Práctica 1: Compuertas lógicas básicas – OR, AND, y NOT

1121061 Laboratorio de Dise˜
no L´
ogico
1
Pr´
actica 1: Compuertas l´
ogicas b´
asicas – OR, AND, y NOT
Nombre y matr´ıcula:
Fecha:
Objetivos
1. Investigar y observar el comportamiento de las compuertas l´ogicas b´
asicas.
2. Investigar y familiarizarse con el uso del equipo de laboratorio.
3. Leer e interpretar hojas de especificaciones de circuitos integrados (CI).
Equipo
Componentes
1
1
1
7
3
CI 7404
CI 74LS11
CI 7432
Interruptores tipo DIP
LEDs
Instrumentos de medici´
on
Mult´ımetro digital
Fuente de poder regulada de 0 - 5V
Introducci´
on
En general, las compuertas l´
ogicas tienen una o m´
as entradas y solo una salida. Su comportamiento
se describe mediante una tabla de verdad, que expresa la relaci´
on existente entre sus entradas y salidas.
Antes de intentar un primer dise˜
no de un circuito digital sencillo, es de suma importancia familiarizarse
con la tabla de verdad de las compuertas l´ogicas b´
asicas.
En esta pr´
actica se examinar´
a el comportamiento de tres compuertas l´ogicas: OR, NAND y NOT. La
operaci´
on l´ogica OR entre dos o mas variables de entrada se describe a continuaci´
on:
1. Cuando cualquiera de las variables de entrada es ’1’ l´ogico, la variable de salida es ’1’ l´ogico.
2. Cuando todas las variables de entrada son ’0’ l´ogico, la variable de salida es ’0’ l´ogico.
De forma similar podemos describir la operaci´
on l´ogica AND entre dos o mas variables de entrada:
1. Cuando cualquiera de las variables de entrada es ’0’ l´ogico, la variable de salida es ’0’ l´ogico.
2. Cuando todas las variables de entrada son ’1’ l´ogico, la variable de salida es ’1’ l´ogico.
Finalmente, la operaci´
on l´
ogica NOT, tambi´en conocida como complemento, se describe a continuaci´
on:
1. Si la entrada es ’0’ l´
ogico, la salida es ’1’ l´ogico.
2. Si la entrada es ’1’ l´
ogico, la salida es ’0’ l´ogico.
Recuerde que los valores l´
ogicos ’0’ y ’1’ corresponden f´ısicamente a niveles de voltaje. Para los circuitos
TTL, un ’0’ l´ogico puede encontrarse en el rango 0 - 0.8V, y un ’1’ l´ogico puede encontrarse dentro del
rango 2.0 - 5.0V.
por Eduardo Rodr´ıguez Mart´ınez
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Desarrollo
1. La compuerta OR: Consulte la hoja de especificaciones del CI 74LS32 y dibuje su diagrama de
distribuci´on de patillas.
2. La Figura 1 muestra la tabla de verdad y s´ımbolo correspondiente a la compuerta l´ogica OR. El CI
74LS32 contiene cuatro de estas compuertas. Conecte una de ellas como a continuaci´
on se describe:
a) Vcc a 5V; GN D a tierra.
b) Las entradas A y B a interruptores separados.
c) La salida al mult´ımetro digital.
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
x=A+B
0
1
1
1
A
x
B
(a) Tabla de verdad
(b) S´ımbolo
Figura 1: Compuerta OR
Antes de encender la fuente regulada, haga que su instructor verifique el circuito ensamblado.
3. Una vez que su instructor haya validado su circuito, proceder´
a a encender la fuente regulada para
alimentar su circuito. Verifique la funci´on de la compuerta OR para todas las posibles combinaciones de las entradas A y B, anotando la medici´
on de voltaje observado a la salida en la columna
correspondiente de la Tabla 1. Transfiera el voltaje medido a niveles l´ogicos.
∗∗
Tabla 1: Medici´on de voltajes para compuerta OR
Interruptores
A
B
0
0
0
1
1
0
1
1
Voltaje de salida
(Volts)
Nivel l´ogico
(0/1)
4. Sustituya el mult´ımetro que se encuentra a la salida de su circuito, por un LED debidamente conectado. Repita el inciso anterior, verificando que cuando el LED se encuentra apagado se tiene un
nivel l´ogico ’0’ a la salida del circuito, y un nivel l´ogico ’1’ corresponde al LED encendido.
5. Desconecte una de las entradas y conecte la otra a tierra. ¿Cu´al es el nivel l´ogico a la salida?
.
Bas´andose en sus observaciones, ¿que nivel de voltaje ve la compuerta cuando no tiene una de sus
.
entradas conectadas?
por Eduardo Rodr´ıguez Mart´ınez
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∗∗ Antes
de proceder al siguiente experimento, apague la fuente regulada y desconecte su circuito.
6. La compuerta AND: Consulte la hoja de especificaciones del CI 74LS11 y dibuje su diagrama de
distribuci´on de patillas.
7. La Figura 2 muestra la tabla de verdad y s´ımbolo correspondiente a la compuerta l´ogica AND de
tres entradas. El CI 74LS11 contiene cuatro de estas compuertas. Conecte una de ellas como a
continuaci´
on se describe:
a) Vcc a 5V; GN D a tierra.
b) Las entradas A, B y C a interruptores separados.
c) La salida a un LED debidamente conectado.
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=ABC
0
0
0
0
0
0
0
1
(a) Tabla de verdad
A
x
B
C
(b) S´ımbolo
Figura 2: Compuerta AND
Antes de encender la fuente regulada, haga que su instructor verifique el circuito ensamblado.
8. Verifique la funci´
on de la compuerta AND para todas las posibles combinaciones de la tabla de
verdad mostrada en la Figura 2a, anotando el estado del LED para cada combinaci´
on en la Tabla
2.
9. Desconecte la entrada A del interruptor, y conecte a 5V las entradas B y C. Observe el nivel l´
ogico
a la salida indicado por el estado del LED. Bas´andose en sus observaciones, ¿que nivel l´ogico ve la
compuerta cuando una de sus entradas no esta conectada?
.
10. La compuerta NOT: Inserte el CI 7404 en su tablilla. Consulte la hoja de especificaciones del CI
7404 y dibuje su diagrama de distribuci´on de patillas.
∗∗
11. La Figura 3 muestra la tabla de verdad y el s´ımbolo de la compuerta NOT, tambi´en conocida como
por Eduardo Rodr´ıguez Mart´ınez
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Tabla 2: Verificaci´
on de la compuerta AND
Interruptores
A B
C
0 0
0
0 0
1
0 1
0
0 1
1
1 0
0
1 0
1
1 1
0
1 1
1
Estado del LED
(Apagado/Prendido)
Nivel l´ogico
(0/1)
inversor. El CI 7404 contiene seis inversores. Conecte uno de ellos como se menciona a continuaci´
on:
a) Vcc a 5V; GN D a tierra.
b) La entrada A a un interruptor.
c) La salida a un LED debidamente conectado.
A
0
1
x=Aˆ
1
0
x
A
(a) Tabla de verdad
(b) S´ımbolo
Figura 3: Compuerta NOT
12. Verifique la funci´
on del inversor. Anote sus observaciones en la Tabla 3.
Tabla 3: Verificaci´
on de la compuerta NOT
Interruptor
A
0
1
Estado del LED
(Apagado/Prendido)
Nivel l´ogico
(0/1)
13. Repaso: Aqu´ı finaliza la comprobaci´on de la funci´on de las compuertas l´ogicas b´
asicas. Para reafirmar
los conocimientos adquiridos en esta pr´
actica, complete las siguientes oraciones:
La salida de una compuerta OR es FALSA solo cuando
.
siempre que cualquier entrada sea FALSA.
La salida de una compuerta AND es
La salida de un inversor es siempre la entrada
.
Usando los resultados obtenidos, se puede concluir que para usar una compuerta AND de tres
entradas como una de dos entradas, una entrada debe de estar conectada a [Vcc GND].
e) Si la entrada de una compuerta OR fuera accidentalmente conectada a V cc, la salida de la
, sin importar el nivel l´ogico de las otras entradas.
compuerta ser´ıa siempre
a)
b)
c)
d)
por Eduardo Rodr´ıguez Mart´ınez

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