OPERADORES LOGICOS CON CIRCUITOS TTL

INTRODUCCION

Conocer el funcionamiento de los distintos operadores lógicos: AND, OR, NAND, NOR, EXOR, EXNOR, NOT. Analizando su símbolo, tabla de verdad y ecuaciones.Para lograr el objetivo se deberá:

a) Conocer el símbolo, expresión matemática y la tabla de verdad de los operadores lógicos.

b) Identificar las terminales de los circuitos utilizados.c) Aprender a interconectar y armar circuitos usando la tablilla de conexiones.d) Obtener las tablas de verdad de cada unos de los operadores.

MARCO TEORICO

La lógica binaria trabaja con variables binarias y operaciones lógicas del Álgebra de Boole. Así, las variables sólo toman dos valores discretos: V (verdadero) y F (falso); aunque también se pueden denotar como sí y no, ó 1 y 0 respectivamente.

Es un área de la matemática aplicada al campo de la electrónica. Es la base de los Sistemas Digitales y ello implica también, la base de la Estructura de Computadores.

Principio de dualidad

Todas las expresiones booleanas permanecen válidas si se intercambian los operadores '+' y '·', y los elementos '0' y '1'.

Así para obtener una expresión algebraica dual, se intercambian los operadores "Y" y "Ó" y se reemplazan unos por ceros y viceversa.

Tablas de verdad de las operaciones binarias fundamentales

Multiplicación lógica o intersección

También conocida como AND (la conjunción y en inglés).

Resumiendo, el resultado siempre dará 0 a menos que ambas variables valgan 1; esto sucede porque como se explicó anteriormente hay sólo dos variables 0 y 1 por consiguiente al multiplicar 1·1 nos da como resultado 1. (Equivale a la multiplicación).

Suma lógica o unión

También conocida como OR (o).

Resumiendo, el resultado arrojado será siempre 1 si al menos una de las variables tiene por valor 1.

Nota: Estrictamente, entre AND y OR sólo una de las dos podría considerarse fundamental ya que una puede obtenerse de la otra en combinación con el NOT según las leyes de De Morgan.

Negación lógica

También conocida como NOT (no).

El not es una inversión del valor como se ve. (Equivale a restar el valor inicial de 1)

Operaciones lógicas compuestas

Siguiendo el Álgebra de Boole se pueden combinar estas operaciones empleando varias variables y obteniendo resultados más complejos. A continuación una tabla de verdad de una operación lógica compuesta.

Ejemplo:

A · (B + C) = A · (B + C)

A B C Resultado 0 0 0 0 0 0 1 00 1 0 00 1 1 01 0 0 0 1 0 1 11 1 0 11 1 1 1

 Circuitos integrados digitales

Los circuitos integrados son la base fundamental del desarrollo de la electrónica en la actualidad, debido a la tendencia a facilitar y economizar las tareas del hombre.Por esto es fundamental el manejo del concepto de circuito integrado, no sólo por aquellos que están en contacto habitual con este, sino también por las personas en general, debido a que este concepto debe de quedar inmerso dentro de los conocimientos mínimos de una persona.

Un circuito integrado es una pieza o cápsula que generalmente es de silicio o de algún otro material semiconductor, que utilizando las propiedades de los semiconductores, es capaz de hacer las funciones realizadas por la unión en un circuito, de varios elementos electrónicos, como: resistencias, condensadores, transistores, etc.

Clasificación De Los Circuitos Integrados

Existen dos clasificaciones fundamentales de circuitos integrados (CI): los análogos y los digitales; los de operación fija y los programables; en este caso nos encargaremos de los circuitos integrados digitales de operación fija. Estos circuitos integrales funcionan con base en la lógica digital o álgebra de Boole, donde cada operación de esta lógica, es representada en electrónica digital por una compuerta.

La complejidad de un CI puede medirse por el número de puertas lógicas que contiene. Los métodos de fabricación actuales de fabricación permiten construir Cis cuya complejidad está en el rango de una a 105 o más puertas por pastilla.

Según esto los Cis se clasifican en los siguientes niveles o escalas de integración :

SSI (pequeña escala): menor de 10 puertas.

MSI (media escala): entre 10 y 100 puertas.

LSI (alta escala): entre 100 y 10.000 puertas.

VLSI (muy alta escala): a partir de 10.000 puertas.

La capacidad de integración depende fundamentalmente de dos factores:

El ÁREA ocupada por cada puerta, que depende a su vez del tipo y del número de transistores utilizados para realizarla. Cuanto menor sea esta área mayor será la capacidad de integración a gran escala.

El CONSUMO de potencia. En un circuito integrado se realizan muchas puertas en un espacio reducido. El consumo total del chip es igual al consumo de cada puerta por el número de puertas. Si el consumo de cada puerta es elevado se generará mucho calor en el chip debido al efecto Joule, de forma que si este calor no es disipado convenientemente se producirá un aumento de temperatura que puede provocar un funcionamiento anómalo de los circuitos.

Familias Lógicas

Los circuitos digitales emplean componentes encapsulados, los cuales pueden albergar puertas lógicas o circuitos lógicos más complejos.

Estos componentes están estandarizados, para que haya una compatibilidad entre fabricantes, de forma que las características más importantes sean comunes. De forma global los componentes lógicos se engloban dentro de una de las dos familias siguientes:

TTL: diseñada para una alta velocidad. CMOS: diseñada para un bajo consumo.

Actualmente dentro de estas dos familias se han creado otras, que intentan conseguir lo mejor de ambas: un bajo consumo y una alta velocidad.La familia lógica ECL se encuentra a caballo entre la TTL y la CMOS. Esta familia nació como un intento de conseguir la rapidez de TTL y el bajo consumo de CMOS, pero en raras ocasiones se emplea.

CUESTIONARIO

1. ¿Quién desarrolló el álgebra booleana?

El Álgebra de George Boole, data de 1854, y es utilizada y la más apropiada para circuitos o sistemas digitales. Claude Shannon en 1938 adaptó esta álgebra para la aplicación en sistemas digitales.

Es por ello que se estudia el álgebra de Boole, las funciones booleanas, las compuertas lógicas, los Sistemas Combinacionales y, finalmente, los Sistemas Secuenciales.

2. ¿Cómo formaría una operación And de 3 entradas usando compuertas And de sólo dos entradas?

3. ¿Qué valor lógico se considera cuando una entrada no está conectada? (pruebe con el circuito Or 7432)

Una entrada desconectada TTL actúa como un nivel lógico alto (1), ya que la unión emisor-base en el transitor de entrada está polarizado en inversa. No obstante es mejor no dejar desconectadas las entradas no utilizadas, ya que son muy sensibles.

4. ¿Cuál es el significado de TTL?

TTL es la sigla en inglés de transistor-transistor logic, es decir, "lógica transistor a transistor". Es una familia lógica o lo que es lo mismo, una tecnología de construcción de circuitos electrónicos digitales. En los componentes fabricados con tecnología TTL los elementos de entrada y salida del dispositivo son transistores bipolares.

Características

Su tensión de alimentación característica se halla comprendida entre los 4,75V y los 5,25V (como se ve, un rango muy estrecho). Normalmente TTL trabaja con 5V.

Los niveles lógicos vienen definidos por el rango de tensión comprendida entre 0,0V y 0,8V para el estado L (bajo) y los 2,4V y Vcc para el estado H (alto).

Las señales de salida TTL se degradan rápidamente si no se transmiten a través de circuitos adicionales de transmisión (no pueden viajar más de 2 m por cable sin graves pérdidas).

5. ¿Cuál es significado de vcc?

Vcc significa Voltaje en corriente directa, por lo que se debe conectar el terminal positivo de la fuente en corriente directa que se vaya a utilizar.

6. ¿Cuál es el máximo valor de voltaje de alimentación para un circuito típico TTL?

Su tensión de alimentación característica se halla comprendida entre los 4,75v y 5,25v, por lo tanto el máximo voltaje de alimentación es de 5,25v.

7. ¿Cuál es el significado de GND?

GND (tierra) se refiere al polo negativo de la fuente.

CONCLUSIONESEn esta práctica vimos que cuando la entrada o salida cambia de nivel alto o bajo, el operador lógico cambia y se enciende el led correspondiente; la única complicación que hubo fue un error en el acomodo de las terminales de los circuitos integrados ya que en cada uno varia las de entrada y de salida; y había que tener cuidado ya que al polarizar de manera incorrecta el integrado se quema de manera automática. Dependiendo de la combinación del comando ya sea 00 01 10 o 00 se encenderá el led de la compuerta and, nand, or, nor, exor.

ANDEl comportamiento de esta compuerta solo mostrara valor bajo de salida cuando ambas o al menos una de sus entradas tenga nivel bajo, y mostrara valor alto de salida cuando ambas entradas tengan nivel alto.NANDEsta compuerta tendrá valor alto cuando ambas o al menos una de sus entradas tenga nivel bajo, y mostrara valor bajo cuando ambas entradas tengan nivel alto.ORCuando ambas entradas sean de bajo nivel esta compuerta mostrara valor bajo, pero cuando ambas o al menos una sea de nivel alto esta mostrara valor alto.NOREsta compuerta lógica mostrara un valor alto cuando ambas o al menos una de sus entradas sea de bajo nivel, y mostrara un valor bajo solo cuando ambas entradas sean de alto nivel.EXOREn esta compuerta cuando ambas entradas sean de bajo nivel o alto nivel arrojara un valor bajo, y cuando una entrada sea de bajo nivel y la otra de alto nivel arrojara un valor alto.

BIBLIOGRAFIA

www.es.wikipedia.org www.monogradias.com DICCIONARIO DE ELECTRONICA-INFORMATICA. Nuevas

Tecnologías. 1986. Ediciones Orbis S.A. Barcelona