¿Cómo conectar los botones a las puertas con los LED de estado?

Creo que debería ser 'obvio' que el conmutador y la compuerta deben funcionar sin el LED.

De lo contrario, no puede estar seguro de que cualquiera de sus circuitos lógicos funcionará sin el LED, que sería un Efecto Heisenberg , el acto de observar el circuito puede estar cambiando el comportamiento del circuito.

Entonces 1 es un mal enfoque; El LED + resistencia limitadora de corriente debe estar en paralelo con la entrada de puertas, después del interruptor. La caída de voltaje en un LED, como en 1, cuando se acciona la entrada siempre es una mala idea. La caída de voltaje en un LED verde probablemente sería tan grande que la puerta lógica no funcionaría, e incluso un LED rojo podría afectar a algunas familias lógicas. Eso es lo que quiero decir con un efecto 'Heisenberg'; agregar un LED de monitoreo cambia el comportamiento del circuito.

El estado lógico que el botón / interruptor debe manejar probablemente depende de la lógica de la aplicación (y de cómo podría estar intentando minimizar las puertas), por lo que tanto 2 como 3 pueden ser válidos en la misma aplicación.

Entonces se convierte en una cuestión de lo que quieres ver.
¿Desea ver cuándo la entrada de la puerta es alta, baja, ambas o no está conectada?

Es posible que compruebe que algo no está conectado con un multímetro.

Cuando estoy jugando, me gusta poder agregar, eliminar y mover "observación", por lo que usaría la disposición de resistencia LED + en 2, 3 o en ambos para observar cualquier punto en un circuito.

EDITAR:
No estoy sugiriendo que uses LOW == true.

Estoy sugiriendo que a menudo es conveniente "observar" ya sea verdadero, falso o ambos.

Estoy intentando alertarte sobre el problema de monitoreo más general que ocurre cuando construyes circuitos reales para aplicaciones, que representan expresiones complejas, con muchos términos intermedios.

En general, los circuitos lógicos tendrán puertas en serie con puertas. Entonces puede ser muy útil colocar un LED 'dentro' de una secuencia de puertas para facilitar el monitoreo de un resultado parcial. A veces es más fácil entender el comportamiento del circuito lógico general cuando se ve un resultado parcial específico, y ese resultado parcial puede ser verdadero o falso. Por ejemplo, a menudo es útil ver si alguna entrada de una puerta AND es falsa, y la entrada de una puerta OR es verdadera.

Por lo tanto, no base el enfoque de la supervisión del estado lógico en la idea de que solo la verdad es importante.

Por lo tanto, una buena estrategia tiene las propiedades:

• los 'LED de observación' se pueden agregar y eliminar sin afectar el circuito
• las entradas pueden ser botones o interruptores; los botones pueden normalmente (sin presionar) ingrese verdadero o falso, los interruptores pueden proporcionar estado
• cualquier señal puede llevar cero, uno o dos LEDs (yo estandarizaría en uno color para verdadero y un color diferente para falso)
• la electrónica para los LED de 'observación' debería ser la misma para los botones y estados lógicos intermedios, para que puedas ensamblar más grande circuitos de circuitos más pequeños, o eliminar términos y sustituirlos por botón o interruptor.

Estoy de acuerdo con Gbulmer en que el enfoque 1 no es deseable, pero los enfoques 2 y 3 están bien y dependen del tipo de salida que le gustaría ver.

El primer enfoque no es tan "seguro" (en relación con los voltajes de nivel lógico) como el segundo y el tercero, que usan las resistencias de 10k. Personalmente, tiendo a usar el estilo del enfoque 2 porque me gusta tener una salida ALTA activa, pero depende de tus preferencias.

Un problema decente prominente con el enfoque 1 es que el LED causará una caída de voltaje, por lo que la puerta lógica no verá su voltaje de nivel lógico, sino algo más pequeño. Los enfoques 2 y 3 no tienen este problema (los uso con frecuencia con los pines de E / S en los mirocontrollers)

Es importante reconocer que el TTL utilizó una limitación de corriente de impedancia más alta en el controlador del lado alto y de manera similar con las corrientes de entrada.

El voltaje de umbral estándar TTL para todas las familias de 74xx a 74Lsxx a CMOS 74HCTxx siempre ha estado en la unión de diodo PN o Vbe cae de 0.65 V cada una o 1.3V -1.4 nominal sujeto a efectos de temperatura. Este es también el voltaje de entrada TTL flotante.

Ahora los LED tienen una mayor caída de Vf (1.2 para IR, 2.1 para Red, etc.), por lo que usarlos en serie para hacer una entrada lógica 0 no satisfará el nivel máximo de 0.8V, lo que da 0.5V márgenes para una lógica 0 peor caso.

Por lo tanto, siempre coloque el LED en el lado alto ya que VIh = 2.0V como mínimo, lo que da un margen de ruido de 0.6-0.7V al umbral de entrada TTL.

El motivo de este aparente margen de voltaje asimétrico es, en realidad, para equilibrar la potencia de ruido o el margen VI del ruido parásito.

Por lo tanto, cuando calculas los voltajes de entrada reales, el ejemplo 2 es el único que falla por no cumplir los criterios para Vil = 0.8max y Vih = 2.0 min. El ejemplo 2 tiene Vih = 5 V y la corriente de entrada es de 1.6 mA, por lo que se necesitaría una desconexión de 200 ohmios y 10k para funcionar como "bandaida" y no se recomienda.

No se muestra un LED rojo +220 ohmios a 5V con un interruptor a tierra con una impedancia de hasta 60 Ohmios para obtener 0.8V máx. Mientras que la salida 7400 para una salida "0" es 0.4V @ 16mA, por lo tanto tiene una salida baja típica de ESR < 40 ohmios y también funciona. Así es como podría haberlo hecho usando solo activo para los indicadores ON. Llamamos a esto "lógica negativa" o entradas bajas activas, comúnmente utilizadas en TTL para configurar, reiniciar, etc.

Una cosa mucho más razonable sería tener un LED que no altere sus niveles lógicos para que pueda usarlo para sondear cualquier punto de su circuito sin tener que considerar qué efecto puede tener en el circuito. .

Algo como esto:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

El punto marcado Probe en ambos diagramas se puede conectar a cualquier punto de su circuito para mostrar el estado actual de esa entrada (o salida).

El primero usa un buffer 7404. El segundo utiliza una puerta AND como un búfer.

Puede conectarlos con un cable que tenga un extremo libre para usar como sonda lógica, o conectarlos permanentemente a algún punto que siempre desee monitorear.