lunes, 25 de octubre de 2010

practica 2: teoremas del algebra booleana

Practica 2
Objetivo: Comprobar que la utilización de los teoremas del algebra booleana ayudan a la simplificación de expresiones para optimizar el uso de componentes en su implementación.


Desarrollo:

1. Implementar las siguientes expresiones booleanas y obtener la tabla de verdad.
2. Simplifique las expresiones utilizando los teoremas e implemente la expresion resultante. Obtenga su tabla de verdad.

a) ABC' + (ABC')'
Tabla de verdad.
Circuito de la expresión original
Para la simplificación utilizando el teorema básico de ley complementaria:
x + x'  = 1 ; Se deduce que la salida del circuito siempre será = 1.
(ABC')' = A’B’C  por lo tanto.             ABC' + A’B’C = 1
Circuito simplificado dado que siempre es 1.
b) (AB + CD')(AB + D'E)
Tabla de verdad de la expresión.
Circuito de la expresión original.
Simplificación.
(AB + CD')(AB + D'E)
AB*AB+AB*D'E+CD'*AB+CD'*D'E
  AB*AB = AB
      AB+AB*D'E+CD'*AB+CD'E 
Factorizamos AB
        AB*(1+D'E+CD')+CD'E
            D'E+CD'= X
             1+X = 1
Simplificada: AB+CD'E
Tabla de verdad de la expresión simplificada
Circuito de la expresión simplificada
c) (AB + C)+ (D'E + F)' + (D'E +F)
Tabla de verdad de la expresión.
Circuito de la expresión original.
Simplificación.
(AB + C)+ (D'E + F)' + (D'E +F)
(D'E + F)' + (D'E +F) = 1
(AB + C)=X
X+1= 1

d) A + B'C + D'(A + B'C)
Tabla de verdad de la expresión.
Circuito de la expresión original.
Simplificación.
A + B'C + D'(A + B'C)
A+B'C (D'+1)
A+B'C (1)
A+B'C
Circuito de la expresión simplificada.
e) AB'(C + D) + (C + D)'
Tabla de verdad de la expresión
Circuito de la expresión origina
Simplificación.
AB'(C + D) + (C + D)'
((C+D)+(C+D)' )(C+D)'+(AB')
(C+D)+(C+D)' = 1
C'D'+AB'

Tabla de verdad de la expresión simplificada.
Circuito de la expresión simplificada.
f) [(EF)' + AB + C'D'](EF)
Tabla de verdad de la expresión.
Circuito de la expresión original.
Simplificación.
[(EF)' + AB + C'D'](EF)
(EE')(FF')+ABEF+C'D'EF
ABEF+C'D'EF
EF*(AB+C'D')
Tabla de verdad de la expresión simplificada


Circuito de la expresión simplificada
.

practica 1: Compuertas Lógicas y tablas de verdad

1.       Introducción
Una familia lógica es una colección de circuitos integrados que tienen características eléctricas similares entre sus entradas, salidas y circuitería interna, pero que realizan diferente funciones lógicas.
Hasta principios de los años ochenta el mercado estaba dominado por los circuitos lógicos bipolares, fundamentalmente las series lógicos derivadas de la TTL. TTL era una de las familias lógicas de uso más extendido, en particular para aplicaciones que requerían pequeña y mediana escala de integración (SSI y MSI). Existen cuatro categorías en las que la familia TTL  ha sido clasificada: TTL estándar (serie 74), TTL de alta velocidad (serie 74H), TTL de baja potencia (serie 74L) y TTL schottky (serie 74S). A pesar de que las versiones de alta velocidad y baja potencia fueron diseñadas para aplicaciones específicas las cuatro familias son compatibles y pueden ser interconectadas entre si; a la vez que la gran cantidad de acuerdo con las especificaciones de funcionamiento.
  1. Objetivo
Estudiar los circuitos integrados de la familia 74XX que contienen las funcione lógicas básicas y verificar la tabla de verdad de cada una de ellas.
3.-Componentes y equipos
-Multímetro digital, pinza lógica
-Fuente de voltaje 0 – 12V
_Protoboard
-Resistencia de 330 ohms, 2 resistencias de 1Kohms
-1 Led, 2 pulsadores o swiches
-Integrados
4.- Procedimiento
4.1  Seleccionar tres tipos de compuertas lógicas y para cada  uno estos tres tipos, seleccione un integrado. Polarizar y verificar la tabla de verdad. Para ello consuklte en el manual de TTL los siguientes circuitos integrados:
Dispositivo         Tipo de compuerta
7404, 7405, 7406, 7414   Inversor
7432                                      OR
7408, 7411, 7421, 7409, 7415 AND
7400, 7410, 7420, 7430, 74132    NAND
7402,7425, 7427, 7428, 7433  NOR
74386, 7486 OR- exclusive
Un ejemplo de un diagrama para el montaje y verificación de las compuertas se muestra en la figura.
  1. 74LS04N Compuerta Inversora.
Diagrama de la parte interior de una compuerta inversora y su tabla de verdad.
Implementación simbólica
Implementación usando componente
En esta simulación podemos observar que el inversor está haciendo su función de invertir como se observa en la imagen el canal 1(amarillo) entra uno (5v) y podemos observar la salida como respuesta cero; canal 2(azul) entra cero y observamos que la salida nos da un uno (5v), a si comprobamos la tabla de verdad que se encuentra en la parte superior derecha del circuito.
    Características de la compuerta 74LS04N.
Tiempo propagación(prom=(tPLH + tPHL)/2   = (5ns+5ns)/2=5ns
P dmedia(integrado) ( ICCH* Vcc + ICCL *Vcc)/2  =  ((1.8m*5)+(5.1m*5))/2 =  17.25mW 
Pdmedia(compuerta) = Pdmedia(integraqdo)/Num compuertas =  17.25mW/1 = 17.25mW


2. 74LS32N Compuerta OR.
Diagrama de la parte interior de una compuerta OR (suma) y su tabla de verdad.

Implementación simbólica


Implementación usando componente

En esta simulación observamos y comprobamos la tabla de verdad de este tipo de compuerta OR (suma), donde observamos que al hacer tres de las 4 simulaciones posibles de la tabla de verdad son correctas.
Canal 1 (amarillo): uno (5v) + uno (5v) nos da un uno (5v) como se observa en la figura de arriba.
Canal 2 (azul): cero + cero nos da un cero como respuesta (salida).
Canal 3 (morado): uno (5v) + cero nos da como respuesta uno (5v) como podemos observar en la figura.
Características de la compuerta 74LS32N
Tiempo propagación(prom=(tPLH + tPHL)/2    =   7ns
P dmedia(integrado) ( ICCH* Vcc + ICCL *Vcc)/2    =  60.75mW
Pdmedia(compuerta) = Pdmedia(integraqdo)/Num compuertas   =   60.75mW

3.74LS08N Compuerta AND.
 Diagrama de la parte interior de una compuerta AND (multiplicación) y su tabla de verdad

Implementación simbólica



Implementación usando componente.

En esta simulación pudimos observar y comprobar la tabla de verdad de este tipo de compuerta AND (multiplicación), donde observamos que al hacer tres de las 4 simulaciones posibles de la tabla de verdad son correctas junto con las que realizamos prácticamente.
Canal 1 (amarillo): uno (5v) x uno (5v) nos da un uno (5v) como se puede apreciar en la imagen superior.
Canal 2 (azul): cero x cero nos da un cero como respuesta (salida).
Canal 3 (morado): uno (5v) * cero nos da como respuesta cero como lo muerta la señal del osciloscopio.
  • Características de la compuerta 74LS08N





Tiempo propagación(prom=(tPLH + tPHL)/2    =  8ns
P dmedia(integrado) ( ICCH* Vcc + ICCL *Vcc)/2    =  25.5mW
Pdmedia(compuerta) = Pdmedia(integraqdo)/Num compuertas 25.5mW

preguntas practica

Responda las siguientes preguntas
1.-Del grupo de compuertas listadas,  Cuales compuertas tienen salida OPEN COLLECTOR?  En qué varía su compartomiento? Elija una de ellas, verifique, y dibuje el montaje del circuito que usó.
7409 AND
Salida colector abierto en TTL
La configuración es exactamente igual a la de "Resistencia de colector", solamente que dicha resistencia no está integrada en el circuito si no que es la propia carga.
La principal utilización es el gobierno directo de cargas que precisan unas tensiones o corrientes superiores a los niveles de la familia.
Por otro lado permiten la realización de puertas AND por conexión con solo unir en paralelo las salidas de varios circuitos integrados.
2.-Del grupo de compuertas listadas. Cuales compuertas tiene entrada   SCHMITT TRIGGER? ; cuál es su símbolo del circuito? Proponga y explique un diagrama circuital que permita verificar su comportamiento comparativamente con una compuerta que no tiene este tipo de entrada.
Símbolos de buffer e inversor "Schmitt trigger" 7414
Símbolo de compuerta NAND "Schmitt trigger
Circuitos integrados con buffers e inversores

Los más comunes los represento en estos diagramas o dibujos:
Compuertas NOT
Compuertas NOT
Schmitt trigger
Tecno_
logía
4069
40106B
CMOS
7404
7414
TTL
las compuertas SCHMITT TRIGGER o disparadores de Schimitt, tienen la ventaja de tener umbrales de conmutación muy definidos llamados VT+ y VT-, esto hace que puedan reconocer señales que en las compuertas lógicas comunes serían una indeterminación de su estado y llevarlas a estados lógicos definidos, mucho mas definidos que las compuertas comunes que tienen un solo umbral de conmutación.

Se trata de esto...
Suponte la salida a nivel lógico 1, C comienza a cargarse a través de R, a medida que la tensión crece en la entrada de la compuerta esta alcanza el nivel VT+ y produce la conmutación de la compuerta llevando la salida a nivel 0 y el capacitor comienza su descarga.

Cuando el potencial a la entrada de la compuerta disminuye por debajo del umbral de VT-, se produce nuevamente la conmutación pasando la salida a nivel 1, y se reinicia el ciclo.

No sólo existen inversores Schmitt Trigger, sino también compuertas AND, OR, NOR

3.-Del grupo de compuertas listadas,  cuáles compuertas tiene salida TRI-STATE? Tome un integrado 74LS125 o 74LS 126  polarice, verifique su comportamiento y escriba la tabla de verdad de esta compuerta.
74LS125
a b y
1 1 1
1 0 0
0 1 0
0 0 0

o
a b y
1 1 1
1 0 1
0 1 1
0 0 0

tristate da cuenta de una salida que puede tener un 1 lógico, un cero lógico o un estado indefinide intermedio, ni uno ni cero.
Las compuertas lógicas de tres estados (tri-states) són unas puertas lógicas que tienen una entrada de activación (enable).
Cuando el enable está activo, la compuerta se comporta como si no tuviera tres estados.
Cuando el enable está inactivo, la salida de la compuerta se pone en alta impedancia (como si la salida no estuviese conectada).
Las compuertas tri-states sirven, normalmente, para aislar dos circuitos de escritura. De esta forma se evita que uno quiera escribir un '1' y el otro quiera escribir un '0' a la vez.
En este caso se producuría un cortocircuito.