Manual de Practicas de Electronic A Digital

ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA

MANUAL DE PRACTICAS DE ELECTRONICA DIGITAL.

CARRERA:

TEC. EN MANTENIMIENTO DE COMPUTADORAS.

ALUMNO:

___________________________

1

USO DE MANUALESNTE Y ECG.

1. OBJETIVO.Al terminar el laboratorio el alumno será capaz de utilizar el manual de reemplazo ECG y ubicar las características principales de cualquier dispositivo electrónico.

2. EQUIPOS Y MATERIALES

1 – Un manual ECG y NTE

3. INTRODUCCIÓN

El manual ECG es uno de los instrumentos más útiles del mundo de la electrónica, de aquí la importancia para aquellas personas que se desenvuelven en este campo tan amplio.

La NTE y ECG son casas fabricantes de dispositivos electrónicos sustituidos, o de reemplazo; es decir, que se dedican a fabricar elementos que son copia fiel de los dispositivos originales de fabrica, que muchas veces no se encuentran en el mercado.

Debido a esto dichas empresas publican cada año los manuales de reemplazo NTE y ECG respectivamente; que contienen la lista completa de dispositivos que fabrican, y un directorio en el cual podemos encontrar el número de un dispositivo original y cual seria el sustituto NTE y ECG ; los números del dispositivo equivalente son los mismos tanto para NTE como para ECG.

Dependiendo que edición y de que año es el libro, así este instrumento tendrá la información más actualizada y aquellas características tan esenciales para el diseño, reparación o reemplazo de los dispositivos electrónicos, que muy a menudo es difícil encontrar en otro libro.

El ECG muestra las áreas de operación de los dispositivos y el nivel de desarrollo de estos. Ellos no deben de ser considerados como una limitante en el diseño de nuevos equipos sino más bien como, una herramienta para el buen reemplazo, comprensión y obtención de características comunes y especiales con el fin de mejor llenar los requerimientos específicos de cada aplicación.

USO Y ESTRUCTURACION DEL MANUAL

2

ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICAMATERIA: LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DIGITALPRACTICA No. 1

- Para localizar un reemplazo o equivalente de un dispositivo, en el manual ECG hay que consultar la sección de referencia, la cual comienza generalmente en la sección No. 2 del manual, y esta arreglado de la siguiente manera:

Las partes que comienzan con un número se listan antes que aquellos que comienzan con una letra.

Las partes que comienzan con un número se listan en orden de números que anteceden a un guión o letra. Por ejemplo:

- 000000FR2- .25N6.8- 4-2020-03173- 4202003173

Las partes con un guión después de una serie de números se listan delante de las partes con una letra después de la misma serie de números, por ejemplo:

- 48-155001- 48S155001

Las partes que comienzan con una letra se listan en orden alfabético cuando antecede a un guión o un número. Por ejemplo:

- MPS – A20- MPSA20

Los números de las partes a reemplazar que frecuentemente se leen mal son:Cero por la letra “O” y viceversaUno por la letra “l” o “L” y viceversa

La letra griega “” (miu) puede ser encontrada bajo la letra M o la U. Mirar en ambas.

Verificar el reemplazo. La aplicación puede diferir de lo normal. Entonces será necesario consultar la hoja de especificaciones del fabricante.

Si en el cruce de referencia del dispositivo no se encontrará o no se mostrara un sustituto se deberá marcar primero el número de parte considerando la posibilidad de no encontrar el sufijo.

Ejemplo:El 2SC281E no se encuentra en la sección de referenciaEl 2SC281 si encuentra el sustituto 123A

Referirse al índice de productos al comienzo de la sección uno y localizar la información de 123A.

- Compare los parámetros e información física de lo que se busca

3

- Todas las dimensiones de las figuras están dadas en pulgadas y los equivalentes en milímetros están en paréntesis.

PROCEDIMIENTOBuscar el listado de los siguientes dispositivos y obtener los parámetros siguientes:

No. ORIGINAL

EQUIVALENTE ECG

No. DE PAG. FIG. No. DESCRIPCION

7400 (TTL)74027404N74057408741474327433 (IC)7442PC744774747475PC7476!7486PC749074LS1477413874150PC7415174C24474C373

Dibuje los siguientes integrados y escriba sus dimensiones:

740074027404N740874327486PC7413974C24474C373

4

CONTESTE

1. ¿Por qué es de suma importancia saber usar el manual ECG?2. ¿Cuáles son las conclusiones para esta práctica?

RECONOCIMIENTO Y CARACTERISTICAS DE LOS IC’SMANEJO DE MANUALES

OBJETIVOAl terminar el laboratorio el alumno será capaz de identificar las características mas importantes de los circuitos integrados (IC’S) con el auxilio de los manuales y sin cometer errores.

INTRODUCCIÓN TEORICA

En la actualidad la Electrónica Digital esta basada en diminutos circuitos (IC’S), estos contienen internamente transistores, diodos y resistores en miniatura.Un tipo popular de ICS se ilustra en la figura 1.1. Este tipo de circuito lo denominan los fabricantes de Ics “Dual in Line Package” (DIP) – Empaquetamiento de Doble Línea – Este IC particular se denomina circuito integrado DIP de 14 patillas.Observa que al lado de la muesca del IC de la figura 1.1 . Las patillas se numeran en sentido contrario a las agujas del reloj de la patilla 1 a la 14 cuando se mira el IC desde la parte superior. Los fabricantes de Ics Proporcionan diagramas de patillas similares al de la figura 1.2 para un IC 7408. Observa que este IC contiene 4 compuertas AND de 2 entradas; por lo tanto, se denomina de cuatro compuertas AND de 2 entradas.

La figura 1.2 muestra las patillas del IC numeradas de la 1 a la 14 en sentido contrario a la agujas del reloj a partir de la muesca. Las conexiones de alimentación al IC son GND (patilla 7, que es tierra) y VCC (patilla 14, que es voltaje de alimentación). Todas las demás patillas son las entradas y salidas de las cuatro compuertas AND. El IC 7408 forma parte de una familia de dispositivos lógicos, es uno de los muchos dispositivos de la familia de circuitos lógicos de lógica transistor – transistor (TTL). Los dispositivos TTL son actualmente los mas populares. En la figura 1.3 se pueden apreciar ICs DIP de 16 y 24 patillas y su correspondiente numeración.


Circuito Integrado DIP de 14 patillas Diagrama de patillas para un

IC 7408

ENCAPSULADOS DE IC.

En la figura 1.4 se pueden apreciar los encapsulados más comunes actualmente.

FIGURA 1.4

El encapsulado de la figura 1.4 (a) es el ya conocido DIP (encapsulado de doble línea). Algunos DIP tienen muescas a ambos extremos en estos encapsulados, la ubicación de la patilla número 1 esta señalada por un pequeño punto. La figura 1.4 (b) muestra un encapsulado plano de cerámica. Este encapsulado sellado herméticamente esta hecho de una base no conductora, lo que lo hace totalmente inmune a los efectos de la humedad. Estos encapsulados se emplean con frecuencia en aplicaciones de tipo militar donde el equipo funciona bajo condiciones ambientales extremas.La figura 1.4 (c) corresponde a uno de los nuevos tipos de encapsulados. Este es para montaje de superficie muy similar a uno de tipo DIP con la excepción de que sus terminales están dobladas en ángulo recto para que puedan soldarse directamente sobre las pistas conductoras de la tarjeta de circuito impreso. Nótese la forma en que está localizada la patilla 1 con respecto a la orilla biselada del encapsulado.

FAMILIAS DE LA SERIE TTLLa famosa serie 7400 de circuitos lógicos TTL fue introducida por Texas Instruments en 1964.A lo largo de los años se han realizado mejoras en los circuitos TTL, que han desembocado en subfamilias de IC TTL.

TIPO DE SUBFAMILIA DESIGNACION CARACTERÍSTICASEstándar 74 Serie estándar, bajo costo

FIGURA 1.3

MUESCA

TERMINAL TERMINAL 7

TERMINAL 1

5TERMINAL 1

(a)

(b) (c)

Alta Potencia 74HProvee salida de alta potencia, disipa mas potencia

Baja potencia 74L Baja potencia de disipación

Schottky 74SAlta velocidad de conmutación alto consuma de potencia

Schottky de Baja Potencia 74LSAlta velocidad de conmutación bajo consumo de potencia

CMOS 74HC

Actualmente unos de los mas populares. CMOS de alta velocidad, bajo consumo de potencia

En la actualidad las subfamilias TTL están siendo sustituidas por la subfamilia CMOS 74HC, que requiere de menos consumo de potencia para trabajar, y por la familia de circuitos integrados CMOS, cuya numeración empieza con 4000 ó 14000 y que son IC mucho mas rápidos, con los cuales se pueden fabricar equipos mucho mas compactos.Las marcas en los IC varían con el fabricante, sobre el IC viene un número de serie que es estándar, cuya decodificación es:

SN 74 HC 00 N

CODIGO DEL FABRICANTE

SERIE TIPO DE SUBFAMILIATIPO DE

FUNCIONENCAPSULADO

J DIP CerámicoSN Texas Instrument 74 (Tipo Comercial) H (alta potencia) W CerámicoMC Motorola LS (baja potencia) N DIP de plásticoDM National HC (CMOS alta velocidad) T MetálicoIM Intersil Ninguna letra (estándar)N SigneticsMM Monolothic MemoriesP Intel

MATERIAL Y EQUIPO

1 IC 74001 IC 74021 IC 74041 IC 74081 IC 74321 Tarjeta BreadboardManuales de Referencia: TTL, ECG y hojas sueltas de especificaciones

PROCEDIMIENTO.Con cada uno de los circuitos integrados que se le han proporcionado, seguirá los siguientes pasos:

1. Identificar claramente cual es la patilla número 1, si tiene duda consúltele a su instructor

2. Determinar de cuantas patillas es el IC y su respectiva numeración3. Identificar la serie4. Identificar a que subfamilia pertenece el IC y especifique sus principales

características.5. Identifique tipo de función que realiza el IC y describa brevemente su utilidad.6. Determine tipo de encapsulado.7. Conecte el IC sobre la breadboard para irse familiarizando de cual es la forma

correcta de hacerlo. Procure que las patillas estén rectas y al presionar para introducirlo hacerlo en forma segura y homogénea. Si tiene duda consulte a su instructor y que él le haga una demostración.

8. Con ayuda de los manuales o hojas de especificaciones encuentre las características siguientes:

a) Rangos de voltaje de alimentación y temperatura: VCC, TA.b) Niveles de voltaje de entrada y salida: VOL, VOH, VIL, VIH.c) Retardos de propagación: tPLH , tPHL.d) Corrientes: ICCH , ICCL.

Con toda la información obtenida llenara las siguientes tablas:

TABLA 1.2

Número de Patillas

Serie Subfamilia Función Tipo de encapsulado

TABLA 1.3

VCC (V) Nom.

TA (0C)

VOL (V) Máx.

VOH (V) Mín.

VIL (V) Máx.

VIH (V) Mín.

tPLH (ms) Típ.

tPHL (ms) Típ.

ICCH (mA) Típ.

ICCL (mA) Típ.

9. Conteste las siguientes preguntas:

a) ¿Cuál es el máximo voltaje de alimentación que pueden soportar los IC TTL de la subfamilia estándar?

b) ¿Para la subfamilia 74HC, cual es el rango de voltaje de alimentación que tiene?

c) Investigue por lo menos 3 recomendaciones que se deben seguir para el manejo de Ics CMOS, y explique por que:

d) ¿Cuáles subfamilias se están volviendo absoletas?

GUIA No. 3

COMPUERTAS LOGICAS

OBJETIVO.Al finalizar el laboratorio el alumno identificará las diferentes compuertas lógicas diferenciándolas por su símbolo, tabla de verdad y función sin cometer errores.

TRABAJO PREVIO.Contestar los puntos 15 y 17 en su guía de forma teórica y presentarlos a su laboratorio.

INTRODUCCIÓN.La compuerta lógica es el bloque de construcción básico de los sistemas digitales, estas operan con números binario (0 ó 1), por tanto se denominan compuertas lógicas binarias. Cada número binario tiene un voltaje asociado, siendo para la familia TTL:

Bit 0 = 0 voltios (tierra o GND)Bit 1 = 5 voltios (alimentación o Vcc)

Para los IC de tecnología CMOS los voltaje serán:

Bit 0 = 0 voltios (tierra o Vss)Bit 1 = 18 Voltios máximo (alimentación o VDD).

Los primeros CI digitales producidos eran compuertas simples e inversores que contenían de uno a seis dispositivos por paquete. La variedad de compuertas ha crecido en forma drástica.

Los diferentes niveles de complejidad y tamaño en los circuitos integrados son como sigue:

a) La escala de integración pequeña (SSI), incluye dispositivos simples como compuertas y biestables y contienen entre una y diez compuertas equivalentes.

b) La escala de integración media (MSI), consiste en dispositivos más complejos como contadores, registros de desplazamiento, codificadores, decodificadores, memorias pequeñas, y contienen de 10 a 100 compuertas equivalentes.

c) La escala de integración Grande (LSI), incluye memorias grandes y microprocesadores que constan de 100 a 1000 compuertas equivalentes.

d) La escala de integración Muy Grande (VLSI), incluye las memorias y los microprocesadores más grandes y tienen mas de 1000 compuertas equivalentes.


COMPUERTAS BASICAS, SÍMBOLO Y TABLA DE VERDAD

En los IC TTL una entrada dejada sin conectar se considera que tiene un nivel lógico 1. En los IC CMOS todas las entradas deben conectarse en un nivel lógico, de lo contrario podemos obtener datos erróneos a la salida.

MATERIAL Y EQUIPO

1 Tarjeta breadboard1 Punta Lógica1 Fuente de 5Vdc y 12 Vdc

A B Y0 0 00 1 11 0 11 1 1

A Y0 11 0

A B Y0 0 10 1 01 0 01 1 0

A B Y0 0 00 1 11 0 11 1 0

A B Y0 0 00 1 01 0 01 1 1

A B Y0 0 10 1 11 0 11 1 0

A B Y0 0 10 1 01 0 01 1 1

A Y0 01 1

OR

A + B = Y

AND

A.B = Y

INVERSOR

A = Y

BUFFER

A = Y

NOR

A + B = Y

NAND

A.B = Y

XOR

A + B = Y

XNOR

A B = Y

2 Conectores banana-caimán1 Tester1 IC 7400 Nand de dos entradas1 IC 7402 Nor de dos entradas1 IC 7404 Inversores1 IC 7408 And de dos entradas1 IC 74LS32 Or de dos entradas1 IC 7486 Exor de dos entradas2 Diodos leds2 Resistencias de 270 o superiorAlambre

PROCEDIMIENTO.

1. Mida con el tester 5Vdc de su fuente y pida revisión a su instructor. Y luego apáguela2. Conecte el IC TTL 7408 en la breadboard, asegurándose de conectar la polarización del

IC: Patilla 14 , Vcc= 5 Voltios: Patilla 7. GND= tierra.3. Arme el siguiente circuito utilizando los alambres para conectar las variables a las

entradas de las compuertas. Con los alambres se aplicarán los niveles lógicos “1” y “0” a las entradas del circuito. Pida revisión a su instructor.

4. Encienda la fuente y obtenga la tabla de verdad, tanto para F1 como para F2. Observe que F1 es una función AND de dos variables y F2 es una función AND de tres variables. Escriba sus resultados en la tabla 1.1. Los leds se encenderán para indicar un “1” a la salida y se apagaran para indicar “0”.

5. Plantee la expresión booleana para cada función:

F1 = F2 =

A B F1 A B C F2

TABLA 1.1

AB

C

F1

F2

6. Apague la fuente.7. Cambie el 7408 por un IC 7432 y arme el siguiente circuito. Pida revisión a su instructor

y encienda la fuente.

8. Obtenga la tabla de verdad para F1 una función OR de dos entradas y para F2 una función OR de tres entradas. Escriba sus respuestas en la tabla 1.2

9. Plantee la expresión booleana para cada función:

F1 = F2 =

A B F1 A B C F2

TABLA 1.2

10. Apague la fuente.11. Cambie el IC 7432 por el 7400 y arme el siguiente circuito. Pida revisión a su instructor y

encienda la fuente.

12. Siguiendo el mismo procedimiento obtenga la tabla de verdad para F1 y para F2. Escriba sus respuestas en la tabla 1.3.

F1 = F2 =

AB

C

F1

F2

C

F1

F2

AB

A B F1 A B C F2

TABLA 1.313. Apague la fuente.14. A continuación se armara un circuito más complejo utilizando la mayoría de compuertas

básicas estudiadas.

15. Obtener la función “Y” a la salida del circuito en forma teórica:

Y =

16. Pida revisión a su instructor del circuito armado y encienda la base.

17. Complete la tabla 1.4 con todas las combinaciones posibles para el circuito de cuatro variables.

A B C D Y

Y

D

C

B

A

18. Apague la base y desarme todo el circuito.

CUESTONARIO.

1. Explique como es que se obtiene una AND de 3 entradas.2. ¿Se cumplieron todas las tablas de verdad de todas las compuertas estudiadas?. Si no

es así, explique.3. Investigue como se construye una compuerta NAND de 3 entradas.4. Suponga que se dispone solo de compuertas AND de 2 entradas . ¿Cuántas compuertas

se necesitan para implementar la función lógica F= A.B.C.D?5. Investigue principales diferencias entre los IC TTL y los IC CMOS.

6. Dada las siguiente función lógico Y = ABC + AC + B. Diseñe el circuito que cumplirá con dicha función y complete la tabla de verdad.

7. Explique que función se obtiene al conectar un número par de inversores en serie.8. Explique que función se obtiene al conectar un número impar de inversores en serie.

NIVELES LÓGICOSEJERCICIOS PARA EXAMEN PRACTICOEJERCICIOS PARA EXAMEN PRACTICO

OBJETIVOSOBJETIVOS

Al terminar la parte A, el alumno habrá aprendido a medir las tensiones y corrientes de entrada y salida de una compuerta.

Al concluir la parte B, el alumno será capaz de encontrar defectos en circuitos digitales básicos.

INTRODUCCIÓN TEORICAINTRODUCCIÓN TEORICA


En la actualidad existen varios fabricantes de IC digitales, pero su nomenclatura y terminología empleada está prácticamente estandarizada, siendo los términos más útiles:

FIGURA 1. Corrientes y voltajes en los dos estados

VIH (min.): Voltaje de entrada de nivel alto: Nivel de voltaje que se requiere para un 1 lógico en una entrada. Cualquier voltaje debajo de este nivel no será aceptado como un ALTO por el circuito.VIL (máx.): Voltaje de entrada de nivel bajo: Nivel de voltaje que se necesita para un cero lógico en una entrada. Cualquier voltaje que esté sobre este nivel no será aceptado como un BAJO por el circuito lógico.VOH (mín) Voltaje de salida de Nivel Alto: Nivel de voltaje en la salida de un circuito lógico en el estado 1 lógico. Por lo general se especifica el valor mínimo de VOH.VOL (máx.) Voltaje de salida de Nivel Bajo: Nivel de voltaje en la salida de un circuito lógico en el estado 0 lógico. El valor máximo de VOL se especifica generalmente.IIH: Corriente de entrada en Nivel alto: Corriente que fluye en una entrada cuando se aplica un voltaje de nivel alto específico a dicha entrada.IIL: Corriente de Entrada de Nivel Bajo: Corriente que fluye en una entrada cuando se aplica un voltaje de nivel bajo específico a dicha entrada.IOH: Corriente de salida de nivel alto: Corriente que fluye desde una salida en el estado 1 lógico en condiciones de carga especificas.IOL: Corriente de salida de nivel bajo: Corriente que fluye a partir de una salida en el estado 0 lógico en condiciones de carga especificas.

¿Cómo se define un 0 lógico (BAJO) o un 1 lógico (ALTO)? La figura 2 muestra un inversor (como el 7404) de la familia TTL de IC. El fabricante especifica que, para que opere adecuadamente, una entrada en BAJO debe variar desde tierra (GND) a 0.8V. de igual forma, una entrada en ALTA debe variar de 2.0V a 5.0V. La porción no sombreada de la figura 2 entre 0.8V y 2.0V en la parte de la entrada es la región prohibida. Una tensión de entrada de 0.5V sería una entrada BAJA, mientras que una entrada de 2.6V sería una entrada ALTA. Una entrada 1.5V daría resultados impredecibles y se considera una entrada prohibida.

V OH V IH

IOH IIH

ALTO

V OLV IL

IOL IIL

BAJO+ 5V

Tensión de Entrada Tensión de Salida

FIGURA 2. Niveles de tensión TTL de entrada y salida.

Las salidas esperadas se muestran en la parte derecha del inversor TTL mostrado en la figura 2. Una salida BAJA normalmente es de 0.1V pero también puede ser de 0.4V. Una salida ALTA normalmente es de 3.5V pero también puede ser de 2.4V. La salida ALTA depende del valor de la resistencia de carga en la salida. A mayor corriente de carga, menor tensión ALTA de salida. La porción no sombreada en la parte de la tensión de salida de la figura 2 es la región prohibida.

Observar las diferencias en la definición de los niveles ALTO de entrada y salida en la figura 2. La entrada ALTA se define mayor de 2.0V, mientras que la salida ALTA es mayor de 2.4V. La razón de esta diferencia es proporcionar Inmunidad al Ruido ( la insensibilidad del circuito digital a señales eléctricas no deseadas). La entrada BAJA es menor que 0.8V y la salida BAJA es como máximo 0.4V. De nuevo, el margen entre esas figuras es asegurar que no se introduzca ruido no deseado en el sistema digital.Los rangos de tensión que definen los niveles ALTO y BAJO son diferentes para cada familia lógica. Por comparación, las tensiones de entrada y salida para un inversor CMOS típico se dan en la figura 3.

TTL BAJO

TTL ALTO

0.8 V

GND

2.0 V

+ 5V

TTL BAJO

TTL ALTO

0.4 V

GND

2.4 V

+ 5V

TTL

CMOS BAJO

CMOS ALTO

3.0 V

GND

7.0 V

+ 10V

0.05 VGND

9.95 V

+ 10V

CMOSBAJO

CMOS

CMOSALTO

Tensión de SalidaTensión de Entrada

FIGURA 3. Niveles de tensión CMOS de entrada y salida.

En este ejemplo el fabricante especifica que la salida ALTA estará próxima a la tensión de alimentación (unos +9.95V). Una salida BAJA estará a 0.05V del potencial de tierra (GND). Los fabricantes también especifican que un IC CMOS considera como ALTA cualquier tensión de entrada de +7V a +10V. La figura 3 también contempla que un IC CMOS considere como BAJA cualquier tensión de GND a +3V.Los IC CMOS tienen una amplia oscilación en las tensiones de salida, aproximándose a ambos extremos de la fuente de alimentación, GND y +10V en este ejemplo. Los IC CMOS también tienen una buena inmunidad al ruido. Estas características, junto con el bajo consumo de potencia, son las ventajas de los CMOS sobre los TTL.

MATERIAL Y EQUIPO.MATERIAL Y EQUIPO.

1 BASE PU – 20001 Tarjeta de Circuito Impreso EB-1311 Voltímetro Digital 1 Miliamperimetro 1 Microamperimetro1 Juego de Cables

PROCEDIMIENTOPROCEDIMIENTOPARTE A.PARTE A.1. Conecte la tarjeta EB-131 en la base PU-20002. Busque el circuito de medición con el cual se trabajara:

3. Gire el potenciómetro PS-1 en el sentido antihorario hasta el tope. Este potenciómetro se encuentra en la parte superior izquierda de la base PU-2000, y está conectado interiormente para proporcionar una tensión variable llamada PS-1/2. Por tanto, hemos ajustado a PS-1/2 en cero voltios.

4. Encienda la fuente de alimentación.5. Ahora será inicializado el entrenador siguiendo el siguiente procedimiento:

PASO TECLEE APARECERA EN LA PANTALLA OBSERVACIONES

1 PCI Primera parte del código de la tarjeta.

2 115 115 Introduzca las tres primeras cifras del código de la tarjeta.

3 * PC2 Segunda parte del código de la tarjeta.4 195 195 Introduzca las tres últimas cifras del código de la

A

V

+ 5V

PS - 12

R L

tarjeta.

5 * EB-131 Confirmación y número de la unidad, aparece intermitentemente

6 * ID1 Número de Identificación, puede ser cualquiera. En nuestro caso teclee asterisco para pasar.

7 * ID2 Teclee nuevamente asterisco8 * ID3 Teclee nuevamente asterisco.9 * Fn Selección de Modo de trabajo.

10 1 Fn1 Se selecciona el modo de experimentos.

11 * E00Índice de experimentos en su valor inicial, le indica al microprocesador interno en que parte del experimento se encuentra.

6. Teclee 9 para colocar el índice de experimentos en 9. (en pantalla E09)7. Puentee los terminales para el amperímetro y conecte el voltímetro entre tierra y la salida del

inversor (# 14), como se indica en la figura 5.

FIGURA 5.

8. Como se tiene a PS-1/2 = 0V, se determina que la entrada del inversor esta con un nivel lógico cero. VIL = 0V.

9. Mida la salida del inversor y anote el valor:

VOH = V

10. Ahora conecte RL a tierra, como se muestra en la figura 6. Mida la salida del inversor y anote el valor:

VOH = V

FIGURA 6.

11. Como RL = 1K, calcule y anote el valor de IOH con:

PS - 12

VR L

mA

VPS - 12

R L

IOH =0V - V OH

R L

IOH = mA

12. Quite el puente entre los terminales del amperímetro y conecte a ellos el miliamperímetro. Mida y anote la corriente de entrada en nivel bajo:

IIL = mA

13. Usted ha medido y calculado los cuatro importantes parámetros mostrados en la figura 7. Observe el sentido de las corrientes.

FIGURA 7.

14. Quite el miliamperímetro y luego puentee los terminales. Conecte al voltímetro entre tierra y la salida del inversor, y con un puente conecte el resistor en carga R L a +5V, como se muestra en la figura 8.

FIGURA 8.

15. Gire al potenciómetro PS-1 en el sentido horario para obtener:VIH = 5V

Este nivel de tensión de +5V determina que el estado lógico a la entrada del inversor sea 1.16. Mida la salida del inversor y anote el valor:

VOL = V

17. Como RL = 1K, calcule la corriente de salida con:

Calcule dicho valor y anote el resultado:

IOL = mA

R LV IL= 0V V OH

IOHIIL

PS - 1

2V

R L

= +5V V OL

IOL

+ 5V

IOL =5V - V OL

R L

18. Quite el puente de los terminales para amperímetro y conecte el microamperímetro. Mida y anote la corriente de entrada con nivel alto:

IIH = A

Usted a medido o calculado los otro cuatro parámetros importantes, indicados en la figura 9. Observe el sentido de las corrientes.

FIGURA 9.

19. Quite el microamperimetro y puentee los terminales para amperímetro.20. No apague el entrenador, avísele a su instructor que ya concluyo esta parte.

PARTE B. PARTE B. EJERCICIOS PARA EXAMEN PRACTICO.EJERCICIOS PARA EXAMEN PRACTICO.Los ejercicios consisten en encontrar cuatro fallas consecutivas en la tarjeta EB-131, para lo cual deberá de revisar todos los circuitos de esta tarjeta hasta encontrar cual es el que tiene la falla en ese momento.Las fallas son colocadas al azar por el microprocesador interno del entrenador, al completar las cuatro, el entrenador le muestra la nota que gano.Al finalizar debe avisarle a su instructor, cualquier duda consúltela con su instructor.Toda la información que usted necesita para realizar el ejercicio se le proporcionara en el laboratorio.

CIRCUITOS LÓGICOS COMBINATORIOSCIRCUITOS LÓGICOS COMBINATORIOS

V

R L

= +5V V OL

IOL

+ 5V

V IH

IIH


SIMPLIFICACIÓN Y DISEÑOSIMPLIFICACIÓN Y DISEÑO

OBJETIVO:OBJETIVO:Al finalizar el laboratorio el alumno podrá diseñar circuitos lógicos utilizando solamente las compuertas básicas, dado el enunciado de un problema o una tabla de verdad.

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNAl abordar un problema de diseño electrónico digital práctico se debe tomar en cuenta un gran número de limitaciones y restricciones. Es necesario estar consientes de factores como el número de entradas por dispositivos, el número de dispositivos contenidos en cada paquete de IC, el número de paquetes necesarios para implantar un sistema lógico completo, la inmunidad al ruido, el consumo de energía, la velocidad, el tiempo de retardo y la carga de las salidas lógicas.Otras consideraciones que se deben tomar en cuenta en cuando se necesita colocar las restantes tres entradas al valor apropiado y utilizar las otras cinco para producir la función deseada. De esta forma, es posible ahorrarse la compra de IC adicionales, así como reducir la potencia asociada y los requerimientos de espacio. Las terminales de entrada sin utilizar nunca se deben dejar desconectadas. Se deben conectar a un nivel lógico bajo o alto adecuado, o pueden conectarse en grupos. La tabla de función se utiliza para determinar el nivel lógico apropiado al cual conectar a un 0 lógico, o tensión BAJA. Para las AND y NAND, tales entradas se deben conectar a un 1 lógico o tensión ALTA.La inmunidad al ruido, el consumo de energía y la velocidad son consideraciones importantes en el diseño de un circuito lógico. La ubicación o entorno en el cual deben funcionar los circuitos lógicos se tiene que considerar con sumo cuidado. Los lugares en los cuales predomina el ruido eléctrico, como fábricas con motores y herramientas eléctricas grandes o cerca de transmisoras de radio, televisión o radar, puedan requerir una familia lógica que tenga alta inmunidad al ruido. Esto significa que la familia lógica no sea sensible de ruido que se conducen en el sistema electrónico. Si esto no es práctico entonces puede ser necesario utilizar blindajes cerrados, filtros de potencia y alambrado lógico blindado.

PROCEDIMIENTOPROCEDIMIENTO1. De la siguiente tabla de verdad obtenga la expresión lógica F.

A B C F FS

0 0 0 10 0 1 00 1 0 10 1 1 11 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1

F = _________________________________________

2. Simplifique F y anote la nueva expresión lógica:

F(simplificada) = FS = __________________________

3. Diseñe el circuito de Fs y ármelo sobre la breadboard4. Pida revisión a su instructor5. Energice y compruebe la tabla de verdad del paso 1 anote sus resultados en la columna

correspondiente a Fs.6. Apague y desarme el circuito.

7. Comparando los datos de las columnas F y Fs de la tabla que conclusión puede obtener:

Para los siguientes problemas, realice un diseño completo tomando en cuenta el procedimiento estudiado en clase:

8. “Se tiene un número binario de 4 bits representado por ABCD, donde A es igual a MSB y D es igual al LSB. Diseñe un circuito lógico que produzca una salida ALTA siempre que el número binario sea mayor que 0111 y menor que 1110”

a) Tabla de verdad y diseño.

b) F = ___________________________________

c) Fs = __________________________________

d) Al tener la función simplificada Fs, arme el circuito sobre la breadboard y pida revisión a su instructor.

e) Encienda la fuente y pruebe el circuito comprobando la tabla de verdad que usted construyo en el literal (a).

f) Apague la base y desarme el circuito

9. “Un control industrial tiene cuatro sensores: a) A y B que son sensores de nivel liquido para detectar si el nivel de los tanques

excede a un nivel predeterminado.b) C y D que son sensores de temperatura que detectan cuando la temperatura de

los tanques desciende de un limite fijado.La salida de los sensores A y B se comporta de la siguiente manera:

A o B = 0 (bajo) cuando el nivel es satisfactorioA o B = 1 (alto) Cuando el nivel es demasiado alto

Y la salida de los sensores C y DC o D = 0 (bajo) Cuando la temperatura es satisfactoriaC o D = 1 (alto) Cuando la temperatura es demasiado alta

10. Diseñe un circuito que detecte cuando A o B están indicando un nivel demasiado alto y al mismo tiempo C o D están indicando una temperatura demasiado alta

a) Dibuje la tabla de verdad y diseño del circuito

b) F= _________________________________________________

c) Fs=__________________________________

d) Arme el circuito Fs y pida revisión a su instructor.

e) Encienda la fuente y compruebe Fs.

f) Apague la base y desarme el circuito

SIMPLIFICACION Y DISEÑO UTILIZANDO MAPAS DE KARNAUGH.SIMPLIFICACION Y DISEÑO UTILIZANDO MAPAS DE KARNAUGH.

OBJETIVO.OBJETIVO.Al finalizar la practica el alumno podrá aplicar los mapas de karnaugh en el diseño y simplificación de funciones lógicas utilizando correctamente el método.

TRABAJO PREVIO.TRABAJO PREVIO.


Llevar realizado el análisis, tabla de verdad, y simplificación de los problemas 1 y 3 al laboratorio.

MATERIAL Y EQUIPOMATERIAL Y EQUIPO1. Breadboard2. 1 IC 74043. 1 IC 74084. 1 IC 74325. 1 Resistencia de 270 o superior6. 1 Diodo Led7. 1 Fuente fija de 5V8. 2 Conectores banana-Caimán9. Alambres

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNEl álgebra booleana es la base para cualquier simplificación de circuitos lógicos. Una de las formas más fáciles de simplificar circuitos lógicos consiste en utilizar el método de Diagramas de Karnaugh. Este método gráfico está basado en los teoremas boléanos, y es uno de los diversos métodos utilizados, para los diseñados lógicos, para simplificar circuitos lógicos.El mapa de Karnaugh, al igual que una tabla de verdad, es un medio para demostrar la relación entre las entradas lógicas y la salida que se busca. El mapa K proporciona la misma información en un formato diferente.Para cada casilla en la tabla de verdad le corresponde una casilla en el mapa, y para construir el mapa K debemos colocar unos en aquellos cuadrados correspondientes a los unos en la tabla de verdad.La expresión de salida F se puede simplificar adecuadamente combinando los cuadrados en el mapa K que contengan 1. El proceso para combinar estos unos se denomina agrupamiento. Los agrupamientos de unos serón de dos (par), cuatro, ocho:a) Agrupamiento de un par de unos adyacentes con un mapa K elimina la variable que

cambia en forma complementado o no complementada.b) Agrupamiento de un cuádruple de unos elimina las dos variables que aparecen en forma

complementada y no complementada.c) Agrupamiento de un octeto de unos elimina las tres variables que aparecen en forma

complementada y no complementada.

Cuando una variable aparece en forma complementada y no complementada dentro de un agrupamiento, esa variable es eliminada de la expresión. Las variables que son iguales en todos cuadrados del agrupamiento deben aparecer en la expresión final.

Algunos circuitos lógicos pueden diseñarse de manera que haya ciertas condiciones de salida para las que no se especifiquen niveles de salida, generalmente porque estas condiciones de entrada nunca ocurrirán. En otras palabras, habrá ciertas combinaciones de entrada donde “NO IMPORTE” si la salida es BAJA o ALTA.La X representa la condición “no importa” . Una condición “no importa” puede ocurrir por muchas razones; la más común es que en algunas situaciones ciertas combinaciones de entrada nunca pueden presentarse y por tanto no es necesario no especificar la salida en estas condiciones.Un diseñador de circuitos tiene la libertad de hacer la salida para cualquier condición “no importa” igual a 0 ó 1, a fin de producir la expresión de salida más simple.El proceso del mapa K tiene ventajas sobre el método algebraico. El mapeo K es un proceso más ordenado con etapas bien definidas en comparación con el proceso de ensayo y enfoque que se utiliza en la simplificación algebraica. El mapeo K por lo general requiere

menos etapas, especialmente para expresiones que contienen muchos términos, y siempre produce una expresión mínima.

PROCEDIMIENTOPROCEDIMIENTO

Para los siguientes diseños se debe aplicar el método de mapas de Karnaugh y realizar los siguientes pasos:a) Obtener la tabla de verdad.b) Escribir la expresión bolean no simplificada en forma de minterminosc) Basándose en la tabla de verdad trazar el mapa de karnaughd) Agrupar los unos siguiendo el método estudiadoe) Escribir la expresión booleana simplificadaf) Diseñar el circuito lógicog) Armar el circuito lógico sobre la breadboardh) Pedir revisión a su instructori) Encienda la fuente y compruebe la tabla de verdadj) Apague la fuente.

1.Un codificador proporciona una señal de 4 bits que indica la posición del eje de una antena en pasos de 30 , utilizando el código que se muestra en la tabla. Diseñe un circuito que indique cuando la antena está en el primer cuadrante.

POSICION A B C D0 - 30 0 0 1 1

30 – 60 0 0 1 060 – 90 0 1 1 090 –120 0 1 1 1

120 – 150 0 1 0 1150 –180 0 1 0 0180 – 210 1 1 0 0210 –240 1 1 0 1240 – 270 1 1 1 1270 – 300 1 1 1 0300 – 330 1 0 1 0330 – 360 1 0 1 1

2. Sea N un número binario de 4 bits A,B,C,D, (con A el bit más significativo) que

representa los números decimales del 0 al 15. Diseñar un circuito lógico cuya salida

Z sea 1 si las entradas A,B,C,D representan un número que sea 0 o una potencia de 2.

La combinación de valores correspondientes a los equivalentes binarios de los

números decimales del 10 al 15 (ambos inclusive) nunca aparecerán en las líneas de

entrada.

3. Se desea diseñar un circuito que avise a una estación central cuando un semáforo esta dañado.

El funcionamiento normal:

El funcionamiento ANORMAL:

A)A) DISEÑO DE CIRCUITOS UTILIZANDO SOLO COMPUERTAS NAND YDISEÑO DE CIRCUITOS UTILIZANDO SOLO COMPUERTAS NAND Y NOR.NOR.

B)B) CIRCUITOS INHIBIDORES.CIRCUITOS INHIBIDORES.

OBJETIVOS.OBJETIVOS.1. Al finalizar el alumno diseñara circuitos lógicos combinatorios utilizando solo puertas

universales NAND y NOR.2. Al concluir el laboratorio el alumno construirá circuitos inhibidores utilizando puertas

básicas.

TRABAJO PREVIO.TRABAJO PREVIO.Llevar realizado el análisis, tabla de verdad, y simplificación de los problemas de la parte A de la guía al laboratorio.


= “1” lógico

= “0” lógico


1. Breadboard5. 74001. 74041. 74321. 74081. 7402 1. Resistencia de 2701. Diodo led1. Modulo Generador de Señales Degem1. Osciloscopio2. Puntas de osciloscopio1. Fuente de 5Vdc2. Conectores banana-caimán

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

UNIVERSALIDAD DE LAS COMPUERTAS NAND Y NOR.UNIVERSALIDAD DE LAS COMPUERTAS NAND Y NOR.Todos los sistemas digitales pueden ser construidos con las compuertas fundamentales AND, OR y NOR. Debido a su bajo costo y disponibilidad, las compuertas NAND son muy utilizadas para sustituir a las compuertas AND, OR y NOR. Para convertir un circuito de lógica AND-OR a lógica NAND, hay que dar los siguientes pasos:

1. Dibujar un circuito lógico AND-OR2. Buscar su equivalente NAND para cada compuerta AND, OR y NOT3. Dibujar el circuito NAND4. Comprobar los niveles lógicos en las líneas que provienen de las entradas y van a las

salidas.La utilización de la lógica NAND no siempre simplifica un circuito. La mayoría de los fabricantes de IC producen gran variedad de todo tipo de compuertas. El diseñador lógico habitualmente, puede seleccionar la lógica que produzca el circuito más sencillo.

La compuerta NAND es la compuerta universal utilizada para sustituir el patrón lógico AND-OR. Cuando una expresión booleana en maxiterminos forma un patrón OR-AND, la compuerta NAND no es la más adecuada. La compuerta NOR se convierta en compuerta universal para sustituir el patrón lógico OR-AND. La compuerta NOR se utiliza tanto como la compuerta NAND.El procedimiento para pasar de una expresión booleana en forma de maxiterminos a un circuito lógico NOR es similar al utilizado en la lógica NAND. Los pasos para pasar a lógica NOR son los siguientes:

1. Dibujar un circuito lógico OR-AND2. Buscar su equivalente NOR para cada compuerta AND, OR y NOT3. Dibujar el circuito NOR4. Comprobar los niveles lógicos en las líneas que provienen de las entradas y van a las

salidas.La utilización de la lógica NOR puede o no simplificar un circuito.Básicamente un método general se reduce a sustituir cada compuerta de un circuito lógico, por compuertas NAND o NOR, dependiendo de cual compuerta universal estemos utilizando.

CIRCUITOS INHIBIDORES.CIRCUITOS INHIBIDORES.Cada una de las compuertas lógicas básicas se puede utilizar para controlar el paso de una señal lógica de entrada hacia la salida. En una entrada de la compuerta se aplica la señal lógica y la otra entrada de la compuerta nos servirá de entrada de control. El nivel lógico en esta determinara si se permite que la señal de entrada llegue a la salida o si se inhibe esto.

Las compuertas AND y OR producen una salida BAJA constante cuando están en la condición inhibida. A la inversa las compuertas NAND y OR producen una salida ALTA constante en la condición inhibida.Habrá muchas situaciones en el diseño de circuitos digitales en donde el paso de una señal lógica sea activada o inhibida, según las condiciones presentes en una o más entradas de control.

PROCEDIMIENTO.PROCEDIMIENTO.Parte A.Parte A.

1. Un número primo es aquel que es divisible sólo por sí mismo y por 1. Suponga que los números entre 0 y 15 están representados en binario en la forma de 4 bits A,B,C,D en donde A es el bit más significativo. Diseñe un circuito lógico cuya salida F será 1 cuando los 4 bits de entrada representen un número primo.

2. Cuando tenga el circuito diseñado llame a su instructor para que este se lo revise3. El circuito lógico diseñado conviértalo a un circuito equivalente utilizando solo

compuertas NAND.4. Arme el circuito equivalente NAND sobre la breadboard y pida revisión a su instructor.5. Encienda la fuente y pruebe que el circuito cumple con la tabla de verdad y llame a su

instructor para que lo verifique.6. Apague la base y desarme el circuito.7. Sea N un número binario de 3 bits, que representa los números decimales del 0 al 7.

Diseñe un circuito lógico cuya salida sea 1 si las entradas representan un número par.8. Cuando tenga el circuito diseñado llame a su instructor para que este se lo revise9. El circuito lógico diseñado conviértalo a un circuito equivalente utilizando solo

compuertas NOR.10. Arme el circuito equivalente NOR sobre la breadboard y pida revisión a su instructor.11. Encienda la fuente y pruebe que el circuito cumple con la tabla de verdad y llame a su

instructor para que lo verifique.12. Apague la base y desarme el circuito.

PARTE BPARTE B1. Diseñe un circuito lógico que permita a una señal de entrada A pasar hacia la salida

solamente cuando la entrada de control B sea BAJA, en tanto que la entrada de control C sea ALTA, en caso contrario, la salida es BAJA.

2. Muéstrele el diseño a su instructor.3. Arme el circuito sobre la breadboard.4. Para la señal A se utilizará una onda cuadrada de 1Khz y que no exceda los 5Vp-p, la

cual obtendremos del generador de señales. Conecte la señal A al circuito y pida revisión a su instructor.

5. Pruebe que el circuito diseñado trabaja como se espera, conectando a la salida del circuito la punta del osciloscopio para ver la señal; con las entradas de control ponga el circuito en su condición de activo y Inhibido u observe que sucede en la pantalla del osciloscopio. Para cada condición dibuje la señal con toda su información de periodo, frecuencia y amplitud.

CUESTIONARIO.CUESTIONARIO.1. Defina los siguientes términos:

a) Mapa de Karnaughb) Circuito de Inhibiciónc) Universalidad de las compuertas NAND y NOR.

2. ¿Qué compuertas lógicas pasan la señal de entrada invertida cuando se activan?. Explique su respuesta.

3. Para cada una de las siguientes funciones dibujar un circuito que las genere usando solo compuertas NAND y usando solo compuertas NOR.

a) F = A ( B + C )

b) F = (A+B) (A+B+C) (A+C)

c) F = (A+B) (C + D) ( A + C)

4. Diseñe un circuito lógico que controle el paso de una señal A de acuerdo con los siguientes requisitos:

a) La salida X será igual a A cuando las entradas de control B y C sean las mismas.

b) X se quedará en ALTO cuando B y C sean diferentes.

COMPUERTAS ESPECIALES

OBJETIVOOBJETIVOAl finalizar el laboratorio el alumno indicara el uso y aplicación de algunas compuertas especiales.

TRABAJO PREVIO.TRABAJO PREVIO.Llevar RP y RLED calculada al laboratorio.

MATERIAL Y EQUIPO.MATERIAL Y EQUIPO.1. Fuente de 5Vdc.1. Osciloscopio1. IC 74041. IC 74381. IC 74061. IC 74092. IC 74LS1251. IC 4093 ó 741324. Diodos Leds1. Diodo2. Resistencias de 4.7K ó aproximado.3. Resistencias de 220 ó aproximado.

PROCEDIMIENTO.PROCEDIMIENTO.A) A) COMPUERTAS DE COLECTOR ABIERTO.COMPUERTAS DE COLECTOR ABIERTO.

Calcule RP y RLED de la fig. 1 Auxiliese de las hojas de especificaciones de cada compuerta y tome en cuenta los siguientes datos:


N = 2, n = 3, VLED = 1.7 VDC, ILED = 20mA.

Obtenga la expresión booleana en el punto X y a la salida de la segunda compuerta 7433. Complete la tabla de verdad en forma teórica para ambos puntos.

Explique que clase de operación se esta realizando en el punto X, y cual es su ventaja:

Arme el circuito sobre la breadboard y utilice la salida de 5Vdc fijos de la fuente, pida revisión.

Explique con sus palabras como funciona el circuito:

Pruebe el circuito y compruebe que la tabla de verdad del punto 3 se cumple, llame a su instructor y que lo verifique.

COMPUERTAS DE DISPARO TIPO SCHMITT

Implemente el siguiente circuito:

A

B

C

D

7406

7438

74LS09

R PR LED

+5VDC+5VDC

X Y

LED

10 VAC

A B

C D

+ 10 VDC

4093

DIODO

4.7K

4.7K

Los 10 VAC se obtendrán del modulo analizador de circuitos UNIT TM-1 de la DEGEM. Tome las precauciones necesarias a la hora de manipular al IC CMOS 4093B, de manera de no dañarlo. Como el CMOS puede trabajar con voltajes mayores a 5V, en esta parte utilizaremos un voltaje de 10Vdx que se obtendrá de una fuente variable de DC.

Explique para que se utiliza el diodo en este circuito:

Calcule el valor de VP y de VCD para este circuito.

Pida revisión a su instructor. Energice el circuito y con la ayuda de un osciloscopio encuentre la forma de onda en los puntos A, B, C y D. Dibuje las cuatro formas de onda con sus valores pico, periodo y frecuencia.

Para que parte de la onda senoidal la salida de la NAND será ALTA, explique:

Cual es la función de las dos resistencias de 4.7K:

C) COMPUERTAS DE TRES ESTADOS:C) COMPUERTAS DE TRES ESTADOS:En esta parte se simulara un circuito que se utilizara para transmitir dos palabras de tres bits

cada una, utilizando un único bus de transmisión. Implemente el siguiente circuito:

Explique para que nivel lógico de E se habilita la palabra A (A1, A2, A3), y para cual se habilita la palabra B (B1, B2, B3):

Pueden las dos palabras habilitarse al mismo tiempo:

Cual es la función de los inversores 7406

Explique detalladamente como funciona este circuito:

Pida revisión a su instructor. Energice el circuito y pruébelo escribiendo distintas palabras en A y B, y habilitándolas una a la vez, dependiendo de la posición del interruptor de E.

Llame al instructor y que este verifique el funcionamiento del circuito.

A1

A2

A3

B1

B2

B3

+5VDC

220 OHM

740674LS125

74LS125

7404

E

INTERFACES

OBJETIVOOBJETIVOAl finalizar el laboratorio el alumno indicara el uso y aplicación de las diferentes interfaces que se utilizan en el diseño digital.

MATERIAL Y EQUIPOMATERIAL Y EQUIPO1 - IC 40011 - IC 74071 - IC 74082 - Resistencias de 1.5K o aproximado1 - Resistencia de 150 o aproximado1 - Fuente de 5V4 - Conectores banana-caimán


1 - BreadboardAlambres


INTERFAZ IC TTL A IC CMOS1. Estudie el circuito de la figura 1 y colóquele a cada integrado el número de pin que se

utilizara, para ello auxíliese de su manual de datos técnicos.2. Arme el circuito de la figura 1. sobre la breadboard3. Energice el circuito y obtenga su tabla de verdad, tomando para ello como entradas: A y B y

como la salida el diodo led y anótelo en la tabla 1.4. Con un voltímetro revise los niveles de voltaje que hay para cada nivel lógico en los

diferentes puntos del circuito, y complete la tabla 1.5. Compruebe el buen funcionamiento del circuito, y luego apague la fuente y desarme

el circuito A B LED

TABLA 1

A B Salida 7408 (V) Salida 7407 (V) Salida 4001 (V)

TABLA 2

INTERFAZ IC CMOS A IC TTL.INTERFAZ IC CMOS A IC TTL.6. Estudie el circuito de la figura 2 y colóquele el número de pin que se conectara.7. Arme el circuito y pida revisión a su instructor.8. Repita los pasos del 3 al 5 de la parte anterior y anote sus mediciones en la tabla 3 Y 4.

A7408

B7407

+5VDC +10VDC

1.5K

4001

1.5KR LED

LED

+5VDC

Figura 1.

A B LED

TABLA 3.

A B Salida 4001 (V) Salida 7408 (V) Salida 7407 (V)

TABLA 4.

CUESTIONARIO.CUESTIONARIO.A) Explique cual es la utilidad del 7407.B) ¿Para que se necesita el 4001 en el primer circuito?C) ¿La tabla de verdad de la figura 1 que se obtuvo fue la esperada?D) ¿Qué función desempeña el 7407 en el segundo circuito?E) ¿Es correcta la interfase que hay entre el IC TTL y el diodo led de la figura 2?. Explique.F) ¿Se cumplió la tabla de verdad tal como se esperaba en la segunda parte?. ExpliqueG) ¿Cuál es la diferencia entre interfaz e interconexión?H) ¿En que serie CMOS se pueden conectar las entradas directamente en las salidas de

dispositivos TTL?I) Muestre la interfaz entre la compuerta NAND CMOS y una OR TTL de la subfamilia LS.

4001 7408 7407

LED

+5VDC

A

B

1.5KR LED

Figura 2.

MULTIVIBRADORES

OBJETIVO.OBJETIVO.Al finalizar el laboratorio el alumno indicara el uso y aplicación de los diferentes multivibradores que se utilizan en el diseño digital.

TRABAJO PREVIO INDIVIDUAL.TRABAJO PREVIO INDIVIDUAL.Investigar previamente el paso 15 de la tercera parte.


A. 1 Fuente de 5 VDC.B. 2 IC LM 555C. 1 Breadboard


D. 1 Transistor ECG 159E. 2 Capacitores de 10 fF. 1 Capacitor de 100 fG. Modulo DEGEM TM-1H. 1 IC 7400I. 1 IC 74121J. 1 DiodoK. 2 Resistencias de 150L. 2 Conectores banana-caimánM. 2 Diodos ledN. Alambres

INTRODUCCIÓN.INTRODUCCIÓN.Las aplicaciones como osciladores, generadores de pulso, multivibradores de un disparo, alarmas contra robo y monitores de voltaje, requieren de un circuito capaz de producir intervalos de tiempo medido.El circuito integrado temporizador más popular es el 555, introducido primero por Sigmetics Corporation. El 555 es confiable, fácil de usar en gran variedad de aplicaciones de bajo costo. El 555 también puede ser operado con voltajes de alimentación de +5V a +18V, por tanto es compatible con los circuitos TTL.El temporizador 555 tiene dos modos de operación, ya sea como multivibrador astable (oscilación libre) o como un multivibrador monoestable (un disparo). En la operación de oscilación libre del 555 el voltaje de salida cambia de un estado alto a uno bajo y reinicia el ciclo. El tiempo de salida en alto o bajo, lo determina el circuito resistencia-capacitor conectado en forma externa al temporizador. El valor del voltaje alto de salida es ligeramente menor que Vcc. El valor de voltaje de salida en el estado bajo es aproximadamente de 0.1V.Cuando el temporizador opera como multivibrador de un disparo, el voltaje de slaida es bajo hasta que se aplica un pulso de disparo negativo; entonces la salida cambia a voltaje alto. El tiempo en que la salida permanece en alto se determina con una resistencia y un capacitor conectados al temporizador. Al final del intervalo, la salida regresa al estado bajo.CICLO DE TRABAJOLa razón de tiempo cuando la salida esta baja, tbaja, al periodo total T se denomina: CICLO DE TRABAJO D. En forma de ecuación:El ciclo de trabajo indica la fracción de un período de tiempo en que un pulso se encuentra en estado bajo. Una onda cuadrada es un tren de pulsos cuyo ciclo de trabajo es de 0.50, ó 50%. Si el ciclo de trabajo es diferente de 0.50, el tren de pulsos se llama: onda rectangular. Para obtener un ciclo de trabajo de 50% o mayor, se conecta un diodo en paralelo con RB.


PARTE I. IC LM 555 COMO MULTIVIBRADOR ASTABLE1. Utilizando un IC 555 diseñe un multivibrador astable que oscile a una frecuencia de f =

1.6Hz. Utilice para ellos un capacitor de 10F y considere RA = RB.

F = R= TALTO=

TBAJO = T= D=

2. Arme el siguiente circuito utilizando el valor de la resistencia calculado.

3. Pida revisión a su instructor.4. Energice el circuito. ¿Qué sucede con el diodo led?. Explique:5. Apague la fuente. La señal de salida del 555 no es simétrica (es rectangular), siendo su

ciclo de trabajo menor a 50%. Para tener una señal simétrica (cuadrada), con un ciclo de trabajo de D = 0.50, conectaremos un diodo en paralelo con RB. Arme el siguiente

circuito:

6. Con la conexión del diodo la frecuencia de oscilación cambia, realice todos los cálculos nuevamente:

TALTO = TBAJO= T=

D= F=

7. Pida revisión al instructor. Energice el circuito y observe su funcionamiento. Anote sus observaciones:

8. Apague la fuente y no desarme este circuito, se utilizará mas adelante.

PARTE II. IC LM 555 COMO MULTIVIBRADOR MONOESTABLEPARTE II. IC LM 555 COMO MULTIVIBRADOR MONOESTABLE

+ 5V

48RA

7

6

RB

2+C

1

150 OHM

5553

+ 5V

48RA

7

6

RB

2+C

1

150 OHM

555

3

9. Diseñe un multivibrador monoestable cuya salida permanezca en nivel alta por un tiempo aproximado de T= 5.17 seg. Utilice para ello un capacitor de 10F.

T = R=

10. Arme el siguiente circuito utilizando el valor de la resistencia calculado:

11. Utilice el pulsador DEGEM que esta marcado con un flanco de bajada. Que su instructor le revise el circuito.

12. Energice el circuito. Accione el pulsador de disparo ¿qué sucede con el LED?. Explique:13. Repita el paso anterior las veces que sea necesario. Apague la fuente y no desarme el

circuito:

PARTE III. APLICACIÓNPARTE III. APLICACIÓNEn esta parte se utilizara el IC 555 como un detector de pulso perdido.14. Utilizando los circuitos de las dos partes anteriores, conéctelos como se muestra en la

figura A.15. De su manual obtenga el diagrama de pines del transistor ECG 159. La nand 2 se

utilizará para inhibir la señal del 555 No. 1 conectado como astable, el pulsador debe de estar en la posición de alto (1). Cuando en la base del transistor hay 0V, este se encuentra en saturación y evita que el capacitor del monoestable se cargue hasta 2/3 de Vcc y que el 555 completre su ciclo de temporizado, forzando la salida del 555 a un voltaje alto.

16. Pida revisión al instructor. Energice el circuito, mantenga el interruptor en estado alto (1). ¿Qué sucede con el LED 2?. Explique detalladamente como esta funcionando el circuito:

17. Ahora pase el interruptor al estado bajo (0) y observe que sucede con el LED 2. Explique como esta funcionando el circuito:

18. Pase nuevamente el pulsador al estado alto (1). ¿Qué pasa con el LED 2?. Explique:

+ 5V

48RA

7

6

2+C

1

150 OHM

555

PULSADOR

3

19. Gráficamente la secuencia de trabajo será:

20. Apague la fuente y desarme el circuito.

+ 5V

48RA

7

6

RB

2+C

1

150 OHM

555

LED 1

+ 5V

48RA

7

6

2+C

1

150 OHM

555

PULSADOR

3 3NAND 1 NAND 2

LED 2. ENCENDIDOLED 2. APAGADO

5 SEG.SALIDA 555No. 2

SALIDANAND 2

PULSADOR

SALIDA555 No. 1

FLIP FLOPS (BIESTABLES)FLIP FLOPS (BIESTABLES)

OBJETIVO:OBJETIVO:Al finalizar el laboratorio el alumno será capaz de entender y explicar el funcionamiento de los diferentes tipos de flip flops.

MATERIAL Y EQUIPO.MATERIAL Y EQUIPO.a) 1 IC 7400b) 1 IC 7404c) 1 IC 7408d) 1 IC 7473e) 2 Diodos Ledsf) 1 Resistencia de 150 o superiorg) 1 Fuente de 5VDCh) 1 Breadboardi) 2 Conectores banana-caimánj) Alambres

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNHasta ahora hemos analizado circuitos combinatorios. En este tipo de circuitos el valor de o las salidas depende del valor de las entradas en ese instante. En los sistemas secuenciales en cambio, la o las salidas son función del valor presente y del valor pasado de las entradas.En la figura a continuación se muestra un diagrama de bloque de un circuito secuencial. Consiste de un circuito combinacional y elementos de memoria que son capaces de almacenar información binaria.


Esta información binaria almacenada en los elementos de memoria en cualquier instante definen el "estado" del circuito secuencial. La información binaria en las entradas externas y el estado presente de los elementos de memoria determinarán el valor de la o las salidas. Las entradas también determinarán las condiciones para el cambio del "estado" de los elementos de memoria. Las salidas del circuito secuencial son una función de las entradas y del "estado" presente de los elementos de memoria. El próximo estado de los elementos de memoria también es función de las entradas y del estado presente. En resumen, el comportamiento de un circuito secuencial se determina por la secuencia en el tiempo de entradas, salidas y estados internos, que lo harán pasar por un numero finito de estados.

Los elementos de memoria en un circuito secuencial se denominan flip-flops. Un flip flop posee dos salidas, una para el valor normal y otro para el valor complementado(negado) almacenado en él.

Flip-FlopsFlip-FlopsUn flip-flop puede construirse a partir de dos compuertas NAND o dos compuertas NOR. Estos flip-flops se muestran en la figura 1. Cada flip-flop posee dos salidas, Q y Q', y dos entradas, set y clear. Este tipo de flip-flop se denomina flip-flop SC o latch SC. (También se le conoce como set y reset o flip-flop SR ).

FIGURA 1. FLIP-FLOP CON COMPUERTAS NOR Y NAND

Para representar de forma compacta el flip flop, no es necesario dibujar las compuertas . La representación que se utilizará será la indicada en la figura 2.

FIGURA 2. REPRESENTACIÓN DE FORMA COMPACTA DE UN FLIP FLOP

Los sistemas digitales pueden operar en forma asíncrona o síncrona. En los sistemas asíncronos, las salidas de los circuitos lógicos pueden cambiar de estado en cualquier momento en que una o mas de las entradas cambie. En los sistemas síncronos los tiempos exactos en que alguna salida puede cambiar de estado se determinan por medio de una señal denominada reloj o clock. Esta señal de reloj consiste en una serie de pulsos rectangulares o cuadrados como se muestra en la figura 3.

FIGURA 3. SEÑAL DE RELOJPara hacer un flip-flop síncrono se añade una entrada adicional como se muestra en la figura 4.

FIGURA 4. FLIP-FLOP SINCRONO

PROCEDIMIENTO.PROCEDIMIENTO.FLIP-FLOP R-S ASINCRONOFLIP-FLOP R-S ASINCRONO

1. Un flip-flop tipo R-S, puede ser usando 2 compuertas NAND. Utilice un IC 7400 y arme el circuito mostrado a continuación:

2. Pida revisión a su instructor.3. Energice el circuito4. Compruebe la tabla de verdad.5. No desarme el circuito

150 OHM

Qn

Qn2

1

R

S

FLIP-FLOP R-S SÍNCRONOFLIP-FLOP R-S SÍNCRONO6. Arme el siguiente circuito utilizando compuertas NAND.

Las compuertas 1 y 2, son referidas como compuertas de dirección. El pulso de reloj se aplica a cada una de las entradas de dichas compuertas. Las compuertas 3 y 4. forman el flip-flop R-S.

7. Energice el circuito8. Compruebe la tabla de verdad.9. No desarme el circuito

FLIP-FLOP TIPO J-KFLIP-FLOP TIPO J-KUn flip flop JK es un refinamiento del flip flop SC, en el que se elimina el estado indeterminado.

10. Obsérvese que el flip-flop J-K, ha sido implementado a partir de un F-F tipo S-R y 2 compuertas AND. La única diferencia entre el FF S-R y el FF J-K, es: para la combinación de entradas 1 y 1, salida no era permitida en el FF S-R y en el FF J-K es Qn.

11. Arme el siguiente circuito

12. Energice el circuito 13. Compruebe la tabla de verdad.

FLIP-FLOP TIPO TFLIP-FLOP TIPO TUn flip flop tipo T se obtiene uniendo las dos entradas de un flip flop tipo JK. Si T=0 se mantendrá el estado, si T=1 el estado futuro será igual al complemento del estado presente.

14. Arme el siguiente circuito, utilizando el IC 7473.

150 OHM

Qn

Qn1

2

3

4R

CLK

S

150 OHM

Qn

Qn1

2

3

4R

CLK

SJ

K

CLK

15. Energice el circuito16. Compruebe la tabla de verdad.

FLIP FLOP TIPO DFLIP FLOP TIPO DEl flip-flop tipo D, se puede implementar también partiendo de un FF tipo J-K y un inversor. Este FF se utiliza como retardador de un bit o pulso de reloj.

17. Arme el siguiente circuito utilizando el IC 7473

18. Energice el circuito

CUESTIONARIOCUESTIONARIO

1. Como se podría implementar un FF tipo JK, con compuertas NAND. Dibujar el diagrama2. Como podría ser realizado un FF tipo T, usando compuertas AND y un flip-flop RS

sincrono.3. Investigue para que sirven los controles CLEAR y PRESET en un flip-flop4. Investigar como funciona un FF “Maestro-Esclavo” y como se puede implementar con

FF tipo JK y RS.

J

CLK

K

Qn

Qn

150 OHM

T

C

J

CLK

K

Qn

Qn

150 OHM

D

C

CONTADORES

OBJETIVOOBJETIVOAl finalizar la practica el alumno podrá diseñar contadores asíncrono y síncronos en forma descendentes y ascendentes.

MATERIAL Y EQUIPOMATERIAL Y EQUIPO

1. Breadboard2. IC 7476 ó 74731. IC 74192 ó 741931. IC 74001. IC 74086. Leds1. Resistencia de 100 a 270 ohms1. Fuente de 5Vdc2. Conectores banana-caimán.Alambres

NOTANOTA: La frecuencia deberá ser menor que 1 Hz o en su defecto la indica su profesor.

INTRODUCCIÓN TEORICA.INTRODUCCIÓN TEORICA.Son circuitos digitales que tienen gran aplicación en la computación y en otros sistemas digitales. Frecuentemente es necesario registrar o contar la cantidad de veces que ha ocurrido un evento determinado ya sea una operación en un computo dado, unidades producidas en el día, o número de personas que concurren a un determinado lugar, determinar el tiempo especifico, etc.Los contadores electrónicos que haremos referencia, tienen una entrada por la cual reciben una secuencia de pulso donde cada pulso representa uno de los eventos que deseamos contar. Los contadores se dividen, como otros sistemas secuenciales, en sincronos y asíncronos.

CONTADOR ASÍNCRONOCONTADOR ASÍNCRONOSe caracteriza porque los eventos a contar son aplicados al primer flip-flop mientras que los demás son activos por el ff anterior. El último ff tardara una cantidad de tiempo equivalente al número de ff utilizado en responder a cada evento a contar.


CONTADOR SINCRONOS.CONTADOR SINCRONOS.En un contador síncrono la salida cambia inmediatamente se presenta el pulso del clk. Todos los ff cambian simultáneamente esto permite evitar los problemas de propagación o efecto de rizo.Se pueden distinguir por el hecho que todas las señales clk son activas al mismo tiempo y por el mismo pulso. La principal desventaja es que tienden a ser mas complejos que los contadores asíncronos no solo en el diseño (para los contadores asíncronos existe un procedimiento simple en su construcción y diseño, pero, para contadores síncronos no existe tal procedimiento] esto produce una elevación de costos. Por otro lado en comparación con los de rizo los síncrono son más rápidos y por lo tanto invulnerables al ruido.

PROCEDIMIENTOPROCEDIMIENTOCONTADORES ASÍNCRONOSCONTADORES ASÍNCRONOS

1. Construya el siguiente circuito:

2. Conecte la entrada de CLK a un interruptor, con el cual simularemos los pulsos que representan los eventos que deseamos contar. Haga que los LEDS inicien apagados.

3. Produzca pulsos a la entrada CLK con un generador de señales y anote sus observaciones.

4. Deje los diodos led conectados a las salidas Q de cada FF, pero conecte las entradas a las salidas Q negada de cada FF.

5. Anote sus observaciones.

CONTADOR DE MODULOCONTADOR DE MODULO

6. Arme el siguiente circuito.

7. Genere pulsos a la entrada CLK con generador de señales y anote sus observaciones.

CONTADORES SÍNCRONOSCONTADORES SÍNCRONOS

8. Arme el siguiente circuito:

9. Genere los pulsos a la entrada CLK con el generador de señales y anote sus observaciones.

CONTADOR UNIVERSALCONTADOR UNIVERSAL

10. Arme el siguiente circuito:

11. Coloque SW 1,2 y 3 en alto, y a SW 4 en bajo. Encienda la fuente de voltaje. En los LED aparecera un valor cualquiera. Coloque momentáneamente a SW 3 en nivel bajo para que las salidas queden en cero lógico.

12. coloque las entradas de datos en 0111 y pase SW 4 por un segundo en nivel bajo. Esto provocará que el dato 0111 aparezca en la salida.

13. ahora genere un tren de pulsos en la entrada de cuenta ascendente, para esto haga conmutar a SW1 de tal forma que pueda ver en la salida los valores en BCD. Observe que al pasar de 9 a 0 la cuenta genera un pulso en la salida de CARRY. Para el conteo en 3.

14. Deje el interruptor SW 1 en nivel alto. Haciendo conmutar a SW2 produzca pulsos. Que hagan el conteo descendente. Note que al pasar de 0 a 9 la salida de BORROW es activa. Pare el conteo en 7.

15. Active el interruptor SW3 para colocar el dato 0000 en las salidas. Desconecte la entrada de cuenta ascendente del interruptor SW1.

16. Conecte el generador de señales en la entrada para cuenta ascendente y anote sus observaciones. Después conecte la entrada de cuenta ascendente a nivel alto y a la entrada descendente los pulsos del generador y anote sus conclusiones.

CODIFICADORES, DECODIFICADORES

OBJETIVO.OBJETIVO.Al finalizar el laboratorio el alumno indicara el uso y aplicación de un codificador, elaborar manualmente circuitos con decodificador dada la función operacional del elemento, observar el uso practico del decodificador 7447.


a) 1 – 7447b) 2 – 7404c) 1 – 7442d) 1 – 74147e) 1 – Resistencia de 150 o superiorf) 1 – Resistencia de 110 o superiorg) 10 – Diodos ledsh) 1 – Display de 7 segmentos

INTRODUCCIÓN TEORICAINTRODUCCIÓN TEORICA

El circuito integrado 74147 es un codificador de decimal a BCD. Sus características son las siguientes:Entradas del 1 al 9, salidas de A hasta D, donde A es el LSB y D el MSB. Tanto las entradas como las salidas se activan en bajo. Significa que cuando una entrada se le aplica un nivel bajo, en la salida correspondiente tendremos como respuesta, en lugar de activos, activos bajos. De ahí la necesidad de utilizar inversores para que el LED respectivo pueda encenderse.El circuito integrado 7442 es un decodificar de BCD a sistema decimal. Es decir, activa la salida correspondiente al número BCD que introducimos.Entre sus características tenemos: sus entradas son activas en alto y sus salidas en bajo, si por alguna razón se introduce un número que no pertenece al código BCD (del 0000 al 1001, las salidas no se activan.El decodificador a 7 segmentos es el IC 7447. Sus características son: sus entradas son activas en alto pero sus salidas son activas en bajo.


PROCEDIMIENTO:PROCEDIMIENTO:1. Arme el siguiente circuito y complete la tabla de datos.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 D C B A1 1 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 1 11 1 1 0 1 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 1 0

2. Arme el siguiente circuito y complete la tabla de datos.

D C B A OUT0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1

3. Arme el siguiente circuito y complete la tabla de datos.

IN SALIDAKey Presed

CODE BCD Digital DisplayD C B A a b c d e f g

01234567890

Manual de Practicas de Electronic A Digital

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