¿Cómo conectar botones a puertas con LED de estado?

Creo que debería ser 'obvio' que el interruptor y la puerta deben funcionar sin el LED.

De lo contrario, no puede estar seguro de que ninguno de sus circuitos lógicos funcione sin el LED, lo que sería un efecto Heisenberg , el acto de observar el circuito puede cambiar el comportamiento del circuito.

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

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

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

Podría comprobar 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 LED + resistencia en 2, 3 o ambos para observar cualquier punto en un circuito.

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

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

Estoy tratando de alertarlo sobre el problema de monitoreo más general que ocurre cuando construye 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 seguimiento de un resultado parcial. A veces, es más fácil comprender el comportamiento del circuito lógico general cuando se ve un resultado parcial específico, y es posible que ese resultado parcial deba ser verdadero o falso. Por ejemplo, a menudo es útil ver si alguna entrada de una puerta AND es falsa y si 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 lo verdadero es importante.

Por lo tanto, una buena estrategia tiene las propiedades:

• Los 'LED de observación' se pueden agregar y quitar sin afectar el circuito
• las entradas pueden ser botones o interruptores; los botones normalmente (sin presionar) pueden ingresar verdadero o falso, los interruptores pueden proporcionar cualquier estado
• cualquier señal puede llevar cero, uno o dos LED (estandarizaría un color para verdadero y un color diferente para falso)
• la electrónica para los LED de "observación" debe ser la misma para los botones y los estados lógicos intermedios, de modo que pueda ensamblar circuitos más grandes a partir de circuitos más pequeños, o eliminar términos y sustituirlos por un 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 resultado que le gustaría ver de ellos.

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

Un problema decentemente prominente con el enfoque 1 es que el LED causará una caída de voltaje, por lo que la puerta lógica en realidad 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 pines de E/S en mirocontroladores)

Es importante reconocer que TTL usó una limitación de corriente de mayor impedancia 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 desde 74xx a 74Lsxx a CMOS 74HCTxx siempre ha sido para unión de diodo PN o caídas Vbe de 0,65 V cada una o 1,3 V -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 rojo, etc.), por lo que usarlos en serie para hacer una entrada lógica 0 no satisfará el nivel máximo de 0,8 V, dando márgenes de 0,5 V para el peor caso de 0 lógico.

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

La razón de este aparente margen de voltaje asimétrico es en realidad equilibrar la potencia de ruido o el margen VI del ruido parásito.

Por lo tanto, cuando calcula los voltajes de entrada reales, el ejemplo 2 es el único que falla por no cumplir con los criterios para Vil = 0,8 máx. y Vih = 2,0 min. El ejemplo 2 tiene Vih = 5 V y pero la corriente de entrada y salida de Iil es 1,6 mA, por lo que 200 ohmios. no se necesitaría un menú desplegable de 10k para que funcione como una "curita" y no se recomienda.

No se muestra un LED rojo de +220 ohmios pullup a 5 V con un interruptor a tierra con una impedancia de controlador de hasta 60 ohmios para obtener 0,8 V máx. Mientras que la salida 7400 para una salida "0" es de 0,4 V a 16 mA, tiene una ESR de salida baja típica <40 ohmios y también funciona. Así es como podría haberlo hecho solo usando activo bajo para indicadores ON. Llamamos a esto "lógica negativa" o entradas bajas activas, comúnmente utilizadas en TTL para establecer, restablecer, 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 con CircuitLab}

El punto marcado como Sonda 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 búfer 7404. El segundo usa una puerta AND como búfer.

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