elementos












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Elementos de construcción 4.
Circuitos comerciales.
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Se ha estudiado el funcionamiento del relevador, del transistor usado como interruptor y se tiene una buena idea de cómo se fabrican compuertas lógicas con transistores bipolares (TTL’s) y de efecto de campo (CMOS). La idea de este apartado es familiarizar al estudiantecon las herramientas que ofrece el mercado para construir sistemas digitales al consultar los datos de los fabricantes1 de circuitos digitales discretos2.

Hasta este momento hemos estudiado circuitos combinacionales así que estudiaremos únicamente lo relativo a compuertas lógicas elementales como AND’s, NOR’s, inversores, etc y a circuitos comerciales que resuelven problemas encontrados confrecuencia como decodificadores, multiplexores, sumadores, etc.

Las compuertas lógicas elementales como las listadas en la figura 11.1 son circuitos integrados digitales que se catalogan como de baja escala de integración (SSI) porque con unos cuantos transistores en un dado de silicio se logran construir, por ejemplo, 6 inversores y empaquetarlos en DIP de 14 terminales. El empaque comercial másestándar que presentan los fabricantes al público para hacer diseños de bajo volumen o prototipos es el paquete DIP porque puede ser montado en tabletas para prototipo o en circuitos impresos con orificios. En un DIP de 14 patas podemos encontrar también cuatro AND’s de dos entradas cada una o cuatro NAND’s, OR’s, NOR’s o XOR’s de dos entradas cada una. También encontramos paquetes con 3 NAND’s de3 entradas o dos OR’s de 4.

Casi todas las configuraciones se encuentran tanto en la serie TTL (construidos con transistores bipolares y CMOS) como en la serie 4000 (CMOS).

La tarea 11.13 consiste en hacer una lista de los circuitos integrados comerciales de la serie 74 y de la 4000 que tengan compuertas lógicas elementales. Por ejemplo, el 7420 es un DIP con 2 compuertas NAND de 4 entradasy el 4012 hace las mismas funciones pero la configuración de las terminales es diferente. Por ejemplo, la terminal 1 del 7420 es una de las 4 entradas de la compuerta 1 y la terminas 1 del 4012 es la salida de una de las dos NAND’s. Nótese que la terminal 7 para los dos circuitos es tierra (negativo de la fuente) mientras que la 14 es positivo: de +2 a +5V si se trata de la serie HC (74HC20) y de+5 para la LS (74LS20) o HCT (74HCT20). Para el 4012 en la terminal 14 debe haber cualquier voltaje entre 3 y 15 volts. La forma genérica de llamar a un circuito de la serie 74 es el 74 seguido del número: 20, 7420. A veces se omite la familia para simplificar 7420, 74LS20, 74HC20, 74HCT20 etc.








Figura 11.1. Dibujo de las terminales de un paquete DIP de la serie 74 y otro de laserie 4000 que contiene dos compuertas NAND de dos entradas cada una.

Decodificadores.
Hay circuitos integrados que resuelven funciones que se usan mucho en los sistemas digitales. Por ejemplo, un decodificador de BCD a 7 segmentos. “Decodificador” significa que convierte un código a otro código. Por ejemplo en este caso, como entrada se tiene un número en BCD (4 líneas con información binaria(8 – 4 – 2 – 1) que representa un número del 0 al 9 y como salida se tienen 7 líneas de datos en código “7 segmentos” para prender los “focos” de un display, de tal forma que un uno (0001) en la entrada debe prender los segmentos b y c y un ocho en la entrada deben de encender todos los segmentos del display. Cada salida es un problema digital a resolver. Si se plantean las ecuaciones (segmento a= 0, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, segmento b = 0, 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, segmento c…) y se minimizan, se llegará al diagrama lógico de la figura 11.2. Necesitaríamos una buena cantidad de circuitos integrados con compuertas lógicas como las que vimos en el apartado anterior para fabricar el decodificador. Bueno, pues los fabricantes concientes de este problema nos hacen el favor de poner a nuestra...