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Sistemas Digitales EE-635 M2

I.

OBJETIVO 1.- Identificar los circuitos integrados de tecnología digital 2.- Comprobar el funcionamiento de los circuitos integrados TTL Y CMOS. 3.- Uso del manual de circuitos integrados y la terminología empleada.

II.

MATERIALES 1.2.3.4.5.6.7.-

III.

Fuente de alimentación regulada variable + 5VDC 02. Protoboard 01 alicate de punta. 01 alicate de corte. Cable telefónico para conexiones. Resistencias de 330 Ohm y ¼ W. Diodos LED.

PROCEDIMIENTO 1.- Del manual de C.I defina lo siguiente: a)

Niveles lógicos TTL. En los circuitos digitales es muy común referiste a las entradas y salidas que estos tienen como si fueran altos o bajos. (niveles lógicos altos o bajos). A la entrada alta se le asocia un “1” y a la entrada baja un “0”. Lo mismo sucede con las salidas.

Fig. 1 Niveles Lógicos TTL

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b)

Niveles lógicos CMOS.

Fig. 2 Niveles Lógicos CMOS

c)

Inmunidad al ruido. La inmunidad al ruido es el grado de tolerancia a las variaciones no deseadas en el nivel de la señal de entrada, esto al mismo tiempo se encuentra asociado con el margen de ruido. Todos los circuitos lógicos deben de tener incluida la capacidad de tolerar fluctuaciones en la tensión de sus entradas sin que se llegue a cambiar es estado de la tensión original de entrada que se le denomina margen de ruido, el cual se caracteriza por ser la desviación máxima en el valor de la señal frente a los que se garantizan los niveles lógicos.

d)

Margen de ruido El ruido es una señal no deseada, que interfiere en la señal original. Por lo tanto, el margen de ruido es la medida de parámetros en donde entra el ruido en la señal. El margen de ruido se expresa en voltios. El margen de ruido en estado alto se define: 𝑉𝑁𝐻 = 𝑉𝑂𝐻(𝑚𝑖𝑛) − 𝑉𝐼𝐻(𝑚𝑖𝑛) El margen de ruido en estado bajo se define: 𝑉𝑁𝐿 = 𝑉𝐼𝐿(𝑚𝑎𝑥) − 𝑉𝑂𝐿(𝑚𝑎𝑥)

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e)

Disipación de potencia Representa la cantidad de energía consumida por una compuerta mientras sus entradas están estables. En la familia CMOS, la disipación de potencia se da prácticamente en régimen de conmutación. La mayor disipación de potencia en régimen estático ocurre en la familia TTL.

f)

Retardo de propagación Es el tiempo que tarda una señal para atravesar un conductor o dispositivo. Cuando una señal pasa a través de un circuito lógico, siempre experimenta un retardo temporal llamado tiempo de retardo de propagación. Este tiempo es muy importante porque limita la frecuencia máxima a la que es posible trabajar.

g)

Producto velocidad-potencia La velocidad de una familia lógica y su disipación de potencia son los dos factores principales que pueden diferenciarla de las demás y que todos los fabricantes tratan de mejorar. La velocidad de una familia lógica viene determinada por el retardo de propagación típico de la misma (tp). El fabricante tratara de minimizar este factor (tp), así como el consumo. Estas dos propiedades se suelen dar e un producto de ambas, que se mide en pico julios(pJ) y este siempre se tratara de reducir en lo mas posible. Observando podemos sacar nuestras propias conclusiones; entre ellas, que la familia TTL que presenta una mejor relación velocidad - consumo es la TTL-ALS y en general, la familia ACL supera a todas ampliamente.

h)

Fan in y Fan out. Fan In: El fan-in definido como el número máximo de entradas que una puerta lógica puede aceptar. Si el número de entradas excede, la salida será indefinida o incorrecta. Se especifica por el fabricante y se proporciona en la hoja de datos.

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Fan Out: El fan-out se define como el número máximo de entradas (carga) que se pueden conectar a la salida de una puerta sin degradar el funcionamiento normal. Fan Out se calcula a partir de la cantidad de corriente disponible en la salida de una puerta y la cantidad de corriente necesaria en cada entrada de la puerta de conexión. Se especifica por el fabricante y se proporciona en la hoja de datos. Exceder la carga máxima especificada puede causar un mal funcionamiento porque el circuito no podrá suministrar la potencia demandada. 2.- Obtenga la curva de transferencia de la puerta NAND a partir del C.I 74LS00.

V0

Vi

0

4.59

0.1

4.56

0.2

4.45

0.3

4.34

0.4

4.26

0.5

4.19

0.6

4.12

0.7

4.05

0.8

3.98

0.9

3.87

1

3.18

1.1

0.23

1.2

0.15

1.3

0.15

1.4

0.15

1.5

0.15

1.6

0.15

1.7

0.15

1.8

0.15

1.9

0.15

2

0.15

Tabla. 1 Valores de Vo y Vi

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V0

Curva de Transferencia de la puerta NAND 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0

1

2

3

4

5

6

Vi

Grafico. 1 Vo vs Vi

3.- Utilizando el manual de C.I TTL, verifique en el laboratorio la lógica de funcionamiento de los siguientes C.I verificando su tabla de funcionamiento.

Figura 3. Tabla de funcionamiento

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4.- Implemente en el laboratorio el circuito lógico mostrado y haciendo uso de una tabla de combinaciones hallar el valor de f(w, x, y, z). Verifique los valores teóricos con los obtenidos en el laboratorio. Considere la entrada w la más significativa.

Fig. 4 Tabla de valores del circuito f(w,x,y,z)

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5.- Obtenga la curva transferida de la puerta mostrada en el osciloscopio.

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6.- Para los circuitos que se muestran en las figuras 1 y 2, encuentre su tabla de combinaciones, determine qué tipo de compuerta son y a que familia lógica pertenecen.

A

B

S

0

0

0

0 1

1 0

0 0

1

1

1

A 0

B 0

S 0

0 1

1 0

1 1

1

1

1

La figura 1 corresponde a una compuerta AND

La figura 2 corresponde a una compuerta OR

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7.- Usando el circuito de la figura , ajuste 𝑃1 para que 𝑉𝐼𝐿 sea 0.8 V. Ajuste 𝑃2 para que 𝐼𝑂𝐻 sea 400 𝑢𝐴. Medir 𝑉𝑂𝐻 = __________. Ponga el miliamperímetro en el pin de entrada de la compuerta y mida 𝐼𝐼𝐿 = _________. Conecte las dos entradas de cada una de las cuatro compuertas que tiene este circuito integrado a cero volts (tierra) y mida 𝐼𝐶𝐶𝐻 =_____.

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8.- Usando el circuito de la figura , ajuste 𝑃1 para que 𝑉𝐼𝐻 sea 2 V. Ajuste 𝑃2 para que 𝐼𝑂𝐿 sea 8 𝑚𝐴. Medir 𝑉𝑂𝐿 = __________. Ponga el miliamperímetro en el pin de entrada de la compuerta y mida 𝐼𝐼𝐻 = _________. Conecte las dos entradas de cada una de las cuatro compuertas que tiene este circuito integrado a 5 volts (Vcc) y mida 𝐼𝐶𝐶𝐿 =_______.

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IV.

OBSERVACIONES, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

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