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Circuitos digitales - Contenido educativo

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Subido el 6 de enero de 2021 por David G.

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Hola, os voy a enseñar un ejercicio en el que partiendo de una expresión algebraica como es esta, vamos a incrementarla usando puertas lógicas. 00:00:01
Podríamos empezar el ejercicio en vez de a partir de la expresión algebraica, a partir de una tabla de verdad, y vosotros a partir de esa tabla de verdad sacaríais la expresión algebraica. 00:00:15
O sea que si en vez de tener esto tenéis la tabla de verdad, no hay ningún problema, sería solo llegar hasta aquí. 00:00:23
Bueno, pues como ya habréis visto en la teoría o en el pdf que os he dejado en la 00:00:27
aula virtual, tenemos tres tipos de puertas, puertas NOT o de inversión, 00:00:32
puertas AND y puertas SOR, ¿vale? Y vamos a necesitar, normalmente necesitaremos los 00:00:38
tres tipos para una expresión algebraica. Yo lo hago de la siguiente manera, 00:00:44
partiendo de las tres entradas que son A, B y C, lo que hago es para cada una de 00:00:48
ellas, voy a sacar, a ver cómo lo hago, que sea así, por ejemplo A, tiro un cable con la señal A tal cual, tiro otro aquí en paralelo con la A invertida, ¿vale? 00:00:53
Esto es la puerta anota. Entonces en este cable tengo la A y en este tengo la A invertida. Y lo mismo haré para la B, sí, se va viendo, y lo mismo haré para la B, tiro un cable para la B, 00:01:06
¿Lo ves? A, A invertida 00:01:18
B, B invertida 00:01:24
Y lo mismo para la C 00:01:25
Para la C también tengo C y C invertida 00:01:33
Bueno, pues este es el primer nivel 00:01:36
¿Vale? Saco las señales y señales invertidas 00:01:38
En el segundo nivel 00:01:40
Lo que voy a hacer son las AND 00:01:42
Tengo dos puertas AND 00:01:43
Una que multiplica A invertida por B 00:01:45
Y otra que hace la función AND de A y de C 00:01:47
Bueno, yo muchas veces digo suma y multiplicación 00:01:50
Eso es por el símbolo que utilizamos 00:01:52
Pero ya sabéis que esto representa una OR 00:01:55
y que esto representa una AND. Entonces necesito dos AND. 00:01:56
Uno aquí y otro dibujo aquí. 00:02:00
Entonces, A negada 00:02:07
lo saco de aquí, tiro el cable así 00:02:09
multiplica A B sin negar. 00:02:12
Y la otra multiplicación es A sin negar, que lo saco de aquí 00:02:16
multiplicado por C sin negar 00:02:19
que lo saco de aquí. Entonces, aquí ya tendría 00:02:22
lo escribo aquí en pequeñito, A negado por B 00:02:25
y aquí tengo A por C. 00:02:27
¿vale? y ahora ¿qué tengo que hacer? 00:02:29
simplemente la or, la suma 00:02:32
por así decirlo, de estas dos 00:02:34
entonces aquí tengo 00:02:35
y aquí tengo ya la función f 00:02:37
que es a negado por 00:02:40
b más a por c 00:02:43
y entonces fijaros que tengo, necesito 00:02:45
para implementar esta función, en realidad 00:02:47
este negador, este inversor no lo necesito 00:02:49
este tampoco lo voy a necesitar 00:02:52
porque no lo uso, lo voy a tachar 00:02:53
porque no lo necesito 00:02:55
entonces necesitaría un inversor 00:02:56
Dos AND y una OR 00:02:59
Vale, pues ahora el siguiente paso 00:03:01
Es ir al 00:03:04
Al Tinkercad y lo implementamos 00:03:05
Dejo esto aquí, este esquema 00:03:07
Lo dejo aquí minimizado 00:03:09
O lo dejo aquí en la pantalla, ahora volveremos con él 00:03:11
Entonces me voy al 00:03:13
En Tinkercad, ya lo he abierto 00:03:15
Tengo aquí, si abrimos la biblioteca a todos 00:03:18
Tenemos puertas AND 00:03:21
Puertas OR y inversores 00:03:22
Que están aquí 00:03:25
Entonces bueno, como necesito un inversor 00:03:26
Voy a empezar por inversor 00:03:28
saco esto aquí 00:03:29
bueno, antes que todo esto 00:03:31
necesito, voy a borrar esto 00:03:34
necesito que se me haya olvidado 00:03:36
una base sobre la que pinchar 00:03:37
todo esto 00:03:40
es una placa de pruebas 00:03:40
puedo coger la mini, bueno 00:03:43
para qué vamos a andar con mis series, cojo la grande 00:03:45
aunque luego me va a sobrar espacio por otros lados 00:03:47
pero bueno, cojo la grande 00:03:49
y luego 00:03:51
¿qué necesitaré? 00:03:54
pues voy a necesitar una fuente de alimentación 00:03:58
acordaros, acordaos, que el 0 representa 0 voltios y que el 1 normalmente va a representar 00:04:01
5 voltios, entonces yo lo que necesito es una fuente, un suministro de energía, puedo 00:04:07
coger la fuente esta que tengo aquí, la pongo aquí y la pongo a 5 voltios, vale, y ahora 00:04:13
¿qué voy a hacer? Bueno, pues voy a utilizar esta línea y esta para ponerlos, para suministrar 00:04:20
0 si uno estira este cable, lo pongo aquí, pongo el cable de color negro, ya sabéis 00:04:25
que los colores es simplemente para para que sea más fácil identificarlos 00:04:31
pero que funcionalmente no tiene ninguna importancia y este lo pongo a 00:04:35
rojo entonces al momento que yo enciendo esto que inicio la simulación pues aquí 00:04:39
tendría cero voltios y aquí tendría 5 y yo los voy a ir sacando de aquí los 00:04:44
valores de 0 y 5 que necesite entonces 00:04:49
vamos a hacer más cosas voy a ir trayendo ahora los bueno voy a necesitar también 00:04:54
pulsadores para las entradas. O interruptores, vamos a usar mejor interruptores. Como tenemos 00:05:03
tres entradas, vamos a usar tres interruptores. Interruptores aquí están. Eso sería la A, 00:05:08
por ejemplo. Otro aquí, que sería la B. Y otro aquí, que sería la C. Entonces, lo 00:05:19
que yo voy a hacer es, mi salida va a estar aquí. Bueno, mi A, B y C van a salir de aquí. 00:05:28
y aquí a este punto lo conectaré a cero, por ejemplo, lo pongo negro, esto lo conecto a cero, lo pongo negro y esto lo conecto a cero 00:05:34
y estos otros dos lados, este lo pongo aquí, lo pongo rojo porque está conectado al uno y este lo pongo al rojo. 00:05:45
Así es como vamos a simular las entradas digitales. 00:05:58
Este por ejemplo, si yo aquí, de este cable, aquí en este punto, al mismo saldrían 0, si yo pulso, aquí tendría 1, y lo mismo para los otros dos, entonces de aquí, aquí va a estar mi A, que puede estar a 0 si está pulsado aquí, o a 1 si está en el otro lado, aquí va a estar mi B y aquí va a estar mi C, ¿vale? 00:06:03
ya tengo mis tres entradas, que pueden estar a cero o a uno 00:06:22
y tengo también este cero y este uno 00:06:25
estos cinco voltios disponibles 00:06:27
vale, pues ya tengo todo lo que necesito 00:06:29
ya tengo todo lo que necesito 00:06:31
ya puedo empezar, tengo mi A, B y C 00:06:32
y ya puedo empezar a ir poniendo las 00:06:35
las puertas, necesito lo primero 00:06:37
un inversor 00:06:39
necesito lo primero un inversor 00:06:40
uno para la A, porque vamos a necesitar 00:06:42
tanto la A como la A negada 00:06:45
bueno, pues voy a sacar inversores 00:06:46
me voy a la familia esta de circuitos integrados 00:06:47
la del 74, que no lo he visto en teoría 00:06:51
y hay uno que tiene inversores, inversores 00:06:53
a decimal, este 00:06:55
circuito es muy largo 00:06:56
tiene un montón de inversores, solo vamos a necesitar 00:06:59
uno, pero bueno, da igual 00:07:01
pues al final me voy a quedar corto, ya que me sobraba 00:07:02
espacio, pero me voy a quedar corto, bueno, luego se falta 00:07:07
esa contra, entonces este es el de los inversores 00:07:09
vale, pues entonces 00:07:12
aquí tengo A 00:07:14
y voy a, fijaros 00:07:15
no hace falta que, podemos ir a una página 00:07:17
web y buscar el 74HC04 00:07:20
4, a ver que 00:07:22
hay que ir en cada pata, pero realmente 00:07:25
no hace falta porque el simulador es muy cómodo 00:07:26
y nos lo dice, por ejemplo, esta que pone 00:07:28
entrada potencia, quiere decir que esto hay que 00:07:30
colocarlo a 5, al montaje que estemos usando 00:07:32
como 1, y esta que pone 00:07:36
aquí abajo tierra, hay que ponerlo a 0 00:07:38
para que no andar cruzando 00:07:40
más cables, tiro un negro 00:07:42
desde el negro de aquí al negro de aquí abajo 00:07:44
y ya tengo otro negro aquí abajo, entonces 00:07:46
esto que pone tierra, pues desde aquí 00:07:48
tiro un cable, pues de hecho 00:07:50
este cable me lo llevo 00:07:52
hasta aquí y ya tengo este puntito 00:07:54
a tierra y este puntito a 00:07:58
este puntito lo tengo a tierra, que es lo que me pide, y este lo tengo a 5 voltios 00:08:01
y ahora ya puedo empezar a usar las entradas 00:08:06
por ejemplo, de aquí voy a tirar un cable con A, el A lo voy a poner por ejemplo 00:08:10
de color verde, vale, pues tiro un A aquí, esto es A 00:08:14
y este A entra a la entrada 6, bueno, pues aquí tendré el A invertido 00:08:19
aquí sé que tengo un A invertido 00:08:24
aquí tengo B 00:08:26
y aquí tengo C 00:08:29
y aquí tengo el A invertido 00:08:30
porque si esto es la entrada 6, esto es la salida 6 00:08:33
que es una inversión 00:08:35
pues ya tengo 00:08:36
esta primera parte del circuito 00:08:37
tengo A, tengo A invertido, tengo B y tengo C 00:08:41
ahora tendría que hacer dos OR 00:08:43
vale, pues voy a ir a 00:08:45
bloques OR 00:08:47
bloque OR 00:08:47
luego traeré otra placa 00:08:49
voy a haber puesto una más grande 00:08:54
pero ahora lo que voy a hacer es de nuevo te voy a conectar esto a esta 00:08:57
potencia a 5 todos los circuitos estos tienen que estar alimentados siempre 00:09:03
siempre y esta tierra y ya lo tengo a lo tengo alimentado fijaron las patillas 00:09:08
aquí tengo la entrada 4b la entrada 4a y la salida 4 o sea que lo que yo meta por 00:09:16
aquí y lo que meta por aquí salen sumados ha hecho honor aquí entonces que 00:09:21
me interesa quiero hacer el ol por ejemplo de ha negado y ve aquí ha 00:09:26
negado y ve bueno cojo la negado hasta aquí le voy a poner un color gris 00:09:30
está entrando la negado y hemos dicho si nos acordáis ha negado y ve el mes este 00:09:47
los cojo un bebé me lo llevo aquí es de lo pongo azul 00:09:53
y aquí tengo ahora mismo tendré ha negado más ha negado más 00:09:59
esto lo que yo quería es que fuera un an 00:10:04
perdón, me he equivocado, no pasa nada, quito esta partilla 00:10:05
y me traigo el an, que vais a ver además 00:10:08
que va a funcionar igual, esto es la 00:10:10
entrada de potencia, esto es la entrada de tierra 00:10:12
esto es la entrada 4a, esto es la 00:10:14
entrada, perdón, 4b, 4a y esto es el 4 00:10:16
ahora en vez de tener un or 00:10:18
tengo un an, claro que yo quería que me he equivocado 00:10:20
esto es un an, una multiplicación 00:10:22
entonces aquí tengo ahora mismo 00:10:24
anegado por b 00:10:25
¿qué otra multiplicación necesito? 00:10:26
bueno, volvamos a este circuito, yo necesito 00:10:29
a por c, bueno pues tendría que sacar 00:10:32
otro del A, otro cable del A, lo sacaré de aquí uno verde 00:10:34
y me lo llevaré a esta otra entrada, otro verde, que es el A 00:10:37
un poco menos lioso, me lo voy a llevar por fuera, me lo voy a llevar por aquí 00:10:40
yo simplemente porque quiero, y aquí tengo el A, estoy metiendo el A 00:10:50
por aquí, vale, en esta entrada estoy metiendo el A, esto es una entrada 00:10:58
y por aquí tendré que meter el C, para sacar otro producto 00:11:01
el C que es de aquí, bueno pues el C 00:11:06
voy a llevar por arriba 00:11:08
para no liarlo, lo pongo ahí 00:11:12
y le pongo otro color, si este era 00:11:17
verde y azul, este le voy a poner 00:11:19
amarillo, entonces aquí tengo 00:11:21
el A y el C y el producto 00:11:23
sale aquí, entonces ahora 00:11:25
¿qué necesito? bueno pues necesito 00:11:27
este 00:11:29
y este que pasen 00:11:30
por una puerta OR, este que es 00:11:33
A negado por B 00:11:35
perdón, que es 00:11:36
un OR, que es A con 00:11:38
con aporte bueno como me he quedado sin antes un poco otra calle en cuanto al 00:11:40
plato y me quedo sin espacio no pasa nada saco otra otra placa de 00:11:46
pruebas este caso sacó una misma conecta igual deje conectar las heridas voy a 00:11:51
traer aquí lo que necesito que está ahora necesito un ahorro si esto es un 00:12:05
and esto es un and con el que he hecho estas 00:12:10
dos ahora necesito un ahorro para hacer esto 00:12:14
entonces voy a la familia hasta el 74 00:12:16
y me traigo la oro y la pincho 00:12:19
entonces 00:12:21
esta es la potencia 00:12:22
esta es la tierra, bueno pues la tierra 00:12:24
tranquilamente 00:12:26
este me lo llevo aquí solo por comodidad 00:12:32
y la tierra la saco de aquí 00:12:35
una tierra ahí 00:12:37
que era donde yo quería 00:12:42
y ahora tengo que tener una potencia 00:12:43
a lo rojo 00:12:46
para que quede claro lo que estoy haciendo, de momento estoy 00:12:55
simplemente metiendo la potencia 00:12:57
aquí, la alimentación y la tierra aquí 00:12:59
Y ahora, ¿qué era lo que yo quiero? Pues quiero hacer, acordémonos, una OR de esos dos productos que ya tengo hechos. 00:13:01
Pues entonces, aquí tengo una entrada, aquí tengo una entrada y aquí tengo una salida. 00:13:08
Bueno, pues voy a coger este que era anegado por B, saco de aquí el cable, fácil de ver por lo menos, 00:13:10
y lo saco de color turquesa, si queréis, para que veáis lo que estoy haciendo. 00:13:23
Y de aquí, que es la multiplicación de los otros dos, tiro un cable hasta aquí y le pongo el color rosado. 00:13:30
venga pues entonces esto y esto son las dos sumas estas que estoy haciendo aquí 00:13:37
y mi salida va a estar aquí entonces aquí tengo mi salida para visualizar lo 00:13:43
que puedo hacer bueno pues puedo conectarla a un led por ejemplo 00:13:48
vamos a coger un led para que veamos a la salida si se enciende o se apaga 00:13:52
entonces recordaros que el positivo la partida 00:13:57
positiva es la de la derecha entonces lo que voy a hacer es colocar 00:14:03
o sea, tengo que conectarla a una resistencia de protección 00:14:06
y si no me quedo, saco una tierra 00:14:18
para que quede claro, ¿vale? 00:14:22
tierra, tengo que sacar 00:14:29
una resistencia de protección 00:14:31
recordaros que da de 220 00:14:33
la conecto ahí 00:14:35
le doy un valor de 220 ohmios 00:14:36
20 ohmios 00:14:39
y esta salida que tengo aquí 00:14:43
lo llevo 00:14:45
como es la salida final, a ver que color le doy 00:14:47
le voy a dar un color blanco 00:14:51
simplemente para identificar cada parte 00:14:53
no tiene ninguna historia 00:14:55
entonces, ahora mismo, si yo iniciara la simulación 00:14:56
esto sería A, B, C 00:14:59
A, B y C, de izquierda a derecha aquí 00:15:00
y esto sería la salida, bueno, vamos a ver si funciona 00:15:02
entonces, ¿qué esperamos nosotros? 00:15:05
esperamos, por ejemplo 00:15:07
que si A vale 1 00:15:08
y C vale 1, debería encenderse 00:15:11
bueno, vamos a poner A1 00:15:13
y C, A1 00:15:14
se ha encendido, luego es en inter, me está funcionando bien 00:15:17
¿vale? y ¿qué más cabría esperar? 00:15:19
¿qué más cabría esperar? 00:15:22
que si A vale 0 y B vale 1 00:15:23
se enciende, A vale 0 00:15:25
y B vale 1, se enciende 00:15:27
además esto se encenderá 00:15:29
independientemente de lo que barra 00:15:31
y lo mismo razonamiento podemos hacer que si A y C 00:15:32
valen 1 los dos 00:15:36
se enciende como ya hemos visto 00:15:37
y se enciende independientemente de lo que vale B 00:15:39
bueno, pues esta es, así hemos 00:15:42
simulado el 00:15:44
ejemplo este, bueno pues yo ahora 00:15:45
os voy a dejar en la 00:15:48
yo os dejaré una tarea 00:15:49
que no va a ser este ejercicio, sino uno parecido 00:15:52
pero bueno, de momento espero que hayáis entendido 00:15:54
cómo se simula un circuito utilizando circuitos integrados. 00:15:56
Primero sacamos la expresión algebraica, dibujamos las puertas para tener claro que vamos a conectar 00:16:00
y una vez que tenemos el dibujo podemos montarlo en el simulador, 00:16:08
que en la vida real sería así, trabajaremos con circuitos de estos. 00:16:14
Y si sois un poco cuidadosos, pues no tiene ninguna dificultad. 00:16:17
Todo se montaría así, en un primer momento hacemos inversiones, las que haga falta, 00:16:21
en un segundo momento hacemos AND multiplicaciones las que haga falta 00:16:25
y al final hacemos las OR que haga falta 00:16:29
pues ya está 00:16:31
Autor/es:
David Gonzalez Arroyo
Subido por:
David G.
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Fecha:
6 de enero de 2021 - 19:53
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