informe de laboratorio nº. 5 física electrónica
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Informe de Laboratorio - Práctica Nº. 5: Electrónic a Digital
Circuitos Combinacionales y Flip – Flops
Por
Luisa Yirley Ballén Coca – 1051184940
100414 – Física Electrónica
Presentado a
Uriel Villamil
Tutor
Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD)
CEAD Chiquinquirá Boyacá
Ingeniería de sistemas
2013
Introducción
En el siguiente informe se presenta el desarrollo de la práctica Nº. 5 sobre electrónica
digital, como los circuitos combinacionales y Flip Flops, los cuales se utilizaron en esta
práctica.
Primero se conoció el funcionamiento de las compuertas lógicas y su aplicación en el
campo de los circuitos combinacionales también se identificaron los componentes
electrónicos y el equipo de de laboratorio que se utilizó en esta práctica.
Teniendo en cuenta lo anterior y los materiales necesarios para la realización de esta
práctica, comencé con la realización de las tablas de verdad para las compuertas LS7408
y LS7486.
Me puse la tarea de averiguar para identificar si las compuertas empleadas eran una OR
o una AND y su respectiva configuración.
Se construyó el circuito lógico combinatorio, el cual correspondía a un semisumador
(sumador de 2 bits). Luego comprobé su funcionamiento y la tabla de verdad.
Objetivos
Objetivo General
Conocer el funcionamiento de las compuertas lógicas y su aplicación en el campo de los
circuitos combinacionales.
Objetivos específicos
Identificar los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que se utilizará en
esta práctica.
Comprobar los circuitos combinacionales, y el manejo de las compuertas lógicas,
comprobando para cada caso los valores obtenidos con las tablas de verdad teóricas.
Identificar las compuertas lógicas empleadas y su respectiva configuración.
Conocer el estado de la salida de las compuertas.
Elaborar les tablas correspondientes para cada una de las compuertas lógicas
empleadas en este laboratorio.
Marco Teórico:
Un sistema digital es una combinación de dispositivos diseñado para manipular
cantidades físicas o información que estén representadas en forma digital; es decir, que
solo puedan tomar valores discretos. Estas señales discretas se encuentran en todos los
sistemas digitales, como las computadoras y calculadoras, equipos de audio y video y
numerosos dispositivos electrónicos.
Compuertas Lógicas. Las compuertas lógicas son circuitos integrados, construidos con
diodos, transistores y resistencias, que conectados de cierta manera hacen que la salida
del circuito sea el resultado de una operación lógica básica (como la AND, OR, NOT, etc.)
sobre la entrada.
Por medio de las compuertas lógicas se pueden implementar sistemas digitales que
tengan aplicaciones sencillas pero importantes para el funcionamiento de los diversos
equipos electrónicos.
Este es el caso de los Circuitos Lógicos Combinacionales, es decir, aquellos circuitos
construidos a partir de la “combinación” de compuertas lógicas. Entre los más
interesantes se encuentran: los circuitos aritméticos, los comparadores, los codificadores
y decodificadores, los multiplexores y los demultiplexores.
El Semisumador. Un circuito semisumador es aquel que realiza la suma aritmética de 2
bits. Esta suma es muy sencilla, y su resultado se expresa por medio de un bit de suma o
total y otro de acarreo (este bit se activa si al realizar la suma se “lleva” al siguiente
término).
En la siguiente tabla se presenta el comportamiento de un circuito semisumador.
La función suma (S) corresponde a una operación OR exclusiva:
La función acarreo (C) corresponde a una función lógica AND:
Flip - Flops. El elemento más importante de una memoria semiconductora es el flip-flop,
el cual se puede construir por medio de compuertas lógicas. Aunque una compuerta
lógica por sí sola no tiene la capacidad de almacenamiento, pueden conectarse varias de
ellas en un arreglo especial, de manera que permitan almacenar información.
La siguiente figura muestra el símbolo general empleado para un flip-flop (FF). El símbolo
indica que el FF tiene dos salidas, marcadas como Q y Q, que son inversas entre sí. En
realidad se puede utilizar cualquier letra, pero la Q es la de uso más común.
Un FF puede tener una o más entradas. Estas se emplean para permitir que el FF
almacene un bit de información ( un “ 0 ” ó un “ 1 ” ). Las entradas del FF sólo tienen que
recibir un pulso momentáneo para cambiar el estado de su salida y ésta permanecerá en
el nuevo estado aún después de la desaparición del pulso de entrada. Esta es la
característica de memoria en un FF.
El Protoboard:
Es un dispositivo que permite ensamblar circuitos electrónicos sin uso de soldadura. Hace
una conexión rápida y fácil y es ideal para trabaja circuitos pequeños o de prueba.
En cada orificio se puede alojar el terminal de un componente o un cable. Pero antes de
trabajar con él, se deben conocer cuáles orificios están interconectados. Generalmente
las conexiones son por columnas y en las secciones laterales por filas. Con ayuda del
tutor vamos a reconocer estas conexiones internas.
El Multímetro:
Es un instrumento muy útil en el laboratorio. Permite realizar mediciones de varias
magnitudes de interés, como: el voltaje, la resistencia, la corriente, la capacitancia, la
frecuencia, etc. tanto en señales continuas como alternas. Se debe tener mucho cuidado
durante su uso, ya que dependiendo del tipo de magnitud que se quiere medir, debemos
seleccionar la escala adecuada, la ubicación de los terminales de medición y la forma de
medir (puede ser en serie o en paralelo con el elemento).
La Fuente de Alimentación:
Es un dispositivo que convierte la tensión alterna, en una o varias tensiones,
prácticamente continuas, que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al
que se conecta (ordenador, televisor, impresora, router, etc.).
El diodo LED:
Led se refiere a un componente optoelectrónico pasivo, pero que al ser atravesado por la
corriente eléctrica, emite luz.
La Resistencia:
Se le llama resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los electrones para
desplazarse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema
Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al
físico alemán George Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre.
Compuertas lógicas:
Una compuerta logica es un dispositivo que nos permite obtener resultados, dependiendo
de los valores de las señales que le ingresemos. Es necesario aclarar entonces que las
compuertas lógicas se comunican entre sí (incluidos los microprocesadores), usando el
sistema BINARIO. Este consta de solo 2 indicadores 0 y 1 llamados BIT dado que en
electrónica solo hay 2 valores equivalentes 0 = 0volt 1 = 5volt (conectado-desconectado).
Es decir que cuando conectamos una compuerta a el negativo equivale a introducir un
cero (0) y por el contrario si derivamos la entrada a 5v le estamos enviando un uno (1).
Ahora para comprender como se comporta cada compuerta se debe ver su TABLA DE
VERDAD. Esta nos muestra todas las combinaciones lógicas posibles y su resultado.
Cables de conexión:
Se utilizan principalmente para la conexión al distribuidor central y a los módulos.
También aquí los contactos y los materiales de alta calidad proporcionan una conexión
eléctrica eficaz.
Materiales:
- un protoboard
- un multímetro
- una fuente de alimentación
- dos diodos LED
- dos resistencias de 220
- compuertas lógicas: LS7408, LS7402 y LS7486
- cables de conexión
Procedimiento:
1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará en
esta práctica.
2. Compuertas Lógicas: Generalidades de las compuertas lógicas:
a. Los circuitos integrados de las compuertas lógicas de 2 entradas generalmente 4
compuertas en la disposición que muestra la figura.
b. Los chips tienen dos terminales para la alimentación ( Vcc y Gnd ) que deben
conectarse a +5 V y tierra, respectivamente.
c. Para conocer el estado de la salida de una compuerta, se puede colocar un
LED indicador o medir el voltaje entre la salida y tierra. (Recuerde que un “1” lógico está
entre 2,4V y 5V. Un “0” lógico está entre 0V y 0,80V. )
3. Elabore las siguientes tablas de verdad para las compuertas LS7408 y LS7486. (Puede
emplear para el estado de las entradas: 5V → “1” y 0V → “0”)
Compuerta lógica
protoboard
Led
Fuente de alimentación
resistencia
Multímetro
cables de conexión
LS7408 LS7486
Entradas Estado
Salida
Voltaje
Salida Entradas
Estado
Salida
Voltaje
Salida
a b X Vx a b X Vx
0 0 0 0.14 0 0 0 0.16
0 1 0 0.18 0 1 1 3.21
1 0 0 0.23 1 0 1 0.19
1 1 1 3.19 1 1 0 3.20
4. Identifique las compuertas empleadas (si es una OR, o una AND, etc.) y su respectiva
configuración. Puede hacerlo con la ayuda de un manual de componentes o consultando
en Internet la referencia.
Compuerta lógica Configuración
74LS08
Este dispositivo consta de cuatro puertas independientes, cada
uno de los cuales realiza la función lógica AND.
Entradas: 2 por puerta.
14 pines.
Salida de corriente: 8 mA.
Voltaje: 4.75 v a 5.25 V.
74LS86
Este dispositivo consta de cuatro puertas independientes cada
uno. Cuatro compuertas OR.
Exclusivas con 2 entradas.
Circuito integrado TTL 74LS86.
Salida de corriente: 8 mA.
Voltaje: 4.75 V a 5.25 V.
74LS02
Circuito integrado: TTL 74LS02.
Compuerta NOR.
2 entradas positivas.
14 pines.
Salida de corriente: 8 mA.
Voltaje: 4.75 V a 5.25 V.
5. Circuitos Lógicos Combinatorios: Construya el siguiente circuito lógico, el cual
corresponde a un semisumador. (Sumador de 2 bits)
Circuito con la compuerta lógica 74LS86
Circuito con la compuerta lógica 74LS08 (corresponde a un semisumador)
Circuito con la compuerta lógica 74LS08
6. Compruebe su funcionamiento y su tabla de verdad (ver Marco Teórico de la presente
guía).
Al realizar los circuitos con las compuertas lógicas, si coinciden con el funcionamiento y la
tabla de verdad.
Conclusiones
Se conoció el funcionamiento de las compuertas lógicas y su aplicación en el campo
de los circuitos combinacionales.
Se identificaron los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que se utilizó
en esta práctica.
Se comprobaron los circuitos combinacionales, y el manejo de las compuertas lógicas,
comprobando para cada caso los valores obtenidos con las tablas de verdad teóricas.
Se identificaron las compuertas lógicas empleadas y su respectiva configuración.
Se conoció el estado de la salida de las compuertas.
Elaborar les tablas correspondientes para cada una de las compuertas lógicas
empleadas en este laboratorio.
Bibliografía
Módulo de Física Electrónica. Elaborado para la UNAD por: Freddy Reynaldo Téllez
Acuña. Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD). Facultad de Ciencias
Básicas e Ingeniería. 2008.
Laboratorio de Física Electrónica Cead Chiquinquirá Boyacá, asesoría del tutor
encargado Ing. Uriel Villamil.
Configuración compuerta lógica 74LS86. Disponible en:
http://www.datasheetcatalog.net/es/datasheets_pdf/7/4/L/S/74LS86.shtml
Configuración compuerta lógica 74LS08. Disponible en:
http://search.datasheetcatalog.net/key/74LS08
Configuración compuerta lógica 74LS02. Disponible en:
http://search.datasheetcatalog.net/key/74LS02