Informe #3: Implementación de funciones lógicas usando compuertas-Circuitverse
- SALOMON FELIPE RAMIREZ BUITRAGO
- 17 may 2020
- 5 Min. de lectura
Actualizado: 25 may 2020
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
11 DE MAYO DEL 2020
INTRODUCCION
Habitualmente en la implementación de circuitos digitales, hacemos uso de las funciones del álgebra de Boole.
Álgebra de Boole: Es un método para simplificar los circuitos lógicos, podemos representar el funcionamiento de circuitos lógicos con números, siendo una práctica más sencilla para los circuitos complejos (con gran cantidad de operaciones).
Estas propiedades y teoremas, pueden ser traducidos por medio de compuertas lógicas en los circuitos digitales.
Compuertas lógicas: Cada uno de los circuitos que se evaluará en este laboratorio está formado por la unión de varias compuertas.
Entre las compuertas más comunes tenemos:
Negación (NOT): Es una operación que nos indica que a cada entrada que demos (ya sea un 0 o 1) recibiremos en nuestra salida la respuesta contraria a la entrada. Ejemplo, al dar una entrada de 0 recibiremos un 1 y viceversa. Su símbolo en la comprensión de sistemas digitales es un triángulo con un punto en el extremo con un solo vértice.
Multiplicación (AND): Es una operación de dos entradas, nos indica que la única forma de recibir un 1 es que tengamos en nuestras dos entradas un 1, caso contrario, recibiremos un cero. Su símbolo es parecido a un rectángulo que está ovalado en uno de sus extremos más angostos.
Suma (OR): Es una operación de dos entradas, nos indica que para recibir un 1 necesitamos tener al menos un 1 en alguna de las dos entradas, por lo que si ambas son 1, también recibiremos un 1, caso contrario, recibiremos un cero. Su símbolo es parecido a una AND, pero que además viene con una hendidura convexa en su otro extremo angosto.
Las demás compuertas son combinaciones o variaciones de estas 3 básicas. Juntando varias de estas se pueden hacer circuitos más complejos. Estos circuitos poseen una cantidad de entradas y salidas variadas, pero que no representa un problema, debido al nuevo simulador a usar.
En este laboratorio desarrollaremos los 4 diagramas y mostraremos la tabla de verdad de cada uno, haciendo uso de CircuitVerse.
CircuitVerse:
Es un simulador, de código abierto (Software libre) que permite realizar circuitos digitales lógicos (en especial sus diagramas) por medio de una interfaz muy interactiva. Este recurso es ideal para educadores, ya que además de ser un simulador, permite dar clases personalizadas para un grupo de miembros específico (Estudiantes).
MATERIALES
Cada montaje dispone de diferentes materiales, para este simulador de circuitos lógicos. Los que usamos para esta práctica son los siguientes en cada caso:
-Montaje 1:
3 entradas lógicas
3 puertas AND de dos entradas
1 puerta AND de tres entradas
1 puerta XOR de tres entradas
2 salidas lógicas
-Montaje 2:
4 entradas lógicas
4 puertas NOT
5 puertas XOR de dos entradas
5 puertas OR de dos entradas
1 puerta AND de dos entradas
3 salidas lógicas
-Montaje 3:
6 entradas lógicas
6 puertas NOT
14 puerta AND de dos entradas
4 puertas OR de dos entradas
3 puertas NOR de dos entradas
3 salidas lógicas
-Montaje 4:
4 entradas lógicas
16 puertas NOT
6 puertas OR de dos entradas
10 puertas AND de dos entradas
METODOLOGIA
Para este laboratorio debemos realizar el diagrama de cada uno de los circuitos propuestos en el segundo laboratorio. Para esto emplearemos el simulador Circuitverse. Al realizar cada una de las simulaciones, procedemos a obtener la tabla de verdad de cada circuito y la compararemos con los resultados del laboratorio pasado.
Circuito #1:
El esquema que hemos realizado es:
Circuito #2:
El esquema que hemos realizado es:
Circuito #3:
El esquema que hemos realizado es:
Circuito #4:
El esquema que hemos realizado es:
Tras realizar cada uno de los esquemas, procedemos a realizar las tablas de verdad. Para determinar el número de combinaciones posibles, usamos la fórmula:
2^n
Debemos tener en cuenta que cada bit o entrada tiene 2 combinaciones posibles (0 o 1) y por esto mismo, lo tomamos como base en nuestra combinación. Para determinar el valor de "n", se corresponde a el número de entradas de cada circuito.
Vídeo explicativo del montaje 4 con Circuit:
En el siguiente enlace se encuentra una carpeta con cada una de las Datasheets consultadas, además de las de otros circuitos integrados:
ANALISIS DE RESULTADOS
Tras realizar cada uno de los esquemas, obtenemos los siguientes resultados en las tablas de verdad:
Circuito #1: En este circuito contamos con 3 entradas, por lo que tendremos 8 combinaciones posibles, expresados en la siguiente tabla:
De esta tabla podemos rescatar que ninguna salida da 1 en el código binario 0, y que ambas lo hacen en simultáneo para el código binario 7. Para las demás configuraciones, la salida Cout da un valor distinto a la salida S. Dando un 1 a la salida en Cout para 3, 5 y 6 binarios; recibiendo así 1, 2 y 4 binarios para la salida S un 1.
Circuito #2: En este circuito contamos con 4 entradas, por lo que tendremos 16 combinaciones posibles, expresados en la siguiente tabla:
De esta tabla podemos rescatar que ninguna salida da 1 para los códigos binario 1, 3, 9 y 11; y que ambos lo hacen en simultáneo para ningún código binario. Para las demás configuraciones, la salida F0 da un valor distinto a las salidas F1 y F2 en los códigos binarios 0, 4, 5, 6, 10, 12, 14 y 15; en los códigos binarios 2 y 7 únicamente da 1 la salida F1, mientras que en 8 y 13 únicamente da 1 la salida F2.
Circuito #3: En este circuito contamos con 6 entradas, por lo que tendremos 64 combinaciones posibles, expresados en el siguiente documento (debido al espacio que ocupa la tabla):
De esta tabla podemos rescatar que da más de una salida en 1 para los códigos binarios 16, 19, 25, 28 y 31 por lo que no se estaría cumpliendo de manera adecuada lo que supone ser el circuito; para los códigos binarios 32, 35, 44 y 47 no se da ningún 1 a las salidas. Para las demás configuraciones, se observa que se tiene una única salida en 1 para cualquiera de las salidas A<B, A>B o A=B.
Circuito #4: En este circuito contamos con 4 entradas, por lo que tendremos 16 combinaciones posibles, expresados en la siguiente tabla:
De esta tabla podemos rescatar que en la salida 0 da un 1 para el código binario 0, en la salida 1 da un 1 para el código binario 8, en la salida 2 da un 1 para el código binario 4, en la salida 3 da un 1 para el código binario 12, en la salida 4 da un 1 para el código binario 2, en la salida 5 da un 1 para el código binario 10, en la salida 6 da un 1 para el código binario 6, en la salida 7 da un 1 para el código binario 14, en la salida 8 da un 1 para los códigos binarios 1, 3, 5, 7 y en la salida 9 da un 1 para los códigos binarios 9, 11, 13, 15.
CONCLUSIONES
Podemos analizar circuitos digitales de manera más sencilla por medio de sus tablas de verdad. Estas facilitan saber el comportamiento de los circuitos cuando los montajes son muy grandes, además de que pueden servir para realizar predicciones en alguna configuración de entradas específica.
El simulador CircuitVerse, nos presenta una mayor facilidad para obtener los valores de la tabla de verdad de un circuito, sin embargo, se encuentra limitado con respecto a otros simuladores como TinkerCad, que nos permite realizar un montaje físico para visualizar como podría ser un circuito real.
Al ser los montajes simulados, se disminuye notoriamente el margen de error de cada circuito, sin embargo, no deja ser tedioso el procedimiento de cableado de estos circuitos. Además varios de estos circuitos ya son implementados en un sólo encapsulado por algunas distribuidoras, no obstante, no deja de ser interesante poder implementar estos montajes.
Los Datasheets de los circuitos integrados nos ayudan a verificar la cantidad necesaria de compuertas para estos circuitos. No obstante, el simulador CircuitVerse nos permite modificar las puertas, para así poner las entradas que requerimos en cada componente.
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