Preinforme 4 digital
holamundo02Práctica o problema19 de Diciembre de 2019
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Preinforme Nº1
APLICACIÓN DE LAS COMPUERTAS UNIVERSALES
Subgrupo: 07
Hollman Fabricio Galindo Vargas
codigo 20172 162693
Jairo Andres Pastrana
Codigo 20172 161465
justificación
Se debe conocer exactamente cómo funciona cada una de las compuertas universales y entender su debida importancia en la práctica digital, en el presente se desarrolla con compuertas nand, por la facilidad y optimización que brinda.
DESARROLLO TEÓRICO
La ecuación que corresponde es:
Ecuación 1: Función Lógica
[pic 1]
[pic 2]
Utilizando compuertas Nand y partiendo de la ecuación 1, se llega al circuito de la figura 1 y aplicando las respectivas combinaciones a las entradas se llega a la siguiente tabla de niveles lógicos:
ENTRADAS | SALIDAS PARCIALES | SALIDA FINAL | |||
A | B | X1 | X2 | X3 | X |
0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
Tabla 1: Tabla de Verdad
ENTRADAS | SALIDAS PARCIALES | SALIDA FINAL | |||||||||
A(V) | B(V) | (V)[pic 3] | (V)[pic 4] | (V)[pic 5] | (V)[pic 6] | ||||||
TTL | CMOS | TTL | CMOS | TTL | CMOS | TTL | CMOS | TTL | CMOS | TTL | CMOS |
0.8 | 1.5 | 0.8 | 1.5 | 3.4 | 5 | 3.4 | 5 | 0.35 | 0 | 3.4 | 5 |
0.8 | 1.5 | 2.0 | 3.5 | 3.4 | 5 | 0.35 | 0 | 3.4 | 5 | 0.35 | 0 |
2.0 | 3.5 | 0.8 | 1.5 | 0.35 | 0 | 3.4 | 5 | 3.4 | 5 | 0.35 | 0 |
2.0 | 3.5 | 2.0 | 3.5 | 0.35 | 0 | 0.35 | 0 | 3.4 | 5 | 0.35 | 0 |
Tabla 2: Tabla de verdad de tensiones
Circuito a:
Figura 1: Circuito principal
[pic 7]
Para poder controlar la corriente subministrada por la fuente de voltaje se coloca una resistencia en paralelo a la entrada de la compuerta, es decir, ver figura 2:
Resistencia PULL-UP:
Figura 2: resistencia de entrada
[pic 8]
Para este diseño, se requiere el valor del voltaje de la entrada de una compuerta TTL o CMOS cuando la señal es alta.
- TTL
[pic 9]
- CMOS
[pic 10]
Luego se diseña la etapa de salida del circuito, el cual tendrá como función visualizar, mediante un diodo led la salida del circuito combi nacional, para esto se cuenta con 3 diseños más.
Circuito b:
Figura 3: circuito de salida B
[pic 11]
Para esto se tiene en cuenta los datos técnicos del transistor 2n3904 y del diodo propuestos:
Figura 4: datos técnicos del 2n3904[pic 12]
Tabla 2: datos técnicos del diodo
Color del LED | Rojo |
Tensión en directo | 1.8V – 2.2V |
Corriente | 10mA – 20mA |
El circuito B es una red de conmutación con transistor, se requiere que el punto de operación cambie de zona de saturación-zona de corte, de esta manera cada vez que se aplique un alto en la salida de Vx el circuito operara en saturación, y cuando Vx este en bajo operara en corte.
- TTL
Malla C-E
Para este caso podemos suponer que , el cual representa el promedio. Además el voltaje nominal del LED es y la corriente necesaria para operar es , por lo tanto se establecerá como la . Con base en estos datos podemos obtener , al aplicar ley de ohm y leyes de voltaje de Kirchhoff:[pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19]
[pic 20]
Valor comercial próximo 300[pic 21][pic 22]
MALLA B-E
El valor de en la región activa justo antes de que se dé la saturación puede aproximarse como:[pic 23]
[pic 24]
La ganancia de corriente continua para el transistor 2N3904 es normalmente 100, con base a esto obtenemos:[pic 25]
[pic 26]
Para hallar es necesario aplicar ley de ohm y leyes de voltaje de Kirchhoff, para este caso , por consiguiente :[pic 27][pic 28]
[pic 29]
- CMOS
[pic 30]
Cálculos de potencia:
[pic 31]
Para la compuerta TTL:
[pic 32]
Para la compuerta CMOS:
[pic 33]
Circuito c:
Figura 5: circuito de salida C
[pic 34]
Teniendo en cuenta que Vx=[pic 35]
Para hallar es necesario aplicar ley de ohm y leyes de voltaje de Kirchhoff basado en las características del LED y el perfil de voltaje de salida correspondiente para cada compuerta:[pic 36]
- TTL
[pic 37]
- CMOS
Para la compuerta CMOS:
[pic 38]
Valor comercial próximo .[pic 39]
Cálculos de potencia:
Para la compuerta TTL:
[pic 40]
Para la compuerta CMOS:
[pic 41]
Circuito d:
Figura 6: circuito salida D
[pic 42]
Este circuito cuenta con la característica que se activa cuando la salida de la compuerta es baja, es decir, el circuito tiene salidas activas en bajo, teniendo en cuenta que para este diseño Vx=, dejando asi el siguiente diseño:[pic 43]
Para hallar es necesario aplicar ley de ohm y leyes de voltaje de Kirchhoff basado en las características del LED y el perfil de voltaje de salida correspondiente para cada compuerta:[pic 44]
- TTL
[pic 45]
Valor próximo con R en serie; [pic 46]
- CMOS
[pic 47]
Valor comercial próximo .[pic 48]
Cálculos de potencia:
Para la compuerta TTL:
[pic 49]
Para la compuerta CMOS:
[pic 50]
ANALISIS DINAMICO
Para este punto, es necesario el análisis del circuito mostrado en la figura 1 y 3 junto a un generador de funciones con un integrado 555, dando como resultado el siguiente circuito:
...