manual de prácticas de electrónica básica_christian espinosa

7/24/2019 Manual de Prcticas de Electrnica Bsica_Christian Espinosa

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MANUAL DE PRCTICAS DE LABORATORIO

DE ELECTRNICA INDUSTRIAL

Autores:

Prof. M. en C. Salvador Saucedo FloresProf. Ing. Pablo Fuentes Ramos

Alumno PIFI: Eduardo Flores Meja.

TALLER DE CONVERSIN DE MATERIAL

DIDCTICO

E L E C T R N I C A I N D U S T R I A

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

CECYT 8 NARCISO BASSOLS


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Esta recopilacin fue hecha por el Ing. Christian Gabriel Espinosa Chvez, quienrealiz adaptaciones para la aplicacin de las prcticas de electrnica industrial

en el nivel medio superior. 2013


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NDICE

Prctica 1. Compuertas lgicas y sus tablas de verdad 5-12

Prctica 2. Algebra de boole 12-16

Prctica 3. Mapas de karnaug 17-23

Prctica 4. Sumador y restador 24-36

Prctica 5. Multiplexor y demultiplexor 37-45

Prctica 6. Decodificadores a 7 segmentos 46-55

Prctica 7. Multivibrador 56-67Prctica 8. Contadores de 4 y 8 bits 68-75

Prctica 9. Registros de corrimiento 76-86

Proyecto final 87-111


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Introduccin

La electrnica digital es una parte de la electrnica que se encarga de sistemaselectrnicos en los cuales la informacin est codificada en dos nicos estados. Adichos estados se les puede llamar "verdadero" o "falso", o ms comnmente 1 y 0,

refirindose a que en un circuito electrnico digital hay dos niveles de tensin.Electrnicamente se les asigna a cada uno un voltaje o rango de voltaje determinado,a los que se les denomina niveles lgicos, tpicos en todaseal digital.Por lo regularlos valores de voltaje en circuitos electrnicos pueden vara entre 1.5, 3, 5, 9 y 18voltios dependiendo de la aplicacin, as por ejemplo, en una radio de transistoresconvencional las tensiones de voltaje son por lo regular de 5 y 12 voltios al igual queen losdiscos durosIDE de computadora.

Se diferencia de laelectrnica analgica en que, para la electrnica digital un valor devoltaje codifica uno de estos dos estados, mientras que para la electrnica analgica

hay una infinidad de estados de informacin que codificar segn el valor del voltaje.Esta particularidad permite que, usandolgebra Booleana (lgica binaria)y elsistemade numeracin binario, se puedan realizar complejas operaciones lgicas oaritmticas (clculos) sobre las seales de entrada, muy costosas de hacerempleando mtodosanalgicos.

La electrnica digital ha alcanzado una gran importancia debido a que es utilizadapara realizarautmatas y por ser la piedra angular de lossistemas microprogramadoscomo son losordenadores ocomputadoras.
http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Informaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1al_digitalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Discos_duroshttp://es.wikipedia.org/wiki/Integrated_Drive_Electronicshttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica_anal%C3%B3gicahttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81lgebra_Booleanahttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%B3gica_binariahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_numeraci%C3%B3n_binariohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_numeraci%C3%B3n_binariohttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1lculohttp://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_anal%C3%B3gicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aut%C3%B3mata_programablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_programadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ordenadoreshttp://es.wikipedia.org/wiki/Computadorahttp://es.wikipedia.org/wiki/Computadorahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ordenadoreshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_programadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aut%C3%B3mata_programablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_anal%C3%B3gicohttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1lculohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_numeraci%C3%B3n_binariohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_numeraci%C3%B3n_binariohttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%B3gica_binariahttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81lgebra_Booleanahttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica_anal%C3%B3gicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Integrated_Drive_Electronicshttp://es.wikipedia.org/wiki/Discos_duroshttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1al_digitalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Informaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica


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Prctica I

Nombre de la prctica: Compuertas Lgicas Bsicas y sus Tablas de Verdad

Competencias particulares:

Comprueba las tablas funcionales o de verdad de los componentes bsicos Y (AND),O (OR), NO (NOT), NO-Y (NAND), NO-O (NOR), O-EXCLUSIVA (OREX) y NO-O-EXCLUSIVA (NOREX), utilizando circuitos integrados.

Arma un circuito utilizando los circuitos integrados propuestos.

Duracin: 2 horas.

Material necesario:

Fuente de voltaje de 5V1 DIP de 8 entradas6 LED (diodo emisor de luz, por sus siglas en ingls), no importa el color

8 resistencias de 330 ohms1 tablilla de conexiones (protoboard)Los siguientes circuitos integrados o equivalentes:74F08 (4 compuertas Y de 2entradas), 74H00 (4 compuertas NO-Y de 2 entradas), 74S32 (4 compuertas O de 2entradas), 74LS02 (4 compuertas NO-O de 2 entradas), 74HCT86 (4 compuertas OEXC de 2 entradas) y 74AHCT266 (4 compuertas NO-O-EXC de 2 entradas)

Alambre para conexiones.


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COMPUERTA LGICA AND

La operacin AND se ejecuta exactamente igual que la multiplicacinordinaria de unos y ceros. Una salida igual a 1 ocurre slo en el nico casodonde todas las entradas son 1. La salida es cero en cualquier caso donde una

o ms entradas son 0.

La smbolo de la compuerta AND se muestra en lafigura adjunta, en este caso una compuerta Y de 2entradas. La salida de la compuerta Y es igual alproducto Y de las entradas lgicas; es decir:

X = A B

En otras palabras, la compuerta AND es un circuitoque opera en forma tal que su salida es ALTA, slo

cuando todas sus entradas son ALTAS. En todos losotros casos su salida en BAJA. La tabla de verdad para la compuerta Y se muestra acontinuacin:

Tabla de verdad

A B X = A B

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0001

COMPUERTA LGICA OR

La operacin lgica OR produce un resultado 1, cuando cualquiera de las variablesde entrada es 1. La operacin OR, genera un resultado de 0 slo cuando todas lasvariables de entrada son 0. En la adicin, 1+1=1,1+1+1=1, etc.

La compuerta OR es un circuito que tiene 2 o msentradas y cuya salida es igual a la suma OR de las

entradas. La figura adjunta, muestra el smbolocorrespondiente a una compuerta OR de 2 entradas.Las entradas A y B son niveles de voltaje lgicos y lasalida (o resultado) X es un nivel de voltaje lgico,cuyo valor es el resultado de la adicin O de A y B;esto es:

X = A + B


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En otras palabras, la compuerta OR opera de tal forma que su salida es ALTA si lasentradas A, B o ambas estn en un nivel lgico 1. La salida de la compuerta OR serBAJA, si las entradas estn en un nivel lgico 0. A continuacin se presenta la tablade verdad de la compuerta OR:

Tabla de verdadA B X = A + B

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COMPUERTA LGICA NOT

La operacin NOT difiere de las operaciones AND y OR en que sta puedeefectuarse con una sola variable de entrada. Por ejemplo, si la variable A se somete ala operacin NOT, el resultado X se puede expresar como: X=A'=/A, donde elapstrofe y la diagonal representan la operacin NOT (tambin se usa una barrasobrepuesta). La operacin NOT se conoce asimismo como inversor o complemento yestos trminos se pueden usar como sinnimos.

El smbolo de la compuerta NOT se muestra en lafigura adjunta, el cual se conoce comnmente comoINVERSOR (inverteren ingls). Este circuito siempretiene una sola entrada y su nivel lgico de salida

siempre es contrario al nivel lgico de esta entrada;es decir:

X = A' = /A

A continuacin se muestra la tabla funcional para lacompuerta NO:

Tabla de verdad

A X = A'

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COMPUERTAS LGICAS NAND y NOR

Estas compuertas se utilizan intensamente en los circuitos digitales. En realidadcombinan las operaciones bsica AND, OR y NOT, las cuales facilitan su descripcinmediante operaciones de lgebra booleana, como se ver posteriormente.

El smbolo correspondiente a una compuerta NANDde 2 entradas se muestra en la figura adjunta. Es elmismo que el de la compuerta AND, excepto por elpequeo crculo en su salida. Una vez ms, estecrculo denota la operacin de inversin. De estemodo la compuerta NAND opera igual que la ANDseguida de un inversor; es decir:

X = (A B)' = A' + B'

La tabla de verdad de la compuerta NAND es:

Tabla de verdad

A B X = (A B)'

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El smbolo correspondiente a una compuerta NOR

de 2 entradas se muestra en la figura adjunta. Es elmismo que el de la compuerta OR, excepto por unpequeo crculo en su salida. Una vez ms, estecrculo denota la operacin de inversin. De estemodo la compuerta NOR opera igual que OR seguidade un inversor; es decir:

X = (A + B)' = A' B'

La tabla de verdad de la compuerta NOR es:

Tabla de verdad

ABX = (A + B)'

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1000


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COMPUERTAS LGICAS O EXCLUSIVA Y SU COMPLEMENTO

Existe otra compuerta de uso frecuente que es la O EXCLUSIVA (O EXC) y sucomplemento o dual NO O EXCLUSIVA (NO O EXC).

En la compuerta O EXC, la salida ser 1 slo si una del total de las entradas esten 1 o el nmero de entradas con valor 1 es impar, y la salida ser 0 si el nmero deentradas en 1 es par o todas las entradas estn en 0; aqu se aplica una frase de lalgica de proposiciones, para dos entradas: unaentrada u otra en uno pero no ambas.

El smbolo propuesto para la compuerta O EXC semuestra en la figura adjunta, siendo la expresin desalida de la compuerta:

X = (A B') + (A' B) = A O EXCB

La tabla de verdad para esta compuerta es:

Tabla de verdad

ABX = A O EXCB

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La compuerta NOT O EXC, en realidad combina lasoperaciones de las compuertas O EXC y NOT. Elsmbolo correspondiente se muestra en la figuraadjunta. Es el mismo que el de la compuerta O EXC

excepto por el pequeo crculo en su salida. Una vezms este crculo denota la operacin de inversin. Deeste modo la compuerta NOT O EXC opera igual quela O EXC seguida de un inversor; es decir:

X = (A B)(A' B') = (A O EXCB)' = A NO O EXCB

La tabla de verdad de esta compuerta es:


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Tabla de verdad

ABX = A NO O EXCB

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Armar el siguiente circuito topolgico para comprobar las tablas de verdad.


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El circuito topolgico tambin puede presentarse de la siguiente forma equivalente:

De los diagramas anteriores, se observa que en el LED (diodo emisor de luz) D1secomprobar la compuerta AND de dos entradas; en D2 la tabla de verdad de lacompuerta NAND de 2 entradas, y as sucesivamente.

A continuacin se muestra la configuracin interna de los circuitos integrados usadosen los diagramas topolgicos anteriores.


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CUESTIONARIO

En una compuerta Y de 2 entradas; si en una de sus entradas recibe un 0 y enla otra un 1, Cul es su salida?

Si una compuerta NAND recibe las mismas seales de entrada de la pregunta

anterior, Cul es su salida? Si a una compuerta OR llegan a sus entradas 2 unos, Cul es su salida? Si en el circuito de la prctica se desconectan las entradas 1 y 2 del DIP, Qu

es lo que pasa si los diodos emisores de luz (LED)? En un circuito integrado TTL (Transistor-Transistor-Logic, lgica-transistor-

transistor) en las entradas de cualquier compuerta, por definicin, se consideraun 1 o un 0?

Qu es lo que pasa con un LEDsi se conecta en polarizacin inversa? A qu rango de voltaje se le considera un 1 lgico? A qu rango de voltaje se le considera un 0 lgico?


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Bibliografa

(Romeo Espinosa Ramos.Apuntes, 1987)

(Ronald J. Tocci, 2003)
http://azul2.bnct.ipn.mx/clogicos/#romeohttp://azul2.bnct.ipn.mx/clogicos/#romeohttp://azul2.bnct.ipn.mx/clogicos/#romeohttp://azul2.bnct.ipn.mx/clogicos/#romeo

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