Informe #1: Comprobación de las tablas de verdad de algunos CI con tecnología TTL
- SALOMON FELIPE RAMIREZ BUITRAGO
- 2 may 2020
- 5 Min. de lectura
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
INGENIERIA ELECTRONICA
MATERIA
FUNDAMENTOS DE CIRCUITOS DIGITALES
GRUPO 005-1
SALOMON FELIPE RAMIREZ BUITRAGO
20182005041
DOCENTE
CESAR ANDREY PERDOMO CHARRY
2 DE MAYO DEL 2020
INTRODUCCION
Debemos comprender la lógica funcional que poseen algunos circuitos digitales, tales como los integrados de la familia TTL, para llevar a cabo aplicaciones con cada uno de ellos. Para esto primero debemos saber qué son los circuitos integrados, al igual que qué significa que pertenezcan a la familia TTL.
Circuito integrado: Un circuito integrado es un elemento electrónico fabricado a partir de un material semiconductor, normalmente de Silicio, y de mínimas dimensiones, sobre los cuales se graban circuitos. Normalmente cuentan con un encapsulado hecho en un material dieléctrico (muy baja conducción) y con varios pines hechos en un material conductor.
Figura 1. Encapsulado de un CI
Tecnología TTL: Es un método de fabricación para circuitos integrados pertenecientes a una familia lógica, sus cifras en inglés significan Transistor-Transistor Logic, lo que nos da a entender a que funciona por medio de transistores en sus entradas y salida; están formado por dos uniones pn en contraposición.
Figura 2. Modelo de familia TTL
Lógica funcional: Cada uno de los circuitos que se evaluará en este laboratorio, se hará por medio de la comprobación de sus tablas de verdad. Esto se basa en que dependiendo del número de entradas que tenga una de las compuertas de cada uno de los circuitos integrados, se pueda evaluar cada combinación posible. Todas las tablas tienen una única salida, por lo que no es posible que en una combinación determinada de entradas, consigamos dos valores como salida.
Figura 3. Tabla de verdad para el operador lógico AND (Conjunción)
MATERIALES
Para la realización de este laboratorio debemos contar con los siguientes elementos:
2 diodos LED de cualquier color
Una fuente de alimentación cercana a 5 Voltios
Cables para puentear
1 protoboard
8 resistencias de 10 kΩ
2 resistencias de 330 Ω
2 SPST de conmutadores DIP x 4
1 SPST de conmutadores DIP x 6
1 circuito integrado: 7400 Cuádruple NAND de dos entradas
1 circuito integrado: 7402 Cuádruple NOR de dos entradas
1 circuito integrado: 7404 Inversor séxtuple
1 circuito integrado: 7408 Cuádruple AND de dos entradas
1 circuito integrado: 7410 Triple NAND de tres entradas
1 circuito integrado: 7411 Triple AND de tres entradas
2 circuitos integrados: 7420 Doble NAND de cuatro entradas
2 circuitos integrados: 7421 Doble AND de cuatro entradas
1 circuito integrado: 7427 Triple NOR de tres entradas
1 circuito integrado: 7432 Cuádruple OR de dos entradas
1 circuito integrado: 7486 Cuádruple XOR
Datasheet de cada componente
METODOLOGIA
Se va a realizar el respectivo montaje de cada circuito, contemplando dos posibles configuraciones: PULL-UP y PULL-DOWN. Para posteriormente revisar las tablas de verdad en cada configuración. Debemos tener en cuenta que cada circuito integrado contiene un número predeterminado de compuertas lógicas, además cuenta con un número de entradas definido; estos dos parámetros son dados a partir de la referencia de cada dispositivo.
PULL-UP: Maneja una lógica negativa para el estudio de nuestros circuitos, es decir, al momento de poner un nivel bajo en nuestra configuración, este lo leerá como un 1, provocando así, que al tener un nivel alto, recibamos un 0. En esta configuración recibimos un alto constante, es decir, si no se interviene en ella, pasa de la resistencia (Preferiblemente del orden de miles de ohmios) directamente a la entrada del circuito. Al presionar el conmutador, entra un negativo, provocando que la resistencia se comporte como carga y pase un negativo a nuestro circuito. En los montajes que realizaremos, esta configuración se podrá observar en la parte superior de los circuitos.
Figura 4. Configuración PULL-UP
PULL-DOWN: Maneja una lógica positiva para el estudio de nuestros circuitos, es decir, al momento de poner un nivel bajo en nuestra configuración, este lo leerá como un 0, provocando así, que al tener un nivel alto, recibamos un 1. En esta configuración recibimos un bajo constante, es decir, si no se interviene en ella, pasa un negativo desde la resistencia (Preferiblemente del orden de miles de ohmios) directamente a la entrada del circuito. Al presionar el conmutador, entra un positivo, provocando que la resistencia se comporte como carga y pase un positivo a nuestro circuito. En los montajes que realizaremos, esta configuración se podrá observar en la parte inferior de los circuitos.
Figura 5. Configuración PULL-DOWN
En caso de que omitamos las resistencias en cualquiera de las dos configuraciones, terminaremos por dar una alta impedancia o un vacío, que nos generará errores en la lectura de las entradas, a su vez generando inconvenientes en las tablas de verdad.
Debido a las limitaciones que se presentan, cada uno de los montajes será simulado usando el software de Tinkercad. En este software se encuentran todos y cada uno de los componentes anteriormente mencionados en la sección de materiales.
En el siguiente enlace se encuentra un vídeo en el que se explican las configuraciones:
En el siguiente enlace s eencuentra una carpeta con cada una de las Datasheets consultadas:
ANALISIS DE RESULTADOS
Tras realizar los respectivos montajes, se consigue comprobar:
Cada una de las compuertas funciona de manera adecuada dependiendo de la configuración evaluada, ya sea PULL-UP o PULL-DOWN.
Si no se logra dar una fuente de alimentación cercana a los 5 Voltios, se llega a dos posibles situaciones: Si el voltaje es menor, por ejemplo 3 Voltios, el circuito no funcionará, debido a que necesita estar en este rango para funcionar, sin embargo, tampoco resultará en algo dañino para el montaje. Por otro lado, si el voltaje es mayor, podría terminar en la ruptura del circuito integrado, debido a que lo máximo que este puede soportar son 7 Voltios.
Al usar algunos de los circuitos integrados de tipo negación (inversión) de una función lógica en una configuración PULL-UP, podemos conseguir su semejante sin negación en una configuración PULL-DOWN. Es decir, por ejemplo, si usamos un circuito integrado 7402 (NOR de dos entradas) en una configuración de PULL-UP, tendremos lo mismo al usar un circuito integrado 7432 (OR de dos entradas) en la configuración de PULL-DOWN.
Si omitimos la resistencia que viene acompañando a cada una de las configuraciones, terminamos por generar errores en el funcionamiento de cada compuerta. Por ejemplo, la compuerta que debería cumplir la función de AND, termina por dar un nivel alto en una configuración distinta a las dos entradas en alto, cosa que no debería suceder.
Aunque existen varios circuitos denominados de manera equivalente, se terminan diferenciando por el número de compuertas que poseen estos, al igual que por el número de entradas que se les es permitido.
CONCLUSIONES
Se puede concluir que cada uno de los componentes ha tenido un resultado exitoso, debido a que los productores en masa de los circuitos integrados, han tenido un estudio exhaustivo para poder cumplir con la necesidad requerida y lo han documentado en las hojas de datos que también producen.
Debido a que se han realizado simulaciones en lugar de montajes físicos, se puede determinar que es un factor importante para que no se consigan errores en la comprobación de las tablas, por lo que es una buena alternativa en cuánto al diseño de circuitos digitales, para su posterior implementación.
A pesar de que se esté trabajando solo con LED's, estos circuitos integrados también pueden ser implementados en otras aplicaciones, como por ejemplo circuitos que requieran de la activación y des activación de los conmutadores para su debido funcionamiento.
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