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Compuertas Lógicas
Cibernética y Computación 1
Introducción
La electrónica digital es la tecnología que
hace posible la creación de dispositivos
“digitales” como relojes, calculadoras y
computadoras, entre otros.
Interruptores lógicos
Los circuitos lógicos digitales son redes
complejas de interruptores hechos con
transistores. Éstos circuitos lógicos
simples se llaman compuertas. Como
ejemplo tenemos:
A
A
B
La lámpara enciende si
A Y B están cerrados
B
La lámpara enciende si
A O B están cerrados
Circuitos lógicos con
transistores
Las siguientes pantallas mostrarán como
los interruptores hechos con base a
transistores se utilizan para formar
cuatro circuitos de decisión o compuertas
lógicas básicas, se muestra la tabla de
verdad, la cual muestra la salida de todas
las combinaciones posibles.
Compuerta AND
6V
A
10kW
2N2222
A
B
Tierra Tierra
Tierra +6V
+6V Tierra
+6V
+6V
Salida
Tierra
Tierra
Tierra
+6V
2N2222
B
10kW
Salida
4.7kW
A
B
Salida
Compuerta NAND
6V
Salida
A
10kW
A
B
Tierra Tierra
Tierra +6V
+6V Tierra
+6V
+6V
Salida
+6V
+6V
+6V
Tierra
2N2222
2N2222
B
10kW
4.7kW
A
B
Salida
Compuerta OR
6V
A
10kW
2N2222
A
B
Tierra Tierra
Tierra +6V
+6V Tierra
+6V
+6V
Salida
Tierra
+6V
+6V
+6V
2N2222
B
10kW
Salida
4.7kW
A
B
Salida
Compuerta NOR
6V
Salida
A
10kW
2N2222
A
B
Tierra Tierra
Tierra +6V
+6V Tierra
+6V
+6V
Salida
+6V
Tierra
Tierra
Tierra
2N2222
B
A
B
10kW
4.7kW
Salida
Resumen
Sustituyendo los voltajes y las “tierras” por
los dígitos binarios tenemos:
A
0
0
1
1
A
B
B
0
1
0
1
A and B A nand B A or B
0
1
0
0
1
1
0
1
1
1
0
1
Salida
Compuerta XOR
A
B
A nor B
1
0
0
0
A xor B A xnor B
0
1
1
0
1
0
0
1
Salida
Compuerta XNOR
La secuencia de las entradas corresponden a los cuatro primeros
números expresados en el sistema binario
Tipos de transistores
TTL (Transistor Transistor Logic): Son circuitos
fáciles de usar, requieren pocos cuidados en
su manejo, soportan 20 MHz o más. Cada
transistor gasta mucha energía: 3 mA. La
versión LowPower Schottky utiliza 80% de
voltaje y es más veloz. Requiere 5 V. Las
entradas no conectadas las asume como 1.
Colocar las salidas no utilizadas al voltaje de
alimentación para ahorrar energía.
(éstos son los que vamos a usar, podemos conectar un
capacitor de 0.01 a 0.1 mF)
Tipos de transistores
CMOS (Complementary Metal-OxideSilicon): Son circuitos muy sensibles a la
estática y no son tan rápidos como los
TTL. Gastan poca energía: 0.1 mA.
Pueden energizarse con voltajes de 3 a
18V. Las entradas pueden provocar ruido.
No conectar las entradas cuando el
circuito no tenga corriente.
Estructura Interna Circuito Integrado LS7400
14 13 12 11
10
9
8
Vcc
1
2
3
4
5
6
7
Uso de la tableta
protoboard
Tableta protoboard
Cable telefónico
blindado
Puedes agregar otros componentes, como
LEDs, o enganchar otras tabletas de experimentación
Resistencias
Circuitos integrados
Todos las entradas comparten
la misma información, los
grupos se mantienen
independientes
La alimentación
del circuito se
coloca en los
extremos a lo
largo de la
tableta
– +
Al insertar cualquier patita de
un componente,
automáticamente queda
conectada toda la columna
Los puentes o interconexiones se
hacen con un cable de cobre protegido
con plástico aislante
Energizamos una línea para
alimentar al circuito integrado
Energizamos una línea para
alimentar al circuito integrado
Éstos puentes permiten hacer interconexiones en nuestra tarjeta
y poder reutilizarse.
Hay otro tipo de tarjetas para probar
circuitos
Alrededor de
cada agujero
existe un
recubrimiento
metálico para
las conexiones
de soldadura
Área de trabajo
para
los circuitos
Área de interfaz con otros
circuitos
Las líneas
energizadas
corren alrededor
del circuito
Uso de resistencias
Negro
0
0
X1 W
Café
1
1
X10 W
Dorado: ±5%
Rojo
2
2
X100 W
Plateado: ±10%
Naranja
3
3
X1,000 W
Ninguno: ±20%
Amarillo
4
4
X10,000 W
Verde
5
5
X100,000 W
Azul
6
6
X1’000,000 W
Violeta
7
7
X10’000,000 W
Gris
8
8
X100’000,000 W
Blanco
9
9
Tolerancia
Configuración de los LED’s
Ya que utilizaremos
circuitos TTL, buscar
+ – preferentemente aquellos
que soporten 5 V
+ –
Si no se consiguen de
éste tipo, agregar una
+ – resistencia de 330 W
entre el LED y tierra
Proceso de diseño de
circuitos
1. Define el problema que quieres
resolver, los estados, las variables
de entrada y las variables de
salida
2. Resuelve el problema reduciendo
el circuito a su mínima expresión
utilizando circuitos comerciales
conocidos
3. Documenta adecuadamente la
solución
4. Implementa la solución en la
tableta revisando las
especificaciones de los circuitos
integrados que utilices, verifica la
operación correcta del circuito.
Documenta los problemas que
tuviste al armar el circuito e
inclúyelos en la documentación
inicial
Compuertas Lógicas
FIN
Cibernética y Computación 1