Electrónica Digital

TEMA 3:
Circuitos Sumadores y Decodificadores

1. COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESIÓN:

• Implementación de circuitos de aritmética binaria usando C.I.:Sumadores y restadores.
• Implementación de circuitos decodificadores y displays de 7 segmentos.
• Utilizar un simulador para comprobar el comportamiento de los mismos.

2. MARCO TEÓRICO:

DECODIFICADOR

Un convertidor de código es un circuito combi nacional que traduce una palabra en un código de entrada en otras palabras en código distinto. Se tiene como ejemplo de decodificador al circuito BCD a 7 segmentos, se tiene una entrada en código BCD de 4 bits el cual es traducido a código de 7 bits el cual es requerido por los visualizadores de 7 segmentos.

Estos dispositivos se pueden encontrar como de ánodo común o cátodo común, esto significa que, para el caso de ánodo común la terminal mostrada como común será conectada a Vcc o tensión de polarización y los pines correspondientes a cada segmento se conectaran a la salida del decodificador el cual presenta su salida en activa baja, esto quiere decir que el segmento se iluminara cuando presente a la salida del circuito decodificador un 0.

Por el contrario en cátodo común la terminal marcara como común será conectada a través de una resistencia de pequeño valor, al igual que la configuración de ánodo común, pero en este caso a neutro o tierra en donde los pines de cada segmento se conectaran a la salida del decodificador  en donde la salida es de activa alta.

SUMADOR

El sumador binario es el circuito básico aritmético de cualquier computador. Un sumador paralelo binario de n bits es un circuito digital combinacional que produce la suma binaria en su salida de dos números binarios en paralelo de n bits presentes en sus entradas más el bit de entrada de acarreo. Además de la suma de n bits de los dos números, genera en su salida el bit de acarreo que se pueda producir.

Los computadores o calculadoras que realizan operaciones aritméticas directamente en el sistema de números decimales representan a éstos en el código BCD (binary coded decimal).

Al efectuar la suma de dos números representados en el código BCD con un sumador binario, la suma a la salida del sumador puede no estar representada en BCD.

DESARROLLO DE PRÁCTICA

1.     Implementar el sumador de 8 bits utilizando dos sumadores en paralelo 74LS83A como a continuación se observa.

.   Implementar decodificador BCD a 7 segmentos de un número con 4 dígitos.

CIRCUITO PARA NUMEROS ENTEROS

Al formar el circuito que se muestra en el esquemático de arriba nos queda de la siguiente manera como se muestra en la imagen que a continuación se observa.

CIRCUITO PARA NUMEROS EN FRACCIÓN

3. EVIDENCIA DE TAREAS EN EL LABORATORIO:

LINK DEL VIDEO

https://www.youtube.com/watch?v=uaNErjMClPQ 

Observaciones:

-se observo que los conductores tenían un falló por lo que se tuvo que cambiar.

-el cable de poder se cambió de inmediato porque estaba roto.

-algunas componentes de nuestra simulación tenían fallas así que se prestó otro componente.

-La fuente de poder DC tenía errores al momento de elegir la fuente 7 u 8.

-El prothoboard tuvo algunos problemas con la alimentación de 5v.

Conclusiones:

-Se llegó a identificar las aplicaciones de la electrónica digital.

-Se describió el funcionamiento de las unidades y dispositivos de almacenamiento de información.

-Se implementó circuitos de lógica combinacional y secuencial.

-Se entendió el funcionamiento de los sumadores.

Se logró entender la base de las calculadoras.

LABORATORIO NRO. 2

Electrónica Digital

TEMA 2:
Diseño de circuitos combinacionales

1. COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESIÓN:

• Comprobar las tablas de verdad de puertas lógicas y sus combinaciones.
• Conocer las principales Puertas Lógica, su simbología y comportamiento.
• Utilizar un simulador para comprobar el comportamiento de los mismos.
• Utilizar métodos de simplificación de compuertas lógicas.

2. MARCO TEÓRICO:

Puerta NO-Y (NAND)

 

La puerta lógica NO-Y, más conocida por su nombre en inglés NAND, realiza la operación de producto lógico negado. En ocasiones es llamada también barra de Sheffer. En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica.

Puerta NAND con transistores

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta NAND

Entrada ${\displaystyle A}$	Entrada ${\displaystyle B}$	Salida ${\displaystyle {\overline {AB}}}$
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Podemos definir la puerta NO-Y como aquella que proporciona a su salida un 0 lógico únicamente cuando todas sus entradas están en 1.

Puerta NO-O (NOR)

 La puerta lógica NO-O, realiza la operación de suma lógica negada. En ocasiones es llamada también barra de Pierce. En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica.

Puerta NOR con transistores

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta NOR

Entrada ${\displaystyle A}$	Entrada ${\displaystyle B}$	Salida ${\displaystyle {\overline {A+B}}}$
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

Podemos definir la puerta NO-O como aquella que proporciona a su salida un 1 lógico sólo cuando todas sus entradas están a 0. La puerta lógica NOR constituye un conjunto completo de operadores.

Puerta OR-exclusiva (XOR)

 La puerta lógica OR-exclusiva, realiza la función booleana A'B+AB'. Su símbolo es ${\displaystyle \oplus }$ . 

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta XOR

Entrada ${\displaystyle A}$	Entrada ${\displaystyle B}$	Salida ${\displaystyle A\oplus B}$
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Se puede definir esta puerta como aquella que da por resultado uno, cuando los valores en las entradas son distintos. ej: 1 y 0, 0 y 1 (en una compuerta de dos entradas). Se obtiene cuando ambas entradas tienen distinto valor.

Si la puerta tuviese tres o más entradas, la XOR tomaría la función de suma de paridad, cuenta el número de unos a la entrada y si son un número impar, pone un 1 a la salida, para que el número de unos pase a ser par. Esto es así porque la operación XOR es asociativa, para tres entradas escribiríamos: a${\displaystyle \oplus }$(b${\displaystyle \oplus }$c) o bien (a${\displaystyle \oplus }$b)${\displaystyle \oplus }$c. Su tabla de verdad sería:

XOR de tres entradas

Entrada ${\displaystyle A}$	Entrada ${\displaystyle B}$	Entrada ${\displaystyle C}$	Salida ${\displaystyle A\oplus B\oplus C}$
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	1
0	1	1	0
1	0	0	1
1	0	1	0
1	1	0	0
1	1	1	1

Desde el punto de vista de la aritmética módulo 2, la puerta XOR implementa la suma módulo 2, pero mucho más simple de ver, la salida tendrá un 1 siempre que el número de entradas a 1 sea impar.

Puerta NOR-exclusiva (XNOR)

Símbolo de la puerta lógica XNOR

La puerta NO-exclusiva, más conocida por su nombre en inglés NOR exclusive o XNOR, es el complemento de la puerta OR exclusiva, siendo su función booleana AB + A’B’. Se utiliza el mismo símbolo que la puerta OR exclusiva (signo más “+” inscrito en un círculo) y su representación en el diseño de circuitos lógicos y ecuación que la describe.

Las tablas de verdad para dos y tres entradas o variables son las siguientes:

Tabla de verdad puerta XNOR

Entrada ${\displaystyle A}$	Entrada ${\displaystyle B}$	Salida ${\displaystyle {\overline {A\oplus B}}\,}$
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	1

XNOR de tres entradas

Entrada ${\displaystyle A}$	Entrada ${\displaystyle B}$	Entrada ${\displaystyle C}$	Salida ${\displaystyle {\overline {A\oplus B\oplus C}}\,}$
0	0	0	1
0	0	1	0
0	1	0	0
0	1	1	1
1	0	0	0
1	0	1	1
1	1	0	1
1	1	1	0

Esta puerta al ser el complemento de la puerta OR exclusiva (XOR), sus resultados son uno (1) cuando sus entradas, para el caso de 2, son iguales, ya sean con valor 0 o valor 1 (0 y 0, ó 1 y 1). Para más de 2 entradas, si el número de unos de entradas es par, la salida es 1 y si es impar, la salida es 0. Si todas las entradas son 0, la salida es 1.

3. EVIDENCIA DE TAREAS EN LABORATORIO:

 

OBSERVACIONES:

• Se tuvo problemas con los negadores, ya que había algunos malogrados por lo que fueron rápidamente cambiados.
• Hay una pagina para hacer la tabla de verdad que facilita el trabajo.
• Con el protoboard solo se utiliza 5V.
• Se debe revisar los cables si están en buen estado, ya que estos pueden estar defectuosos.
• Al momento de utilizar el simulador conectar bien, ya que en el programa al sobrepasarse con el cable lo toma al aire y no funciona.

5. CONCLUSIONES:

• Se llego a identificar las aplicaciones de la Electrónica Digital.
• Se describió el funcionamiento de las unidades y dispositivos de almacenamiento de información. 
• Se logro implementar circuitos de lógica combinacional y secuencial.
• Se conoció las principales Puertas Lógicas, su simbología y comportamiento
• Se logro diseñar sistemas eléctricos y los implementan gestionando eficazmente los recursos materiales y humanos a su cargo.

LABORATORIO NRO. 1

Electrónica Digital

TEMA 1:
Puertas y Funciones Lógicas

1. COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESIÓN:

• Comprobar las tablas de verdad de puertas lógicas y sus combinaciones.
• Conocer las principales Puertas Lógica, su simbología y comportamiento.
• Utilizar un simulador para comprobar el comportamiento de los mismos.
• Utilizar métodos de simplificación de compuertas lógicas.

2. MARCO TEÓRICO:

Es un dispositivo electrónica que en función de los valores de entrada otorga un resultado o una salida determinada. Existen varias compuertas, cada una con un comportamiento perfectamente definido pudiendo ser combinadas para poder formar funciones lógicas nuevas.
Ahora se realizara ejemplos del funcionamiento de algunas compuertas lógicas básicas y sus tablas de verdad los cuales se utilizó en el laboratorio.

• COMPUERTA (OR) : Quiere decir que si una entrada esta en estado alto, la salida automáticamente estará en estado alto. A continuación veremos un cuadro el cual mostrara lo que se expreso y el símbolo de la operación.
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• COMPUERTA (AND) : Para que la compuerta (and) nos de una salida 1 las todas las entradas deben estar en 1 caso contrario nos dará la salida 0 como se muestra en el siguiente cuadro.
  
  
  
  
  
  
  
  
• COMPUERTA (NOT) : Esta compuerta significa negación, teniendo una sola entrada y salida, si en la entrada recibe 1 en la salida saldrá 0 como se puede observar en el siguiente cuadro.
  

• COMPUERTA SI (BUFFER) : En esta compuerta si en la entrada sale 1 en la salida saldrá lo mismo como se puede apreciar en el siguiente recuadro.
  
  
  
  
  
  
  

3. EVIDENCIA DE TAREAS EN LABORATORIO:

Una ALARMA tiene tres sensores A, B y C.

La sirena deberá sonar sólo en cualquiera de los siguientes casos:

Si se activa solamente el sensor A.

Si se activa a la vez el sensor A y C (B permanece desactivado)

.Si se activa a la vez el sensor B y C (A permanece desactivado)

A	B	C	SALIDA
0	0	0	0
0	0	1	0
0	1	0	0
0	1	1	1
1	0	0	1
1	0	1	1
1	1	0	0
1	1	1	0

En este ejemplo la salida sera A negado x B x C + A x B negado x C negado + A x B negado x C.

En el siguiente método sera más simplificado:

	00	01	11	10
0			1
1	1	1

Entonces la salida vendria ser: A x B negado + A negado x B x C y solo se formará un grupo.

Entonces teniendo este resultado pasaremos hacer el circuito.

4. OBSERVACIONES:

• Se observó que con las funciones lógicas se pueden realizar diferentes circuitos.
• En este laboratorio se pudo observar el comportamiento de las compuertas AND y OR.
• Se observaron tablas de verdad con estas compuertas.
• Se observó que las compuertas lógicas son los dispositivos electrónicos mas sencillos que existen y gracias a ello son los mas utilizados actualmente.

5. CONCLUSIONES

• Se realizaron circuitos con funciones lógicas 
• Se realizó una simulación de funciones lógicas.
• Se armó el circuito en físico para comprobar que funciona eficazmente.
• Se analizaron diferentes compuertas lógicas y se graficaron.
• Se conoció el comportamiento de las funciones lógicas al momento de realizar un circuito.