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• David Llerena Ponce

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Universidad Católica de Santa María Facultad de Ciencias e Ingenierías Físicas y Formales

Escuela Profesional de Ingeniería Mecánica, Mecánica - Eléctrica y Mecatrónica. CURSO: Circuitos Electrónicos 2 PERTENECE A: Aliaga Quispe, André Apaza Mendoza, Nelson Cochón Ochohoque, Diego Cárdenas Castillo, Anthony PROFESOR: Ing. Juan Carlos Cuadros 2017

OBJETIVOS 

Analizar las características electrónicas de las compuertas lógicas TTL



Verificar la tabla de verdad de las funciones lógicas NOT y AND – OR – NAND – NOR – de dos variables de entrada y verificar el funcionamiento de las puertas lógicas TTL que implementan estas funciones.



Adquirir destreza en el montaje de aplicaciones con puertas lógicas.

MARCO TEORICO PUERTA LÓGICA Una puerta lógica, o compuerta lógica, es un dispositivo electrónico que es la expresión física de un operador booleano en la lógica de conmutación. Cada puerta lógica consiste en una red de dispositivos interruptores que cumple las condiciones booleanas para el operador particular. Son esencialmente circuitos de conmutación integrados en un chip. Claude Elwood Shannon experimentaba con relés o interruptores electromagnéticos para conseguir las condiciones de cada compuerta lógica, por ejemplo, para la función booleana Y (AND) colocaba interruptores en circuito serie, ya que con uno solo de éstos que tuviera la condición «abierto», la salida de la compuerta Y sería = 0, mientras que para la implementación de una compuerta O (OR), la conexión de los interruptores tiene una configuración en circuito paralelo. La tecnología microelectrónica actual permite la elevada integración de transistores actuando como conmutadores en redes lógicas dentro de un pequeño circuito integrado. El chip de la CPU es una de las máximas expresiones de este avance tecnológico. En nanotecnología se está desarrollando el uso de una compuerta lógica molecular, que haga posible la miniaturización de circuitos.

EQUIPOS Y MATERIALES 

Fuente de Alimentación DC.



Multímetro



Punta de Prueba Lógica (opcional).



CI-TTL 74LS00, 7400, 7402, 74LS02, 7404, 74H04, 74LS04, 74LS07, 74H08, 74C08, 74LS08, 74LS32 (o equivalentes) (con sus hojas de datos  Datasheet) (Por lo menos traer dos unidades de cada tipo).



04 DIP Switch de 4 y 8 contactos.



2 Potenciometro 50K Ohm.



10 Resistencias de 220 Ohm.



10 Diodos LED de colores variados.



Protoboard



Cables de conexión.



Herramientas (alicate pico de loro, alicate de pinzas, destornillador estrella, destornillador plano)

PROCEDIMIENTO Medición de los niveles de voltaje. Implementar los siguientes circuitos. Para cada circuito, utilizando el multímetro y midiendo tanto la entrada como la salida determinar los umbrales de entrada y salida. Subir la tensión en la entrada desde 0V, y cuando cambie de estado la salida, anotar en la casilla (¿VIHmin o VILmax?) medida. Ahora bajar la entrada desde 5V, cuando cambie de valor la salida, anotar en la casilla (¿VIHmin o VILmax?) medida. Busca estos valores en el datasheet (hoja de datos del circuito integrado) del CI en el catalogo o en Internet, y rellena el resto de la tabla. (Deberá generar 4 tablas, una para cada circuito)

PParám etro VILmax VIHmin VOLma x VOHmi n

Medid as

Datasheet

0.87 1.04

0.8 2 0.5 2.7

NO NO

Circuito 01

Medid

VILmax VIHmin

Circuito 02 as

0,74 0,93

VOLma x VOHmi n

NO

PParám etro VILmax

Medid as

NO

Datasheet

0,8 2 0,91 2,7

Circuito 02

VIHmin VOLma x VOHmi n

1,12 1,333 NO NO

Datasheet

0,8 2 0,5104 2,7

Circuito 03

Circuito 04

Tiempo de propagación: Montar el siguiente circuito (Circuito 06):

Parametro

Medidas

Datasheet

VILmin

0.87 V

0.8 V

VIHmax

1.04 V

2V

VOLmax

NO

0.5 V

VOHmin

NO

2.7 V

Circuito 06

Parametro

Medidas

Datasheet

tp

10 ns

15 ns

Implementar el

siguiente circuito:

Circuito 07 Genere los niveles de entrada lógicos según la tabla 1 (tabla de verdad) por medio de los DIP-Switch e ingrese en la tabla los niveles de salida lógicos.

Función

NOR

Ecuación

X = A+B

A

B

Q(salida)

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

Código del CI

74LS32N

Símbolo

Símbolo

Lógico

normalizado

A partir de las tablas 1 determine la función lógica del circuito. Asocie el código del circuito integrado con la función que desempeña.

Dibuje el diagrama señal tiempo para la tabla de verdad del circuito

Implementar el siguiente circuito:

Circuito 08 Genere los niveles de entrada lógicos según la tabla 3 (tabla de verdad) por medio de los DIP-Switch e ingrese en la tabla los niveles de salida lógicos.

A partir de las tablas 3 determine la función lógica del circuito. Asocie el código del circuito integrado con la función que desempeña.

A 0 0 1 1

Función

Ecuación

B 0 1 0 1

Código del CI

Q(salida) 0 1 1 1

Símbolo

Símbolo

Lógico

normalizado

OR

X = A+B

74LS32N

Dibuje el diagrama señal tiempo para la tabla de verdad del circuito 2.

Implementar el siguiente circuito:

Genere los niveles de entrada lógicos según la tabla 3 (tabla de verdad) por medio de los DIP-Switch e ingrese en la tabla los niveles de salida lógicos

A

B

Q(salida

0 0 1 1

0 1 0 1

) 1 1 1 0

A partir de las tablas 3 determine la función lógica del circuito. Asocie el código del circuito integrado con la función que desempeña.

Función

Ecuación

Código

del Símbolo Lógico

CI NAND

74LS00D

Dibuje el diagrama señal tiempo para la tabla de verdad del circuito.

Implementar el siguiente circuito

Símbolo normalizado

Genere los niveles de entrada lógicos según la tabla 7 (tabla de verdad) por medio de los DIP-Switch e ingrese en la tabla los niveles de salida lógicos. (LED iluminado = ; LED apagado = ).

A

B

Q (SALIDA)

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

Dibuje el diagrama señal tiempo para la tabla de verdad del circuito 10.

CUESTIONARIO FINAL 1.

¿Por qué no coinciden los valores medidos y los valores del datasheet?

Errores en los aparatos de medición, algunos de los cables no entraba bien, fueron más errores sistemáticos. Aparte los datos dados por el datasheet son datos referenciales que no tienen que variar mucho con los datos reales. 2.

¿Por qué no se han rellenado los VO medidos?

Los CI TTL son dispositivos que funcionan con voltajes que no superen los 4.75 V y los 5.25 V es un rango estrecho, normalmente los TTL trabajan con 5 V. Los niveles lógicos vienen definidos por el rango de tensión comprendida entre 0,0V y 0,8V para el estado L (bajo) y los 5,4V y Vcc para el estado H (alto). 3.

¿Cuáles son las características que determinan la máxima condición de operación, máxima velocidad y menor consumo de una familia de compuertas lógicas?

“Tecnología de circuitos Integrados” Es la representación de 1 ó 0 logico, nos dice cuales son el voltaje máximo y el voltaje minimo de 1 ó 0, en la datasheet encontramos los valores de la frecuencia de funcionamiento.

4.

Dibuje los circuitos lógicos de los experimentos en forma normalizada.

5.

Que otras funciones lógicas podemos encontrar implementadas en forma de puertas lógicas en C.I.

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES Conclusiones 

Se observó que hay que tener cuidado al realizar mediciones en las puertas lógicas, debido a que podemos dañar el componente.

 

Se observó que las puertas lógicas tienen un ligero calentamiento. En la práctica de Laboratorio se determinó el comportamiento de distintos tipos de registros a partir de su esquema lógico.

  



Aunque la tecnología TTL es más confiable y menos costosa que la tecnología CMOS, el uso de esta última es indispensable para aplicaciones de la electrónica moderna. Se pudo observar que en ciertos voltajes los circuitos integrados dejan emitir los valores correctamente y nos dan resultados erróneos. A esta zona de la gráfica de Operatividad se la conoce como Zona Nula o Neutral. De acuerdo a la práctica realizada se obtuvo una visión más clara sobre el comportamiento de cada una de las compuertas y su aplicación con las tablas de verdad de acuerdo con lo que se menciona en la introducción teórica tenemos que la tecnología TTL es más confiable que la tecnología CMOS además de más económica pero hay un inconveniente en la electrónica moderna el uso de Integrados CMOS es indispensable. En la actualidad, los pasos para fabricar un circuito integrado han cambiado, ya que han surgido nuevas industrias que han asumido la responsabilidad de introducir los últimos avances tecnológicos en el equipo de procesamiento. El resultado es que el fabricante puede concentrarse en el diseño, el control de calidad, en el mejoramiento de las características de funcionamiento y confiabilidad y en una todavía mayor miniaturización haciendo de esta forma a los circuitos integrados cada vez mas confiables y con una menor complejidad física y por lo tanto un menor costo.

Observaciones:     

Se puede observar que al realizar el armado del circuito debemos de tener cuidar en los voltajes de entrada y también la distribución de las puertas, ya que los circuitos integrados como el TTL pueden alterarse y provocar un mal funcionamiento. También observamos que el TTL lo podemos usar en varias opciones, y no simplemente limitarnos a las puertas 1 y 2 sino que además podemos utilizar la 3 y 4, 5 y 6, etc. Existen rangos en los cuales el dispositivo funciona correctamente y con la ayuda del led pudimos obtener esos valores, así mismo existen errores de medición y precisión. Existen varios tipos de familias, y cada una tiene sus características, por ejemplo, en la práctica trabajamos con un TTL74HC04 el cual tiene una mayor velocidad que un LS04. Finalmente concluimos que para cada señal existe una respuesta y que se basa en un sistema binario, es decir, cuando llega un voltaje (5v) es “1” y para un voltaje (0v) es “0”.

BIBLIOGRAFÍA      

Tocci Ronald - Sistemas digitales principios y aplicaciones – Editorial Prentice hall M. Morris Mano - Diseño digital – Editorial Pearson 2003 – México http://comunidad.ciudad.com.ar/internacional/aruba/megat/nuevo3b.htm http://personal.telefonica.terra.es/web/autoxugamovil/Encendido/Encendido2.htm http://ohm.ingsala.unal.edu.co/gmun/electronica/unetronica/6.htm http://www.geocities.com/delicadob/tema0/tema0.htm#TOP