Circuitos Digitales Compuertas Logicas

Objetivos:

Conocer el manejo de los circuitos digitales y sus componentes.

Comprender las tecnologías de fabricación de los circuitos digitales.

Introducción.

Cualquier circuito puede estar compuesto por un gran número de transistores diodos, resistores, capacitores, etcétera; pero lo más importante son las señales eléctricas como voltaje o corrientes que existen por todo el circuito. Por esta razón es necesario reconocer sus valores de entrada y salida, sin importar que partes lo compongan en su interior. Para estudiar un circuito de este tipo se deben analizar qué tiempos de entradas existen para decidir cómo puede ser su salida, a esta manera de analizar circuitos se le conoce como lógica binaria, que trata con variables que toman solo dos valores, a estos circuitos se les conoce por el nombre de circuitos lógicos por el hecho que en sus terminales de entrada se aceptan señales de tipo lógico y responden en la terminal de salida del mismo modo. Cualquier información que se dese controlar puede operarse pasando señales binarias a través de varias combinaciones, donde cada señal representa una variable y transporta una información.

2

En los circuitos digitales se utilizan sistemas y circuitos en los que sólo existen dos estados posibles. Estos estados se representan mediante dos niveles de tensión diferentes (Alto y Bajo) Un alto es un uno y un bajo es un cero. Estos dos estados pueden representarse también mediante niveles de corriente, interruptores abiertos o cerrados. Las tensiones que se utilizan para representar los unos y ceros reciben el nombre de niveles lógicos. En el análisis ideal de los circuitos digitales un nivel de tensión representara el nivel ALTO y otro nivel de tensión representara el nivel BAJO; Pero estos niveles varían dependiendo de la tecnología del circuito integrado.

En la siguiente tabla se muestran niveles de voltaje para diferentes familias lógicas y un rango de valores para el cual se acepta un nivel (sea este "0" o "1").

En esta tabla observamos la importancia de conocer la tecnología con la cual estamos trabajando debido a la diferencia notable entre sus niveles de tención, también debemos hacer referencia a los valores intermedios los cuales no aparecen en la tabla a ellos se conoce con el nombre de niveles mínimos los cuales no son ideales para el funcionamiento de ningún circuito debido a que pueden ser vistos como un “1” o un “0” lógico lo cual presentara fayas por eso son considerados valores inaceptables que jamás se deben emplear.

Es necesario conocer que existen dos convenios para asociar los dos niveles de tensión de un circuito a los valores 0 y 1:

- lógica positiva: 0 = nivel BAJO (LOW), 1= nivel ALTO (HIGH)

- lógica negativa: 1 = nivel BAJO (LOW), 0 = nivel ALTO (HIGH)

El más utilizado que encontramos comúnmente es el de la lógica positiva.

4

CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES: Son una colección de resistores, diodos y transistores fabricados sobre una pieza de material semiconductor (generalmente silicio) denominado sustrato y que comúnmente recibe el nombre de circuito integrado (CI). Estos circuitos integrados pueden ser desde básicas puertas lógicas (AND, OR, NOT) hasta los más complicados microprocesadores o micro controladores. Algunos son diseñados y fabricados como un componente con el propósito de cumplir una función específica dentro de un sistema mayor y más compleja. La fabricación de los CI es compleja ya que tienen una alta integración de componentes en un espacio muy reducido, de forma que llegan a ser microscópicos.

Tipos de circuitos integrados digitales:

DIP (Dual in-line package): Este tipo de circuito está formado por dos hileras de terminales, las cuales están numeradas en sentido opuesto al avance de las manecillas del reloj cuando se ven por arriba, en relación con una muesca o punto que se encuentra en uno de los extremos del encapsulado y que sirve como identificación. Se emplean encapsulados con 16, 20, 24, 28, 40 y 64 terminales. Algunos circuitos DIP tienen muescas en ambos extremos. En estos casos la ubicación de la terminal número 1 está señalada por un pequeño punto.

SOIC (Small outline integrated Circuit): Estos encapsulados son el equivalente a los DIP pero en montaje superficial, fueron los primeros en sustituir a los encapsulados de no más de 16 pines. A este tipo de circuito también se les conoce con el nombre de “gull wing packages “esto es por tener los pies en forma de alas de gaviotas, en la actualidad se están haciendo más popular al introducir un mayor número de pines.

PLCC

...