FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICASEMESTRE V

PROFESOR: PCPD LIC. ARMANDO ANGEL PEÑA

SANTIAGO DE CALI

CONTENIDO

INTRODUCCION1. TECNOLOGIA DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS 12. CIRCUITOS DIGITALES BASICOS 1.5. CIRCUITOS ARITMETICOS 11.4. CODIFICADORES Y DECODIFICADORES 16.5. MULTIPLEXOR Y DEMULTIPLEXOR 21.6. LATCHES Y FLIP-FLOP 27.7. CONTADORES 34.

BIBLIOGRAFIA

1. PADILLA Gil, Antonio J / REMIRO, Fernando. Electrónica. Digital y Microprogramable. Editorial McGrawHill.

2. BIGNELL, W James. / DONOVAN, Robert L. Electrónica Digital Editorial CECSA.

3. VICTOR, P, Nelson. / BILL D. CARROLL. / IRWIN J, David. Electrónica y Diseño de Circuitos Lógicos Digitales. Edit PHH.4. FLOYD, T. L. Fundamentos de Sistemas Digitales. Editorial Prentice Hall.5. HAYES, P. John. Diseño Lógico Digital. Editorial Addison Wesley Iberoamérica.6. WAKERLY, F. John. Diseño Digital Principios y Practicas. Editorial PHH.7. TOCCI, J, Ronald. Sistemas Digitales Principios y Aplicaciones. Editorial PHH Prentice Hall.8. Mandado, Enrique. Sistemas Electrónicos Digitales. Editorial Alfaomega – Marcombo.9. DÓNATE, Hermosa, Antonio. Electrónica Digital Practica. Editorial Alfaomega- Marcombo.

10. Revista. Aprende Fácil. Electrónica Digital. Tomos 1-40.

INTRODUCCION

La experiencia demuestra que la adquisición de conocimiento con resultado práctico sólo se consigue a través de la experimentación, o sea, complementando adecuadamente la teoría con la práctica; este es objetivo de la guía.

Es una guía con un enfoque eminentemente práctico basado en ejercicios prácticos, en el cual se combinan también conceptos de teoría fundamental.

Mediante este libro se pretende proporcionar al lector el nivel práctico para que pueda introducirse en la actividad profesional de forma efectiva.

Una formación realmente efectiva se denota cuando el estudiante es capaz de llegar a un desarrollo práctico basándose en un enunciado, lo cual se supone logrando ejercicios prácticos. Para ello, el estudiante debe tener una cierta base de teoría de interés práctico, conocimientos prácticos sobre tipos de circuitos integrados, saber interpretar las hojas de datos de los circuitos integrados.

Por ello, aunque en los ejercicios prácticos se combinan conceptos de teoría básica y datos prácticos de los circuitos integrados, también se representan sus hojas de datos reales con el fin que el estudiante se familiarice con la documentación técnica de los fabricantes de los circuitos integrados.

No obstante, se recomienda disponer también de los “DATABOOKS”, indicados en las referencias, que servirán para complementar la información y familiarizarse con su manejo.

INSTITUTO TECNOLOGICO MUNICIPALANTONIO JOSE CAMACHO

1

GUIA DE LABORATORIOS DE SISTEMAS DIGITALES

1I.T.I ANTONIO JOSE CAMACHO AUTOR ARMANDO ANGEL PEÑA.

TEMA 1: TECNOLOGIA DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES.

1.1 OBJETIVOS:

Analizar los datos prácticos de las tecnologías TTl y CMOS. Observar los niveles de lógicos 1 y 0 de las compuertas TTL

y CMOS lo cual el fabricante expresan por el voltaje de salida con carga.

Medir las corrientes de entrada y de salidas que se pueden obtener dentro los márgenes normalizados, lo cual lo expresan los fabricantes.

Observar de forma experimental la curva de transferencia de una compuerta TTL, con un osciloscopio.

1.2 RECURSOS EQUIPOS

Fuente de energía DC Multímetro Osciloscopio Generador de audio.

1.3 MATERIALES 1-74LS00 CMOS 40491-74LS04 CMOS 4070B1-74LS08 CMOS 40711-74LS32 CMOS 40811-74LS861-Resistencia de 10K1.Resistencia de 1k1-Resistencia de 2K21-Resistencia de 270 ohmios1-Potenciometro de 5K1-Diodo LED1-Transistor 2N2222

1.4 HERRAMIENTAS Proto-board Pinzas de corte diagonal Cable Caimanes

1.

1.5 INFORMACION BASICA.

Se propone una serie de ejercicios prácticos cuyo objetivo fundamental es que el lector se familiarice con las característica de mayor interés de los circuitos integrados digitales de tecnología TTL y CMOS de una forma práctica, y consolidar así los conocimientos teóricos.

Primero se hará una análisis práctico de las característica de tecnología TTL serie 74 estándar, siendo conveniente también hacerlo con la serie 74LS(Bajo consumo-Schottky), porque es muy utilizada.

Posteriormente, se experimenta con la tecnología CMOS, finalizando con el análisis de los circuitos integrados de la serie 74HC/HCT/HCU, CMOS de alta velocidad.

1.5.1 DATOS PRACTICOS IMPORTANTES SOBRE TTL

La tecnología TTL es de tipo bipolar, los circuitos utilizan transistores NPN y PNP. A modo de ejemplo en la figura 1 se muestra el circuito interno de una compuerta NO-Y estándar.

Figura 1. Circuito interno de una compuerta NO-Y en tecnología TTL serie estándar.

1.5.2 SERIE ESTANDAR

Son los circuitos integrados TTL básicos los primeros que aparecieron. Son los siguientes 74LS00, 74LS08, 74LS20, 74LS32, 74LS86.

2.Alimentación : es de +5V, lo cual es representativo de esta tecnología.Consumo : La potencia típica disipada por la compuerta esa de 10mW.

Tensiones y corrientes de entrada-salida :

SALIDA ENTRADA VoHmin = 2.4 V VLHin = 2V

VoLáx = 0.4 V VILáx = 0.8 V IoLmáx = 16 mA IiHmáx = 40 uA (microamp) IoHmáx = 400 uA IiL máx = 1.6 mA Estos son valores típicos de TTL estándar.

1.5.2 SERIE 74LS

Esta serie es normalmente utilizada, debido a su relación característica bajo costo. El termino LS, significa Low power-Schotty, o sea, los circuitos integrados utilizan transistores Schottky, lo cual aumenta la velocidad y son de baja disipación.

Alimentación : +5VDisipación : la potencia típica disipada por puerta es de 2mW.Tensiones y corrientes de entrada y salida SALIDA Entrada VoH min : 2.7 V VLH min : 2 V VoL max : 0.5 V ViL max : 0.8 V IoL max : 8 mA IiH max : uA IoH max : 400 uA IL max : 0.4 mAEstos datos, como se observan difieren de algo con respecto a la serie estándar.

1.5.3.. DATOS PRACTICOS IMPORTANTES SOBRE CMOS

El termino CMOS significa complemento MOS, o sea, que sus circuitos se basan en los transistores MOS de canal N y canal P.

3.

Figura 2. Circuito interno de una compuerta NO-Y en tecnología CMOS (serie 4000)

Consumo : Muy bajo En estático, la potencia típica disipada por las compuerta es de 10mW. En dinámico el consumo es mayor, si aumenta la frecuencia a 1MHz, puede ser orden de 1mW.

1.5.3.1 Curva de transferencia

En la curva de transferencia se puede observar los niveles de tensión de salida (sin carga), corresponden a niveles de alimentación , o sea VoH = VDD y Vol = 0 ( masa).

El nivel de tensión de entrada en el cual se produce el cambio de alimentación de estado de la salida se encuentra alrededor de la mitad de la alimentación (VDD) ; la relación de transferencia de CMOS es muy diferente a la TTL.

Figura 3. Curva de transferencia típica de CMOS.

4.

La serie CMOS 4000 y HE4000B. En estos circuitos integrados el VDD = 3 a 15 Voltios .

La serie 74HC/HCT/HCU es la más actualizadas, y su complejidad en las técnicas de integración ha dado lugar a una alta velocidad de funcionamiento, comparable a la tecnología TTL ; por ello se denomina High-speed CMOS(HCMOS).

Un aspecto muy importante es que los circuitos integrados son mas populares de TTL y CMOS (serie 4000) se encuentra en la misma serie los mismo terminales.

1.6 ACTIVIDAD NUMERO UNO

A. PREINFORME.

Compuertas TTL y CMOS

1- Consultar las características eléctricas DC las familia TTL y CMOS.

2- Consultar las características eléctricas AC de las familia TTL y CMOS.3- Debe tener claro como funciona los elementos del circuito, Parámetros, curvas características.

4- Debe hacer un análisis del circuito.

5- Debe de traer el circuito armado, que le sirve como preinforme y debe leer la guía de trabajo con los puntos anteriores y tendrá un 40% de nota final.

6- La consulta debe hacerse en en el Manual de la National Semiconductor TTL /CMOS o Manual de la Motorola.

1.6.1 DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD

1. Armar el siguiente circuito.

5a) Medir los voltajes de salida con carga y sin carga con R2 a la máxima

resistencia:

Nivel bajo ( 0)

VoL (máx) Sin carga = V VoH (min) = V

Nivel alto ( 1 )

VoL (máx) Sin carga = V VoH (mini) = V B) Cerrar el interruptor para medir la corriente de salida Nivel bajo ( 0 ) IoH = uA

Nivel alto ( 1 ). IoL = mA

c) Medir la corriente de entrada en cada uno de los terminales.

Nivel bajo ( 0 ) IiH(máx) = uA

Nivel alto ( 1 ) IiL (máx) = mA

d) Unir las dos entradas de la compuerta y medir la corriente de entrada : Nivel bajo ( 0 ) IiH(máx) = uA

Nivel alto ( 1 ) IiL (máx) = mA

6.

2- Medir voltajes de entrada y salida de una compuerta.

a) Ajuste el potenciómetro(P1), de manera que se obtenga la tensión de entrada y salida para el nivel lógico de (1) y (0).

b) Medir VoL(máx)= V; ViH(min)= V (1).

c) VoL(máx)= V, ViH(min)= V (0).d) Observar que le ocurre al LED?. Explicar?..

3- Comprobar el efecto de las entradas sin conectar (flotantes al aire)

a) Medir los voltajes de entrada y salida sin conectar los terminales de entradaVoL(máx)= V; ViH(min)= V;

b) Medir los voltajes de entrada y salida con los niveles de (1) y (0)

Nivel (1) VoL(máx)= V; ViH(min)= V; Nivel (0) VoL(máx)= V; ViH(min)= V;

c) Explicar que ocurre cuando Ud, coloca los terminales al nivel 1 y 0 y cuando están flotante al aire.

4- Trazar la curva de transferencia de una compuerta TTLa) Método estático.

7.

b) Variar el voltaje de entrada (V)i y medir el voltaje de salida (Vo), y llenar la siguiente tabla #1.

Vi 0v 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 3.0 3.4 3.8 4.0 4.6 5.0Vo

c) Gráficar los datos anteriores Vi & Vod) En que nivel lógico se obtiene el máximo y mínimo nivel de voltaje de

salida.

5. Curva de transferencia de una compuerta TTLa) Método Dinámico.

a) Armar el circuito anterior.b) Con el generador de audio seleccionar una onda senoidal a 5Vpp a

una frecuencia de 100 o 200Hzc) Ajustar adecuadamente los controles de ganancia Vertical y horizontal

Del osciloscopio para conseguir la forma de onda.d) Hacer la figura y compararla con el manual del fabricante. Comentar lo

observado.

8.

6- Medir el consumo de las compuertas TTL

a) Armar el circuito anterior.

b) Medir el consumo de corriente de las compuertas TTLc) Calcular la potencia de consumo de las compuertas TTLd) Comparar los datos con el manual del fabricante y Hacer los comentarios

necesarios.7- Hacer los mismos pasos con cualquiera de las compuertas citadas

anteriormente.8- Hacer los mismos pasos con una de las compuertas CMOS:

a) 4049 b) 4071 c) 4081 d) 4070B.

INFORME

1- Deben presentar:a) Mediciones realizadas en el circuito, esquemas, cálculos.(25%).b) Hacer las síntesis del funcionamiento de cada circuito.(25%)c) Resolver las preguntas.(25%)d) Conclusiones generales.(25%)

EVALUACIONES

1- Hacer cuadro comparativo de las compuertas TTL y CMOS.2- Diga las precauciones se debe de tener cuando se trabaja con la

tecnología CMOS.3- ¿ Cuál es la salida en el nivel (1), mínima de una compuerta 74LS08 y

su corriente máxima que absorbe en el estado (0).4- ¿Qué diferencia hay con una compuerta de colector abierto y otra sin

colector abierto de una referencia de cada una de ellas?.5- ¿Qué indica la curva de transferencia para Ud.?

9.