Reporte Práctica 2.docx

Reporte Práctica #2 ESTUDIO DE LAS FUNCIONES LÓGICAS TTL Y CMOS

Laboratorio Sistemas Digitales I Horario: Jueves 7:00-9:00P.M. Profesor: Francisco Javier Armenta Luna Integrantes: José Rafael Ochoa Parra Jasón Alan Rodríguez Leyva Luis Tadeo Terán Robles 28 de Septiembre del 2017

ID: 00000133085 ID: 00000133528 ID: 0000090902 Cd. Obregón, Sonora.

PRE-REPORTE

74LS02 USANDO VCC=5V, A 25 grados Centígrados Symbol Parameter VOH HIGH Level Outputo Voltage VOL LOW Level Outputo Voltage IIH IIL VIH VIL ICCH ICCL

HIGH Level Input Current LOW Level Input Current HIGH Level Input Voltage LOW Level Input Voltage Supply Current whit Outputs HIGH Supply Current whit Outputs LOW

Conditions VCC=Min, IOH=Max, VIL=Max VCC=Min, IOL=Max, VIH=Min IOL=4mA, VCC=Min VCC=Max, VI=2.7V VCC=Max, VI=0.4V

Min

Typ

2.7

3.4

Max Units V

0.35

0.5

0.25

0.4 20 -0.4

2 0.8 VCC=Max VCC=Max

1.6 2.8

V µA mA V V mA mA

tpd Symbol tPLH tPHL

Propagation Delay Time LOW to HIGH Level Output Propagation Delay Time HIGH to LOW Level Output

4001 Symbol VOH VOL VIH VIL IIH, IIL

VCC= 5V Parameter Output HIGH Voltage Output LOW Voltage Input HIGH Voltage Input LOW Voltage

TPd

Propagatio Delay Time

ICC

RL=2KΩ Units CL=15pF CL=50pF

Parameter

Input Leakage Current

13

18

ns

10

15

ns

Min 4.95 3.5 HCC Type HCF Type

Typ

Max Units V V 0.05 V V 1.5 ±10-5 ±0.1 µA ±10-5 ±0.3 ns 125

RESULTADOS PARTE I Caracterización del ci 7402 TTL 

Implementamos el sig. circuito



Ajustamos el generador de funciones, donde la salida tendrá que ser normal y senoidal.



Ajustamos del osciloscopio en el modo X-Y, 0.5 V/DIV para el canal X y 1 V/DIV para el canal Y. Seleccionamos el origen de graficación en la esquina inferior izquierda de la pantalla. Cerramos el interruptor SW y graficamos a detalle, el trazo obtenido en el osciloscopio.



 

Apagamos la fuente de alimentación y sustituya la resistencia R de 1 KΩ por otra de 100 KΩ. Encendemos la fuente y repetimos el paso 4. ¿Qué fue lo que sucedió con la gráfica?, ¿A qué se debió lo anterior?

R.- La gráfica muestra una amplitud menor a la de 1 KΩ , y se debe a que es mayor la resistencia al flujo de la corriente (i)



Implementamos el circuito de la siguiente figura .



Con SW1 en posición cerrado y SW2 abierto, medimos los valores de las corrientes INH e ICCH.

IINL=0.1 

ICCL=3.32mA

Con SW1 en posición abierto y SW2 cerrado, medimos los valores de las corrientes IINL e ICCL.

IINL=0.1 

ICCL=3.32mA

Con estas lecturas calcular IINL, IIL, e ICC, de acuerdo a las siguientes fórmulas: 𝐼 𝐼𝐻 =

𝐼 𝐼𝑁𝐻1 8

=22.83mA -------- 𝐼 𝐼𝐿 =

𝐼 𝐼𝑁𝐿 8

= 0.0125 𝜇𝐴 ------ 𝐼𝑐𝑐 =

𝐼𝑐𝑐ℎ+𝐼𝑐𝑐𝑙 8

=0.0625μA

TIEMPO DE PROPAGACION 

Implementamos el circuito de la siguiente figura.



Medimos el periodo T de la señal de salida, con el osciloscopio calibrado en 1 V/DIV, C.A. y con la base de tiempo en el rango menor. Calcule el tiempo de propagación:



𝑡 𝑃𝐷 =

38.12 𝑛𝑆 = 6.37 6

PARTE II Caracterización del C.I. 4001 (Familia CMOS).



Implementamos el sig. circuito. Cambiando el 7402 por el 7401.



Ajustamos el generador de funciones, donde la salida tendrá que ser normal y senoidal. Cambiando la señal de 0-5 V por 0-10 V.



Ajustamos del osciloscopio en el modo X-Y, 0.5 V/DIV para el canal X y 1 V/DIV para el canal Y. Seleccionamos el origen de graficación en la esquina inferior izquierda de la pantalla. Cerramos el interruptor SW y graficamos a detalle, el trazo obtenido en el osciloscopio.



 

Apagamos la fuente de alimentación y sustituya la resistencia R de 1 KΩ por otra de 100 KΩ. Encendemos la fuente y repetimos el paso 4. ¿Qué fue lo que sucedió con la gráfica?, ¿A qué se debió lo anterior?

R.- De la misma forma que en la parte uno, la gráfica muestra una amplitud menor a la de 1 KΩ , y se debe a que es mayor la resistencia al flujo de la corriente (i)

TIEMPO DE PROPAGACION 

Implementamos el circuito de la siguiente figura.



Medimos el periodo T de la señal de salida, con el osciloscopio calibrado en 1 V/DIV, C.A. y con la base de tiempo en el rango menor. Calcule el tiempo de propagación:



𝑡 𝑃𝐷 =

76.00 𝑛𝑆 = 6.37 6

CONCLUSIONES

Conclusión

José Rafael Ochoa Parra

Para esta práctica nos enfocamos más que nada en las compuertas lógicas 7402 NOR y sus características en cuanto relación con señales de salida y entrada, corrientes del integrado y sus formas de representarse. Además se hizo el estudio de la misma manera para los circuitos integrados 7201 NAND, sus niveles de voltaje entre otras más. Nos dimos cuenta de que se tiene que tener en cuenta de revisar completamente todo el equipo de laboratorio ya que eso provoca no poder hacer los pasos de manera correcta.

ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS 1.- Determine de las funciones de transferencia los valores tanto para TTL como para CMOS de: VILmax, VIHmin, VOLmax, VOHmin. Concluya al respecto. Características de la serie TTL estándar

Familia cmos. Los voltajes de alimentación en la familia CMOS tiene un rango muy amplio, estos valores van de 3 a 15 V para los 4000 y los 74C. De 2 a 6 V para los 74HC y 74HCT. Los requerimientos de voltaje en la entrada para los dos estados lógicos se expresa como un porcentaje del voltaje de alimentación. Tenemos entonces: VOL(max) = 0 V VOH(min) = VDD VIL(max) = 30%VDD VIH(min) = 70% VDD

Por lo tanto podemos concluir que los márgenes de ruido se pueden determinar a partir de la tabla anterior y tenemos que es de 1.5 V. Esto es mucho mejor que los TTL ya que los CMOS pueden ser utilizados en medios con mucho más ruido. Los márgenes de ruido pueden hacerse todavía mejores si aumentamos el valor de VDD ya que es un porcentaje de este.

2.- Compare las diferencias entre las familias, en voltaje, corriente y en tiempo de propagación, tanto para los valores teóricos y prácticos. En comparación con las familias lógicas TTL, las familias lógicas CMOS son más lentas en cuanto a velocidad de operación; requieren de mucho menos potencia; tienen un mejor manejo del ruido; un mayor intervalo de suministro de voltaje; un factor de carga más elevado y requieren de mucho menos espacio (área en el CI) debido a lo compacto de los transistores MOSFET. Además, debido a su alta densidad de integración, los CI MOS están superando a los CI bipolares en el área de integración a gran escala. (LSI - memorias grandes, CI de calculadora, microprocesadores, así como VLSI).

3.- ¿Cuál es la razón de la diferencia entre las dos familias en el parámetro “fan out”?. El fan-out significa la capacidad que tiene un circuito lógico para conectar varias entradas a la misma salida. Por ejemplo: la familia TTL posee un fan-out de 10 puertas mientras que la familia CMOS 74 HC posee un fan-out mucho mayor, del orden de 100 puertas.

4.- Investigue si es posible conectar directamente una salida de una compuerta TTL a una entrada de una CMOS y viceversa. De TTL a CMOS no hay ningún problema. El problema de inteconectar esas dos familias lógicas, pasa por varios aspectos, uno de ellos es el fan-out, pero también los niveles lógicos que manejan uno y otro, aún con las mismas alimentaciones. En TTL el cero lógico a la salida es de 0.4V como máximo, y a la entrada de 0.8V como máximo, en tanto que en el CMOS es por debajo de alrededor del 50% del voltaje de alimentación, es decir 2.5V con 5V. Para los unos, los valores son de 2.4V a la salida y de 2.0V a la entrada para el TTL y por encima del 50% del voltaje de alimentación para el CMOS. De este modo, hay voltajes que en un CMOS tienen sentido y en un TTL caen en una región fuera de los umbrales del uno y del cero, con lo que un TTL recibiendo señales de un CMOS puede empezar a funcionar de manera errática.