CIRCUITO COMBINACIONAL

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PRÁCTICAS DE LABORATORIO  

DE SISTEMAS DIGITALES

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Profesor:[pic 3]

MSc. Jorge Duque

Integrantes:

LYLLAN ROBINSON NELSON          Firma: ____________

PAULA QUINTERO DE HOYOS       Firma: ____________

EVELIN GUZMAN SANSON            Firma: ____________

CARTAGENA DE INDIAS D.T. Y.C

FEBRERO 07 DE  2016

1.  COMPUERTAS LÓGICAS BÁSICAS  

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1. Introducción: 

La implementación de  los sistemas lógicos en la electrónica digital, se puede llevar a cabo mediante dispositivos electrónicos denominados compuertas lógicas. Sus entradas y salidas son variables binarias definidas por los valores lógicos de “0” y “1”; es decir, son señales eléctricas caracterizadas por un nivel de tensión bajo (LO) o alto (HI). Los márgenes de tensión específicos para definir estos niveles dependen de la tecnología de semiconductores utilizada en la fabricación del dispositivo. En este laboratorio se estudiarán las principales características de las compuertas fabricadas con tecnologías TTL y CMOS.

1. Objetivos: 

• Estudiar las características de la familia lógica TTL
• Interpretar las hojas de especificaciones de los circuitos integrados (Data sheets).
• Realizar el montaje y pruebas de circuitos integrados para cada una de las compuertas básicas: AND, OR, NAND, NOR y NOT.
• Verificar la tabla de verdad de cada una de las compuertas básicas

1. Libros de consulta:

• Floyd, Thomas L. Fundamentos de sistemas digitales. Prentice-Hall, 2000 7ma ed.
• Tocci, Ronald J. Sistemas digitales: principios y aplicaciones. 8 ed. Mc Graw Hill.

1. Materiales:

Tabla 1.  Materiales utilizados

1. Equipos:

• Generador de Señales  de 7 MHz
• Osciloscopio  digital de 20MHz
• Multímetro digital  True RMS

1. Marco teórico: 

La lógica digital puede ser implementada utilizando circuitos integrados clasificados en familias con base en su estructura electrónica básica. Una estructura común es la lógica TTL  (Transistor Transistor Logic). Otra tecnología común es la CMOS (Complementary Metal-Oxide-Silicon) que se caracteriza por su bajo consumo de potencia y su alta inmunidad al ruido.

Dentro de la familia TTL, hay muchas familias de segunda generación, cada uno con diferentes características de funcionamiento. Dos factores importantes en la consideración de la lógica de cada familia son la velocidad y el consumo de energía. Estos dos tienden a estar directamente relacionado, es decir, a mayor velocidad se consume más energía. Las familias pueden ser caracterizadas por la relación entre el retardo de propagación y el consumo de potencia. El gráfico muestra la relación velocidad-potencia común en las familias TTL.

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Figura 1.  Relación  retardo de propagación vs potencia disipada en la familia TTL

Los fabricantes de Circuitos Integrados están continuamente tratando de minimizar el producto: (retardo de tiempo)*(consumo de potencia) y seguir produciendo familias con características diferentes para adaptarse a necesidades específicas. La tabla 1 es una lista creciente de varias subfamilias con sus características y denominaciones:

Tabla 1.  Familias de compuertas lógicas.

1. Procedimiento:

7.1 Comprobación de las  compuertas lógicas TTL.

1. Realice el montaje en protoboard de cada una de las compuertas lógicas: AND, OR, NOT, NAND y NOR de familia TTL, de acuerdo con el esquema de la figura 2.

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Figura 2.  Diagrama para las compuertas TTL

1. Comprobar la tabla de verdad de cada una de las compuertas y registrar los datos en la Tabla 3. Utilice los interruptores S1 y S2 para generar los niveles lógicos de entrada.

                 Tabla 3.  Tablas de verdad para las compuertas básicas familia TTL

1. Mida los voltajes de salida y entrada en cada una de las compuertas, para cada una de las combinaciones lógicas de la tabla 4.

                 Tabla 4.  Niveles de voltaje en las entradas y salidas de las compuertas básicas.

1. ¿Qué nivel lógico asume el integrado TTL cuando su entrada no está conectada (S1 o S2 abiertos)?  Explique el porqué.

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1. Característica de transferencia de las  compuertas lógicas TTL.

1. La entradas de las compuertas TTL pueden aceptar voltajes que van de 0 a 5 volts. ¿Cuál es el rango de voltaje que se consideraría con nivel lógico  bajo (LO)? ¿Cuál es el rango que se considera un nivel lógico alto  (H)I?

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1. Dibuje la característica de transferencia entrada/salida de un inversor 74LS04 en la plantilla de la figura 4. Utilice un potenciómetro de 1K para suministrar un voltaje de entrada variable (Figura 3).  Mida los voltajes de entrada y salida y la salida lógica del inversor. Asegúrese de medir la función de transferencia tanto para un voltaje de entrada crecientes como para un voltaje de entrada  decreciente.[pic 9]

 Figura 3.  Circuito para medir la función de transferencia de un inversor

   Tabla 5.  Voltaje en la entrada y salida de un inversor 74LS04

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Figura 4.  Característica de transferencia de un inversor

1. Retardo de propagación

1. Usando un generador de pulsos TTL de muy alta frecuencia mida con un osciloscopio digital el retardo de propagación típico de una compuerta TTL 74LSxx y una CMOS 74HCxx. Mida el retardo de propagación tanto de LO a HI (tPLH) y HI-a-LO (tPHL) y compare sus resultados con las especificaciones que figuran en las especificaciones TTL.[pic 11]

Figura 9.  Circuito para medir el retardo de propagación en un CI

Tabla 9.   Retardo de propagación en compuertas TTL

1. Corrientes de entrada

Las entradas de las compuertas lógicas representan cargas dentro de un circuito. Estas cargas están caracterizadas como corrientes de entrada y serán diferentes dependiendo de si los niveles lógicos de entrada están en  alto o en bajo.

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