Juan David Combita Murcia, 20181007017
Electrónica Digital
Grupo 743
Universidad Distrital Francisco José
Introducción:
La mayoría de elementos y funciones lógicas están disponibles como circuitos integrados (CI). Los sistemas digitales han incorporado circuitos integrados a lo largo de los años debido a su reducido tamaño, su alta fiabilidad, su bajo coste y su bajo consumo de potencia. Es importante ser capaz de reconocer los encapsulados de los CI y saber cómo se numeran sus pines, así como estar familiarizado con la forma en que la complejidad de los circuitos y su tecnología determinan las distintas clasificaciones de circuitos integrados.[1]
I. Objetivos
A. Objetivo general:
Realizar el montaje de varios circuitos electrónicos implementando múltiples puertas lógicas con el objetivo de observar el comportamiento de estos, dependiendo de las entradas o parámetros que reciba.
A. Objetivos específicos:
•Realizar el diagrama de conexiones de manera apropiada para su conexión en el simulador CircuitVerse.
•Comparar las tablas de verdad desarrolladas en el laboratorio 2 elaborado en Tinkercad mediante circuitos integrados, con las resultantes en CircuitVerse.
II. Metodología
Para la practica actual, se realizara el montaje de los 4 diagramas de funciones lógicas vistos en el laboratorio número 2 en el simulador online CircuitVerse en un mismo circuito, utilizando la herramienta de sub-circuitos que posee el simulador.
Luego de realizar los 4 montajes, se realizara la tabla verdad de cada uno y se comparara con los resultados descritos en el laboratorio 2.
Finalmente, se realizara el video del cuarto montaje, explicando en general las características del simulador, el montaje del cuarto diagrama y el desarrollo de la tabla de verdad del diagrama.
III. Recursos
1) CircuitVerse.
IV. Marco teórico
Puertas lógicas:
Inversor:
El inversor (circuito NOT) realiza la operación denominada inversión o complementación. El inversor cambia un nivel lógico al nivel opuesto. En términos de bits, cambia un 1 por un 0, y un 0 por 1.
Figura 1. Símbolos lógicos estándar de la puerta inversora
(Estándar ANSI/IEEE 91−1984).[1]
Puerta AND:
La puerta AND es una de las puertas básicas con la que se construyen todas las funciones lógicas. Una puerta AND puede tener dos o más entradas y realiza la operación que se conoce como multiplicación lógica.
Figura 2. Símbolos lógicos estándar de la puerta AND
con dos entradas (estándar ANSI/IEEE 91−1984).[1]
La puerta AND genera una salida a nivel ALTO sólo cuando todas las entradas están a nivel ALTO. Cuando cualquiera de la entradas está a nivel BAJO, la salida se pone a nivel BAJO. Por tanto, el propósito básico de una puerta AND es determinar cuándo ciertas condiciones de entrada son simultáneamente verdaderas, como indican todas sus entradas estando a nivel ALTO, y producir una salida a nivel ALTO, para indicar que esas condiciones son verdaderas.
Puerta OR:
La puerta OR es otra de las puertas básicas con las que se construyen todas las funciones lógicas. Una puerta OR puede tener dos o más entradas y realiza la operación que se conoce como suma lógica.
Figura 3. Símbolos lógicos estándar de la puerta OR
con dos entradas (Estándar ANSI/IEEE 91−1984).[1]
Una puerta OR genera un nivel ALTO a la salida cuando cualquiera de sus entradas está a nivel ALTO. La salida se pone a nivel BAJO sólo cuando todas las entradas están a nivel BAJO. Por tanto, el propósito de una puerta OR es determinar cuándo una o más de sus entradas están a nivel ALTO y generar una salida a nivel ALTO que indique esta condición.
Puerta NAND:
La puerta NAND es un elemento lógico popular, debido a que se puede utilizar como una puerta universal, es decir, las puertas NAND se pueden combinar para implementar las operaciones de las puertas AND, OR y del inversor. En el Capítulo 5, se examinará la propiedad universal de la puerta NAND.
Figura 4. Símbolos lógicos estándar de la puerta NAND
(ANSI−/IEEE 91−1984).[1]
La puerta NAND genera una salida a nivel BAJO sólo cuando todas las entradas están a nivel ALTO. Cuando cualquiera de las entradas está a nivel BAJO, la salida se pondrá a nivel ALTO.
Puerta NOR:
La puerta NOR, al igual que la puerta NAND, es un útil elemento lógico porque también se puede emplear como una puerta universal; es decir, las puertas NOR se pueden usar en combinación para implementar las operaciones AND, OR y del inversor.
Figura 5. Símbolo lógico estándar para la puerta NOR
(ANSI/IEEE Std. 91−1984).[1]
Puerta OR-Exclusiva y NOR-Exclusiva
En la Figura 6 se muestran los símbolos estándar para la puerta OR-exclusiva (XOR). La puerta XOR tiene sólo dos entradas.
La salida de una puerta OR-exclusiva se pone a nivel ALTO sólo cuando las dos entradas están a niveles lógicos opuestos.
Figura 6. Símbolos lógicos estándar de la puerta OR−exclusiva.[1]
Al igual que la puerta XOR, la puerta XNOR sólo tiene dos entradas. El círculo en la salida del símbolo de la puerta XNOR indica que su salida es la opuesta a la de la puerta XOR. Cuando dos niveles lógicos de entrada son opuestos, la salida de la puerta NOR−exclusiva es un nivel BAJO.
Figura 7. Símbolos lógicos estándar para la puerta NOR−exclusiva.[1]
Tablas de verdad o tabla de valores de verdad, es una tabla que muestra el valor de verdad de una proposición compuesta, para cada combinación de valores de verdad que se pueda asignar a sus componentes.
Fundamentalmente, una tabla de verdad es un dispositivo para demostrar ciertas propiedades lógicas y semánticas de enunciados del lenguaje natural o de fórmulas del lenguaje del cálculo proposicional:
1) Sin son tautológicas, contradictorias o contingentes.
2) Cuáles son sus condiciones de verdad.
3) Cuál es su rol inferencial, es decir, cuáles son sus conclusiones lógicas y de qué otras proposiciones se siguen lógicamente.
Estas tablas pueden construirse haciendo una interpretación de los signos lógicos como: no, o, y, si…entonces, sí y sólo si. La interpretación corresponde al sentido que estas operaciones tienen dentro del razonamiento. Puede establecerse una correspondencia entre los resultados de estas tablas y la deducción lógico matemática. En consecuencia, las tablas de verdad constituyen un método de decisión para chequear si una proposición es o no un teorema. Para la construcción de la tabla se asignará el valor 1(uno) a una proposición cierta y 0 (cero) a una proposición falsa.[2]
V. Simulaciones y análisis de resultados
Montaje 1 : Ejemplo en clase
Diagrama lógico:
Diagrama de conexiones:
Montaje (CircuitVerse):
Tabla de verdad:
Montaje 2:
Diagrama de conexiones:
Montaje (CircuitVerse):
Tabla de verdad:
Montaje 3:
Diagrama de conexiones:
Montaje (CircuitVerse):
Tabla de verdad:
Montaje 4:
Diagrama de conexiones:
Montaje (CircuitVerse):
Tabla de verdad:
VI. Conclusiones
1) Al diligenciar la tabla de verdad del montaje 1, nos resulta una tabla igual a la elaborada en Tinkercad, a pesar de que este montaje se realizó mediante circuitos integrados. Como veremos, esta concuerda debido a que este tiene pocos elementos, tanto entradas y salidas como puertas lógicas, lo que nos lleva a que un circuito con más elementos es más complicado de montarlo mediante circuitos integrados, porque puede presentar fallas tanto en su montaje como el su tabla de verdad.
2) En el tercer y cuarto montaje ya evidenciamos cambios entre las tablas, debido a la gran cantidad de circuitos integrados que estas requieren para su montaje, se es más propenso a cometer fallas, por lo que, aun sin saber que debería hacer cada montaje, me decanto a que los que se montaron en CircuitVerse son más cercanos a los resultados reales, ya que tiene una interfaz mucho más sencilla para montar circuitos mas complejos.
3) Al realizar los 4 montajes se pudo observar que todas las salidas tiene un uno lógico por le menos una vez en las posibles combinaciones de entradas al diagrama. Esto refleja que un montaje debe ser optimo y no contener elementos de más, que con cumplen ningún funcionamiento en el circuito.
Referencias
[1] Thomas L. Floyd, fundamentos de sistemas digitales, Madrid, PEARSON EDUCATION S.A., 2006.
[2] Tablas de la verdad [Online]
(Presionar Control + Click para seguir el vínculo en las páginas online.)
A continuación el vídeo demostrativo del simulador CircuitVerse: Características principales, documentación. Adicional a esto, la elaboración del montaje del cuarto diagrama del laboratorio 2 en el simulador CircuitVerse y su correspondiente tabla de verdad.
Gracias a que CircuitVerse esta construido en un HTML5, podemos insertar los montajes en el blog, por lo que a continuación podrá interactuar con los diferentes montajes elaborados:
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