos
puerta AND
puerta NAND
Como todas las puertas negadas, el
símbolo eléctrico de puerta NAND se
representa igual que su homóloga, la AND
pero añadiendo un punto identificador en
la salida.
El número de entradas se reparte
uniformemente a la izquierda del símbolo,
a la derecha queda centrada la salida.
La práctica dos, multiplicación binaria, emplea una puerta NAND de dos entradas con
todas las posibilidades que la combinación de tensión “0” o “1” en ambas pueden
generar sobre la salida.
El objetivo de la práctica es elaborar una tabla de la verdad, que corrobore la función de
multiplicación invertida en una puerta NAND y multiplicación en una AND.
La práctica emplea el integrado 7401, compuesto internamente por cuatro puertas
NAND de dos entradas. La primera puerta opera como una NAND estándar, mientras
que la segunda se configura para negar el resultado de la anterior y conseguir mediante
el esquema completo la misma respuesta que si de una sola puerta OR se tratase.
VCC
R5
10K/0.5W
VCC
VCC
R7
R6
10K/0.5W
SW 2A
LOW
270/0,5W
10 mm Red
IC2D
IC2A
2
11
1
7401
HIGH
10 mm Green
Antes de iniciar cualquiera de las prácticas, por favor lea detenidamente las instrucciones
e indicaciones de la práctica.
Construya conexiones seguras en aquellos puntos de contacto indicados, de lo contrario
las mediciones dependientes de estas conexiones serán confusas o incorrectas.
No realice, cortocircuite o una conexiones no especificadas en estas instrucciones.
Podría averiar el circuito.
Si el led de alimentación “PWR” no se ilumina o cesa repentinamente en su función,
desconecte rápidamente la alimentación del dispositivo y compruebe que no se está
produciendo ningún cortocircuito, así como el estado del fusible.
Aunque las prácticas descritas pueden realizarse siguiendo las indicaciones del manual,
aconsejamos se acompañe de la supervisión de personal docente que permita la
consulta, ampliación y ayuda de los conceptos aquí descritos.
En el circuito, cada práctica quedará delimitada por un rectángulo con el
correspondiente número. Sobre ésta podrán describirse uno o diversos experimentos.
Alimentación del módulo.
El módulo requiere 12 V.C.C. para su alimentación. Debe emplearse una fuente
estabilizada de laboratorio o si se prefiere, la fuente Cebek FE-113.
La alimentación del circuito se realiza únicamente a través del conector macho de la
placa, no debe inyectarse ningún tipo de señal sobre cualquier otro terminal del
circuito. Una vez alimentado, el circuito proporciona las tensiones necesarias para
experimentar en cada práctica.
Para la conexión de alimentación el módulo incluye un cable con conector macho en un
extremo y los terminales desnudos del cable en el otro.
Conecte cada uno de los terminales, respetando la polaridad del conector, a la salida
correspondiente de la fuente de alimentación. Finalmente podrá insertarlo en el módulo.
Nota. El fusible del circuito es de 250 mA.
R8
13
12
TP2D
EDU-011
3
pag. 3 / 8
pag. 6 / 8
EDU-011
SW 2B
pag. 7 / 8
180/0,5W
7401
Test Point
TP2C
TP2A
TP2B
Test Point Test Point Test Point
pag. 2 / 8
Esquema eléctrico Práctica 2
TP2E
Test Point
Conector hembra
Los interruptores SW-2A y SW-2B suministran “0” o “1” a cada entrada. Aplíquese un
voltímetro u osciloscopio entre los test point TP2A y TP2C para monitorizar la caída de
tensión sobre la entrada 2 y otro dispositivo de medición entre TP2B y TP2C para
comprobar la entrada 3. La salida se monitorizará entre TP2D y TP2E.
Cuando la tensión de caída en la entrada 2 o en la entrada 3 sea igual a 0 V., la salida será
igual a Vcc. y el led High se iluminará. Cuando las dos entradas sean igual aVcc la salida 1
será igual a 0 V. y únicamente se iluminará el led Low. El encendido del led High refleja la
lógica de la puerta AND, mientras que la iluminación de Low el de la puerta NAND.
Conector macho
Material necesario.
No precisará de ningún material ni componentes adicionales para utilizar y experimentar
con éste módulo. Únicamente se requieren los instrumentos de medida necesarios para
poder obtener y contrastar los valores de las prácticas.
Para este módulo serán necesarios uno o varios multímetros en su función como
voltímetro. Si se dispone un Osciloscopio también podría utilizarse en sustitución del
voltímetro.
Bibliografía.
- En Google: HD74LS Series
- En Google: STMicroelectronics 5V Logic Product Selectoreria=RNP139=32.0
- En Internet: focus.ti.com/docs/prod/folders/print/sn74ls02.html
Corriente
Azul
Tensión
Amarillo
Multiplicación lógica. La puerta AND realiza esta operación, indiferente al número de
entradas, (bit), cualquier bit multiplicado por 0 siempre da como resultado 0.
La puerta NAND, (AND negada), multiplica del mismo modo pero invierte el resultado.
Punto Destacable.
Punto de especial relevancia,
recordatorio o parte para
memorizar.
Jumper.
Permite cerrar o abrir una
señal o circuito eléctrico.
Alimentación
Rojo
Or Exclusiva, (XOR). Una XOR de dos entradas da como resultado 1
únicamente cuando las entradas son diferentes, (distinto nivel).
En una XOR de tres o más entradas, la salida es igual a 1 si el número de
entradas = 1 es impar. Si el número de entradas = 1 es par la salida XOR = 0.
Los interruptores SW-3A y SW-3B suministran “0” o “1” a cada entrada. Aplíquese un
voltímetro u osciloscopio entre los test point TP3A y TP3C para monitorizar la caída de
tensión sobre la entrada 1 y otro dispositivo de medición entre TP2B y TP2C para
comprobar la entrada 2. La salida se monitorizará entre TP3D y TP3E.
Cuando la tensión de caída en la entrada 1 y en la entrada sean diferentes entre sí, la
salida será igual a Vcc. Y ningún led se iluminará. Cuando las dos entradas sean iguales, la
salida 3 será igual a 0 y únicamente se iluminará el led High. El encendido del led High
refleja la lógica de la puerta XNOR, mientras que su apagado el de la función XOR para
dos entradas.
Lógica
Verde
Conmutador / Interruptor.
Según el color del capuchón controlará tensión, corriente, o alimentación.
Test Point
TP3C
TP3A
TP3B
Test Point Test Point Test Point
TP. Sin corriente ó TP. C.A.
Blanco
TP.
circuito
Negro
Esquema eléctrico Práctica 3
TP3E
Test Point
7486
SW 3B
TP.
circuito
Rojo
TP. Tensión
Amarillo
7486
TP3D
2
TP. Corriente
Azul
180/0,5W
13
3
1
11
12
IC3A
SW 3A
R9
10K/0.5W
EDU-011
EDU-011
Test Point. (TP).
Para facilitar una rápida identificación y una normativa única para las distintas
prácticas y circuitos de los módulos educacionales Cebek, todos los elementos
comunes responden a un código de colores o forma determinado.
Para facilitar una rápida identificación y una normativa única para las distintas prácticas y
circuitos de los módulos educacionales Cebek, todos los elementos comunes
responden a un código de colores o forma determinado.
Normativa e Identificación de Elementos de la serie EDU.
R12
IC3D
270/0,5W
R10
10K/0.5W
VCC
R11
10 mm Green 10 mm Green
NEXT
HIGH
VCC
VCC
La práctica tres, Exclusive OR, emplea una puerta XOR de dos entradas con todas las
posibilidades que la combinación de tensión “0” o “1” en ambas pueden generar sobre la
salida.
El objetivo de la práctica es elaborar una tabla de la verdad, que corrobore la función
XOR de dos entradas con la reiteración de una segunda puerta XOR en serie.
La práctica emplea el integrado 7486, compuesto internamente por cuatro puertas XOR
de dos entradas. La primera puerta opera como una XOR de dos entradas estándar,
mientras que la segunda evidencia la tabla de la verdad de la primera, ofreciendo
siempre una salida igual a “0”, al no existir nunca una diferencia entre ninguna de sus dos
entradas.
EDU-011. Las puertas lógicas.
EDU-011.
Garantía y Consideraciones.
Práctica 3. La puerta XOR.
Los módulos Educacionales Cebek de la serie EDU contienen distintas prácticas para
analizar, experimentar y aprender los conocimientos básicos del tema tratado. No
obstante, su función no es la representar un mini-curso de cada materia, sino la de
complementar, servir de base y permitir la experimentación para el material teórico del
profesor. Por este motivo, aconsejemos el uso de los módulos EDU bajo la supervisión y
atención del personal docente correspondiente.
Cebek no asumirá ni prestará servicio a consultas relacionas con la teoría o principios de
funcionamiento de la materia tratada por el módulo. Solamente facilitará asistencia
técnica respecto a aquellas consultas o problemas derivados del funcionamiento
intrínseco del circuito.
Todos los módulos Cebek de la serie EDU gozan de 3 años de garantía total en
componentes y mano de obra.
Quedarán exentos de la ésta, averías o fallos producidos por causas ajenas al circuito,
conexión, instalación o funcionamiento no especificados en la documentación del
módulo, o por trato o manipulación inadecuados. Además será necesario presentar la
factura de compra del equipo para cualquier incidencia.
Para contactar con el dep. técnico remítase a:
[email protected] ó al fax. 93.432.29.95 ó por correo a la dirección: c/Quetzal, 17-21.
(08014), Barcelona.
Un precepto de diseño en circuitos lógicos es conectar entre los pines positivo y
negativo de alimentación en cada integrado, normalmente definidos como VCD y VSS,
un condensador de desacoplo de 100nF, operación que desarrollan por ej. C4, C5, C6 o
C7. La función de éste condensador es proteger la entrada de parásitos en el integrado a
través de la alimentación y evitar anomalías de funcionamiento por esta causa.
puerta XOR
Como todas las puertas, el símbolo
eléctrico de la Or Exclusiva Negada,
XNOR, se representa igual que su
homóloga, la XOR pero añadiendo un
punto identificador en la salida.
El número de entradas se reparte
uniformemente a la izquierda del símbolo,
a la derecha queda centrada la salida.
puerta XNOR
Símbolos eléctricos
Las puertas lógicas
La EDU-11 emplea integrados TTL para el desarrollo de las prácticas. La tensión de
alimentación y trabajo de ésta familia normalmente son 5 V.D.C., por lo que el nivel alto
es 5 V. y el bajo 0 V. Además cada experimento de la EDU-11 emplea lógica positiva. Así,
el “1” lógico equivale y representa al nivel alto, (5 V.), y el “0” lógico equivale al nivel
bajo, (0 V.).
Definir una variable mediante solo dos estados posibles, se conoce como
funcionamiento o “lógica” binaria y se la denomina “bit".
El “nivel bajo” representa al estado de corte de un transistor, (no conduce), y el “nivel
alto” responde al estado en saturación, (conduce).
En un circuito digital, toda tensión que queda por debajo de un determinado nivel, se
desprecia y computa como nivel bajo, mientras que la tensión por encima del otro nivel
determinado se computa como nivel alto.
Gráficamente, en un circuito digital expresado mediante una fuente de corriente
constante de 5 V., el nivel bajo = 0 V. mientras que el nivel alto = 5 V. En cambio, en una
fuente de corriente constante de ±5 V., el nivel nivel bajo = -5 V. mientras que el nivel
alto = +5 V.
Práctica 1. La puerta OR / NOR.
Pràctica 0. Electrónica digital, la lógica binaria y la puerta lógica.
EDU-011.
EDU-011. Las puertas lógicas
Señal Lógica 5V.D.C.
Señal Lógica ±5V.D.C.
Nivel Alto
5 V.
Nivel Alto
+5 V.
5 V.D.C
±5 V.D.C
Nivel Bajo
-5 V.
pag. 5 / 8
pag. 4 / 8
EDU-011
Nivel Bajo
0 V.
pag.
Las aplicaciones derivadas del procesamiento digital, requieren la realización de
operaciones aritméticas básicas y simples entre señales lógicas. Suma, resta,
multiplicación, afirmación/negación, que a su vez permiten el desarrollo de otras más
complejas. Estas operaciones son llevadas a cabo mediante configuraciones de
transistores agrupados a los que se les denominan “Puertas lógicas”.
Una puerta lógica consta de un número determinado de entradas y una única salida, y
según la operación lógica que desarrollan se expresan eléctricamente con uno u otro
símbolo. Las principales puertas son la OR/NOR, AND/NAD, XOR y NOT.
pag. 8 / 8
EDU-011
Las puertas lógicas
Símbolos eléctricos
puerta OR
puerta NOR
El símbolo eléctrico de la puerta NOR es
la negación de su puerta de referencia, la
OR, como todas las puertas negadas se
representa igual que su homóloga pero
añadiendo un punto identificador en la
salida.
El número de entradas se reparte
uniformemente a la izquierda del símbolo,
a la derecha queda centrada la salida.
La práctica uno permite comprobar el funcionamiento de una puerta NOR de dos
entradas con todas las posibilidades que la combinación de tensión “0” o “1” en ambas
pueden generar sobre la salida.
El objetivo de la práctica es elaborar una tabla de resultados, “tabla de la verdad”, que
corrobore la función de Suma invertida en una puerta NOR y suma en una OR.
La práctica emplea el integrado 7402, compuesto internamente por cuatro puertas NOR
de dos entradas. La primera puerta opera como una NOR estándar, mientras que la
segunda se configura para negar el resultado de la anterior y conseguir mediante el
esquema completo la misma respuesta que si de una sola puerta OR se tratase.
VCC
R1
10K/0.5W
VCC
R2
10K/0.5W
VCC
R3
270/0,5W
IC1A
SW 1A
2
LOW
10 mm Green
13
12
TP1D
HIGH
10 mm Red
IC1D
11
1
3
Expresión mínima de una Puerta Lógica.
SW 1B
Alimentación (determina valor Nivel Alto)
R4
180/0,5W
7402
7402
Test Point
TP1C
TP1A
TP1B
Test Point Test Point Test Point
TP1E
Salida
Esquema eléctrico Práctica 1
Test Point
1/8
Práctica 4. La Puerta NOT. Funcionamiento y respuesta de la puerta NOT y doble
negación.
rev. 0808
Práctica 3. La Puerta XOR. Funcionamiento y respuesta de la puerta XOR de dos
entradas.
Práctica 2. La Puerta AND / NAND. Funcionamiento y respuesta de la puerta NAND.
Implementación para función AND.
Práctica 1. La Puerta OR / NOR. Funcionamiento y respuesta de la puerta NOR.
Implementación para función OR.
Práctica 0. Electrónica digital, la lógica binaria. Definición nivel alto y bajo. Cero y Uno
lógicos. Estructura y tipos de puertas lógicas.
Esquema eléctrico Práctica 4
R15
10 mm Red
IC4D
Entrada A
Operación
Aritmética
Alimentación (determina valor Nivel Bajo)
Test Point
Test Point
180/0,5W
8
270/0,5W
10 mm Green
EDU-011
EDU-011
VCC
Entrada B
Los interruptores SW-1A y SW-1B suministran “0” o “1” a cada entrada. Aplíquese un
voltímetro u osciloscopio entre los test point TP1A y TP1C para monitorizar la caída de
tensión sobre la entrada 2 y otro dispositivo de medición entre TP1B y TP1C para
comprobar la entrada 3. La salida se monitorizará entre TP1D y TP1E.
Cuando la tensión de caída en la entrada 2 o en la entrada 3 sea igual a Vcc, (5 V. aprox.),
la salida será igual 0 V. y el led Low se iluminará. Cuando las dos entradas sean igual a 0
la salida será igual a Vcc y únicamente se iluminará el led High. El led encendido del led
Low refleja la lógica de la puerta OR, mientras que la iluminación de High el de la puerta
NOR.
Suma lógica. La puerta OR realiza esta operación, indiferente al número de entradas,
(bit), cualquier bit al que se le suma un 1 siempre da como resultado un 1.
La puerta NOR, (OR negada), realiza de igual modo la suma pero invierte el resultado.
TP4D
Test Point
La Edu-011 describe y experimenta el funcionamiento de la puerta lógica TTL, los
principios de una operación lógica binaria y la tabla de la verdad.
Las diferentes prácticas experimentan con los principales tipos de puertas: NOT,
AND/NAND, OR/NOR, XOR, contrastando sus diferencias y exponiendo visualmente el
comportamiento aritmético propio de cada una.
El módulo no requiere componentes o material añadido para la realización de los
distintos experimentos, todos los elementos se incluyen en el circuito, únicamente será
necesario un multímetro y un alimentador.
7404
TP4C
9
2
IC4A
HIGH
LOW
Al contrario que los transistores simples, las puertas lógicas industrialmente no se
distribuyen de forma individual, los fabricantes reúnen bajo un mismo integrado varias
puertas de un mismo tipo de operación. Así cada integrado puede contener
normalmente de 2 a 6 puertas de suma, multiplicación, negación, etc. y con distinto
número de entradas.
Principalmente existen dos tipos de familias de puertas lógicas integradas, TTL y CMOS.
Cada una de ellas representa una determinada velocidad de procesamiento de cálculo,
consumo y tensión de control, así como lógica positiva o negativa. Ambas recogen
innumerables tipos y configuraciones de puerta lo que permite seleccionar y trabajar con
unas constantes comunes de familia según convengan al diseño.
Negación lógica. La puerta NOT realiza esta operación, cualquier bit negado es
igual a su valor inverso. 0 = 1 / 1= 0.
Una señal negada dos veces es igual a la señal original.
El interruptor SW-4A suministrará un “0” o “1” según sea posicionado. Aplíquese un
voltímetro u osciloscopio entre los test point TP4A y TP4B para monitorizar la caída de
tensión sobre la entrada y otro dispositivo de medición entre TP4C y TP4D para
comprobar la salida de la primera puerta inversora.
Cuando la tensión de caída en la entrada sea igual a 0 V., la primera puerta suministrará
“1”. y el led High se iluminará gracias a una nueva negación de la puerta 2. Cuando la
dos entrada sean igual a Vcc. la primera puerta suministrará “0” y únicamente se
iluminará el led Low. El encendido del led High refleja la lógica de la señal sin cambios,
(doble negación), y el led Low la negación de la NOT.
TP4B
TP4A
7404
1
SW 4A
R13
10K/0.5W
R14
VCC
La práctica cuatro, negación o puerta inversora, emplea dos de las seis puertas NOT.
Ésta puerta únicamente admite una sola variable o entrada a “0” o “1” lógicos.
El objetivo de la práctica es elaborar una tabla de la verdad, que corrobore la función
inversora de una puerta NOT, y al mismo tiempo, el efecto de negar dos veces una
misma señal.
La práctica emplea el integrado 7404, compuesto internamente por seis puertas NOT.
Las dos puertas empleadas están conectadas en serie. Los puntos de test permiten
comprobar la respuesta individual para cada una de ellas o el resultado final a través de
ambas mediante los leds.
Símbolo eléctrico puerta NOT
La puerta NOT es la inversión de una
señal, no la operación lógica entre varias,
por este motivo su representación gráfica
es un símbolo eléctrico con una única
entrada y una única salida.
EDU-011.
Las puertas lógicas
www.cebek.com
Para la ENSEÑANZA y la PRÁCTICA de la ELECTRÓNICA
Según la tecnología de la puerta, una entrada dejada sin conexión “al aire” es
interpretada como un 1 lógico. No obstante, para evitar interferencias y forzar el valor
de entrada de la puertas, se emplean resistencias a positivo de alimentación, (pull-up), o
resistencias a negativo, (pull-down), asegurando el valor deseado a 1 o 0, según
corresponda. Obsérvese como ejemplo la “pull-up” R13 de la práctica.
MÓDULOS EDUCACIONALES
Práctica 4. La puerta NOT.
EDU-011.
Las puertas lógicas