Pequeño Manual del Protoboard

Curso Análisis de Circuitos

Rodrigo Moreno V.

Descripción

El protoboard es una tabla que permite interconectar componentes electrónicos sin

necesidad de soldarlos. Así, se puede experimentar de manera fácil y ágil a través del

rápido armado y desarmado de circuitos eléctricos. La lógica de operación del protoboard

es muy sencilla, básicamente, ésta es una tabla con orificios los cuales están conectados

entre si en un orden coherente. Un protoboard tiene el siguiente aspecto:

Figura 1 Protoboard

Si bien la figura 1 muestra su aspecto en la práctica, el protoboard se puede ilustrar de la

siguiente manera.

Figura 2 Esquema del protoboard

En la figura 2 se muestra una tabla con múltiples orificios los cuales se pueden ordenar, al

igual que una matriz, en filas y columnas. En particular el esquema muestra un protoboard

de 28 filas y 16 columnas. Las columnas han sido concentradas en los grupos A, B, C y D.

Cada fila del grupo A representa un nodo, al igual que cada fila del grupo B, es decir, si se

conecta el terminal de algún elemento electrónico en el orificio (1,3), éste estará conectado

directamente con el terminal de otro elemento electrónico que se conecta en el orificio

(1,4). Además, cada columna del grupo C representa un nodo, al igual que cada columna

del grupo D. Los largos de las columnas de los grupos C y D están divididos en dos

mitades, desde la fila 1 a la 13, y desde la fila 16 a la 28, esto permite tener un mayor

número de nodos.

Integrando lo recientemente explicado, los distintos nodos quedan distribuidos dentro del

protoboard según muestra la figura 3.

Figura 3 Ilustración de nodos de un protoboard

En la figura 3 se puede apreciar que el grupo A tiene 28 nodos, al igual que el grupo B.

Además, los grupos C y D tienen 4 nodos cada uno. El total de nodos de esta protoboard en

particular es de 64 nodos. Por convención y comodidad, los grupos A y B se ocupan para

interconexión de componentes en general, mientras que los nodos de los grupos C y D se

utilizan para la alimentación de la tabla.

Ejemplos

Para los siguientes ejemplos se utilizará la nomenclatura incorporada en el software

MICROCAP.

a) Divisor de corriente.

Se considera el siguiente divisor de corriente.

Figura 4 Divisor de corriente

El circuito presenta sólo dos nodos. Esta configuración se puede conectar en la práctica de

la siguiente forma.

Figura 5 Divisor de corriente en protoboard

b) Divisor de voltaje

Se considera el siguiente divisor de voltaje.

Figura 6 Divisor de voltaje

El circuito presenta 3 nodos. Esta configuración se puede conectar en la práctica de la

siguiente forma.

Figura 7 Divisor de voltaje en protoboard

CONSULTA www2.ing.puc.cl/iee1122/El%20protoboard.pdf

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DISPLAY DE 7 SEGMENTOS, CIRCUITO MANEJADOR DE DISPLAY

El “display de 7 segmentos” es un dispositivo usado para presentar información de forma

visual. Esta información es específicamente un dígito decimal del 0 (cero) al 9 (nueve), por lo

que se intuye que el código BCD está involucrado. El caso que nos atañe consta de 7 LED's

(Light Emisor Diode), uno por cada segmento, que se encenderán o apagarán dependiendo de

la información que se les envíe (dije que en este caso ya que existen también display 7

segmentos de cristal líquido, incandescentes, etc.).

El display 7 segmentos tiene una estructura similar a:

donde los 7 led's vienen indicados por las letras a, b, c, d, e, f y g. Con éstos pueden formarse

todos los dígitos decimales. Por ejemplo, para formar el número tres deben activarse los led's

a, b, c, d y g y desactivar los e y f. Para el uno se usan los led's b y c (ojo, esta es la

combinación correcta no e y f). De forma análoga se procede para el resto de los casos.

Veamos cómo queda:

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Estos dispositivos pueden ser de tipo

“Ánodo Común” o “Cátodo Común”

En el caso de los display de ánodo común todos los ánodos (+) de los led's comparten la

conexión. Estos display requieren un cero (una tierra) a la entrada de cada segmento para

encenderlo. En el caso de los display de cátodo común todos los cátodos (-) de los led's

comparten la conexión. Estos display requieren un uno (Vcc) a la entrada de cada segmento

para encenderse. Todas las conexiones deben ser hechas a través de una resistencia para

regular la cantidad de corriente que pasa a través de los led's.

Existen casos donde aparece un octavo segmento que suele usarse como punto decimal (ver

el DP):

En la figura pueden verse también una de

las configuraciones de pines más popular

que contienen los display 7 segmentos y

lo que representan. Los pines 3 y 8 son el

ánodo común ó el cátodo común

(dependiendo de cuál sea el caso del 7

segmentos elegido) y aunque

regularmente es indiferente cuál de ellos

conecten existen casos de modelos de

display en los que, por sus

especificaciones, se requieren ambos

conectados (o también quizá porque

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requieran cumplir alguna condición de manejo de corriente en su circuito). El encapsulado de

este mismo display luce algo como:

Para la versión que contiene sólo un dígito pero existen

algunas para más dígitos como por ejemplo el de dos

dígitos que es bastante usado o los de X dígitos y medio

donde el medio viene dado por el hecho de que él sólo

puede representar el número uno (tiene únicamente dos

segmentos).

Existen circuitos integrados a nivel MSI que pueden realizar

la tarea de manejar estos display. Estos IC's son decodificadores, específicamente los

conocidos como decodificadores de BCD a 7 segmentos, como son los casos de los IC 7446,

7447 y 7448 de la familia TTL. El 7446 y 7447 tienen salidas con lógica negativa por lo que

enviarán un cero al segmento que se desea encender. Esto quiere decir que manejan Display 7

segmentos de ánodo común. Ambos son Open Collector (bueno para el manejo de corriente

necesario en algunos casos) y se diferencian únicamente en la salida que pueden manejar (30v

para el 7446 y 15v para el 7447). Nuestros circuitos generalmente estarán construidos con

tecnología TTL a 5V y por ello lo más seguro es que empleemos el 7447. En el caso del 7448

las salidas son de lógica positiva por lo que son usados con los dispositivos cátodo común.

Todos comparten una característica: esperan a la entrada un número en BCD y es para cada

una de ellas que desplegarán el dígito decimal correspondiente. Pero aún así, estos IC tienen

respuestas para otras combinaciones a la entrada distintas de BCD. En el siguiente dibujo se

muestran las salidas reflejadas en los display de 7 segmentos para todas las combinaciones

binarias de 4 bits posibles:

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Aparte de los dígitos decimales, se ven las salidas para cuando el decodificador tiene entrada

de 1010, 1011, 1100, 1101, 1110 y 1111. Este último caso apaga todos los segmentos y por

ello no se ve nada.

A continuación se muestra una implementación típica usada para la prueba de los display de 7

segmentos:

El display mostrará el dígito decimal que corresponda con el número binario

seleccionado por los interruptores 1, 2, 3 y 4 del dip switch. En esta configuración se ve

que las resistencias delimitadoras de corriente se colocan en el ánodo común

(sabemos que son ánodo común por el uso del 7447) pero dependiendo de la

implementación, e incluso a veces del display, en algunos casos pueden requerirse el

uso de una resistencia por cada segmento y la conexión directa de los ánodos a Vcc.

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A continuación veremos la implementación de un circuito decodificador de BCD a 7

segmentos usando tecnología SSI. Hallaremos sólo las funciones y no haremos el

esquemático debido a lo grande del mismo. Asumiremos que la entada será única y

exclusivamente un número BCD válido por lo que el resto de los casos no nos

interesan (dont care). Asumiremos también que nuestro circuito será destinado a un

display de cátodo común (por lo que tendrá salida con lógica positiva). Para ello

empecemos con la tabla de la verdad. Sabiendo que la entrada será I (formada por

I3I2I1I0) y las salidas serán los siete segmentos posibles a, b, c, d, e, f y g (como ya se

ha mostrado), tenemos que:

I3 I2 I1 I0 a b c d e f g

0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0

0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0

0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1

0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1

0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1

0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1

0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0

1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1

1 0 1 0 X X X X X X X

1 0 1 1 X X X X X X X

1 1 0 0 X X X X X X X

1 1 0 1 X X X X X X X

1 1 1 0 X X X X X X X

1 1 1 1 X X X X X X X

Ahora bien. En este caso tenemos 7 funciones de salida que llamaremos a(I), b(I), c(I), d(I),

e(I), f(I) y g(I). Éstas vienen dadas por:

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a(I)=∑(0,2,3,5,7,8,9)+d(10,11,12,13,14,15)

b(I)=∑(0,1,2,3,4,7,8,9)+d(10,11,12,13,14,15)

c(I)=∑(0,1,3,4,5,6,7,8,9)+d(10,11,12,13,14,15)

d(I)=∑(0,2,3,5,6,8)+d(10,11,12,13,14,15)

e(I)=∑(0,2,6,8)+d(10,11,12,13,14,15)

f(I)=∑(0,4,5,6,8,9)+d(10,11,12,13,14,15)

g(I)=∑(2,3,4,5,6,8,9)+d(10,11,12,13,14,15)

Que luego de hacer las respectivas simplificaciones por mapas de Karnaugh nos queda:

a = I3 + I2I0 + I2'I0' + I2'I1

b = I1I0 + I1'I0' + I2'

c = I0 + I2 + I1'

d = I1I0' + I2'I1 + I2I1'I0 + I2'I0'

e = I1I0' + I2'I0'

f = I3 + I2I0' + I2 I1' + I1'I0'

g = I3 + I2 I1' + I2I0' + I2'I1

Partiendo de estas funciones simplificadas se realiza la implementación.

Como ejercicio implemente el circuito anterior con un decodificador de salida con lógica

negativa y con compuertas AND ó NAND. Dibuje el esquemático.

También como ejercicio haga la implementación con tecnología SSI para cuando la

salida es con lógica negativa.

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Antonio Rodríguez Escríbeme a tony@lasclases.com

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