Informen2 digitales

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA LABORATORIO DE SISTEMAS DIGITALES

INFORME SISTEMAS DIGITALES

Práctica # 02:

Tema: Electrónica básica de conmutación, saturación y corte.

Realizado por:

Alumno (s): Saico Edison Roberto Arroba

Grupo:

Fecha de entrega: 2015 / 05 / 07 Año Mes Día

GR6-1

f. ______________________ Recibido por:

Sanción:

QUITO-ECUADOR INFORME

Tema: Electrónica básica de conmutación, saturación y corte.   

Objetivo: Familiarizar al estudiante con los dispositivos integrados.

Indicar los elementos con los cuales cuenta el laboratorio para la realización de posteriores prácticas y el funcionamiento de las compuertas básicas.

Analizar los diferentes tipos de conmutación.

PARTE EXPERIMENTAL

1. Describa lo que significa y representa una compuerta lógica y cuál es la función del voltaje de polarización y tierra.

Una compuerta lógica es un dispositivo que nos permite realizar operaciones y obtener resultados dependiendo de las señales que ingresamos. Las compuertas lógicas trabajan con lenguaje binario es decir con “0” y “1”, donde la función del voltaje de polarización es asignar un cero o uno dependiendo del voltaje de la siguiente manera: 0= 0 [V] (desconectado) 1=5 [V] (conectado) 2. Describa las tecnologías CMOS y TTL, además de esto establezca: diferencias, semejanzas y en que aplicaciones se usan cada una de estas.

CMOS: (Metal Oxid Silicon Complementary) Esta tecnología hace uso de transistores NMOS y PMOS, que son de efecto de campo, con configuración Tótem-pole similar a la tecnología TTl. A continuación listaremos algunas características Las series 4000 y 74C trabajan con voltajes que están entre 3 a 15 V, Las series 74HC y 74RCT trabajan con voltajes que están entre 2 a 6 V. por lo que se puede decir que tienen un alto margen de voltaje de alimentación.

Los márgenes de ruido son los mismos en ambos estados y dependen de VDD. En VDD = 5 V, los márgenes de ruido son 1.5 V, es decir tienen una alta inmunidad al ruido.

Muy bajo consumo de potencia están en el orden de los microwatts.

Poseen una alta sensibilidad a la estática, por lo que son muy propensos a daños, por lo que sus entradas deben estar siempre conectadas.

Esta tecnología se aplica en microprocesadores, memorias y procesadores digitales de señales.

TTL (transistor-transistor logic) Esta tecnología hace uso de transistores bipolares de juntura. A continuación listaremos algunas características

La serie 74 trabaja con voltajes que están entre 4.75 y 5.25 V. La serie 54 trabaja con voltajes que están de 4.5 hasta 5. 3 V, por lo que se puede decir que tienen un bajo margen de voltaje de alimentación.

A diferencia de la tecnología CMOS, estos son muy propensos al ruido Su consumo de potencia está en el orden de los miliwatts.

Tiene una mejor velocidad de transmisión, y puede llegar hasta los 250 Hz. Esta tecnología se aplica en microprocesadores, memorias ram y memorias prom.

Relación entre TTL y CMOS Cuando se emplean dispositivos CMOS y TTL, juntos, es usual que el voltaje de alimentación sea de 5 V, para que una sola fuente de alimentación de 5 V proporcione VDD para los dispositivos CMOS y VCC para los TTL. Si los dispositivos CMOS funcionan con un voltaje superior a 5V para trabajar junto con TTL se deben de tomar medidas especiales.

Diferencias TABLA DE DIFERENCIAS TTL (Transistor-transistor logic) CMOS (Complementary metal-oxidesemiconductor) Voltaje de alimentación: La serie Voltaje de alimentación: Las series 74 de 4.75 a 5.25 V• La serie 54 de 4000 y 74C de 3 a 15 V. Las series 4.5 hasta 5.5 V 74HC y 74RCT de 2 a 6 V Disipación de potencia: Disipación de potencia: muy baja en el Dependiendo del TTL, la orden de los nanowatts. disipación está en el orden de los miliwatts Fabricación: Se requieren Fabricación: Se requieren MOSFET, transistores bipolares de juntura, por lo que el área es muy pequeña, por lo que estos van a ser más debido a lo compacto de estos grandes que los CMOS transistores.

Todos son propensos al ruido Algunos de estos tienen inmunidad al ruido.

Susceptibles a cargas electrostáticas y ruido que podrían dañar los dispositivos

3. Describa y explique la nomenclatura de los circuitos integrados de la familia 74.

Existen varias familias de circuitos integrados con la serie 74xx, entre las más importantes están:

Familia 74L: (Low-power) Trabajan con un voltaje de alimentación de 5V con una tolerancia de ± 0,5V Usa la tecnología TTL, se caracteriza por tener valores grandes de resistencia por lo que requiere menos potencia.

Familia 74LS: (Low-power Schottky) Trabajan con un voltaje de alimentación de 5V con una tolerancia de ± 0,5V Usa la tecnología TTL, se caracteriza por ser muy rápida por lo que requiere mucha potencia, esta serie actualmente vendría a ser la serie TTL, ya que la serie 7400 aunque es la estándar ya no se la utiliza.

Familia 74HC (high-speed), Trabajan con un voltaje de alimentación de 2 a 6 V. Usa la tecnología CMOS. Esta familia tiene la misma disposición de pines que la familia 74LS, esta serie puede ser alimentada con la salida de la serie 74HCT y no de la 74LS. Otra característica es que se puede dañar con la estática.

Familia 74HCT: Trabajan con un voltaje de alimentación de 5V con una tolerancia de ± 0,5V. Al igual que la anterior serie usa tecnología CMOS, lo que hace especial a esta familia es que puede trabajar con el voltaje de alimentación se la serie 74LS. La desventaja es que es más propenso al ruido que la familia 74HC. Al igual que la anterior familia es sensible a la estática.

4. Consulte acerca del factor de carga de salida en la serie TTL. El factor de carga de salida o fan out, indica el número de cargas que pueden ser conectadas a la salida de la compuerta de la serie TTL, es decir el número de cargas que puede llegar a excitar la compuerta. Este factor depende de las corrientes máxima estado alto y bajo especificadas por el fabricante. Por lo general este factor se refiere al número de cargas de a misma familia, pero si es de diferente familia se debe sumar las corrientes en estado alto y bajo, posteriormente verificando si este resultado no excede la corriente nominal de la salida de la compuerta.

5. Consultar de las compuertas del colector abierto, tótem-pole y salidas TTL de 3 estados.

Presente sus características, ventajas y desventajas.

Colector abierto Las compuertas con colector abierto tienen como característica que no tiene resistencia de colector, por lo que requiere que se coloque una, por lo que esta compuerta nos da la opción de cambiar la resistencia de colector adecuado es decir la que necesitemos.

Ventajas Nos permite colocar valores altos o bajos de voltaje, según nuestra necesidad.

Facilita el acoplamiento con compuertas lógicas con niveles altos distintos.

Podemos obtener una corriente de salida cualquiera, por ende variar el factor de carga, es decir podemos determinar el número de compuertas que queramos conectar a la salida.

Podemos conectar varias compuertas con salida en colector abierto a un mismo bus de datos.

Tótem pole Mediante el transistor T2 se obtiene que: cuando el transistor T4 conduce el T3 se encuentre abierto. Consiguiendo un “1” de salida pero con la ventaja de que aunque pasa corriente por T4 como su voltaje es 0V, su disipación de potencia es 0mW y la potencia disipada por R4 es. En la otra posición T2 consigue que cuando T3 conduzca, T4 está abierto, provocando que la intensidad por T4=0mA y por lo tanto la potencia disipada sea 0mW. Como T3 conduce su VCE=0 y por lo tanto la potencia disipada =0mW. En los dos casos la potencia disipada es muy baja, consiguiendo así altos niveles de integración.

Ventajas Potencia disipada baja Altos niveles de integración

Salidas TTL 3 estados Esta configuración se deriva de a Totem-pole, la diferencia es que añadimos un transistor T5 que es controlado por la patilla de inhibición, de manera que si introducimos un “1” se le hace conducir dándonos como resultado VCE=0. Esto produce que T1 conduzca y de domo resultado el corte de T2, produciendo además el corte de T3. Como se puede ver el al introducir un “1” en T5 los dos transistores T4 y T3 están cortados. Lo que produce que el potencial sea nulo, esto es haya una alta impedancia o aire. Si la entrada de inhibición es 0, provoca que T5 esté cortado y que su influencia sea nula en el funcionamiento del circuito y este se comporte como la función que implementa. La aplicación, es la construcción de buses de comunicación en los que cada puerta deposita la información de manera aleatoria.

CONCLUSIONES Por Alejandro Arroba  En la práctica realizada, se ha podido familiarizar con los dispositivos integrados a utilizarse en el transcurso de este laboratorio, además de su funcionamiento.  Mediante conmutadores, resistencias y leds, se pudo diseñar las compuertas lógicas básicas a utilizarse, lo que fomenta en el estudiante una mejor comprensión de la materia a desarrollarse.  Se ha estudiado las diferencias existentes entre dos tipos de tecnologias, como es TTL y CMOS, su funcionamiento y su uso en diseños de circuitos.

Por Edison Saico  Conocimos más acerca del funcionamiento de las tres funciones lógicas principales que son el AND, OR y el NOT.  Reconocimos las diferencias, semejanzas y sus principales aplicaciones entre las tecnologías TTL y CMOS.  Aplicamos la respectiva teoría de los diferentes tipos de compuertas mediante la manipulación de los switches para establecer las diferentes entradas de esa manera comprobamos el funcionamiento de las compuertas.

RECOMENDACIONES:  Para facilitar el experimento de laboratorio, puedes ser útil llevar una fuente (batería) de 9 voltios, ya que es necesario y suficiente con alimentar los circuitos mediante una batería de 9[V].  Tener disponible más de un juego de switch para evitar confusiones al momento de armar los circuitos, ya que al instante de realizar las pruebas se tiende a confundir la manipulación del switch.  Se debe llevar armado el o los diseños para evitar perder tiempo en el laboratorio, llevar elementos necesarios como resistencias, leds y una batería en caso de que se deba reemplazar a fin de armar todos los diseños al mismo instante.

BIBLIOGRAFÍA Apuntes de clases con el Ing. Ramiro Morejón en Circuitos Electrónicos.

Libro de Sistemas Digitales, Ing. Carlos Novillo M. Capítulo 1, Algebra de Blode (Pg. 58) http://digitale.galeon.com/TTlCmos.htm http://roble.pntic.mec.es/jlop0164/archivos/familias-logicas.pdf http://www.retrogames.cl/gates.html http://materias.fi.uba.ar/6609/docs/Apunte_Familias1_1.pdf http://logicadigital04.wikispaces.com/Colector+Abierto,+Disparadores+Smith,+Tres+estados

http://sergiorendain.blogspot.com/2011/02/familias-logicas-ttl-y-cmos.html