Objetivo de la práctica. Los alumnos conocerán y aprenderán a utilizar de manera correcta las fuentes de voltaje así como los instrumentos de medición del laboratorio

1. Objetivo de la práctica

• Los alumnos conocerán y aprenderán a utilizar de manera correcta las fuentes de voltaje así como los  instrumentos de medición del laboratorio.
• Los alumnos serán capaces de fabricar sus propios instrumentos para probar sus sistemas lógicos.

1. Material

• 2 Proto-boards *
• 1 regulador 7805*
• 2 capacitores de 0.22 μ F *
• 1 pila cuadrada de 9 V con broche *
• 1 dip-switch de 4 polos *
• 1 TTL 7400 *
• 1 TTL 7404
• 1 TTL 7408 *
• 1 TTL 7432*
• 1 TTL 74LS86*
• 12 LEDs: 6 rojos y 6 azules*
• 12 resistencias de 330 Ω (1/4 watt) *
• 3 resistencias de 1k Ω (1/4 watt) *
• Pinzas de corte, pinzas de punta y cable *
• 1 fuente de poder triple
• 1 multímetro

1. Pre-reporte

1. Investiguen y completen las tablas de verdad de las siguientes compuertas lógicas:

        AND                                  OR                                  NOT

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1. Busquen, impriman y engargolen las hojas de especificaciones de todos los circuitos integrados listados en el documento titulado “Lista de material del semestre” (está en Blackboard). Entreguen el engargolado por separado. TIP: Procuren imprimir las hojas de especificaciones de motorola puesto que son las más entendibles. 

1. Expliquen el funcionamiento de los siguientes dispositivos: LED (diodo emisor de luz), dip-switch  y regulador 7805. Incluyan sus diagramas de conexión.

1. Problema: Se tiene una lámpara que ilumina una escalera. Se desea poder controlar el encendido y apagado de la misma tanto en la planta alta como en la planta baja. Diseñen el circuito lógico que resolverá este problema usando las operaciones básicas AND, OR y NOT. Incluyan el diagrama esquemático.

1. Desarrollo (Las actividades previas están marcadas en azul)

Uso del proto-board.- El proto-board (Figura 1) es un dispositivo para armar circuitos sin necesidad de soldar los componentes. Los componentes se fijan en el proto-board mediante los orificios del mismo.

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Figura 1. Protoboard

Los orificios del proto-board están conectados internamente como se muestra en la Figura 2. Es necesario revisar con detenimiento esta figura para no realizar conexiones involuntarias. NOTA: Por convención, se utiliza el color azul para conectar las tierras del sistema y el rojo para los voltajes en DC (Vcc).

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Figura 2. Conexión interna de un protoboard

Cableado.- Para conectar los diferentes dispositivos fijados al proto-board se requiere quitar entre 0.4 y 0.8 cm. del recubrimiento plástico de los extremos de un cable (“pelar el cable”). La Figura 3 muestra en un esquema la manera de hacerlo. TIP: Alrededor del 50% de los circuitos que no funcionarán en las próximas prácticas tendrán algún cable trozado o que no “hace un buen contacto”, lo cual por lo general es lo último en revisar. Por ello, se recomienda la compra de pinzas especiales de pelado (cuestan alrededor de $120) o cuando menos seguir las recomendaciones que el profesor les indicará en la sesión de laboratorio.

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Figura 3. Pelado de cable (ver TIP)

1. Fabricación de una fuente de voltaje de 5 volts (Actividad previa: Paso 1)

En esta sección diseñarán y armarán su propia fuente de voltaje de 5 volts fijos para que no tengan que depender de las fuentes del laboratorio.

Paso 1.

Coloquen el circuito integrado 7805, los capacitores y la batería de 9 volts como se muestra en la Figura 4.

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Figura 4. Conexión del integrado 7805

Paso 2

Comprueben el voltaje en la salida del circuito (Voltaje Vcc a Gnd) con la ayuda de un multímetro. Reporten el valor exacto de voltaje. E

1. Fabricación de una punta lógica (Actividad previa: Paso 1)

Para probar los valores lógicos en las entradas/salidas de los circuitos que armarán durante el semestre, es conveniente fabricar una punta lógica. La forma de hacerlo es muy sencilla y a continuación se presenta.

Paso 1.

Añadan al circuito armado en el punto 4.1 el dip-switch, las 3 resistencias de 1kΩ, un LED rojo y una resistencia de 330Ω como se muestra en la Figura 5 E

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Figura 5. Fabricación de una punta lógica

Paso 2.

Modifiquen el circuito anterior de modo que funcione ahora para probar si hay un 0 lógico (en lugar de 1). Cambiar el LED rojo por uno azul. E

Paso 3.

Modifiquen (añadan componentes) al circuito anterior de modo que funcione ahora para probar si hay un 1 ó un 0 lógico (que sirva para los dos). E

Paso 4.

Prueben todos los interruptores individuales del dip-switch usando su nueva punta lógica. Realicen las mediciones en los nodos que se forman entre las resistencias y el dip-switch. Comparen los valores lógicos con sus respectivos voltajes. E

Paso 5.

Modifiquen el circuito del dip-switch de modo que ahora las resistencias estén conectadas a voltaje (cambiarlas arriba del dip-switch y los cables a tierra (cambiarlos abajo del dip-switch). Roten el dip-switch 180°. Repitan el paso 4. E

1. Fabricación de un verificador de compuertas lógicas básicas (Actividad previa: Paso 1)

La mayoría de las compuertas básicas empleadas en este laboratorio están encapsuladas en grupos de 2,3, 4 ó 6 compuertas en un mismo circuito integrado (Figura 6). Sin embargo, cada una de ellas es independiente y por lo tanto, puede ocurrir que alguna de ellas no funcione correctamente.

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Figura 6. Disposición de pines en una compuerta AND cuádruple (74LS08)

Para probar su funcionamiento, se tendría que colocar una punta lógica en cada una de las salidas, una por una, lo cual lleva tiempo. En lugar de hacer esto, se procederá a diseñar un instrumento de mayor complejidad que permitirá comprobar el correcto funcionamiento de compuertas TTL comerciales. A continuación se describe el método de fabricación de este instrumento.

Paso 1.

Coloquen el TTL 7408 a la derecha de los circuitos previos. Conecten las líneas de Vcc y tierra (GND). Conecten dos cables (variables A y B) provenientes del dip-switch hacia las entradas del CI (ver Figura 7). Este circuito les permitirá verificar el funcionamiento de las siguientes compuertas: 74LS00, 74LS08, 74LS32 y 74LS86. E

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