Prepa Digitales 3 3y3y3q

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA LABORATORIO DE SISTEMAS DIGITALES TRABAJO PREPARATORIO Práctica #: 03 Tema: Conectivos del álgebra Boole Fecha de entrega: 28 de febrero del 2014

Nombre: Jaime O. Tamayo P. Grupo: GR10-V#03

1. Presente un resumen de las escalas de integración: SSI, MSI, LSI, VLSI, UVLSI La industria electrónica desea más y más que los dispositivos que se utilizan sean cada vez más pequeños, en especial cuando se habla de circuitos integrados, que es el tema que nos interesa ahora. Un circuito integrado se caracteriza por su precio, pues son baratos y su fiabilidad es considerablemente grande. Pero, como en todo dispositivo, también tiene sus desventajas, como que las resistencias y capacitores que se adjuntan a un circuito integrado no son tan grandes, lo que supone que nos limitemos aún más al tipo de elementos a elegir para un diseño con dichos circuitos integrados. Otra desventaja es que su potencia es baja, y esto es por el tamaño cada vez más reducido del circuito integrado. Tenemos, además, el hecho de que se deben adquirir las herramientas adecuadas para verificar el correcto funcionamiento de este dispositivo. En este momento, la cantidad de circuitos integrados es inmensa y sus tipos también es gigantesca, es por eso que se ha hecho una división de las mismas, para establecer y dar un orden a este tipo de dispositivo. Las siguientes, son las divisiones más importantes de los circuitos integrados: Short Scale Integration (SSI): Es la más pequeña en comparación con las otras divisiones. Aquí se encuentran los circuitos integrados compuestos por menos de 12 puertas. Como ejemplos tenemos las compuertas y los flip flops. Los primeros circuitos integrados eran del tipo SSI. Medium Scale Integration (MSI): En esta escala están los circuitos integrados cuyo número de puertas está entre 12 y 100 puertas. Es común en sumadores, multiplexores, codificadores, registros, contadores, decodificadores y de-multiplexores. Large Scale Integration (LSI): Son los circuitos integrados con más de 100 puertas lógicas (lo cual con lleva unos 1000 componentes integrados individualmente), hasta 1000 puertas. Estos integrados realizan una función completa. Ejemplos de ellos son: memorias, unidades aritméticas y lógicas, microprocesadores de 8 y 16 bits. Los Circuitos Integrados LSI se fabrican principalmente empleando tecnologías NMOS, i2l y PMOS. Very large scale integration (VLSI): de 1000 a 10000 puertas por circuito integrado, los cuales aparecen para consolidar la industria de los integrados y para desplazar definitivamente la tecnología de los componentes aislados y dan inicio a la era de la miniaturización de los equipos apareciendo y haciendo cada vez más común la manufactura y el uso de los equipos portátiles1. Como ejemplos tenemos: microprocesadores de 32 bits, microcontroladores, sistemas de adquisición de datos. Los circuitos integrados VSLI se fabrican también empleando tecnologías TTL, CMOS y PMOS. Ultra very large scale integration (UVLSI): Tecnología de inmensa cantidad de componentes. Actualmente se encuentran en los microprocesadores que trabajan en la arquitectura de 64 bits y con alrededor de 3 GHz de frecuencia. Posee alrededor de 700.000.000 de transistores. 1

http://www.electronicafacil.net/tutoriales/ESCALAS-INTEGRACION-CIRCUITOS-LOGICOS-SSI-MSI-LSI.php

2. Presente la estructura interna de las compuertas digitales: AND, OR, NOT, XOR y NAND de dos entradas, con tecnología TTL (con BJT) y CMOS (con FET). Tecnología TTL

Compuerta digital AND dos entradas:

Figura 1. Estructura interna de una compuerta AND (SN7408)2 Compuerta digital OR dos entradas:

23

Apuntes de clase Ing. Jaime Velarde, materia: Sistemas Digitales

Figura 2. Estructura interna de una compuerta OR (SN7432)3 Compuerta digital NOT

Figura 3. Estructura interna de una compuerta NOT (SN7404)4

Compuerta NAND 2 entradas:

3

Apuntes de clase Ing. Jaime Velarde, materia: Sistemas Digitales

456

Apuntes de clase Ing. Jaime Velarde, materia: Sistemas Digitales

j5 6

Compuerta XOR:

Figura 6. Estructura interna de una compuerta XOR (SN7486)67 Tecnología

CMOS:

Compuerta entradas:

AND

7

Datasheet de compuerta XOR SN7486 Texas Instruments

2

Figura 7. Estructura interna de una compuerta AND con tecnología CMOS78

Compuerta OR dos entradas:

Figura 8. Estructura interna de una compuerta OR con tecnología CMOS89 Compuerta NOT:

8 9

http://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_3/7.html http://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_3/7.html

Figura 9. Estructura interna de una compuerta NOT con tecnología CMOS910

Compuerta NAND dos entradas:

Figura 10. Estructura interna de una compuerta NAND con tecnología CMOS1011 Compuerta XOR dos entradas:

10 11

http://en.wikipedia.org/wiki/Inverter_%28logic_gate%29 http://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_3/7.html

Figura 11. Estructura interna de una compuerta XOR con tecnología CMOS1112

3. Elabore con interruptores, LEDs y batería los equivalentes que cumplan las funciones AND, OR y NOT respectivamente.

Compuerta AND

R1 330

LED GREEN Batería

12

http://en.wikipedia.org/wiki/XOR_gate

Compuerta OR

R1 330

LED GREEN Batería

Compuerta NOT:

R1 330

LED GREEN Batería

4. Consulte el código alfanumérico que identifica a los circuitos integrados que contienen las compuertas lógicas: AND, OR, NOT, NAND, XOR de dos y tres entradas.

Componente Identificador TTl Identificador CMOS 7404 CD4069/CD4009/CD40106 NOT o inversor 7408 CD4081 AND (2 entradas) 7411 CD4073 AND (3 entradas) 7432 CD4071 OR (2 entradas) 74HC4075 CD4075 OR (3 entradas) 7400 CD4011 NAND (2 entradas) 7410 CD4023 NAND (3 entradas) 7486/74386/74136 (collector abierto) CD4070 XOR (2 entradas) 74LVC1G386 XOR (3 entradas) Tabla 1. Código alfanumérico más de algunas compuertas AND, OR, NOT, NAND y XOR más utilizadas1213 5. Diseñe e implemente la compuerta NAND de 3 entradas utilizando compuertas AND, OR y NOT de 2 entradas El circuito realizado en la simulación (usando Proteus 7) fue el siguiente:

U1:A A

0

1 3 2

B

0

U1:B

U2:A

4

7408

6 C

1

5

0

X 2

1

7404

7408

Y la tabla de verdad generada fue: A 0 0 0 0 1 1 1 1

B 0 0 1 1 0 0 1 1

C 0 1 0 1 0 1 0 1

X 1 1 1 1 1 1 1 0

6. Diseñe e implemente la compuerta NOR de tres entradas utilizando compuertas AND, OR y NOT de dos entradas. El circuito realizado en la simulación (usando Proteus 7) fue el siguiente:

13

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_7400_series_integrated_circuits

U1:A A

1

1

3 2

B

1

U1:B 7432

U2:A

4 6

C

1

X 2

0

5

1

7404

7432

Y la tabla de verdad generada fue: A 0 0 0 0 1 1 1 1

B 0 0 1 1 0 0 1 1

C 0 1 0 1 0 1 0 1

X 1 0 0 0 0 0 0 0

7. Diseñe e implemente la compuerta XNOR de dos entradas utilizando compuertas AND, OR y NOT de dos entradas El circuito realizado en la simulación (usando Proteus 7) fue el siguiente: U2:B 7404 A

3

1

4

U3:B 4 6

U2:A B

1

0

5

U1:B

2

X

4

7408

6

7404

0

5

U3:A

7432

1 3 2

Y la tabla de verdad generada fue:

7408

A 0 0 1 1

B 0 1 0 1

X 1 0 0 1

8. Diseñe e implemente la compuerta XOR de tres entradas utilizando compuertas AND, OR y NOT de dos entradas El circuito realizado en la simulación (usando Proteus 7) fue el siguiente: U1:A A

0

1

2 7404

U2:A 1 3

U4:A

2

U3:A

1 3

7408

1

2

U2:B

3

U1:B 3

10

U3:B 4

7408

U2:C 4

8

7408

5

0

7432 6

9

5 8

X

9

7432 6

B

U4:C

2

4

0

Y la tabla de verdad generada fue: A 0 0 0 0 1 1 1 1

B 0 0 1 1 0 0 1 1

C 0 1 0 1 0 1 0 1

X 0 1 1 0 1 0 0 1

Bibliografía: Páginas web: Otros: -

http://electronics-lab.com/s/datasheets/ttl.html http://pdf1.alldatasheet.es http://www.allaboutcircuits.com http://tecnologia-fda.wikispaces.com Apuntes de clase Ing. Jaime Velarde, materia: Sistemas Digitales