Cristian Quispe Ventura-lab.digitales i -Informe Previo

8/11/2019 Cristian Quispe Ventura-lab.digitales i -Informe Previo

1/13

Cristian Quispe Ventura

1NIVELES DE VOLTAJE EN TTL. CIRCUITOS LGICOS BSICOS:

HABILITACIN/INHABILITACIN

CRISTIAN KENYE QUISPE VENTURA

CODIGO: 12190027

TEMA: NIVELES DE VOLTAJE EN TTL.CIRCUITOS LGICOS BSICOS:


CURSO: LABORATORIO DE CIRCUITOS

DIGITALES I

HORARIO: MARTES 12-14 PM


2/13




Informe previo

1.Concepto de sistema analgico y sistema digital.

Sistema digital.-

En los sistemas digitales se utiliza el sistema de numeracin binario en el cual lascantidades se representan utilizando solo los nmeros 0 y 1. En la tabla se puedeobservar los nmeros en sistema digital y su equivalente en binario.

Sistema Decimal Sistema Binario

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 01107 0111

8 1000

9 1001

Sistema analgico.-

Un sistema analgico contiene dispositivos que manipulan cantidades fsicas

representadas de manera analgica. En estos sistemas las cantidades pueden

variar en un rango continuo de valores. Por ejemplo, la amplitud de la seal de

salida de una bocina en un receptor de audio puede tener cualquier valor entre

cero y su lmite mximo. Otro tipo de sistemas analgicos son los amplificadores de

audio, equipos de grabaciones no digitales y reproductoras de los mismos.

Seal analgica y seal digital.

La seal analgica es aquella que presenta una variacin continua con el tiempo, es

decir, que a una variacin suficientemente significativa del tiempo le corresponder

una variacin igualmente significativa del valor de la seal (la seal es continua). Toda

seal variable en el tiempo, por complicada que sta sea, se representa en el mbito

de sus valores (espectro) de frecuencia. De este modo, cualquier seal es susceptible

de ser representada descompuesta en su frecuencia fundamental y sus armnicos. La

utilizacin de seales analgicas en comunicaciones todava se mantiene en la

transmisin de radio y televisin tanto privada como comercial. Los parmetros que

definen un canal de comunicaciones analgicas son el ancho de banda (diferencia

entre la mxima y la mnima frecuencia a transmitir) y su potencia media y de cresta.

Una seal digital es aquella que presenta una variacin discontinua con el tiempo y

que slo puede tomar ciertos valores discretos. Su forma caracterstica es

ampliamente conocida: la seal bsica es una onda cuadrada (pulsos) y las

representaciones se realizan en el dominio del tiempo.


3/13




Sus parmetros son:

Altura de pulso (nivel elctrico)

Duracin (ancho de pulso)

Frecuencia de repeticin (velocidad pulsos por segundo)

Una seal digital vara de forma discreta o discontinua a lo largo del tiempo. Parece

como si la seal digital fuera variando a saltos entre un valor mximo y un valor

mnimo. Por otra parte, una seal analgica es una seal que vara de forma continua a

lo largo del tiempo. La mayora de las seales que representan una magnitud fsica

(temperatura, luminosidad, humedad, etc.) son seales analgicas. Las seales

analgicas pueden tomar todos los valores posibles de un intervalo; y las digitales solo

pueden tomar dos valores posibles.

2. Circuitos lgicos integrados: TTL y CMOS.

Los circuitos integrados son la base fundamental del desarrollo de la electrnica en la

actualidad, debido a la tendencia a facilitar y economizar las tareas del hombre. Los

circuitos cuyos componentes realizan operaciones anlogas a las que indican los

operadores lgicos se llaman "Circuitos Lgicos" o "circuitos digitales". Los Circuitos

Lgicos estn compuestos por elementos digitales como la compuerta AND (Y),

compuerta OR (O), compuerta NOT (NO) y otras combinaciones muy complejas de los

circuitos antes mencionados.Los circuitos digitales emplean componentes encapsulados, los cuales pueden albergar

puertas lgicas o circuitos lgicos ms complejos. Estos componentes estn

estandarizados, para que haya una compatibilidad entre fabricantes, de forma que las

caractersticas ms importantes sean comunes. De forma global los componentes

lgicos se engloban dentro de una de las dos familias siguientes: TTL: diseada para

una alta velocidad. CMOS: diseada para un bajo consumo. Actualmente dentro de

estas dos familias se han creado otras, que intentan conseguir lo mejor de ambas: un

bajo consumo y una alta velocidad. La familia lgica ECL se encuentra a caballo entre la

TTL y la CMOS. Esta familia naci como un intento de conseguir la rapidez de TTL y elbajo consumo de CMOS, pero en raras ocasiones se emplea.

Definir los niveles de voltaje: VIH, VOL, VIL, VOH

El fabricante garantiza un nivel de tensin mnimo (VIH) que aplicado a una entrada el

circuito interpreta como un estado alto (en lgica positiva 1 lgico o 1), y un nivel

mximo de tensin (VIL) que interpreta como estado bajo (en lgica positiva 0 lgico o

0).

VIL: Mxima tensin de entrada que se interpreta como estado bajo


4/13




VIH: Mnima tensin de entrada que se interpreta como estado alto

Los valores de tensin que el circuito presenta a la salida para los estados alto (1) y

bajo (0) dependen de la familia y del estado de carga en que se encuentre dicha

salida. El fabricante garantiza entonces un entorno de valores de tensin para cada

estado, siempre y cuando se respeten las restricciones establecidas para las corrientesrequeridas o entregadas en la salida. Los valores que limitan estos entornos son:

VOL: Mxima tensin de salida que se garantiza para el estado alto

VOH: Mnima tensin de salida que se garantiza para el estado alto

3. Presente un resumen del sistema de numeracin binario.

Muestre otros sistemas de numeracin.

El sistema binarioes un sistema de numeracin en el que los nmeros se representan

utilizando las cifras 0 y 1, es decir solo 2 dgitos, esto en informtica tiene mucha

importancia ya que las computadoras trabajan internamente con 2 niveles de Tensin

lo que hace que su sistema de numeracin natural sea binario, por ejemplo 1 para

encendido y 0 para apagado. Tambin se utiliza en electrnica y en electricidad

(encendido o apagado, activado o desactivado).

Se basa en la representacin de cantidades utilizando los dgitos 1 y 0. Por tanto su

base es 2 (nmero de dgitos del sistema). Cada dgito de un nmero en este sistema

se denomina bit (contraccin de binary digit).

El sistema de numeracin decimal, tambin llamado sistema decimal, es un sistema

de numeracin posicional en el que las cantidades se representan utilizando como

base aritmtica las potencias del nmero diez. El conjunto de smbolos utilizado

(sistema de numeracin arbiga) se compone de diez cifras diferentes: cero (0); uno

(1); dos (2); tres (3); cuatro (4); cinco (5); seis (6); siete (7); ocho (8) y nueve (9).

Otro modo de manejar nmeros binarios es con el uso del sistema de numeracin

hexadecimal. Este sistema es de base 16, lo que significa que para cada columna es

posible escoger uno de entre 16 dgitos. stos son O, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E

y F. Para contar en el sistema hexadecimal se inicia en la primera columna a la

izquierda del punto hexadecimal y se cuenta desde O hasta F. Una vez que se llena la

primera columna, se pone en cero a ella y se suma uno a la segunda columna. Despus

del 18, 19, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F siguen el 20, 21, y as sucesivamente. Despus del

9FFF sigue el A000, etc.

El sistema de numeracin octales un sistema de numeracin en base 8, una base que

es potencia exacta de 2 o de la numeracin binaria. Esta caracterstica hace que la

conversin a binario o viceversa sea bastante simple. El sistema octal usa 8 dgitos (0,

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) y tienen el mismo valor que en el sistema de numeracin decimal.


5/13




4. Cdigos binarios: explquelas caractersticas del cdigo BCD.

Cdigo BCD (Binary-Coded Decimal (BCD) o Decimal codificado). Binario es un

estndar para representar nmeros decimales en el sistema binario, en donde cada

dgito decimal es codificado con una secuencia de 4 bits.

Con esta codificacin especial de los dgitos decimales en el sistema binario, se pueden

realizar operaciones aritmticas como suma, resta, multiplicacin y divisin de

nmeros en representacin decimal, sin perder en los clculos la precisin ni tener las

inexactitudes en que normalmente se incurre con las conversiones de decimal a

binario puro y de binario puro a decimal.

La conversin de los nmeros decimales a BCD y viceversa es muy sencilla, pero los

clculos en BCD se llevan ms tiempo y son algo ms complicados que con nmeros

binarios puros.

Caractersticas

a) Ponderacin

La mayora de los sistemas de numeracin actuales son ponderados, es decir, cada

posicin de una secuencia de dgitos tiene asociado un peso. El sistema binario es, de

hecho, un sistema de numeracin posicional ponderado. Sin embargo, algunos cdigos

binarios, como el cdigo Gray, no son ponderados, es decir, no tienen un peso

asociado a cada posicin. Otros, como el mismo cdigo binario natural o el BCD naturals lo son.

b) Distancia

Es una caracterstica slo aplicable a las combinaciones binarias. La distancia entre dos

combinaciones es el nmero de bits que cambian de una a otra. Por ejemplo, si se

tienen las combinaciones de cuatro bits 0010 y 0111, correspondientes al 2 y al 7 en

binario natural, se dir que la distancia entre ellas es igual a dos ya que de una a otra

cambian dos bits.Adems, con el concepto de distancia se puede definir la distancia mnima de un

cdigo. sta no es ms que la distancia menor que haya entre dos de las

combinaciones de ese cdigo.

c) Continuidad

Es una caracterstica de los cdigos binarios que cumplen que todas las posibles

combinaciones del cdigo son adyacentes, es decir, que de cualquier combinacin del

cdigo a la siguiente cambia un slo bit. En este caso se dice que el cdigo es continuo.


6/13




Cuando la ltima combinacin del cdigo es, a su vez, adyacente a la primera, se trata

de un cdigo cclico.

d) Autocomplementariedad

El cdigo binario es autocomplementario cuando el complemento a nueve del

equivalente decimal de cualquier combinacin del cdigo puede hallarse invirtiendo

los valores de cada uno de los bits (operacin lgica unaria de negacin) y el resultado

sigue siendo una combinacin vlida en ese cdigo. Esta caracterstica se observa en

algunos cdigos BCD, como el cdigo Aiken o el cdigo BCD exceso 3. Los cdigos

autocomplementarios facilitan las operaciones aritmticas.

Otros cdigos binarios.

Cdigo gray

Esta tcnica de codificacin se origin cuando los circuitos lgicos digitales se

realizaban con vlvulas de vaco y dispositivos electromecnicos. Los contadores

necesitaban potencias muy elevadas a la entrada y generaban picos de ruido cuando

varios bits cambiaban simultneamente. El uso de cdigo Gray garantiz que en

cualquier transicin variara tan slo un bit. En la actualidad, el cdigo Gray se sigue

empleando para el diseo de cualquier circuito electrnico combinacional mediante el

uso de un Mapa de Karnaugh, ya que el principio de diseo de buscar transiciones ms

simples y rpidas entre estados sigue vigente, a pesar de que los problemas de ruido y

potencia se hayan reducido. Hay varios algoritmos para generar una secuencia decdigo Gray (y varios cdigos posibles resultantes, en funcin del orden que se desee

seguir), pero el ms usado consiste en cambiar el bit menos significativo que genera un

nuevo cdigo. Este es un cdigo gray de cuatro bits generado con dicho algoritmo.

Cdigos ASCII

El cdigo ASCII utiliza 7 bits para representar los caracteres, aunque inicialmente

empleaba un bit adicional (bit de paridad) que se usaba para detectar errores en la

transmisin. A menudo se llama incorrectamente ASCII a otros cdigos de caracteres

de 8 bits, como el estndar ISO-8859-1, que es una extensin que utiliza 8 bits para

proporcionar carcteres adicionales usados en idiomas distintos al ingls, como el

espaol.

ASCII fue publicado como estndar por primera vez en 1967 y fue actualizado por

ltima vez en 1986. En la actualidad define cdigos para 32 caracteres no imprimibles,

de los cuales la mayora son caracteres de control obsoletos que tienen efecto sobre

cmo se procesa el texto, ms otros 95 caracteres imprimibles que les siguen en la

numeracin (empezando por el carcter espacio).


7/13




Casi todos los sistemas informticos actuales utilizan el cdigo ASCII o una extensin

compatible para representar textos y para el control de dispositivos que manejan texto

como el teclado. No deben confundirse los cdigos ALT+nmero de teclado con los

cdigos ASCII.

5. El lgebra de Boole:

Presentar los postulados y teoremas.

Postulados:

P1El lgebra booleana es cerrada bajo las operaciones AND, OR y NOT

P2El elemento de identidad con respecto a es uno y con respecto a + es cero. No

existe elemento de identidad para el operador NOT

P3Los operadores y + son conmutativos.P4 y + son distributivos uno con respecto al otro, esto es, A (B+C) = (AB)+(AC) y A+

(BC) = (A+B) (A+C).

P5Para cada valor A existe un valor A' tal que AA' = 0 y A+A' = 1. ste valor es el

complemento lgico de A.

P6 y + son ambos asociativos, esto es, (AB) C = A (BC) y (A+B)+C = A+ (B+C).

Es posible probar todos los teoremas del lgebra booleana utilizando stos postulados,

adems es buena idea familiarizarse con algunos de los teoremas ms importantes de

los cuales podemos mencionar los siguientes:

Teorema 1:A + A = A

Teorema 2:A A = A

Teorema 3:A + 0 = A

Teorema 4:A 1 = A

Teorema 5:A 0 = 0

Teorema 6:A + 1 = 1

Teorema 7: (A + B)' = A' B'

Teorema 8: (A B)' = A' + B'

Teorema 9: A + A B = A

Teorema 10:A (A + B) = A

Teorema 11:A + A'B = A + B

Teorema 12: A' (A + B') = A'B'


8/13




Teorema 13: AB + AB' = A

Teorema 14:(A' + B') (A' + B) = A'

Teorema 15:A + A' = 1

Teorema 16:A A' = 0

Los teoremas siete y ocho son conocidos como Teoremas de De Morgan en honor al

matemtico que los descubri.

6. Funciones y circuitos lgicos bsicos: Tabla de verdad de una

funcin lgica. Dibujar el smbolo lgico y la tabla de verdad

para cada uno de los circuitos lgicos bsicos

COMPUERTA BUFFER

Tabla

de

verdad

A X

0 0

1 1

COMPUERTA NOT

Tabla

de

verdad

A X

0 1

1 0


9/13




COMPUERTA AND

Tabla deverdad AND

A B X

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

COMPUERTA NAND

Tabla de

verdad NAND

A B X

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1

1

0

COMPUERTA OR

Tabla de

verdad OR

A B X

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1


10/13




COMPUERTA NOR

Tabla de

verdad NOR

A B X

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

COMPUERTA X-OR

Tabla de

verdad X-OR

A B X

0

0

0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

COMPUERTA X-NOR

Tabla deverdad X-NOR

A B X

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 1


11/13




7. Habilitacin/inhabilitacin para el control de datos: Uno de

los usos ms comunes de las compuertas bsicas est en el

control del flujo de datos de la entrada a la salida. En este

modo de operacin se emplea una entrada como control,mientras que la otra lleva los datos que sern transferidos a la

salida. Si se permite el paso de estos, se dice entonces que la

compuerta est habilitada. Si no se permite el paso de los

datos, entonces la compuerta est inhabilitada. Muestre para

cada una de las compuertas bsicas, las condiciones necesarias

para la habilitacin/inhabilitacin de stas, analizando la tabla

de verdad.a) La compuerta BUFFER es la ms bsica de todas, simplemente toma el valor

que se le entrega y lo deja pasar tal cual. Esto sirve para ajustar y aislar niveles

lgicos ya que no se pueden conectar infinita cantidad de compuertas a una

misma seal, ya que el voltaje del nivel 1 empieza a decaer y el sistema falla.

b) La compuerta NOT es un tanto parecida al buffer salvo por que invierte el valor

que se le entrega. Tambin tiene la utilidad de ajustar niveles pero tomando en

cuenta que invierte la seal.

c) La compuerta AND hace la funcin de multiplicacin lgica. Es decir toma los

valores que le aplicamos a sus entradas y los multiplica.

d) La compuerta NAND tambin hace la funcin de multiplicacin, pero entrega el

valor negado. Esto es muy til, dado que si estuviramos usando una AND

normal tendramos que usar otro chip con un NOT para negar el resultado.

e) La compuerta OR realiza la funcin de suma lgica. Cuando se le aplica un uno a

cualquiera de sus entradas el resultado de salida ser uno, independiente del

valor de la otra entrada. Excepto cuando las dos entradas estn en 0 la salida

ser 0.

f) La compuerta NOR realiza la funcin de suma, pero entrega el resultado

invertido, ahorrndonos un NOT. Su salida ser 1 solo si las dos entradas son 0.

g) Esta compuerta XOR (or-exclusiva) se comporta de una manera especial. Su

caracterstica especial es que el resultado de salida ser 1 si las dos entradas

son distintas, sean 0-1 o 1-0.

h) Esta compuerta XNOR o Nor exclusiva, tambin se comporta de una manera

especial. Su caracterstica es que el resultado de salida ser 1 si las dos

entradas son del mismo valor, sean 0-0 o 1-1.


12/13




8. Mediante el lgebra de Boole, implementar tericamente

utilizando solo circuitos NAND un circuito que simule:

A. -Un inversor

B.

-Una compuerta AND de dos entradasC. -Una compuerta OR de dos entradas

D. -Una compuerta NOR de dos entradas

E. -Una compuerta XOR de dos entradas

F. -Una compuerta NAND de tres entradas

Lapuerta NAND se llama puerta universal porque con combinaciones de ella sepueden conseguir todas las funciones bsicas.

OR Exclusivo con NAND

La implementacin de la operacin del

OR exclusivo (XOR) con solamentepuertas NAND ilustra la funcin de esta

como puerta universal.

1.

A Y NO B O B Y NO A

2.

A O B Y NO A Y B
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electronic/nand.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electronic/xor.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electronic/nand.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electronic/nand.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electronic/xor.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electronic/nand.html#c1


13/13




Documents

Cristian Quispe Ventura-lab.digitales i -Informe Previo