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• LuisCabreraOrosco

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA y ELÉCTRICA LABORATORIO DE CIRCUITOS DIGITALES I LABORATORIO 1 : Características lógicas en TTL. Circuitos Lógicos Básicos: Habilitación/Inhabilitación Profesor : Ing. Oscar Casimiro Pariasca I. OBJETIVO: - Verificar y medir los niveles de voltaje en TTL. - Verificar la tabla de verdad de diversos circuitos lógicos básicos TTL. - Verificar la habilitación/inhabilitación de puertas lógicas. II. MATERIALES y EQUIPO : - CI. TTL: 7400, 7402, 7404, 7408, 7432, 7486 - Leds x 4, R x 4 =120 ohm - Equipos: Fuente de voltaje +5 Vcc, Multímetro, osciloscopio, generador de pulsos. III. CUESTIONARIO PREVIO 1. Concepto de sistema analógico y sistema digital. Señal analógica y señal digital. 2. Circuitos lógicos integrados: TTL y CMOS. Comentar respecto a las características principales que definen a una puerta lógica o circuito integrado: - Características de transferencia. Definir los niveles de voltaje: VIH, VOL, VIL, VOH - Características de entrada. Definir los niveles de corriente IIL, IIH

3. 4. 5. 6.

- Características de salida. Definir los niveles de corriente IOL, IOH - Características en régimen transitorio. Definir tpHL, tpLH, tr, tf, td - Capacidad de carga. Definir fan-in, fan-out

Presente un resumen del sistema de numeración binario. Muestre otros sistemas de numeración. Códigos binarios: explique las características del código BCD. Muestre otros códigos binarios. El algebra de Boole. Definiciones, presentar los postulados y teoremas Funciones y circuitos lógicos básicos. Tabla de verdad de una función lógica. Dibujar el símbolo lógico y la tabla de verdad para cada uno de los circuitos lógicos básicos 7. Habilitación/inhabilitación para el control de datos: Uno de los usos más comunes de las compuertas básicas está en el control del flujo de datos de la entrada a la salida. En este modo de operación se emplea una entrada como control, mientras que la otra lleva los datos que serán transferidos a la salida. Si se permite el paso de estos, se dice entonces que la compuerta está habilitada. Si no se permite el paso de los datos, entonces la compuerta está inhabilitada. Muestre para cada una de las compuertas básicas, las condiciones necesarias para la habilitación/inhabilitación de éstas, analizando la tabla de verdad. 8. Mediante el algebra de Boole, implementar teóricamente utilizando solo circuitos NAND un circuito que simule: - un inversor - una compuerta AND de dos entradas - una compuerta OR de dos entradas - una compuerta NOR de dos entradas - una compuerta XOR de dos entradas - una compuerta NAND de tres entradas IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. 1.

NIVELES LOGICOS EN TTL: a) Implementar , utilizando el 74LS04, el circuito mostrado en la figura. Aplique un nivel de voltaje ALTO (5v) a la entrada del primer inversor, mida y anote los voltajes de entrada y de salida de cada inversor.Compare con los niveles lógicos de la familia TTL. Repita el procedimiento alimentando el primer inversor con un nivel lógico BAJO (Ov). ¿Qué se observa en el LED?

b) Implementar , con el 74LS04, el circuito mostrado. Aplicar un voltaje de entrada Vin = 0v. Medir el voltaje de salida Vout. Incrementar gradualmente el voltaje de entrada Vin y observe el voltaje de salida Vout. En el instante que Vout supera el umbral de nivel alto, mida el voltaje de entrada.

Sem. 2016-I

Continuar aumentando Vin hasta que Vout llega hasta el nivel de umbral bajo. Medir el voltaje Vin correspondiente. Tenga cuidado que Vin no sobrepase los 5 v. Aplicar un voltaje de entrada Vin = 5 v y medir el voltaje de salida Vout. Disminuir progresivamente el voltaje de entrada observando Vout. En el instante que Vout supera el umbral de nivel bajo, mida el voltaje de entrada. Continuar disminuyendo Vin hasta que Vout llegue hasta el nivel de umbral alto. Medir el voltaje Vin correspondiente. Anotar los valores de voltaje en la tabla adjunta.

Vin (V) 0,0

Vout (V)

5,0

2.

TABLA DE VERDAD. Obtener experimentalmente la tabla de verdad de cada CI básico: NOT, OR, AND, NOR, NAND, XOR. Utilizar diodos Led en serie con una resistencia limitadora de 120 ohm en las entradas y salidas para verificar el estado lógico de cada señal digital. Comparar con los resultados teóricos.

3.

HABILITACION/INHABILITACION. FORMAS DE ONDA. Para cada compuerta OR, AND, NOR, NAND, XOR verifique la operación de habilitación/inhabilitación. Conecte a una de las entradas de datos de la compuerta una señal de pulsos de 1 Hz. En la otra entrada (entrada de control) ponga un “1” ó un “0” para habilitar o inhabilitar la compuerta. Observe con un instrumento de medida (Multímetro ú osciloscopio) la relación entre la entrada y la salida.

4.

Curva característica de transferencia de voltaje: Obtener la curva de transferencia Vi-Vo para la compuerta inversora mostrada (NAND 7400). Considere R= 390 ohm y luego R=3.9 Kohm. Utilize el modo x-y del osciloscopio, grafique las formas de onda obtenidas y verifique los valores VIH, VOL, VIL, VOH

IV. CUESTIONARIO FINAL. 1. Cuáles son las tecnologías utilizadas en la fabricación de componentes digitales?. Explique las características de los TTL y CMOS indicando sus ventajas y desventajas?. 2. Muestre y defina en la curva característica de transferencia de voltaje para la compuerta inversora utilizada: VIH, VOL, VIL, VOH. 3. Definir : velocidad ó tiempo de propagación, disipación de potencia, inmunidad al ruido, carga del circuito (fan in, fan out) 4. Dibujar símbolos lógicos alternativos(Norma Standard y Norma IEC) para cada una de las compuertas lógicas básicas. 5. Utilizando un CI 7400 implementar teóricamente un circuito que produzca: - un inversor - una compuerta AND de dos entradas - una compuerta OR de dos entradas - una compuerta NOR de dos entradas - una compuerta XOR de dos entradas - una compuerta NAND de tres entradas 6. Uno de los usos mas comunes de las compuertas está en el control del flujo de datos de la entrada a la salida. En este modo de operación se emplea una entrada como control, mientras que la otra lleva los datos que serán transferidos a la salida. Si se permite el paso de éstos, se dice entonces que la compuerta está habilitada. Si no se permite el paso de los datos, entonces la compuerta está inhabilitada. Indique para que casos, cada una de las compuertas básicas estaría habilitada o inhabilitada. Concuerda con lo obtenido experimentalmente? 7. ¿Cómo se representa un número decimal en el sistema de numeración binario? Y en el sistema hexadecimal?. 8. Cómo se representan los números decimales utilizando códigos binarios? 9. Explique la forma de representación binaria utilizando el complemento a uno y el complemento a dos. Indique aplicaciones de estas formas de representación V. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES. Sem. 2016-I