Laboratorio de Electrónica Digital. Practica 5 Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Mayo de 2020

Practica 5. Mintérminos y Maxtérminos

Luis Ángel Armijo Castillo Cod. 20182007020

Grupo 743

Abstract- In the next practice, the 7-segment display BCD decoder will be designed by implementing its truth table using the minterm and maxterm methods.

RESUMEN - En la siguiente práctica se diseñará el decodificador de BCD a display de 7 segmentos mediante la implementación de su tabla de verdad por los métodos de mintérminos y máxterminos.

1. Objetivos

A. General:
 
     Realizar el análisis y diseño del decodificador BCD a display de 7 segmentos de cátodo común e implementar los circuitos obtenidos mediante mintérminos y maxtérminos. 

B. Específicos: 

Obtener la tabla de verdad para cada salida del circuito.

Obtener la ecuación de salida  mediante mintérminos y maxtérminos.

Implementar las ecuaciones de salida reducidas en el simulador y conectar el display de 7 segmentos.

2. Materiales y Equipos

• Simulador Circuitverse

3. Introducción

     Un display de 7 segmentos es un dispositivo electrónico que permite representar caracteres (normalmente números), esta compuesto de siete segmentos que se pueden encender o apagar individualmente, debido en gran medida a su simplicidad. Aunque externamente su forma difiere considerablemente de un led típico, internamente están constituidos por una serie de leds con unas determinadas conexiones internas, estrategicamente ubicados de tal forma que forme un número '8'.

Fig 1. Display 7 segmentos.

Cada segmento tiene una letra ya designada, sabiendo esto al conectar un pin con a una fuente de tensión, su correspondiente segmento alumbrará, en la Fig 2. se puede observar la estructura interna de un display de cátodo común.

Fig 2. Estructura Interna de un Display de Cátodo Común.

Solo se requiere conectar 1s a los pines del display para conseguir que los leds alumbren, por ejemplo para conseguir que el display alumbre el número '0' se requiere encender los segmentos a, b, c, d, e y f, dejando apagado el segmento g.

4. Metodología

     Para construir el circuito electrónico se requiere como primer punto obtener la tabla de verdad de este, como se desean obtener los 16 números del '0' al 'F' en el display, se construye la tabla de verdad mirando que segmentos tienen que estar encendidos siendo 1 para el segmento encendido y 0 si el segmento tiene que estar apagado. A partir de esto se construye la siguiente tabla de verdad.

Fig 3. Tabla de Verdad Display 7 Segmentos

En la tabla se puede observar que la función de cada segmento tiene mayor cantidad de 1s que de 0s, por lo que se empleara el método de maxtérminos, se reducirá la ecuación obtenida con álgebra de Boole. Una de las propiedades dice que:

A continuación se pueden observar la ecuaciones obtenidas:
1.Para la función a(A,B,C,D)

2. Para la función b(A,B,C,D)

3. Para la función c(A,B,C,D)

4. Para la función d(A,B,C,D)

5. Para la función e(A,B,C,D)

6. Para la función f(A,B,C,D)

7. Para la función g(A,B,C,D)

5. Análisis

     Con cada ecuación obtenida se crea su respectivo circuito, estos se acoplan en forma de subcircuitos en el circuito decodificador y por ultimo en el circuito display 7 segmentos se introduce el subcircuito decodificador. El circuito obtenido se muestra a continuación.

Como se puede observar al ingresar un código BCD en la entrada, el display lo muestra en código hexagesimal por medio de los leds. Una rápida explicación de esto se encuentra aquí.

6. Conclusiones

• Un display de 7 segmentos tiene varias aplicaciones que permiten al usuario comprender lo que pasa en una situación especifica.
• Se puede implementar cualquier circuito digital sabiendo su tabla de verdad.
• Se puede hacer uso de cualquier compuerta lógica para crear circuitos con funciones especificas.
• El álgebra de boole permite reducir ecuaciones de tal forma que se se reduce el numero de circuitos integrados necesarios o el número de compuertas a usar.

Laboratorio de Electrónica Digital. Practica 4 Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Mayo de 2020

Practica 4. Álgebra de Boole

Luis Ángel Armijo Castillo Cod. 20182007020

Grupo 743

Abstract- The following practice uses and implements Boolean algebra for the reduction of a combinational circuit.

RESUMEN - En la siguiente practica se hace uso e implementación del álgebra de Boole para la reducción de un circuito combinacional.

A. General: 

     Realizar el análisis completo de un circuito combinacional.

B. Específicos: 

• Realizar el montaje en el simulador Circuitverse del circuito combinacional.
• Obtener la reducción de la ecuación final mediante álgebra de Boole.
• Implementar tanto la ecuación del circuito sin reducir como la reducida para ver el comportamiento.

2. Introducción

     En electrónica digital, informática y matemática, el álgebra de Boole es una estructura algebraica compuesta de teoremas y axiomas que esquematiza las operaciones lógicas.

3. Materiales y Equipos

• Simulador Circuitverse

4. Metodología

     Se realizará el montaje propuesto por el docente, se planteara su respectiva ecuación y con ayuda del álgebra de Boole se reducirá la ecuación para obtener un  circuito equivalente.

1. Circuito combinacional propuesto.

Fig 1. Circuito Combinacional.

Fig 2. Tabla de verdad.

2. Reducción del circuito.

Fig 3. Reducción del circuito.

Fig 4. Tabla de verdad del circuito reducido.

5. Análisis

A partir del circuito combinacional se puede obtener la siguiente formula:

Se puede comprobar que esto es cierto obteniendo la función a partir de una tabla de verdad y usando el método de suma de productos.

6. Conclusiones

• El álgebra de Boole es una herramienta que permite modificar circuitos digitales a partir de sus propiedades y axiomas.
• El álgebra de Boole de vez en cuando reduce un circuito a uno con menos compuertas lógicas.
• Todo circuito lógico se puede representar con una ecuación obtenida a partir del álgebra de Boole.
• Una forma de comprobar si un circuito es equivalente a otro es mediante sus tablas de verdad.

Laboratorio de Electrónica Digital. Practica 3 Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Mayo de 2020

Practica 3. Funciones Lógicas en Circuitverse

Luis Ángel Armijo Castillo Cod. 20182007020

Grupo 743

Abstract- In this practice, the assemblies and experimentation of the logical functions proposed by the teacher are made using the Circuitverse simulator with the aim of taking a new level of abstraction.

RESUMEN - En la presente practica se realizan los montajes y experimentación de las funciones lógicas propuestas por el docente haciendo uso del simulador Circuitverse con el objetivo de tomar un nuevo nivel de abstracción.

1. Objetivos

A. General: 

     Aplicar el uso de compuertas para la realización de funciones lógicas, con ayuda del simulador Circuitverse.

B. Específicos: 

• Comprender el comportamiento de las funciones lógicas.
• Comparar los simuladores Tinkercad y Circuitverse.
• Obtener las tablas de verdad de cada función lógica propuesta.

2. Introducción

     Circuitverse es un simulador en linea que permite, almacenar diseños en la nube, es rápido y fácil de usar, este simulador contiene una gran variedad de elementos de circuitos combinacionales y secuenciales.
A diferencia de Tinkercad, Circuitverse no requiere hacer un montaje con elementos físicos, ya que es posible ingresar compuertas y entradas directamente. Se pueden colocar etiquetas a los elementos y crear subcircuitos que permiten obtener poco a poco al usuario un nuevo nivel de abstracción.

3. Materiales y Equipos

• Simulador Circuitverse

4. Metodología

     Se realizarán los montajes de la práctica anterior con el nuevo simulador y se compararán los datos obtenidos con los del simulador Tinkercad.

1. Sumador de un bit.

Fig 1. Circuito 1.

Fig 2. Datos Obtenidos del Montaje 1.

2. Conversor.

Fig 3. Circuito 2.

Fig 4. Datos Obtenidos del Montaje 2.

3. Comparador.

Fig 5. Circuito 3.

Fig 6. Datos Obtenidos del Montaje 3.

4. Decodificador.

Fig 7. Circuito 4.

Fig 8. Datos Obtenidos del Montaje 4.

5. Análisis

El eliminar la parte de cableado en protoboard facilita el análisis del circuito, de tal forma que es mas rápido diseñar y detectar un error.
De manera general se puede usar una tabla lógica o de verdad para identificar y predecir cada uno de los valores de salida de las funciones lógicas, además se pueden usar los subcircuitos para crear diseños mas grandes. (Ver vídeo)

Fig 8. Ejemplo de Subcircuito.

6. Conclusiones

• Cada función lógica cumple una demanda especifica.
• Es menos probable tener o cometer un error de conexión en Circuitverse a diferencia de Tinkercad.
• Los circuitos son mas rápidos y fáciles de hacer en Circuitverse a diferencia de Tinkercad.
• Se pueden crear subcircuitos con varios subcircuitos internos.
• Para analizar una función lógica es más que suficiente conocer su tabla de verdad.
• Se puede notar un cambio en los datos obtenidos en las tablas actuales en comparación con las de la anterior practica, tomando el simulador Circuitverse como más confiable, se puede concluir que muy probablemente hubo un error de cableado en los circuitos simulados en Tinkercad.

Laboratorio de Electrónica Digital. Practica 2 Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Mayo de 2020

Practica 2. Implementación de Funciones Lógicas Usando Compuertas

Luis Ángel Armijo Castillo Cod. 20182007020

Grupo 743

Abstract- In this report, the assemblies and experimentation of each of the integrated circuits are carried out using the virtual tool TinkerCad and the use of gates is applied to form lógical funtions.

RESUMEN - En el presente informe se realizan los montajes y experimentación de cada uno de los circuitos integrados haciendo uso de la herramienta virtual TinkerCad y se aplica el uso de compuertas para formar funciones lógicas.

1. Objetivos

A. General: 

     Determinar las tablas de verdad de las funciones lógicas planteadas por el docente aplicando el uso de compuertas.

 B. Específicos: 

• Comprender el comportamiento de las funciones lógicas.
• Identificar cada uno de los pines de un circuito integrado.

2. Materiales y Equipos

• Fuente DC.
• Protoboard.
• Leds.
• Resistencias.
• Dips o switches de varias entradas.
• Circuitos Integrados.

3. Metodología

Se tienen cuatro circuitos lógicos a desarrollar planteados por el docente, esto con el fin de aprender a conectar y cablear adecuadamente en protoboard. El objetivo es deducir la función lógica del circuito y su tabla de verdad.
Se hará uso de una lógica positiva, siendo 1 para una tensión alta y 0 para una tensión baja.

1. Circuito 1.

Fig 1. Circuito 1.

Fig 2. Montaje 1 en TinkerCad.

Fig 3. Datos Obtenidos del Montaje 1.

2. Circuito 2.

 Fig 4. Circuito 2.

Fig 5. Montaje 2 en TinkerCad.

Fig 6. Datos Obtenidos del Montaje 2.

3. Circuito 3.

Fig 7. Circuito 3.

Fig 8. Montaje 3 en TinkerCad.

Fig 9. Datos Obtenidos del Montaje 3.

4. Circuito 4.

Fig 10. Circuito 4.

Fig 11. Montaje 4 en TinkerCad.

Fig 12. Datos Obtenidos del Montaje 4.

4. Análisis

De manera general se puede usar una tabla lógica o de verdad para identificar cada una de las tensiones de salida de un circuito lógico según lo que se desee realizar, se puede observar que el circuito uno la salida es la suma binaria de las entradas, a su vez el circuito 4 recibe las tensiones de entrada y según su código binario, devuelve en la salida un uno en su posición en decimal, aunque no se logra entender claramente el comportamiento de los últimos dígitos.

5. Conclusiones

• Se tiene dificultad para conocer como funcionan los circuitos 2 y 3.
• Las funciones lógicas se pueden aplicar a una demanda especifica.
• Se puede detallar que el simulador no es completamente real como lo seria conectar una protoboard física, por ejemplo no se pueden abrir o cerrar las patas de las resistencias o leds.
• Puede hacerse tedioso y demorado conectar cada circuito en el simulador ya que hay dispositivos que ya tienen su tamaño definido.
• No se puede saber con certeza si los circuitos quedaron completamente bien conectados, por lo que se puede producir un error en la toma de datos.

Laboratorio de Electrónica Digital. Practica 1 Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Mayo de 2020

Practica 1. Circuitos Integrados 

Luis Ángel Armijo Castillo Cod. 20182007020

Grupo 743

Abstract- In this report, the assemblies and experimentation of each of the integrated circuits are carried out using the virtual tool TinkerCad with the aim of carrying out the experimental assemblies in the most real way possible.

RESUMEN - En el presente informe se realizan los montajes y experimentación de cada uno de los circuitos integrados haciendo uso de la herramienta virtual TinkerCad con el objetivo de realizar los montajes experimentales de la forma mas real posible.

1. Objetivos

A. General: 

     Determinar las tablas de verdad de algunos circuitos integrados mediante un montaje experimental.

 B. Específicos: 

• Comprender el comportamiento de las funciones lógicas.
• Interpretar el datasheet de cada circuito integrado.
• Identificar cada uno de los pines de un circuito integrado.

2. Introducción

     Un circuito integrado, chip o también llamado microchip, es una estructura de pequeñas dimensiones de material semiconductor (silicio por lo general), de algunos milímetros cuadrados de superficie, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que esta protegida dentro de un encapsulado de plástico o de cerámica.

Fig 1. Circuito Integrado.

3. Materiales y Equipos

• Fuente DC.
• Protoboard.
• Diodo LED.
• Resistencias.
• Interruptor Cuádruple.
• Circuitos Integrados (7400, 7402, 7404, 7408, 7410, 7411, 7420, 7421, 7427, 7432, 7486).

4. Metodología

     Se buscara el datasheet de cada circuito integrado y se analizara su tabla lógica, se hará su respectivo montaje y con ayuda del LED se comprobaran las funciones lógicas. Cabe aclarar que se usará la letra L para indicar un bajo nivel de tensión y la letra H para un alto nivel de tensión en las tablas lógicas.

1. 7400 Cuádruple NAND de dos entradas.

Fig 2. Circuito 7400.

Fig 3. Tabla lógica circuito 7400.

2. 7402 Cuádruple NOR de dos entradas.

Fig 4. Circuito 7402.

Fig 5. Tabla lógica circuito 7402.

3. 7404 Inversor séxtuple.

Fig 6. Circuito 7404.

Fig 7. Tabla lógica circuito 7404.

4. 7408 Cuádruple AND de dos entradas.

Fig 8. Circuito 7408.

Fig 9. Tabla lógica circuito 7408.

5. 7410 Triple NAND de tres entradas.

Fig 10. Circuito 7410.

Fig 11. Tabla lógica circuito 7410.

6. 7411 Triple AND de tres entradas.

Fig 12. Circuito 7411.

Fig 13. Tabla lógica circuito 7411.

7. 7420 Doble NAND de cuatro entradas.

Fig 14. Circuito 7420.

Fig 15. Tabla lógica circuito 7420.

8. 7421 Doble AND de cuatro entradas.

Fig 16. Circuito 7421.

Fig 17. Tabla lógica circuito 7421.

9. 7427 Triple NOR de tres entradas.

Fig 18. Circuito 7427.

Fig 19. Tabla lógica circuito 7427.

10. 7432 Cuádruple OR de dos entradas.

Fig 20. Circuito 7432.

Fig 21. Tabla lógica circuito 7432.

11. 7486 Cuádruple XOR.

Fig 22. Circuito 7486.

Fig 23. Tabla lógica circuito 7486.

5. Análisis

De manera general se puede usar una tabla lógica o de verdad para identificar y predecir cada una de las tensiones de salida de un circuito lógico según lo que se desee realizar, el análisis de manera mas detallada de cada circuito lógico se encuentra disponible en los vídeos enlazados.

6. Conclusiones

• Los circuitos integrados con 14 pines, utilizados en la practica cuentan con el pin de Tierra y Vcc común (siendo el 7 y el 14 respectivamente),
• El circuito integrado XOR es un caso especial, ya que únicamente se obtendría una la salida alta si las dos tensiones de entrada son diferentes.
• Cada circuito lógico cumple una demanda especifica.
• Se puede pasar de una lógica negativa (0 para un alto nivel de tensión y 1 para un bajo nivel de tensión) a una lógica positiva usando un circuito integrado con el operador lógico "NOT".