Electrónica digital: Compuertas Lógicas (Powerpoint)



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Introducción La electrónica digital es la tecnología que hace posible la creación de dispositivos “digitales” como relojes, calculadoras y computadoras, entre otros.
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Interruptores lógicos Los circuitos lógicos digitales son redes complejas de interruptores hechos con transistores. Éstos circuitos lógicos simples se llaman compuertas. Como ejemplo tenemos: (Gp:) La lámpara enciende siA Y B están cerrados (Gp:) A B (Gp:) La lámpara enciende siA O B están cerrados (Gp:) A B
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Circuitos lógicos con transistores Las siguientes pantallas mostrarán como los interruptores hechos con base a transistores se utilizan para formar cuatro circuitos de decisión o compuertas lógicas básicas, se muestra la tabla de verdad, la cual muestra la salida de todas las combinaciones posibles.
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Compuerta AND (Gp:) A B (Gp:) 10kW (Gp:) 10kW (Gp:) 4.7kW (Gp:) 2N2222 (Gp:) 2N2222 (Gp:) 6V (Gp:) Salida (Gp:) A Tierra Tierra +6V +6V (Gp:) B Tierra +6V Tierra +6V (Gp:) Salida Tierra Tierra Tierra +6V (Gp:) AB (Gp:) Salida
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Compuerta NAND (Gp:) A B (Gp:) 10kW (Gp:) 10kW (Gp:) 4.7kW (Gp:) 2N2222 (Gp:) 2N2222 (Gp:) 6V (Gp:) Salida (Gp:) A Tierra Tierra +6V +6V (Gp:) B Tierra +6V Tierra +6V (Gp:) Salida +6V +6V +6V Tierra (Gp:) AB (Gp:) Salida
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Compuerta OR (Gp:) A Tierra Tierra +6V +6V (Gp:) B Tierra +6V Tierra +6V (Gp:) Salida Tierra +6V +6V +6V (Gp:) A B (Gp:) 10kW (Gp:) 10kW (Gp:) 4.7kW (Gp:) 2N2222 (Gp:) 2N2222 (Gp:) 6V (Gp:) Salida (Gp:) AB (Gp:) Salida
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Compuerta NOR (Gp:) A Tierra Tierra +6V +6V (Gp:) B Tierra +6V Tierra +6V (Gp:) Salida +6V Tierra Tierra Tierra (Gp:) A B (Gp:) 10kW (Gp:) 10kW (Gp:) 4.7kW (Gp:) 2N2222 (Gp:) 2N2222 (Gp:) 6V (Gp:) Salida (Gp:) AB (Gp:) Salida
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Resumen (Gp:) A 0 0 1 1 (Gp:) B 0 1 0 1 (Gp:) A or B 0 1 1 1 (Gp:) A nor B 1 0 0 0 (Gp:) A nand B 1 1 1 0 (Gp:) A and B 0 0 0 1 (Gp:) A xor B 0 1 1 0 (Gp:) A xnor B 1 0 0 1 Sustituyendo los voltajes y las “tierras” por los dígitos binarios tenemos: La secuencia de las entradas corresponden a los cuatro primeros números expresados en el sistema binario (Gp:) AB (Gp:) Salida (Gp:) Compuerta XNOR (Gp:) AB (Gp:) Salida (Gp:) Compuerta XOR
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Tipos de transistores TTL (Transistor Transistor Logic): Son circuitos fáciles de usar, requieren pocos cuidados en su manejo, soportan 20 MHz o más. Cada transistor gasta mucha energía: 3 mA. La versión LowPower Schottky utiliza 80% de voltaje y es más veloz. Requiere 5 V. Las entradas no conectadas las asume como 1. Colocar las salidas no utilizadas al voltaje de alimentación para ahorrar energía. (éstos son los que vamos a usar, podemos conectar un capacitor de 0.01 a 0.1 mF)
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Tipos de transistores CMOS (Complementary Metal-Oxide-Silicon): Son circuitos muy sensibles a la estática y no son tan rápidos como los TTL. Gastan poca energía: 0.1 mA. Pueden energizarse con voltajes de 3 a 18V. Las entradas pueden provocar ruido. No conectar las entradas cuando el circuito no tenga corriente.
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Estructura Interna Circuito Integrado LS7400 Vcc 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8
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Uso de la tableta protoboard
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(Gp:) Tableta protoboard (Gp:) Cable telefónicoblindado (Gp:) Circuitos integrados (Gp:) Resistencias (Gp:) Puedes agregar otros componentes, como LEDs, o enganchar otras tabletas de experimentación
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(Gp:) Al insertar cualquier patita de un componente, automáticamente queda conectada toda la columna (Gp:) La alimentación del circuito se coloca en los extremos a lo largo de la tableta (Gp:) – + (Gp:) Todos las entradas comparten la misma información, los grupos se mantienen independientes
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Los puentes o interconexiones se hacen con un cable de cobre protegido con plástico aislante (Gp:) Energizamos una línea para alimentar al circuito integrado (Gp:) Energizamos una línea para alimentar al circuito integrado Éstos puentes permiten hacer interconexiones en nuestra tarjeta y poder reutilizarse.
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Hay otro tipo de tarjetas para probar circuitos (Gp:) Las líneas energizadas corren alrededor del circuito Área de trabajoparalos circuitos Área de interfaz con otros circuitos (Gp:) Alrededor de cada agujero existe un recubrimiento metálico para las conexiones de soldadura