Post on 10-Jun-2015
MÓDULO DE APRENDIZAJE
CUADERNO DE ESTUDIO
V E N E Z U E L A 2 0 0 5 S
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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO PARA LA ECONOMÍA POPULAR
INSTITUTO NACIONAL DE COOPERACIÓN EDUCATIVA
CICLO DE FORMACIÓN: BÁSICO COMPONENTE: TÉCNICO PRODUCTIVO MAB-TP-4
Diciembre, 2005
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO PARA LA ECONOMÍA POPULAR
INSTITUTO NACIONAL DE COOPERACIÓN EDUCATIVA
Especialistas en Contenido
Andrés Herrera Prof. Electrónica, E.T.I. “Leonardo Infante”
Chikon Hau Director de Ingeniería Eléctrica y Electrónica CHIKON HAU B.
Julio César Hernández. Prof. Electrónica. E.T.I. Gregorio Mc Gregory (Coche-Caracas)
Julio César Hernández. Prof. Electricidad y Electrónica. Consultor J.L. Asesoría Empresarial, C.A.
Especialistas Validadores
Julio César Hernández. Coordinador Electrónica. Instituto Universitario Jesús Obrero.
Jorge Pérez. Coordinador de Electrónica. E.T.I. Gregorio Mc Gregory.
Pablo Medina. Profesor de Electrónica. E:T:I: Leonardo Infante.
Raúl Reyes. Prof. Electrónica. E.T.I. Leonardo Infante.
José Ángel Guerra. Prof. Electrónica. Leonardo Infante.
Elaborado por:
Julio Cesar Hernández, Prof. Electrónica
Trascripción
Yaini Millán B. Asistente Administrativa J.L. Asesoría Empresarial, C.A.
Diagramación
William Chirinos Diseñador – Diagramador Independiente.
Supervisión y Revisión
Lic. Leida Bruzual P. Coordinadora General. J.L. Asesoría Empresarial, C.A.
Coordinación Técnica Estructural
División de Recursos para el Aprendizaje
Coordinación General
Gerencia General de Formación Profesional
Gerencia de Tecnología Educativa
1ra Edición 2005
Copyright INCE
ÍNDICE
Pág.
INTRODUCCIÓN
COMPONENTES DIGITALES
Compuertas Lógicas ................................. .........05
Compuerta AND ...................................... ............05
Compuerta OR ....................................... .............06
Compuerta NOT ...................................... ............07
Combinación de Puertas
Lógicas ............................................ ....................08
Utilización de puertas lógicas ..................... ......08
Prácticas Compuerta NAND ........................... ...09
Compuerta NOR...................................... ............10
Compuerta OR Exclusiva............................. ......12
Compuerta NOR Exclusiva ............................ ....13
Conversión de Puertas Utilizando
Inversores......................................... ...................14
Combinación de puertas lógicas ..................... .15
Lógicas Flip-Flops ................................. .............16
Contadores......................................... .................23
Registros de Desplazamiento ........................ ... 29
Codificadores...................................... ................ 33
Decodificadores.................................... .............. 37
Sistemas de visualización .......................... ....... 43
Display de Cristal Líquido (LCD)................... .... 45
Display Fluorescente al
Vacío (VFD) ........................................ ................. 48
Convertidores ...................................... ............... 51
Disparador Schmitt ................................. ........... 55
ENSAMBLAJE DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS
Definición. ........................................ ................... 59
Ensamblaje de Contador Fotoeléctrico............ 59
Ensamblaje de un Capacímetro Digital. ........... 61
Ensamblaje de una Cerradura Codificada ....... 64
Ensamblaje de un Frecuencíometro Digital..... 65
GLOSARIO ........................................... ............... 65
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................... 67
INTRODUCCIÓN
El presente cuaderno de estudio corresponde a la Salida
Ocupacional Ensamblador de Circuitos Electrónicos ,
del Módulo de Aprendizaje “Circuitos Electrónicos
Digitales” , Ciclo de Formación Básico y Componente
Técnico-Productivo, ha sido elaborado como instrumento
guía tanto al facilitador como al sujeto de aprendizaje
para este tipo de formación.
Su estructura responde al Programa de Formación
concebido por el Instituto Nacional de Cooperación
Educativa para el desarrollo de la mencionada Salida
Ocupacional en el marco de la Misión Vuelvan Caras, en
su segunda fase.
La Electrónica digital ha penetrado todos los campos de
la actividad humana, desde los ambientes especializados
del campo militar, las ciencias, hasta las aplicaciones
cotidianas del hogar.
Este cuaderno de estudio, constituye una herramienta útil
para el aprendizaje, no solo por su contenido temático,
sino por algunas propuestas presentadas que conllevan
al sujeto de aprendizaje a emprender actividades para la
construcción de su propio conocimiento, el desarrollo de
habilidades y destrezas, al igual que la internalización y
organización de actitudes y valores, todo ello, con la
debida orientación del facilitador, bajo una concepción
constructiva y de participación constante.
En este material de estudio de Componentes
Electrónicos “Digitales” se especifican: los componentes,
sus tipos de fabricación, símbolos, los tipos de
encapsulados, sus características, funcionamiento,
códigos, nomenclaturas, aplicaciones.
Es de hacer notar, en cuanto a los componentes
electrónicos que se describen en este cuaderno de
estudio, sólo se abordan una cantidad de ellos, los más
usados; queda como iniciativa del facilitador, describir las
características de funcionamiento de otros tantos
dispositivos electrónicos existentes. Esta selección, la
determinará los proyectos o circuitos que se definan para
ser ensamblados, como práctica formativa en la
adquisición de habilidades y destrezas requeridas por
esta Salida Ocupacional.
Es conveniente la investigación y el compartir
experiencias con sus compañeros y en otras fuentes de
estudio, a fin de consolidar y enriquecer los
conocimientos adquiridos.
Circuitos Electrónicos Digitales 5
COMPONENTES DIGITALES
Compuertas Lógicas
Son circuitos electrónicos que constituyen el bloque de
construcción básico de los sistemas digitales. Operan
con números binarios, por lo tanto también se denominan
puertas lógicas binarias.
Las tensiones utilizadas con las compuertas lógicas son
ALTA o BAJA.
ALTA significa un (1) binario, y BAJA un cero (0) binario.
Compuerta AND
Esta compuerta se denomina la puerta de “todo o nada”.
Para que la compuerta se active, todas las entradas
deben estar en tensión ALTA, de esta forma se tendrá
señal a la salida.
SÍMBOLO
Tabla de verdad Entradas Salidas B A Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
El álgebra booleana es una forma de lógica simbólica
que muestra cómo operan las puertas lógicas. Una
expresión booleana es un método “Taquigráfico” de
mostrar qué ocurre en un circuito lógico.
LA EXPRESIÓN BOOLEANA PARA EL CIRCUITO DE
LA COMPUERTA AND ES
A . B = Y
Se lee A AND B igual a la salida Y. El punto (.) significa
la función lógica AND en álgebra booleana.
El punto se puede omitir luego la expresión queda:
AB = Y
Las leyes del álgebra booleana para la función AND son:
A . 0 = 0
A . 1 = A
A . A = A
A . Ā = 0 Ā = no A, o el opuesto de A.
A B
Entradas Y Salida
Circuitos Electrónicos Digitales 6
EJERCICIOS
a. Para las siguientes entradas, ¿Cuál será la salida
para una compuerta AND?
Entradas Salidas B A Y 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1
b. Dibuje el símbolo lógico para una compuerta AND de
4 entradas.
c. Escriba la expresión booleana para una puerta AND
de 3 entradas.
Compuerta OR
La compuerta OR se denomina la puerta de “cualquiera o
todo”. La salida del circuito OR estará habilitada cuando
cualquiera de las entradas esté cerrada, es decir en
ALTA (1).
SÍMBOLO
Tabla de verdad Entradas Salidas B A Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
LA EXPRESIÓN BOOLEANA PARA EL CIRCUITO DE
LA COMPUERTA OR ES:
A + B = Y
Se lee A OR B igual a la salida Y. El signo más (+),
significa la función OR.
Entradas Y Salida
Circuitos Electrónicos Digitales 7
Las leyes del álgebra booleana para la función OR son:
A + 0 = A
A + 1 = 1
A + A = A
A + Ā = 0
EJERCICIO
a. Complete la tabla de la verdad, especificando la
salida para una compuerta OR.
Entradas Salidas D C B A Y 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1
Compuerta NOT
También se denomina inversor, es una compuerta
inusual. Tiene solamente una entrada y una salida.
El proceso de invertir es simple. La entrada se cambia
siempre por su opuesto. Si la entrada es 0, la puerta
NOT dará su complemento que es 1. Si la entrada es 1,
el circuito complementará para dar un 0. La inversión
también se denomina complementación o negación.
La doble inversión es igual al original. Después que una
señal digital va a través de dos inversores, vuelve a su
forma original.
SÍMBOLO
Tabla de verdad Entradas Salidas
0 1 1 0
Entrada A Y Salida
o este
Y Salida A Entrada
Circuitos Electrónicos Digitales 8
EXPRESIÓN BOOLEANA
A = Ā
Leyes del álgebra booleana para la compuerta NOT son
las siguientes:
0 = 1 1 = 0
Si A = 1, entonces Ā = 0
Si A = 0, entonces Ā = 1
Ā = A
EJERCICIO
a. En la siguiente figura, ¿Cuál es la salida en el punto
d y e, si la entrada en el punto a es el bit 0?.
Combinación de Puertas Lógicas
Para resolver muchos problemas cotidianos de lógica
digital se utilizan diversas puertas combinándolas entre
sí.
Ejemplo
Utilización de Puertas Lógicas Prácticas
En la actualidad, diminutos Circuitos Integrados (CIS)
funcionan como puertas lógicas. Estos CIS contienen el
equivalente de transistores, diodos y resistores en
miniatura.
Se fabrican CIS “Dual-in-line package” (DIP)
empaquetamiento de doble línea con una cantidad de
patillas o pines que puede variar entre 4 y 64 pines.
Estas patillas estarán distribuidas a lado y lado del
A Y
(a) (b) (c) (d) (e)
Circuitos Electrónicos Digitales 9
integrado. Los pines en los CIS, se entienden numerados
así: el pin a la izquierda de la ranura o muesca, o
indicado por un punto cerca de él, mirando el integrado
por encima corresponde al número 1, y se asignan
números consecutivos a cada uno de los otros en sentido
inverso al movimiento de las manecillas del reloj.
Los fabricantes de CIS proporcionan diagramas de
patillas, y en el manual de semiconductores se consultan,
tanto el diagrama de patillas como su función.
Todos los CIS tienen las conexiones habituales de
alimentación (VCC y GND).
Compuerta NAND
Es una puerta formada por una compuerta AND, cuya
salida se conecta a una puerta inversora NOT.
SÍMBOLO
Tabla de verdad Entradas Salidas B A Y (NAND) 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0
Al observar la salida de esta tabla de verdad, vemos que
es inversa a la tabla de verdad de la compuerta AND.
Circuitos Electrónicos Digitales 10
EXPRESIÓN BOOLEANA
A. B = Y o AB = Y
Ejercicios
a. Escribir la expresión booleana de una compuerta
NAND de 3 entradas.
b. Realizar la tabla de verdad de una puerta NAND de 3
entradas.
La función NAND ha sido la puerta universal en los
circuitos digitales; se emplea en la mayoría de los
sistemas digitales.
c. Cuál será la salida de una puerta NAND, si sus
entradas son las siguientes:
Entradas Salidas B A Y 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0
Compuerta NOR
Es una puerta formada por una puerta OR, cuya salida
se conecta a una puerta inversa NOT.
SÍMBOLO
Circuitos Electrónicos Digitales 11
Tabla de verdad Entradas Salidas B A Y (NOR) 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0
Al observar la salida de esta tabla de verdad, vemos que
es inversa a la tabla de verdad de la compuerta OR.
EXPRESIÓN BOOLEANA
A + B = Y
EJERCICIOS
a. Escribir la expresión booleana para una puerta NOR
de 3 entradas.
b. Realizar la tabla de verdad de una puerta NOR de 3
entradas.
c. Cuál será la salida de una puerta NOR, si sus
entradas son las siguientes:
Entradas Salidas B A Y 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1
Circuitos Electrónicos Digitales 12
Compuerta OR Exclusiva
La puerta OR-Exclusiva se denomina la puerta de
“algunos pero no todos”.
El término OR exclusiva se puede sustituir por XOR. Es
una combinación determinada de puertas AND, OR e
inversoras.
SÍMBOLO
Tabla de verdad Entradas Salidas B A Y (XOR) 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0
Esta tabla de verdad es similar a la tablas de verdad OR,
excepto que, cuando ambas entradas son 1, la puerta
XOR genera un 0. La puerta XOR se habilita sólo cuando
en las entradas aparece un número par de 1. La puerta
XOR puede considerarse como un circuito comprobador
de un número impar de bits 1.
EXPRESIÓN BOOLEANA
Ā . B + Ā. B = Y
A partir de esta expresión booleana se puede construir
un circuito lógico utilizando puertas AND, puertas OR e
inversores.
La expresión booleana de una puerta XOR, puede
presentarse en forma simplificada: A + B = Y.
El símbolo + significa la función XOR en álgebra
booleana. Se dice que las entradas A y B realizan la
función OR exclusiva.
EJERCICIOS
a. Dibujar el símbolo lógico para una puerta XOR de 3
entradas.
b. Escribir la expresión booleana (en forma simplificada)
para una puerta XOR de 3 entradas.
c. Cuales serán las salidas para esta compuerta XOR
de 3 entradas. Recuerde que un número impar de 1
genera una salida 1.
Circuitos Electrónicos Digitales 13
Entradas Salidas Entradas Salidas C B A C C B A Y 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1
Compuerta NOR Exclusiva
Una puerta NOR exclusiva está formada o es la
combinación determinada de una compuerta XOR y una
puerta inversa. El término NOR exclusiva se puede
sustituir por XNOR.
SÍMBOLO
Tabla de verdad Entradas Salidas B A Y (XNOR) 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1
Se puede observar que las salidas de la compuerta NOR
exclusiva (XNOR), son los complementos o los opuestos
a las salidas de la compuerta OR exclusiva (XOR). La
puerta XNOR se comporta como un detector de un
número par de 1. Esta compuerta producirá una salida 1
cuando en las entradas aparezca un número par de 1.
EXPRESIÓN BOOLEANA
A + B = Y
Ejercicios
a. Escribir la expresión booleana para una puerta
XNOR de 3 entradas.
b. Dibujar el símbolo lógico para una puerta XNOR de 3
entradas.
c. Cuál será la salida en una puerta XNOR, si sus
entradas son las siguientes:
Circuitos Electrónicos Digitales 14
Entradas Salidas B A Y 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1
Conversión de Puertas utilizando Inversores
Cuando se utilizan puertas lógicas, surge la necesidad de
convertirlas para realizar otra función lógica. Un método
fácil de conversión es colocar inversores en las salidas o
entradas de las compuertas.
En este diagrama el símbolo (+) significa añadir. Efecto de invertir la salida de las puertas
En este diagrama el símbolo (+) significa añadir. Efecto de invertir entradas de puertas
En este diagrama el símbolo (+) significa añad ir. Efecto de invertir tanto entradas como salidas de las puertas
Circuitos Electrónicos Digitales 15
Combinación de Puertas Lógicas
Se emplea la combinación de puertas lógicas con el
objeto de minimizar la cantidad de circuitos integrales
lógicos para implementar un sistema. Se debe tener
presente el empleo de compuertas universales (Ej.
NAND), y que la combinación planteada nos reproduzca
a la salida un patrón lógico similar.
Las ventajas de la combinación de compuertas es
obtener circuitos más sencillos, y con menos circuitos
integrales.
Flip- Flops
Son dispositivos biestables sincrónicos, lo que significa
que su salida sólo cambia de estado en presencia de un
pulso de reloj de características adecuadas a la
operación del dispositivo específico.
Los flip-flops constituyen los bloques básicos para
construir los circuitos lógicos secuénciales.
Los flip-flops pueden construirse a partir de puertas
lógicas, por ejemplo NAND, o comprarse como CIS; ellos
se interconectan para formar circuitos lógicos
secuénciales que almacenan datos, generen tiempos,
cuenten y sigan secuencias. Los flip-flops también se
denominan “cerrojos”, “multivibradores biestables” o
“binarios”.
Circuitos Electrónicos Digitales 16
FLIP-FLOPS RS
Es un síncrono dispositivo que se puede disparar por
flanco, estos flancos pueden ser ascendentes o
descendentes. Las entradas de este dispositivo de
almacenamiento se denominan sincrónicas, pues sus
efectos sobre la salida sólo serán efectivos una vez se
tenga una transición del pulso de reloj en la entrada
correspondiente, es decir, cambia de estado justo en el
momento en que el pulso de reloj efectúa una transición.
Cuando el cambio se produce en la transición del pulso
de reloj de alto a bajo, se dice que es disparado por el
flanco de bajada, y en caso contrario, cuando el cambio
se produce en la transición del pulso de reloj de bajo a
alto, se dice que es disparado por el flanco de subida.
El flip-flop RS síncrono opera en conjunción con el reloj o
dispositivo de temporización.
Los flip-flops tienen dos salidas complementarias, que se
denominan Q y Q (no Q). La salida Q se considera la
salida “normal”, y es la más usada, la otra (Q) es el
Circuitos Electrónicos Digitales 17
complemento de la salida Q, y se denomina salida
complementaria. En condiciones normales estas salidas
son siempre complementarias.
Si Q = 1, entonces Q = 0, y viceversa.
A continuación se muestra una tabla de verdad que
resume la operación del flip-flops RS disparado por borde
de subida.
En la siguiente figura se muestran algunas
combinaciones de entrada y sus correspondientes
salidas para un flip-flops RS sincrónico activado por
flancos de subida, que se pueden apreciar en la tabla de
verdad.
En el ejemplo, el resultado a la salida sólo cambia
cuando llega a la entrada de reloj una transición de bajo
a alto para el caso de este flip-flop. En la figura a) se ha
aplicado un nivel lógico de 1 a la entrada S, mientras que
la entrada R recibe un 0 como entrada.
De acuerdo con la tabla de verdad del RS, su salida debe
ponerse en 1 si estaba en cero, y en caso contrario, debe
permanecer en 1.
Para el caso de la figura, la salida del RS se encontraba
en nivel bajo, y su cambio a nivel alto se produce justo en
el instante tO en que aparece la transición de bajo alto del
reloj a la entrada C. Se dice que el borde de subida del
reloj ha causado el cambio a la salida del flip-flop.
En la figura b) las entradas S y R se han conectado a
niveles lógicos de 0 y 1 respectivamente. Tal
combinación de entradas le ordena al flip-flop poner su
salida en 0, orden que no se ejecutará hasta tanto no
0 0
0
1
a) a
c)
to Q Q Q
Q Q Q
Q=Q (NO CAMBIA)
S S S
C C C
R R R 0 0
0 1 1 1 b)
to to
to
to
Algunas combinaciones de entrada y sus correspondientes salidas para un flip-flop RS, sincrónico activado por bordes de subida
Circuitos Electrónicos Digitales 18
aparezca un flanco de subida en la entrada del reloj. La
figura c) difiere de las anteriores ya que las entradas S y
R tienen valores de cero (0) lógico. Esto corresponde al
estado de reposo del flip-flop, por lo cual, a la llegada del
pulso de reloj con su flanco de subida, no se producirá
ningún cambio a su salida.
Cuando en la tabla de verdad se observan todas las
salidas a un nivel alto (1 lógico), esto indica estado
prohibido. Esta condición no se utiliza en el flip-flop RS.
La condición set del flip-flop, representa en la salida
normal Q en nivel alto (1).
La condición de reset, representa en la salida normal Q
un nivel bajo (0). En la condición de inhabilitación o
mantenimiento, del flip-flop RS las salidas permanecen
como estaban antes, es decir, no hay cambio en las
salidas.
Las entradas J y K están unidas a un pulso ALTO.
Cuando pulsos repetidos de reloj llegan a la entrada CK,
las salidas conmutan.
La operación de conmutación se emplea mucho, en los
circuitos lógicos secuénciales, la ecuación que describe
el funcionamiento del flip-flop T es:
Qn + 1 = T Qn + T Qn. Esto es: el estado siguiente es
igual al estado presente invertido, es decir, el flip-flop
conmuta cada vez que recibe un pulso de reloj
adecuado.
Símbolo
FLIP-FLOP D
Es un flip-flop en el cual se conectan las entradas J y K,
constituyendo una entrada única D. Debe tenerse
presente que la entrada K presenta intercalada antes de
ella, un inversor.
Este flip-flop se dispara en la transición de ALTA a BAJA
del pulso de reloj.
Circuitos Electrónicos Digitales 19
Las entradas al flip-flop JK siempre serán la una el
complemento de la otra.
La ecuación que describe la operación del flip-flop D es:
Qn + 1 = D.
Esto quiere decir que el estado al que pasará el flip-flop a
la llegada del próximo flanco de reloj será el mismo que
se tenga a su entrada D cuando se llegue el momento de
cambiar.
Por ejemplo, si se desea que la salida Q del flip-flop se
haga 1, sólo es necesario colocar un nivel de 1 a su
entrada D y esperar a que llegue el flanco de reloj, de
subida o de bajada, según la referencia de circuito
integrado de que se disponga.
En el flip-flop D no se presentan ni la condición de
reposo, ni la de conmutación.
Símbolo
FLIP-FLOP JK
Este dispositivo puede considerarse como el flip-flop
universal; los demás tipos pueden construirse a partir de
él.
Este flip-flop presenta tres entradas síncronas (J, K y
CK). Las entradas J y K son entradas de datos, y la
entrada de reloj transfiere el dato de las entradas a las
salidas. También tiene la salida normal Q y la
complementaria Q.
Estos flip-flops son versátiles y de muy amplio uso.
Obvian las combinaciones de entradas prohibidas.
Símbolo
En la tabla de verdad, la línea 1 muestra la condición de
mantenimiento o inhabilitación. La condición de reset, o
borrado, del flip-flop se muestra en la línea 2; cuando J =
Circuitos Electrónicos Digitales 20
0 y K = 1 y llega un pulso de reloj a la entrada CK, el flip-
flop se pone a 0 (Q = 0).
La línea 3 muestra la condición de set del flip-flop JK;
cuando J = 1 y K = 0 y se presenta un pulso de reloj, la
salida Q se pone a 1.
La línea 4 ilustra una condición muy útil del flip-flop JK
que se denomina de computación. Cuando ambas
entradas J y K están en el nivel ALTO, la salida cambia
cada vez que un pulso alcanza la entrada CK.
Muchos flip-flops JK son disparadores por pulsos. Se
tarda un pulso completo en transferir el dato de las
entradas a las salidas del flip-flop. Con las entradas de
reloj en la tabla de verdad, es evidente que el flip-flop JK
es síncrono.
FLIP-FLOP T
Es un flip-flop de conmutación, es decir, que solamente
tiene este modo de operación. Constituye un bloque de
uso frecuente en la construcción de circuitos digitales.
Presenta una única entrada denominada T. El reloj se
conecta a la entrada CK. Este flip-flop se obtiene a partir
de un flip-flop tipo JK, uniendo las entradas J y K, es
decir, poniendo estas entradas en corto. Este dispositivo
no se encuentra disponible comercialmente como TTL o
CMOS.
Ejercicios de Flip-Flops
a. Flip-Flop RS Síncrono
Listar la salida binaria en Q, del flip-flop de la figura
durante los ochos pulsos del reloj.
Figura: Problema del tren de pulsos del flip-flop RS síncrono.
0 1 1 0 0 1 0 1
h g f e d c b a
0 0 1 0 1 0 0 0
S Q FF CK R Q
?
?
Circuitos Electrónicos Digitales 21
b. Flip-Flop JK
Listar el modo de operación del flip-flop JK durante
cada uno de los ocho pulsos del reloj mostrados en la
figura.
c. Flip-Flop Tipo D
¿Qué entrada tiene control del flip-flop durante el
pulso a?
Figura: Problema del tren de pulsos del flip-flop JK.
J Q FF >CK K Q
h g f e d c b a
1 1 1 0 1 0 0
1 1 1 0 0 0 0 1 ?
?
Figura: Problema del tren de pulsos del flip-flop D.
PR D Q FF >CK (7474) Q CLR
?
?
0 1 1 0 1 1 1 0
h g f e d c b a
0 1 0 1 1 1 1 1
0 1 1 0 0 1 0 1
Circuitos Electrónicos Digitales 23
Contadores
Son circuitos lógicos secuénciales de propósito
específico, ya que presentan la condición de
temporización, y necesitan una característica de
memoria. Se construyen a partir del flip-flops y están
diseñados especialmente para tareas de conteo.
Presentan las siguientes características importantes:
1. Un número máximo de cuentas (módulo del
contador).
2. Cuenta ascendente o descendente.
3. Operación síncrona o asíncrona.
4. Autónomos o de autodetención.
Los contadores se utilizan:
a. Para contar eventos, por ejemplo: número de
pulsos de reloj en un tiempo dado (medida de
frecuencia).
b. Como divisores de frecuencia, frecuencímetros.
c. Para almacenar datos, por ejemplo: en un reloj
digital.
d. Para direccionamiento secuencial.
e. En algunos circuitos aritméticos.
f. En cualquier aplicación digital de mediana
complejidad.
g. Para convertidores de análogo a digital (A/D).
CONTADORES DE RIZADO
Es el más sencillo de los contadores. Pueden operar en
forma asíncrona o de manera síncrona, en esta última
modalidad, es necesario que los pulsos de reloj del
sistema lleguen simultáneamente a todas las entradas de
reloj de los flip-flops que lo componen.
En su operación como asíncrono se puede observar que
el reloj se conecta al primero de los flip-flops de la
cascada, y que los relojes de los biestables
subsiguientes se derivan de las siguientes salidas de los
flip-flops que los preceden.
Contador de rizado de 4 bits y sus correspondientes diagramas de tiempo - asíncrono
Circuitos Electrónicos Digitales 24
FUNCIONAMIENTO DEL CONTADOR DE RIZADO
ASÍNCRONO DE 4 BITS
Todos los flip-flops del sistema se han conectado para
operar en la modalidad de flip-flop tipo T. Por tanto, la
salida del primero Q0, cambiará de estado (conmutará),
cada vez que en su entrada de reloj se presente un
flanco de bajada.
Hemos supuesto que todos los flip-flops han sido
inicializados a cero. Observe en el diagrama de tiempo,
que en las transiciones positivas del reloj (de bajo a alto)
no se producen cambios en el estado del flip-flop.
Si comparamos en el diagrama, la forma de onda
resultante en Q0 con el tren de pulsos de reloj a la
entrada del contador, notaremos que su frecuencia es
exactamente la mitad. Por cada dos pulsos de reloj se
obtiene un pulso de salida Q0.
La salida del flip-flop Nº 0 actúa a modo de reloj del
segundo flip-flop, es decir, constituye la señal de entrada
del segundo flip-flop, cuyo compartimiento es similar al
del flip-flop Nº 0.
El análisis del compartimiento de cada flip-flop, procede
de manera similar al anterior, este proceso se repite en
cada uno de los flip-flops de contador.
Cada una de las etapas divide por dos la frecuencia de
los pulsos que se presentan en su entrada de reloj. En
total, la frecuencia de los pulsos iniciales del reloj
presentes a la entrada del flip-flop Q0 ha sido dividida por
16, o sea, 2n, en donde n es el número de etapas o de
flip-flops en el contador.
Si trasladamos los valores de las salidas de los flip-flops
a la tabla de verdad, Fig., tabla de verdad, asumiendo
que Q0 corresponde al bit menos significativo de los
códigos generados, se llega, a la conclusión de que la
secuencia de números obtenidos en el proceso
corresponde a los números binarios del 0000 al 1111.
Por tanto, el sistema de 4 flip-flops se comporta como
un contador binario ascendente de 4 bits.
Circuitos Electrónicos Digitales 25
Examinando el diagrama de tiempos, notamos que en t8
los cuatro flip-flops de la cascada se han ido a cero
lógico todos, por lo tanto, el sistema ha reinicializado a
cero. Ahora el contador comenzará un nuevo ciclo de
conteo a partir de 0000 nuevamente. Se dice entonces
que el contador es módulo 16, para indicar que posee 16
stados o cuentas diferentes que se repiten cíclicamente.
CONTADOR DE RIZADO SÍNCRONO DE 4 BITS
Estos contadores son sencillos y de gran utilidad.
Funcionamiento
Los pulsos de reloj que hacen que los flip-flops de la
cascada cambien, deben propagarse de flip-flop en
flip-flop.
Los contadores síncronos reducen significativamente el
retraso inherente a la propagación en cascada del reloj, y
evitan los problemas de glitches asociados con los
contadores de rizado cuya cuenta es abruptamente
reinicializada por medios externos para conseguir un
conteo en un módulo N predeterminado.
Los contadores síncronos poseen un reloj común que se
conecta a todos los flip-flops. Un reloj como éste hace
Circuito que corresponde a un contador sincrónico de 4 bits
Circuitos Electrónicos Digitales 26
que todos los flip-flops cambien al unísono,
independientemente del número de etapas del contador.
CONTADORES BINARIOS
Por ejemplo el contador 74LS93 de 4 bits, el cual está
conformado por un flip-flop, QA, seguido de tres flip-flops
en cascada que se comportan como un contador módulo
8.
Son contadores que efectúan el conteo en forma binaria,
presentan la capacidad para contar en progresión
ascendente o descendente. Permiten una reinicialización
directa a cero por medio del pin CLEAR (borrar), la
puerta NAND hará el trabajo de borrar cuando las salidas
de los flip-flops la alimentan; así como también la
prefijación a un valor inicial cualquiera utilizando la
entrada LOAD (cargar).
Por ejemplo el contador 74LS193.
Consta de 6 salidas: ACARREO, PRESTAMO y las 4 que
corresponden al estado del contador. Dispone de un total
de 8 entradas, distribuidas así: línea de borrado, CLEAR,
línea de carga, LOAD, una entrada para contar
ascendentemente, COUNT-UP, una entrada para contar
descendentemente, COUNT-DOWN, y 4 entrada para el
dato de prefijación. Además, este contador está diseñado
para ser conectado en cascada con otros similares lo que
permite aumentar el tamaño de la cuenta. Para ello se
utilizan las salidas de ACARREO y de PRESTAMO.
CONTADORES DECADALES
Es uno de los más utilizados. Puede describirse como un
contador módulo 10 para implementar el contador de la
siguiente figura, se utilizan cuatro flip-flops JK y una
puerta NAND. La unidad cuenta hasta que el contador
mod-16 alcanza 1001 el binario 1001 es la máxima
Salida de 12 bits Tres contadores 74LS193 conectados en cascada para conformar uno de 12 bits
Circuitos Electrónicos Digitales 27
cuenta de esta unidad. Cuando la cuenta intente llegar a
1010, los dos 1 (D=1 y B=1) están conectados a la puerta
NAND, que se activa, reinicializando el visualizador a
0000.
A veces se usa un símbolo lógico general para
representar un contador cuando está en forma de CI. El
símbolo lógico de la siguiente figura puede sustituirse por
el diagrama del contador década presentado
anteriormente. Se ha añadido una entrada de borrado
(reset) al contador. Esta entrada no aparece en el
diagrama del contador década. Un 0 lógico activa el
reset y pone la salida a 0000.
Símbolo lógico contador década
CONTADOR TIPO DIVISIÓN POR N
Para conseguir divisor de frecuencia superior, se
conectan varios divisores en cascada, este diseño es
muy sencillo. Se deben seguir los siguientes pasos:
a) Se descompone el valor de la frecuencia de entrada
que se quiere dividir, en factores menores de 16,
hasta alcanzar el valor de la frecuencia deseada.
b) Se realizan divisores de frecuencia independientes
de los valores indicados por dichos factores, éstos
se pueden realizar con un único C.I.
c) Se conectan los divisores de frecuencia en
cascada.
Circuitos Electrónicos Digitales 28
En la realización de divisores de frecuencia de un módulo
grande, se deben tener en cuenta los siguientes
inconvenientes:
1. La velocidad de propagación suele ser lenta.
2. Los estados estables del contador no se alcanzan
siempre en el mismo instante.
3. Si se conectan en cascada varios divisores de
frecuencia, el tiempo de propagación aumenta.
Cuanto mayor sea el módulo del divisor de frecuencia,
mayor será el tiempo de retardo y, por tanto, menor es la
frecuencia máxima de entrada que admite el divisor de
frecuencia.
Algunos dispositivos contadores tipo división por N,
comerciales están conectados e interconectados
internamente para:
• SN54/7492: Proveer un contador divisor entre 2 y un
contador divisor entre 6, divisor entre 12 también
puede funcionar como divisor entre 3.
• SN54/7493 y SN5474L93: Proveer un contador
divisor entre 2 y un contador divisor entre 8 divisor
entre 16 también puede funcionar como divisor entre
4.
• SN54/7490: Funcionar como un divisor entre 2 y un
contador divisor entre 5 divisor entre 10.
• SN54/74190 y SN54/74191: Pueden usarse como
divisores programables.
Divisor de frecuencia pr 91 con C:I. el tipo 7493 conectados en cascada
Diagrama de conexión del circuito integrado 7493
Circuitos Electrónicos Digitales 29
Una de las aplicaciones importantes de los contadores
como divisores de frecuencia, es el reloj digital.
La entrada a los divisores de frecuencia, es una onda
cuadrada. Los bloques “divide por 60”, pueden
construirse utilizando un contador “divide por 6”
conectado a un contador “divide por 10”
El contador “divide por 6”, a la izquierda, transforma los
60 Hz (Herzt). El contador “divide por 10”, a la derecha,
transforma los 10 Hz en 1 Hz, o un pulso por segundo.
Registros de Desplazamiento
Es uno de los dispositivos funcionales más utilizados en
los sistemas digitales.
Son memorias o dispositivos que sirven para almacenar
información binaria (ceros y unos).
Son llamados Registros de Desplazamiento porque
transfieren o desplazan la información de un dispositivo a
otro, presentan una característica de desplazamiento y
una característica de memoria. Son circuitos lógicos
secuénciales y se construyen con FLIP-FLOPS, se
utilizan como memorias temporales, para desplazar
datos a la izquierda o a la derecha y para convertir datos
serie en paralelo o viceversa.
Un método de identificar los registros de desplazamiento
es por la forma en que se cargan y leen los datos en las
unidades de almacenamiento.
Cada dispositivo de memoria es un registro de 8 bits.
Cada registro tiene un grupo de FLIP-FLOPS, se debe
tener un FLIP-FLOP para cada bit. Por ejemplo, un
registro de 8 bits debe tener 8 FLIP-FLOPS, éstos se
deben conectar de tal forma que entren los números
binarios y también salgan mediante desplazamientos.
Los bits pueden ser movidos o transferidos de un lugar a
otro, de dos maneras:
• En serie
• En paralelo
SERIE: Un solo bit es movido o transferido al tiempo
(tiempo determinado), empezando con el bit más
significativo (MSB) o el bit menos significativo (LSB).
Circuitos Electrónicos Digitales 30
PARALELO: Todos los bits son movidos o transferidos al
tiempo.
Para entrar o sacar bits de un registro, también se hace
de dos maneras:
• En serie
• En paralelo
De acuerdo a lo anterior, hay 4 tipos de registros de
desplazamiento:
• Entrada serie – salida serie registros de
• Entrada serie – salida paralelo carga serie
• Entrada paralelo–salida serie registros de
• Entrada paralelo – salida paralelo carga paralelo
REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO DE CARGA
SERIE
a) Entrada serie / salida serie: en este registro los 8
ó 4 bits entran y salen de él, un sólo bit cada vez,
empezando por el menos significativo.
Un dispositivo para esta operación, por ejemplo, es
el circuito integrado 7491.
b) Entrada serie / salida paralelo: En este registro, la
cantidad de bits (8 ó 4) entran en registro, un sólo
bit cada vez, empezando por el bit menos
significativo (LSB).
En la salida del registro de desplazamiento se
tienen 8 ó 4 bits al tiempo.
Un dispositivo para esta operación, por ejemplo, es
el circuito integrado 74194.
REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO DE CARGA
PARALELO
a) Entrada paralelo / salida serie: En este registro
los 8 ó 4 bits entran al mismo tiempo, y sale del
registro un solo bit cada vez, empezando por el
menos significativo (LSB).
Un dispositivo para esta operación, por ejemplo, es
el circuito integrado 74166.
b) Entrada paralelo / salida paralelo: En este registro
los 8 ó 4 bits entran al mismo tiempo al registro, y
de igual manera la cantidad de bits salen al mismo
tiempo también del registro.
Un dispositivo para ejecutar esta operación puede
ser, por ejemplo, el circuito integrado 74298.
Circuitos Electrónicos Digitales 31
El circuito integrado 7495 trabaja como registro de
desplazamiento para 4 bits.
REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO UNIVERSAL
Un ejemplo de este registro es el TTL 74194, este
dispositivo es de 4 bits. Tiene 10 entradas y 4 salidas,
conectadas a las salidas normales (Q) de cada FLIP-
FLOP en el circuito integrado.
La entrada de reloj (CK) dispara los cuatro FLIP-FLOPS
en la transición L a H (bajo a alto) del pulso de reloj.
Cuando se activa con un nivel BAJO, la entrada de
borrado (CLR) pone todos los FLIP-FLOPS a cero (0).
Los controles de modo indican al registro, a través de
una red de compuertas, que desplace a la derecha, a la
izquierda, cargue en paralelo o no haga nada
(mantenimiento).
El dispositivo 74194 es un circuito integrado de
tecnología TTL y tiene las conexiones de alimentación
+5V y GND (tierra).
También se dispone comercialmente de registros de
desplazamiento con tecnología CMOS. Si se desean
registros con FLIP-FLOPS tipo D, los CIS 4076 y 40174
tienen cuatro y seis FLIP-FLOPS respectivamente. El
registro de desplazamiento estático de 8 etapas CI 4014
es una unidad de almacenamiento de entrada serie,
salida paralelo; el registro estático de 64 etapas 4031 es
un dispositivo de salida serie, entrada serie; el 4035 es
una unidad de entrada paralelo, salida paralelo, de 4 bits.
El registro estático de 8 bits 4034 es una unidad de
entrada / salida paralelo / serie bidireccional de tres
estados a la que pueden entrar y salir las líneas de los
buses.
Codificadores
Es un dispositivo que traduce el número decimal pulsado,
por ejemplo, en el teclado de una calculadora, a un
código binario, que podría ser código BCD (8421).
Los codificadores son traductores electrónicos de código.
El codificador puede ser considerado como un traductor
del lenguaje de la gente al lenguaje de la máquina.
Circuitos Electrónicos Digitales 32
Estos dispositivos presentan un mayor número de líneas
de entrada, que de líneas de salida, por ejemplo, 10
líneas de entrada y 4 de salida. El codificador puede
tener una entrada activa, que produce una única salida.
Las características menos usuales son los pequeños
circulitos en las entradas y salidas, los de las entradas
significan que están activadas por 0 lógicos, 0 niveles
bajos, los de las salidas significan que éstas
normalmente están en ALTA ó 1 lógico.
Otra característica poco habitual del codificador es que
no hay entrada cero. Una entrada decimal 0 significa una
salida 1111 (en D, C, B, A), que es verdadera cuando
todas las entradas (1-9) están desconectadas. Cuando
las entradas no están conectadas, se dice que están
flotando en ALTA.
El codificador activa la salida que corresponde al mayor
número de entrada.
Se dispone de codificadores con tecnología CMOS. El
codificador de prioridad de 10 a 4 líneas 74HC147, es un
circuito integrado de la serie CI digitales CMOS de alta
velocidad.
Estos codificadores de prioridad se diseñan para generar
un código de salida que represente siempre la entrada de
mayor orden o rango, independientemente que dos o
más entradas estén activadas simultáneamente. Se
ignoran las otras entradas.
Todos los codificadores disponibles como circuitos
integrados de una escala de integración media (MSI),
son de este tipo.
Uno de los codificadores de prioridad más
representativos es el circuito integrado CMOS 4532.
Este dispositivo, además de las líneas de entrada y de
salida, posee varias líneas de control adicionales que lo
hacen extremadamente versátil. La versión en tecnología
TTL del 4532 es el codificador de prioridad de 8 a 3
líneas 74148.
El circuito integrado CMOS 4532, es un codificador de 8
a 3 líneas. En la siguiente figura se muestra su
Circuitos Electrónicos Digitales 33
distribución de pines, su símbolo lógico y su tabla
funcional.
Este integrado opera a partir de una tensión de
alimentación de +3V a +18 V aplicada entre los pines 16
(VDD) y 8 (GN3).
La entrada E1 (Pin 5) es una línea de habilitación activa
en ALTO. Cuando E1 es 1, el integrado opera como un
codificador de prioridad. Cuando E1 = 0, el codificador se
inhibe y todas sus salidas se hacen bajas, sin importar el
estado de las entradas.
Las líneas de entrada van desde D0 hasta D7, son todas
activas en alto, la más baja prioridad es D0 (Pin 10) y la
más alta D7 (Pin 4). Las líneas de salida son Q2, Q1 y
Q0 (Pines 6, 7 y 9). Cuando se activa una entrada, en
las salidas se produce un código único de 3 bits que la
identifica.
En la siguiente figura se muestra un codificador de
prioridad de 8 a 3 líneas.
Circuitos Electrónicos Digitales 34
CODIFICADOR DE DECIMAL A B C D
Son codificadores de prioridad con 10 líneas de entrada y
4 de salida.
En la siguiente figura se presenta uno de ellos.
Cuando se activa una de las líneas de entrada, en las 4
líneas de salida se refleja el código BCD
correspondiente. Por ejemplo, a la línea I2 le corresponde
el código BCD Q3Q2Q1Q0 = 0010, a la línea I9 le
corresponde el código BCDQ3Q2Q1Q0 = 1001, etc.
Existen varios CIs de mediana escala de integración,
diseñados específicamente para generar códigos BCD.
Uno de los más populares es el chip CMOS40147. La
versión en TTL es el CI74147.
En la siguiente figura se muestra el CI40147, pines,
representación lógica y tabla.
Según la tabla de verdad de la figura, las entradas (D0-
D9) y salidas (QD, QC, QB y QA) del codificador son
activas en BAJO (o lógico). Si ninguna de las líneas de
entrada está activa (todas en 1), las salidas permanecen
en BAJO. La entrada de más alta prioridad es D9 y la
más baja es DO.
Un ejemplo típico de aplicación del CI4017 es como
codificador de 10 teclas. Cada tecla está asociada a un
Circuitos Electrónicos Digitales 35
número entre 0 y 9. Al oprimir cualquiera de ellas, en las
salidas del circuito se obtiene el código BCD
correspondiente. Si se pulsan más de dos teclas al
tiempo, se envía el código de la de más alto rango.
CIRCUITOS DE APLICACIÓN
A continuación se presentan dos aplicaciones típicas del
codificador de prioridad 4532. El primero es un
codificador de 16 a 4 líneas o hexadecimal y el segundo
un codificador de 10 a 4 líneas (BCD).
Decodificadores
¿QUÉ SON LOS DECODIFICADORES?
Un decodificador es un circuito lógico de múltiples
entradas y múltiples salidas, que convierte entradas
codificadas en salidas codificadas en otro código, el
código de entrada presenta menos bits que el de salida,
cada palabra de código entrante produce una palabra de
código saliente diferente.
Los codificadores constan de un cierto número de líneas
de entrada N y un cierto número de líneas de salida M,
además de una serie de líneas auxiliares de activación.
Las salidas pueden ser activas bajas o activas altas
Circuitos Electrónicos Digitales 36
dependiendo de la función y del diseño que cumple el
decodificador específico.
Decodificador es todo dispositivo lógico combinatorio que
posea menos líneas de entrada que de salida.
Existe, un tope que limita el número de líneas de salida.
Este consiste en que el número de líneas de salida será,
cuando más igual a 2N, pero cualquier otro número por
debajo de éste es aceptable. Para efectos de
nomenclatura, cuando el número de líneas de entradas
es N y el de salida es M, se tendrá entonces un
decodificador de N a M. Así, si N=3 y M=8, se tendrá un
decodificador de 3 a 8.
El código de entrada de uso más frecuente es un código
binario de N bits.
DECODIFICADORES BINARIOS
El circuito decodificador más comúnmente usado es un
decodificador de N a 2N, o decodificador binario, como se
le conoce. Un decodificador de estos recibe códigos
binarios de N bits a su entrada para producir un código
de salida de 1 a 2N. Por ejemplo, en la figura se muestra
el caso de un decodificador de 2 a 4. Este consta de dos
líneas de entrada A y B, de 4 líneas de salida, Y0, Y1, Y2
y Y3, y de una línea de habilitación, EN.
También se muestra la tabla de verdad que define la
operación de este decodificador. Esta tabla de verdad
introduce la notación de “indiferencia” (no importa) para
algunas de las entradas, lo cual se expresa por el uso del
símbolo “X” para indicar que no importa cual es el valor
de la variable en cuestión.
Símbolo circuito de un decodificador de 2 u 4
Circuitos Electrónicos Digitales 37
La primera entrada de la tabla nos aclara que mientras la
línea de habilitación EN esté en bajo (0), sin importar el
valor de las entradas A y B, todas las salidas del
dispositivo estarán en ceros. Una vez EN asuma el valor
alto (1), el estado de las salidas estará determinado por
el valor de las entradas A y B.
Así por ejemplo, si A=0 y B=0, el dispositivo responderá
haciendo Y0 igual a 1, mientras que todas las otras
salidas permanecen en 0. Observe que para una
combinación cualquiera de entradas, sólo una de las
salidas se activa. Esta no es necesariamente la única
manera en que puede operar un decodificador, pero
muchos de ellos se ajustan a un comportamiento como
éste.
DECODIFICADOR 74LS139
En la figura se muestra el circuito y el símbolo
correspondientes al decodificador de 2 a 4 doble,
74LS139. Este encapsulado ofrece dos decodificadores
independientes e idénticos. Nótese que las salidas y las
entradas de habilitación son activas bajas. La mayoría de
los decodificadores comerciales se diseñan con salidas
activas bajas, debido a que las compuertas inversoras
son más veloces que las no inversoras. Es interesante
además observar los dos negadores en cascada en cada
una de las entradas del decodificador. Sin ellos, cada
entrada presentaría tres unidades de carga TTL a los
dispositivos excitadores. En la figura se muestra la tabla
de verdad que corresponde a uno de los decodificadores
incluidos en este circuito integrado.
Circuito y símbolo decodificador 2 a 4 doble, 74LS1 39
Circuitos Electrónicos Digitales 38
ENTRADA SALIDA
EN B A Y3 Y2 Y1 Y0
1 X X 1 1 1
0 0 0 1 1 0
0 0 1 1 1 0 1
1 1 0 1 0 1
1 1 1 0 1 1
DECODIFICADOR 74LS138
El 74LS138 es un circuito decodificador de uso común y
de buena disponibilidad en el mercado. Su función se
define diciendo que es un decodificador de 3 a 8, y que
sus salidas son activas en bajo.
Cuenta además con tres líneas de habilitación, dos de
ellas de activación en bajo. La función lógica de este
decodificador es directa: una salida se activa (se hace 0)
si y sólo si el decodificador está habilitado y la salida se
selecciona aplicando el código correspondiente a su
número en los pines de entrada.
DECODIFICADORES BCD A DECIMAL
Los decodificadores de BCD a decimal, de los cuales el
74LS42 es un buen ejemplo, aceptan a su entrada
códigos BCD, de 4 bits por supuesto, y activan en bajo la
línea de salida correspondiente.
Si el código a su entrada no representa a un número
BCD válido (es mayor de 9), todas las salidas
permanecen en alto.
El CD4028 es otro exponente de este tipo de
decodificadores, con la diferencia de que sus salidas son
activas en alto. Para códigos BCD ilegales sus salidas se
hacen bajas.
Tabla de Verdad para un decodificador de 2 a 4 doble
Fig. 17.8 y 17.10 Pág. 277 Electrónica Digital Tomo 2
Circuitos Electrónicos Digitales 39
DECODIFICADOR BCD/7 SEGMENTOS
Para pasar la entrada BCD (4 bits) a la salida de siete
segmentos (7 bits), necesitaremos un decodificador
BCD/7 segmentos. Haremos corresponder uno (1)
cuando el segmento esté excitado, es decir, ilumine, y un
cero (0) cuando el segmento no dé luz.
Por ejemplo, para una información W0, correspondiente
al número 0, vemos que g=0, y que a=b=c=d=e=f=1, con
lo que en el visualizador nos queda representado dicho
número.
El decodificador BCD/7 segmentos utilizado es el circuito
integrado 7446; la entrada es un número BCD de 4 bits
(A, B, C y D). El número BCD se transforma en un código
de siete segmentos que ilumina los segmentos
adecuados del visualizador tipo LED. Además, hay que
considerar otras tres entradas que forman parte del
circuito integrado. La entrada de test de lámparas (LT)
enciende todos los segmentos del visualizador, de esta
forma comprobamos que el visualizador funciona
correctamente; esta entrada se activa por nivel bajo (0
lógico), para el funcionamiento normal del decodificador
siempre debe estar a nivel alto (1 lógico). Las entradas
de borrado (BI/RBO y RBI) desconectan los elementos
activos, aunque presentan alguna particularidad que se
añade en las notas de la tabla de la verdad de este I.C.;
estas dos entradas se activan y desactivan de modo
similar a la entrada de test de lámparas.
Circuitos Electrónicos Digitales 40
Entradas Salidas Notas Número de
función LT RBI D C B A BI/RBO
a b c d e f g 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 BI
RBI LT
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 x 1 0
1 x x x x x x x x x x x x x x x x 0 x
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 x 0 x
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 x 0 x
0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 x 0 x
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 x 0 x
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1
0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0
0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0
0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0
0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0
0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0
1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0
1 1 2 3 4
1 = nivel alto 0 = nivel bajo x = sin importancia
Las salidas del decodificador se activan por el nivel bajo.
En la tabla siguiente está indicada la tabla de la verdad
del circuito integrado 7446.
NOTAS
1. BI/RBO es un Y lógico cableado y se utiliza
como entrada para la transmisión de extinción
(BI) o en la salida correspondiente (RBO).
La entrada BI debe estar abierta, o al nivel
alto, para las salidas de 0 a 15. RBI debe
estar abierto, o al nivel alto, para el borrado
de los ceros decimales.
2. Mientras la entrada BI se mantiene al nivel
bajo (0), todos los segmentos están apagados
cualquiera que sean los niveles de las otras
entradas.
3. Mientras RBI y las entradas A, B, C y D están
al nivel bajo (0) y LT al nivel alto, todos los
segmentos están apagados y RBO pasa al
nivel bajo.
4. Mientras BI/RBO está abierto, o al nivel alto, y
LT pasa al nivel bajo, todos los segmentos
están encendidos.
Circuitos Electrónicos Digitales 41
Aplicaciones de los Decodificadores
Son utilizados en muchos circuitos digitales, pudiendo
ser usados para seleccionar direcciones de memorias,
para decodificar instrucciones en una computadora, para
la conversión de un código, o simplemente, para proveer
la interface entre un número decimal y un visualizador de
siete segmentos.
Sistemas de Visualización
Existen dos sistemas de visualización
a. VISUALIZACIÓN ESTÁTICA: Es aquella cuyos
visualizadores permanecen encendidos todos a la
vez durante el tiempo de presentación.
b. VISUALIZACIÓN DINÁMICA: Es aquel tipo en el que
sólo permanece activado un visualizador de los que
forman el conjunto de visualizadores, cambiando de
uno a otro de forma secuencial, a tal velocidad que el
ojo humano no es capaz de detectarlo, con lo que se
observa que todos los visualizadores están
aparentemente encendidos a la vez.
Circuitos Electrónicos Digitales 42
VISUALIZADORES
Visualizadores de 7 Segmentos
Uno de los dispositivos de despliegue de información
numérica más comunes es el denominado visualizador
(display) de 7 segmentos.
Cada segmento del display está constituido por un led en
forma de barra, el cual se ilumina cuando se le hace
circular una corriente de unos cuantos miliamperios. Hay
una gran variedad de tamaños y colores.
Los segmentos se nombran con las letras del alfabeto de
la a a la g. Cada uno de estos puede controlarse
independientemente de los otros, lo que permite formar
los diferentes dígitos. Por ejemplo, si se desea visualizar
el número 3 en el display, deben activarse los segmentos
a, b, g, c y d. Si se iluminan simultáneamente todos los
segmentos del display, el resultado será la aparición del
número 8.
Los displays de 7 segmentos no están limitados al uso de
leds para la generación de las barras lumínicas. Por el
contrario, se dispone de una variedad de tecnologías que
proporcionan al diseñador una gama de opciones de
acuerdo a sus requerimientos específicos.
La siguiente figura muestra la manera como se conectan
internamente los diferentes leds que constituyen los
segmentos del dispositivo.
En la parte (a) de la figura se muestra cómo los ánodos
de todos los leds se conectan entre sí, dando origen al
punto común del display. Esta versión de visualizador
recibe el nombre de display de 7 segmentos de ánodo
común, en la figura se muestra el caso en que los
cátodos se han unido para conformar el punto del
dispositivo originando así un display de cátodo común.
Circuitos Electrónicos Digitales 43
Técnica de Trabajo
PROCEDIMIENTO PARA PROBAR UN DISPLAY
La siguiente figura permite probar o experimentar estos
dispositivos. Cuando se cierra uno cualquiera de los
interruptores, fluye corriente desde el positivo de la
batería a través del respectivo led hacia tierra, haciendo
que éste emita luz. Las resistencias R1-R7 son
necesarias para limitar el flujo de corriente a un valor
seguro para el dispositivo.
Por ejemplo, si se quisiera formar el número 7, se
procedería a cerrar los interruptores asociados a los
segmentos a, b y c. Observe que por su configuración en
ánodo común, los extremos de las resistencias cuyos
segmentos se desea iluminar deben llevarse a tierra
(0V), por lo cual se dice que este tipo de display es de
activación en bajo. Combinando el estado de los
interruptores se pueden crear los diferentes números y
muchas de las letras del alfabeto. Así, la letra H puede
visualizarse mediante el cierre de todos los interruptores
a excepción de los asociados a los segmentos a y d.
Circuitos Electrónicos Digitales 44
Displays de Cristal Líquido (LCD)
Los displays de cristal líquido de siete segmentos
(LCD/Liquid Cristal Display), operan bajo un principio
diferente al de los displays de leds. Cada segmento está
hecho de un fluido viscoso que normalmente es
transparente, pero se opaca (aparece oscuro) cuando se
energiza mediante un voltaje alterno de baja frecuencia.
El voltaje alterno de excitación es generalmente una
onda cuadrada de 3 a 15V de amplitud y de 25Hz a 100
Hz de frecuencia. Se aplica entre el pin de acceso al
segmento, (a, b, c, etc.) y un pin especial llamado
backplane (léase bacplein) que sustituye al terminal
común (ánodo o cátodo) de los displays de led
convencionales.
En la siguiente figura se muestra la estructura interna y el
principio de funcionamiento de display de cristal líquido.
En contraste con los displays de led, los displays LCD no
generan luz sino que simplemente controlan la luz
incidente del ambiente. La clave de su operación es un
fluido especial denominado cristal líquido colocado en
sándwich entre dos láminas transparentes.
Sobre la lámina superior se forman los segmentos del
display, los cuales se metalizan para que puedan ser
controlados externamente. La lámina inferior o backplane
actúa como una superficie reflectora de luz y también
está metalizada.
Circuitos Electrónicos Digitales 45
En condiciones normales, las moléculas de cristal líquido
están alineadas o polarizadas. Cuando incide luz en el
sistema, ésta pasa a través de las moléculas de fluido, se
refleja en el backplane y retorna a la superficie sin sufrir
cambio alguno. Como resultado, el segmento permanece
brillante y aparece invisible al ojo humano.
Cuando se aplica un voltaje entre el segmento y el
backplane, las moléculas se dispersan y absorben la luz
incidente, es decir, no la dejan pasar, y por tanto el
backplane no la refleja. Como resultado, el segmento
aparece oscuro. El mismo principio se aplica para hacer
visible cualquier otro segmento y visualizar así números,
letras, etc.
En la siguiente figura se muestra la forma de probar un
display de cristal líquido. El backplane recibe
directamente un tren de pulsos de baja frecuencia, 30 Hz
en este caso, procedente de un oscilador. Los
interruptores S1 a S7 controlan, a través de las
compuertas XOR, la fase de la señal aplicada a cada
segmento.
Para que un segmento se oscurezca y sea visible, la
señal aplicada al mismo debe estar desfasada con
respecto a la del backplane. Es decir, si esta última es
alta (1), la del segmento debe ser baja (0) y viceversa.
Esto se consigue aplicando un nivel alto a la entrada de
la compuerta XOR que controla ese segmento en
particular.
Circuitos Electrónicos Digitales 46
La señal aplicada al segmento debe ser el inverso o
complemento de la señal aplicada al backplane.
Recuerde que una compuerta XOR actúa como un
inversor controlado, invirtiendo la señal aplicada a una de
sus entradas cuando la otra entrada está en alto y
transfiriéndola sin inversión cuando está en bajo.
Para visualizar el número 3, por ejemplo, deben cerrarse
todos los interruptores, a excepción de S5 y S6. De este
modo, las compuertas A, B, C, D y G reciben un alto en
una de sus entradas y aplican una señal invertida o fuera
de fase a los segmentos a, b, c, d y g del display.
Los segmentos e y f reciben una señal en fase y, por
tanto, permanecen brillantes.
Los LCD se utilizan extensamente en relojes,
calculadoras, termómetros, instrumentos y otras
aplicaciones digitales. Su mayor ventaja es el bajo
consumo de corriente. Además, son más económicos y
flexibles que sus contrapartes led y pueden ser leídos en
presencia de luz brillante. Presentan algunos
inconvenientes.
a. Un LCD no puede ser leído en la oscuridad. Por esta
razón, algunos displays de este tipo incluyen una
lámpara incandescente miniatura.
b. Necesitan de una fuente externa de pulsos para
operar.
c. Son muy sensibles a las bajas temperaturas.
d. Son algo delicados y tienden a ser lentos.
Circuitos Electrónicos Digitales 47
Displays Fluorescentes al Vacío (VFD)
Los displays fluorescentes al vacío pueden ser
considerados como los familiares distantes y modernos
de los tubos de vacío de otras épocas. Utilizan,
semejanza de los tubos al vacío
elementos tales como filamentos, grillas y placas.
La diferencia entre un tríodo convencional y esta clase
especial de dispositivo visualizador, radica en que el nivel
de los voltajes del display es muchísimo más bajo que en
los tubos electrónicos. Los voltajes utilizados son del
orden de unos 12-v lo que permite su manejo con
dispositivos combinacionales CMOS.
Las placas, recubiertas de material fluorescente, se
utilizan para formar los segmentos, el punto, la coma o
cualquier otro carácter que se desee implementar. Los
displays fluorescentes al vacío, a pesar de que se
fundamentan en una tecnología del pasado, han ganado
cierto nivel de popularidad en los últimos años. Esto se
debe a que pueden operar a niveles de voltaje y de
potencia relativamente bajos, y que además, son de gran
durabilidad y muy veloces.
El uso de filtros permite obtener una variedad de colores
y, además, su precio es favorable. En la actualidad están
siendo ampliamente utilizados como elementos
visualizadores en automóviles, videograbadoras,
televisores, electrodomésticos y relojes digitales.
Decodificador de BCD A 7 segmentos para LCDs. (a) Diagrama de bloques (b) Aplicación tipica.
Construcción interna y conexión de un display VF a un decodificador BSD a 7 segmentos.
Circuitos Electrónicos Digitales 48
Tabla Comparativa ,
Convertidores
El proceso de conversión requiere de dos pasos: primero
es necesario obtener muestras de los valores de la
variable a ser convertida y, posteriormente, llevar estas
muestras, de corriente o de voltaje, a la entrada del
dispositivo que se encargará de convertir el dato
analógico a un dato binario.
Puesto que es necesario sostener constante el valor de
la muestra mientras el convertidor de análogo a digital
desarrolla su labor de conversión, se requiere de un
elemento adicional conocido como un retenedor, el cual
se coloca entre el circuito de muestreo y el convertidor.
En ocasiones, cuando la señal que se desea convertir
varía lentamente, es posible prescindir del elemento de
retención.
CONVERTIDORES DE DIGITAL A ANÁLOGO (DAC)
La operación de los convertidores digital / análogo, o
DACS (Digital to Analog Converters) es muy sencilla.
Funciona básicamente como un sumador, convirtiendo
una palabra digital, un byte, a un voltaje análogo
equivalente sumando todos los unos de la palabra digital
pero asignándoles un peso de acuerdo a su posición
dentro de la palabra.
Los convertidores Digital/Análogo (D/A) se construyen,
utilizando redes de resistencias cuyos valores reflejan los
pesos de los diferentes bits, y sumando las corrientes
resultantes por medio de un circuito sumador construido
en base a un amplificador operacional, versión, conocida
como de red en escalera, solo requiere dos valores de
resistencias, por lo cual su implementación es mucho
más sencilla.
Caract.
Tipo de visual
Tensión Solidez Ángulo de visibilidad
Consumo por dígito
Vida media en
horas Luminosid
Facilidad de
montaje
Tubo nixie
80-100
V cc Mala 100º 350 mW 200.000 Excelente Buena
Led 5 V. cc Excelente 150º 150 mW 100.000 Buena Excelente
Incandes 5 V Aceptable 150º 250 mW 100.000 Excelente Aceptable
LCD 4,5 V. cc Buena 90º-120º 100 µW 25.000 Según la iluminación
Delicada
Construcción interna de un display tipo VF decodificador BCD a 7 segmentos.
Circuitos Electrónicos Digitales 49
CONVERTIDORES DE ANÁLOGO A DIGITAL (ADC)
Los convertidores de análogo a digital (Analog to Digital
Converter) complementan la función de los conversores
digital a análogo. Su función es convertir cantidades
análogas a números binarios. Existen varias alternativas
para la construcción de convertidores como éstos.
Prácticamente todas ellas requieren de un elemento muy
simple pero muy definitivo que es el comparador.
La salida de los comparadores, es esencialmente digital,
es alta si la entrada A es mayor que la B, y baja en caso
contrario.
El comparador amplifica la diferencia de voltajes a su
entrada para producir la salida; es decir, el voltaje a su
Circuitos Electrónicos Digitales 50
salida, V0, en donde, G es la ganancia del amplificador y
A y B son los voltajes a su entrada.
PARÁMETROS MÁS IMPORTANTES DE LOS
CONVERTIDORES
1. La resolución: Es el cambio más pequeño en el
voltaje análogo de entrada que se refleja en un
cambio de 1 bit en la salida digital.
2. El número de bits: Es el número de bits a la salida
del convertidor. A mayor número de bits, mejor la
resolución y su exactitud.
3. Tiempo máximo de conversión: Es el tiempo que
tarda el convertidor en completar la conversión del
dato.
4. Rango de voltajes de entrada: El rango permisible
de voltajes de entrada que pueden ser convertidos.
5. Código de la salida: Algunos convertidores A/D
entregan códigos binarios mientras que otros
entregan datos en BCD.
6. Modo de salida: (para DACS): Es posible tener
salidas de voltaje o de corriente en convertidores
D/A.
7. Tiempo de estabilización: (Settlin time): Es el
tiempo necesario para que el voltaje análogo a la
salida de un DAC se estabilice a su valor final.
Circuitos Electrónicos Digitales 51
Es preciso, además, tener en cuenta las siguientes
consideraciones, especialmente en lo concerniente a los
convertidores de análogo a digital:
En cuanto a la velocidad en operación se refiere, los
convertidores D/A son relativamente rápidos, ya que son
esencialmente, unos sumadores analógicos.
Produciendo salida en tiempos inferiores a 1µs. Los
convertidores A/D tienden a ser más lentos. Ruido de
cuantización. La señal que se reconstruye a partir de los
valores convertidos, ya no es igual a la señal original.
Este ruido disminuye con el número de bits del
convertidor.
EJEMPLOS DE CONVERTIDORES A/D COMERCIALES
• Convertidor de propósito general. El ADC0804.
• Convertidor con multiplexor incorporado.
El ADC0808.
• Convertidor de alta velocidad. El ADC08351.
• Convertidor de alta resolución. El AD7705.
Disparador Schmitt
El disparador Schmitt es una compuerta, por lo general
inversora, que posee la característica especial de
desplazar su umbral de conmutación dependiendo de si
su entrada está cambiando de alto a bajo o de bajo a
alto. El comportamiento especial del disparador Schmitt
se puede describir de la siguiente manera:
1. Suponga que el voltaje de entrada está cambiando
de bajo a alto. Mientras la entrada al disparador
Schmitt sea lo suficientemente baja, su salida será
alta, ya que su comportamiento es el de un inversor.
Cuando la entrada al disparador supera, subiendo,
un determinado voltaje denominado voltaje de umbral
de subida, o voltaje de umbral positivo, la salida del
inversor cambia de alto a bajo.
2. Ahora, si la entrada al inversor es alta, pero está
cambiando hacia baja, la salida no cambiará hasta
que su entrada no haya disminuido situándose por
debajo de un nivel de voltaje denominado voltaje de
umbral de bajada, o voltaje de umbral negativo.
El voltaje de umbral de subida, VT+, es mayor que el
voltaje de umbral de bajada, VT- . A la diferencia
entres estos dos voltajes, o sea, VT+ - VT- , se le
conoce como histéresis. Esto le confiere al
disparador Schmitt la habilidad para volver muy
cuadradas formas de ondas lentas y “arrugadas”,
Circuitos Electrónicos Digitales 52
además de ayudar a suprimir ciertos procesos
ruidosos indeseables.
CÓMO FUNCIONA EL DISPARADOR SCHMITT
El disparador Schmitt, por el contrario, nos entrega una
salida nítida, pues ésta sólo se hace cero a partir del
momento que la entrada excede su nivel de umbral
positivo. Una vez que su salida ha cambiado, sin
embargo, no volverá a cambiar hasta tanto el nivel a su
entrada caiga por debajo de su voltaje de umbral
negativo, y por lo tanto, los cruces repetidos de
cualquiera de sus dos umbrales individuales no producen
cambios repetidos a su salida.
USOS DEL DISPARADOR SCHMITT
El disparador Schmitt encuentra uso frecuente en
aplicaciones como conformador de onda, detector de
Circuitos Electrónicos Digitales 53
umbral, eliminador de ruido, eliminador de rebotes en
suiches mecánicos y en circuitos osciladores de muchas
clases.
EL DISPARADOR SCHMITT EN CIRCUITO
INTEGRADO
En la figura se muestra la configuración del 74LS14, del
74LS13 y del 74LS132, compuertas estas todas que
presentan comportamiento de disparador Schmitt.
En CMOS, las referencias de disparadores Schmitt más
usadas son el 74C14, el CD40106, el CD4093 y el
CD4584, en donde el 74C14, el CD40106 y el CD4584
son todos hex inverters, mientras que el CD4093 es un
circuito integrado que contiene cuatro compuertas NAND
de dos entradas dotadas ambas de histéresis, muy a
semejanza de la 74LS132.
Circuitos Electrónicos Digitales 54
TÉCNICAS DE TRABAJO
Identifique Componentes
1. Observe los componentes dados.
2. Seleccione el tipo de componente que se pide.
3. Lea los datos impresos en el dispositivo o
componente (especificaciones, código de colores o
nomenclatura: letras y números) para conocer las
especificaciones y/o características del mismo.
4. De ser necesario, según el componente, consulte el
manual de semiconductores, para conocer las
especificaciones y/o características del componente.
5. Tome nota de las mismas.
Para efectuar esta técnica de trabajo es recomendable
usar el manual de semiconductores.
1. Ubique el código o nomenclatura del componente en
la sección última del manual de semiconductores
(sección de letras y números).
2. Tome nota del número del dispositivo de reemplazo o
dispositivo equivalente del original.
3. Ubique el número del dispositivo de reemplazo en la
sección del manual “Lista de reemplazos”.
4. Tome nota de la página, figura y características del
dispositivo de reemplazo que ofrece el manual.
5. Ubique la página y la figura dada en el manual donde
se especifican más ampliamente sus características.
6. Tome nota de toda esta información (diagramas de
Pines, Voltajes, Corrientes, Potencia, etc.).
Circuitos Electrónicos Digitales 55
ENSAMBLAR CIRCUITOS ELECTRÓNICOS
Es el proceso de unir y ajustar componentes y/o
dispositivos electrónicos según un plano o diagrama
esquemático dado, para conformar un circuito con unas
características de funcionamiento específicas.
A continuación se presentan en las técnicas de trabajo
varios circuitos electrónicos digitales para ser
ensamblados por los participantes, éstos se plantean
como simples ejemplos que sirvan para desarrollar en el
lancero o lancera las destrezas y habilidades en el
proceso de ensamblaje de estos tipos de circuitos. El
instructor está en libertad para implementar estos
ejemplos o agregar y/o plantear otros.
Ensamblaje de Contador Fotoeléctrico
Dado el diagrama, los componentes y el circuito impreso
ensamble un CONTADOR FOTOELÉCTRICO .
TÉCNICA DE TRABAJO
1. Ensamble la tarjeta principal.
Coloque los diferentes elementos de acuerdo a
su tamaño.
Suelde primero los puentes, luego las bases de
los integrados, el potenciómetro, el relevo y por
último, los conectores.
2. Ensamble la tarjeta de visualización.
Suelde el punto bajo los displays.
Suelde los displays.
Conecte el cable ribbon, por un extremo a los
terminales del circuito impreso marcados con
letras, y por el otro extremo al conectar blanco
de 22 pines.
3. Ensamble la tarjeta de los interruptores DIP.
Suelde los interruptores.
Conecte 3 cables ribbon de 4 hilos y 10 cms. de
longitud por uno de sus extremos con el circuito
impreso a los terminales marcados con letras, y
por el otro extremo conecte 3 conectores
blancos de 4 pines.
4. En la parte posterior de la caja ubique tres borneras
(una negra, dos rojas), asegúrelas con sus
respectivos aisladores y tuercas.
Coloque el conector tipo “bafle” (dos terminales) de
adentro hacia fuera, sujételos y ASC/DESC y sus
respectivos tornillos.
Circuitos Electrónicos Digitales 56
5. Suelde cables de 10 cms. entre los terminales de la
tarjeta principal marcados como PRG/CUENT y
ASC/DESC y sus respectivos interruptores.
6. Suelde cables de 10 cms. entre los terminales de la
fotocelda y el jack monofónico.
7. Suelde cables de 10 cms. entre las tres borneras y
los terminales 5V, GND y 12V.
8. Suelde cables de 10 cms. entre el contacto del relé
normalmente abierto (NA) y el conector tipo bafle.
9. Conecte las tarjetas de visualización y la de
interruptores DIP a través de sus correspondientes
conectores J1, J2, J3 y J4.
10. Conecte el cable de tierra de la tarjeta de
interruptores.
11. Asegure con tornillos de 2mm. las 4 tapas del chasis.
12. Ubique el sensor óptico de manera que no reciba
iluminación reflejada o directa de otras fuentes. Sólo
debe recibir luz emitida por el trasmisor. La fotocelda
debe protegerse con un tubo negro pequeño.
13. Conecte el sensor con el contador utilizando un cable
de 50 cms. y un plug monofónico macho.
MATERIALES, HERRAMIENTAS, EQUIPOS E
INSTRUMENTOS
• Estaño
• Pasta para soldar (fundente)
• Silicona
• Disolvente (alcohol)
• Alicate universal
• Alicate de corte diagonal
• Alicate pela cable
• Pinzas punta redonda y punta cuadrada
• Pinza punta curva
• Destornilladores planos y de estría
• Navaja
• Soldador tipo cautín
• Porta soldador
• Solda-pull
• Cepillo
• 3 Circuitos integrados 7447 Ref. IC1, IC2, IC3
• 3 Circuitos integrados 74190 Ref. IC4, IC5, IC6
• 1 Circuito integrado 4093 Ref. IC7
• 1 Circuito integrado 7408 Ref. IC8
• 21 Resistencias de 470-1/4W Ref. R1 a R21
• 14 Resistencias de 4,7K-1/4W Ref. R22 a R34, R37.
Circuitos Electrónicos Digitales 57
• 1 Resistencia de 10K-1/4W Ref. R35
• 1 Resistencia de 1K-1/4W Ref. R36
• 1 Trimmer de 100K Ref. P1
• 1 Diodo de propósito general 1N4004 Ref. D1
• 3 Display’s ánodo común Ref. DISP1 a DISP3
• 1 Transistor de propósito general 2N3904 NPN Ref.
Q1.
• 3 Dip switches de 4 posiciones Ref. DIP1, DIP2,
DIP3.
• 2 Suiches de codillo SPDT Ref. S1, S2
• 1 Relé de 12V
• 1 Fotocelda
• 3 Conectores blancos en línea de 6 pines
• 3 Conectores blancos en línea de 4 pines
• 1 Circuito impreso CEKIT Ref. KDM-09a, KDM-09b,
KDM-09c.
• 6 Bases para circuito integrado de 16 pines
• 2 Bases para circuito integrado de 14 pines
• 1 Chasis metálico KDM-09
• 1 Conector tipo baffle de dos terminales
• 1 Bornera negra
• 2 Borneras rojas
• 1 Jack monofónico
• 1 Plug monofónico
• 6 Tornillos de 1/8” x 1/4” con tuercas
• 4 Tornillos de 1/8” x 1/2” con tuercas
• 8 Tornillos golosos de 3mm
• 10 cm Espagueti plásticos aislante
• 12 Espadines para circuito impreso
• 1 Pantalla de acrílico de 30 mm x 75 mm, color
humo.
• 20 cm Cable ribbon de 40 hilos
Ensamblaje de Capacímetro Digital
Dado el diagrama, los componentes y el circuito impreso
ensamble un CAPACÍMETRO DIGITAL .
TÉCNICA DE TRABAJO
1. Ensamble de la tarjeta de visualización.
• Suelde los puentes de alambre.
• Suelde las resistencias y los diodos.
• Fije y suelde los displays.
• Suelde el condensador C5 acostado.
2. Ensamble de la tarjeta de control.
• Suelde los puentes, resistencias, diodos, bases,
condensadores, y por último los transistores,
Circuitos Electrónicos Digitales 58
dóblelos hacia atrás y sujete sus disipadores con
tornillos del circuito impreso.
3. Ubique la llave selectora en el chasis.
4. Ensamble los accesorios de la tapa frontal, el
pulsador y la bornera de prueba.
5. Suelde los cables de los terminales de la tarjeta de
visualización de 10 cm.
6. Fije la tarjeta de visualización con tornillos, haciendo
coincidir los displays con la ventana del chasis,
sujete también la lámina de acrílico.
7. Monte el circuito de control sobre la tapa posterior del
chasis, suelde los cables de conexión entre los dos
circuitos y con los terminales correspondientes.
8. Suelde la bornera, el pulsador y por último la llave
selectora.
MATERIALES, HERRAMIENTAS, EQUIPOS E
INSTRUMENTOS
• Estaño
• Pasta para soldar (fundente)
• Silicona
• Disolvente (alcohol)
• Alicate universal
• Alicate de corte diagonal
• Alicate pela cable
• Pinzas punta redonda y punta cuadrada
• Pinza punta curva
• Destornilladores planos y de estría
• Navaja
• Soldador tipo cautín
• Porta soldador
• Solda-pull
• Cepillo
• 1 Circuito integrado LM324 Ref. IC1
• 1 Circuito integrado CD4011 Ref. IC2
• 1 Circuito integrado LM555 Ref. IC3
• 1 Regulador 7812 Ref. RG1
• 1 Regulador 7805 Ref. RG2
• 1 Resistencia de 100Ohm-1/4W Ref. R1
NOTA: La llave selectora de tres terminales y cuatro posiciones, tiene en su centro los tres puntos comunes para cada juego de contactos y en la periferia tiene los puntos de contacto correspondientes a cada grupo. Esta llave se usa para cambiar la escala de medida y el punto decimal simultáneamente.
Circuitos Electrónicos Digitales 59
• 2 Resistencias de 47KOhm-1/4W Ref. R2,R22
• 4 Resistencias de 4,7KOhm-1/4W Ref. R3,R4,
• R14, R18.
• 1 Resistencia de 56KOhm-1/4W Ref. R5
• 1 Resistencia de 68KOhm-1/4W Ref. R6
• 1 Resistencia de 680Ohm-1/4W Ref. R7
• 4 Resistencias de 10KOhm-1/4W Ref. R8,R9,
R10,R15.
• 3 Resistencias de 1MOhm-1/4W Ref. R11,R12, R3
• 3 Resistencias de 100KOhm-1/4W Ref. R16,R17,R19
• 1 Resistencia de 1KOhm-1/4W Ref. R20
• 1 Resistencia de 33KOhm-1/4W Ref. R21
• 1 Condensador electrolítico de 2200µF/25V Ref. C1
• 4 Condensador cerámico de 0.1µF/50V Ref. C2,C5,
• C6, C14.
• 2 Condensadores electrolítico de 470µF/25V Ref. C3,
C4.
• 2 Condensadores cerámico de 0.001µF/50V Ref. C7,
C13.
• 1 Condensador cerámico de 0.022µF/50V Ref. C8
• 3 Condensadores cerámico de 0.0022µF/50V Ref.
C9, C11, C12.
• 1 Condensador de tantalio de 2.2µF/35V Ref. C10
• 1 Puente rectificador de 1.5A (W06M) Ref. D1
• 2 Diodo zener de 6.8V/1W Ref. D2,D3
• 2 Diodos de propósito general 1N4148 Ref. D4,D5
• 1 Transistor de propósito general 2N3906 Ref. Q1
• 1 Transistor de propósito general 2N3904 Ref. Q2
• 1 Trimmer de 500Ohm Ref. P1
• 1 Trimmer de 5KOhm Ref. P2
• 1 Trimmer de 50KOhm Ref. P3
• 1 Trimmer de 500KOhm Ref. P4
• 1 Trimmer de 100KOhm Ref. P5
• 1 Circuito impreso CEKIT Ref. KDM-11a
• 1 Base para circuito integrado de 8 pines
• 2 Bases para circuito integrado de 14 pines
• 15 Espadines para circuito impreso
• 2 Disipadores TO220
• 4 Tornillos de 1/4 x 1/8 con sus tuercas
• 6 Tornillos de 1/2 x 1/8 con sus tuercas
• 8 Tornillos golosos de 2mm
• 4 Separadores plásticos
• 1 Llave selectora 3P4T
• 1 Perilla para potenciómetro
• 1 Pulsador cuadrado N.A.
• 1 Bornera tipo baffle
Circuitos Electrónicos Digitales 60
• 1 Jack monofónico para chasis
• 1 Chasis metálico
Ensamblaje de Cerradura Codificada
Dado el diagrama, los componentes y el circuito impreso
ensamble una CERRADURA CODIFICADA .
TÉCNICA DE TRABAJO
1. Suelde los puentes.
2. Suelde resistencias, diodos, condensadores,
transistores y bases.
3. Doble los terminales del regulador colocando el área
de disipación contra el circuito impreso y suéldelo.
4. Suelde el relevo, los conectores J1 y J2, los sockets
en línea J3, J4 y J5 y por último los espadines.
5. Coloque y suelde con cuidado el conector AC/DC
para alimentación J1, siguiendo la orientación del
circuito impreso.
6. Fije la clave deseada, usando los sockets de
programación (J3, J4 y J5) y puentes de alambre
cubiertos, para evitar cortos. Los terminales de todas
las teclas que no se emplean para fijar la clave, se
llevan al socket de reposición J5.
7. Inserte el teclado decimal en el conector J2 y suelde
el pulsador de reposición (RST) Reset.
Socket: Enchufe hembra, base o sócalo para
conectar puentes de alambre.
MATERIALES, HERRAMIENTAS, EQUIPOS E
INSTRUMENTOS
• Estaño
• Pasta para soldar (fundente)
• Silicona
• Disolvente (alcohol)
• Alicate universal
• Alicate de corte diagonal
• Alicate pela cable
• Pinzas punta redonda y punta cuadrada
• Pinza punta curva
• Destornilladores planos y de estría
• Navaja
• Soldador tipo cautín
• Porta soldador
• Solda-pull
• Cepillo
Circuitos Electrónicos Digitales 61
• 1 Circuito integrado CD4043 Ref. IC1
• 1 Circuito integrado CD4081 Ref. IC2
• 1 Circuito integrado CD4017 Ref. IC3
• 1 Regulador fijo de 12V, 7812 Ref. RG1
• 6 Resistencias de 1KΩ-1/4W Ref. R1, R2, R3, R4,
R5, R7.
• 1 Resistencia de 470Ω-1/4W Ref. R6
• 1 Resistencia de 2.7KΩ-1/4W Ref. R8
• 1 Resistencia de 100KΩ-1/4W Ref. R9
• 3 Resistencias de 4.7KΩ-1/4W Ref. R10, R12, R13.
• 1 Resistencia de 27KΩ-1/4W Ref. R11
• 1 Condensador electrolítico de 100µF/25V Ref. C1
• 1 Condensador de tantalio de 2.2µF/35V Ref. C2
• 2 Condensadores cerámicos de 0.1µF/50V Ref. C3,
C5.
• 1 Condensador electrolítico 10µF/16V Ref. C4
• 2 Diodos rectificadores 1N4004 Ref. D1, D2
• 1 Diodo led de 5mm, rojo Ref. D3
• 1 Diodo led de 5mm, verde Ref. D4
• 1 Diodo led de 5mm, amarillo Ref. D5
• 2 Transistores de propósito general 2N3904 Ref. Q1,
Q2.
• 1 Relé de 12V-10A Ref. RL1
• 1 Conector AC/DC Ref. J1
• 1 Conector en línea de 14 pines, macho Ref. J2
• 1 Socket en línea de 12 pines Ref. J3
• 1 Socket en línea de 4 pines Ref. J4
• 1 Socket en línea de 8 pines Ref. J5
• 1 Teclado decimal
• 2 Bases para circuito integrado de 16 pines
• 1 Base para circuito integrado de 14 pines
• 5 Espadines para circuito impreso
• 1 Circuito impreso CEKIT Ref. KDM-13
Ensamblaje de un Frecuencímetro Digital
Dado el diagrama, los componentes y el circuito impreso
ensamble un FRECUENCÍMETRO DIGITAL .
TÉCNICA DE TRABAJO
1. Suelde todos los puentes de alambre.
2. Suelde en orden los siguientes componentes:
resistencias, diodos, transistores, bases para circuito
integrado, condensadores, borneras y trimmer
multivuelta.
3. Monte y suelde los displays, oriéntelos
adecuadamente.
Circuitos Electrónicos Digitales 62
4. Limpie el circuito impreso con disolvente. Déjelo
secar.
5. Coloque sobre sus bases todos los circuitos
integrados atendiendo a su correcta orientación.
6. Construya las puntas de prueba del frecuencímetro
soldando los dos caimanes del extremo del cable
duplex.
7. Conecte las puntas de prueba en la bornera de
entrada correspondiente, atendiendo a la polaridad y
a los colores de los cables, positivo-rojo y negativo-
negro.
MATERIALES, HERRAMIENTAS, EQUIPOS E
INSTRUMENTOS
• Estaño
• Pasta para soldar (fundente)
• Silicona
• Disolvente (alcohol)
• Alicate universal
• Alicate de corte diagonal
• Alicate pela cable
• Pinzas punta redonda y punta cuadrada
• Pinza punta curva
• Destornilladores planos y de estría
• Navaja
• Soldador tipo cautín
• Porta soldador
• Solda-pull
• Cepillo
• 1 Circuito integrado optoaislador 4N25 Ref. IC1
• 1 Circuito integrado 555 Ref. IC2
• 1 Circuito integrado 4553 Ref. IC3
• 1 Circuito integrado 4543 Ref. IC4
• 2 Resistencias de 10KΩ-1/4W Ref. R1, R8
• 1 Resistencia de 100 KΩ-1/4W Ref. R2
• 6 Resistencias de 1KΩ-1/4W Ref. R3, R4, R7, R10,
R11, R12.
• 1 Resistencia de 30KΩ-1/4W Ref. R5
• 1 Resistencia de 33KΩ-1/4W Ref. R6
• 1 Resistencia de 5.6KΩ-1/4W Ref. R9
• 7 Resistencias de 330Ω-1/4W Ref. R13 a R19
• 1 Resistencia de 390Ω-1/4W Ref. R20
• 1 Trimmer multivueltas de 100KΩ Ref. P1
• 2 Diodos rápidos 1N4148 Ref. D1, D2
• 4 Transistores de propósito general 2N3906 Ref. Q1,
Q3, Q4, Q5.
Circuitos Electrónicos Digitales 63
• 1 Transistor de propósito general 2N3904 Ref. Q2
• 2 Condensadores cerámicos de 0.01µF/50V Ref. C1,
C3.
• 1 Condensador de tantalio de 1µF/35V Ref. C2
• 1 Condensador cerámico de 0.1µF/50V Ref. C4
• 1 Condensador cerámico de 0.001µF/50V Ref. C5
• 4 Displays ánodo común Ref. DISP1 a DISP4
• 1 Circuito impreso CEKIT Ref. KDM-19
• 2 Conectores de tornillo, de dos pines
• 2 Caimanes pequeños, rojo y negro
• 2 Bases para circuito integrado de 16 pines
• 2 Bases para circuito integrado de 8 pines
• 1m Cable duplex Nº 24, rojo y negro
Circuitos Electrónicos Digitales 65
GLOSARIO
0: Son circuitos electrónicos con dos niveles diferentes
de voltaje. En lógica positiva, el mayor nivel de voltaje se
designa representativo del estado lógico 1. El otro estado
se designa con 0.
1: Indica uno de los dos posibles estados lógicos. Para
relacionar estos estados.
Apagado (OFF): El estado no conductor de un elemento
conmutador, generalmente un transistor.
Biestable: La propiedad de tener dos estados estables.
En consecuencia un circuito biestable a menudo se llama
indefinidamente un “biestable”.
Encendido (ON): El estado conductor de un elemento
conmutador.
Flotación: Un potencial no fijo.
Inversor digital: Circuito que invierte señales digitales,
convirtiendo “0” en “1” y viceversa.
Onda Cuadrada: Onda de corriente alterna (CA) que
alterna su valor entre dos valores extremos sin pasar por
los valores intermedios (lo contrario de lo que sucede con
la onda senoidal y triangular, etc.).
Onda triangular: Onda de corriente alterna (CA) en la
que la variación de la amplitud en función del tiempo
puede ser descrita mediante segmentos rectos,
creándose la imagen de un triángulo de base horizontal.
Rampa: Una forma de onda en la cual la variable, ya sea
voltaje o corriente, se incrementa o decrece linealmente
con el tiempo.
RMS: Valor eficaz que un instrumento debería medir
para una onda seno. Es calculado a partir de una onda
rectificada. Si se miden señales que no son senoidales,
el valor es erróneo.
Señal: Usado indefinidamente para significar la forma de
onda, tanto de corriente como de voltaje, proporcionada
por una fuente.
Tensión RMS: Valor de tensión en corriente continua
que producirá la misma potencia disipada en una
resistencia.
Circuitos Electrónicos Digitales 66
Tierra: Comprende a toda la ligazón metálica directa, sin
fusibles ni protección alguna, de sección suficiente entre
determinados elementos o partes de una instalación y un
electrodo o grupo de electrodos enterrados en el suelo,
con el objeto de conseguir que en el conjunto de
instalaciones no existan diferencias potenciales
peligrosas y que al mismo tiempo permita el paso a tierra
de las corrientes de falla o la de descargas de origen
atmosférico.
Tierra: La terminal a la cual generalmente se refiere los
potenciales. En la práctica, el chasis de metal sobre el
cual se construye una unidad electrónica.
TTL: Lógica transistor.
Circuitos Electrónicos Digitales 67
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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