Circuitos Integrados y Circuitos de Prueba.
Existen varias familias de Circuitos integrados, pero sólo mencionaré dos, los más comunes, que son los TTL y CMOS:
Estos Integrados los puedes caracterizar por el número que corresponde a cada familia según su composición. Por ejemplo;
Los TTL se corresponden con la serie 5400, 7400, 74LSXX, 74HCXX, 74HCTXX etc. algunos 3000 y 9000.
Los C-MOS y MOS se corresponde con la serie CD4000, CD4500, MC14000, 54C00 ó 74C00. en fin...
La pregunta de rigor... Cual es la diferencia entre uno y otro...?, veamos... yo comencé con los C-MOS, ya que disponía del manual de estos integrados, lo bueno es que el máximo nivel de tensión soportado llega en algunos casos a +15V, (especial para torpes...!!!), mientras que para los TTL el nivel superior de tensión alcanza en algunos casos a los +12V aproximadamente, pero claro estos son límites extremos, lo común en estos últimos es utilizar +5V y así son felices.
Otra característica es la velocidad de transmisión de datos, resulta ser, que los circuitos TTL son mas rápidos que los C-MOS, por eso su mayor uso en sistemas de computación.
Suficiente... de todos modos es importante que busques la hoja de datos o datasheet del integrado en cuestión, distribuido de forma gratuita por cada fabricante y disponible en Internet... donde más...?
Veamos lo que encontramos en uno de ellos; en este caso un Circuito integrado 74LS08, un TTL, es una cuádruple compuerta AND. Es importante que notes el sentido en que están numerados los pines y esto es general, para todo tipo de integrado...
Comenzaremos con este integrado para verificar el comportamiento de las compuertas vistas anteriormente. El representado en el gráfico marca una de las compuertas que será puesta a prueba, para ello utilizaremos un fuente regulada de +5V, un LED una resistencia de 220 ohm, y por supuesto el IC que corresponda y la placa de prueba.
El esquema es el siguiente...
En el esquema está marcada la compuerta, como 1 de 4 disponibles en el Integrado 74LS08, los extremos a y b son las entradas que deberás llevar a un 1 lógico (+5V) ó 0 lógico (GND), el resultado en la salida s de la compuerta se verá reflejado en el LED, LED encendido (1 lógico) y LED apagado (0 lógico), no olvides conectar los terminales de alimentación que en este caso son el pin 7 a GND y el 14 a +5V. Montado en la placa de prueba te quedaría algo así...
Esto es a modo de ejemplo, Sólo debes reemplazar IC1, que es el Circuito Integrado que está a prueba para verificar su tabla de verdad.
¿Y en qué Circuito Integrado encuentro todas estas compuertas?...
Sabia que preguntarías eso... Para que puedas realizar las pruebas, te dejaré aquí los datos de algunos integrados.
Un Poco de Leyes - Leyes de MORGAN
Antes de seguir... Lo primero y más importante es que trates de interpretar la forma en que realizan sus operaciones cada compuerta lógica, ya que a partir de ahora las lecciones se complican un poco más. Practica y verifica cada una de las tablas de verdad.
Se trata simplemente de una combinación de compuertas, de tal modo de encontrar una equivalencia entre ellas, esto viene a consecuencia de que en algunos casos no dispones del integrado que necesitas, pero sí de otros que podrían producir los mismos resultados que estas buscando.
Para interpretar mejor lo que viene, considera a las señales de entrada como variables y al resultado como una función entre ellas. El símbolo de negación (operador NOT) lo representaré por "~", por ejemplo: a . ~ b significa a AND NOTb, se entendió...?
» 1º Ley:
El producto lógico negado de varias variables lógicas es igual a la suma lógica de cada una de dichas variables negadas. Si tomamos un ejemplo para 3 variables tendríamos..
~ (a.b.c) = ~a + ~b + ~c
El primer miembro de esta ecuación equivale a una compuerta NAND de 3 entradas, representada en el siguiente gráfico y con su respectiva tabla de verdad.
El segundo miembro de la ecuación se lo puede obtener de dos formas...
Fíjate que la tabla de verdad es la misma, ya que los resultados obtenidos son iguales. Acabamos de verificar la primera ley.
» 2º Ley:
La suma lógica negada de varias variables lógicas es igual al producto de cada una de dichas variables negadas...
~ (a + b + c) = ~a . ~b . ~c
El primer miembro de esta ecuación equivale a una compuerta NOR de 3 entradas y la representamos con su tabla de verdad...
El segundo miembro de la ecuación se lo puede obtener de diferentes forma, aquí cité solo dos...
Nuevamente... Observa que la tabla de verdad es la misma que para el primer miembro en el gráfico anterior. Acabamos así de verificar la segunda ley de De Morgan.
Para concluir... Con estas dos leyes puedes llegar a una gran variedad de conclusiones, por ejemplo...
Para obtener una compuerta AND puedes utilizar una compuerta NOR con sus entradas negadas, o sea...
a . b = ~( ~a + ~b)
Para obtener una compuerta OR puedes utilizar una compuerta NAND con sus entradas negadas, es decir...
a + b =~( ~a . ~b)
Para obtener una compuerta NAND utiliza una compuerta OR con sus dos entradas negadas, como indica la primera ley de De Morgan...
~ (a.b) = ~a + ~b
Para obtener una compuerta NOR utiliza una compuerta AND con sus entradas negadas, ...eso dice la 2º ley de De Morgan, así que... habrá que obedecer...
~(a + b) = ~a . ~b
La compuerta OR-EX tiene la particularidad de entregar un nivel alto cuando una y sólo una de sus entradas se encuentra en nivel alto. Si bien su función se puede representar como sigue...
s = a . ~b + ~a . b
te puedes dar cuenta que esta ecuación te indica las compuertas a utilizar, y terminarás en esto...
Para obtener una compuerta NOR-EX agregas una compuerta NOT a la salida de la compuerta OR-EX vista anteriormente y ya la tendrás. Recuerda que su función es...
s = ~(a . ~b + ~a . b)
Para obtener Inversores (NOT) puedes hacer uso de compuertas NOR o compuertas NAND, simplemente uniendo sus entradas.
Existen muchas opciones más, pero bueno... ya las irás descubriendo, o las iremos citando a medida que vayan apareciendo, de todos modos valió la pena. No crees...?