Guía Nº 1

FAMILIAS LÓGICAS

1. OBJETIVOS LogradoFalta práctica

No logrado

Conocer las diferentes familias lógicas que se emplean en el diseño de circuitos combinacionales y secuenciales.

Conectar y alimentar correctamente los circuitos en una tarjeta de alambrado rápido. Implementar diferentes circuitos lógicos basados en transistores así como elementos

de soporte para el ingreso y monitoreo de variables de un circuito lógico.

2. CONCEPTOS

Desde hace algunos años, cuando se trata de identificar algún sistema, dispositivo o aparato electrónico como de alta tecnología se le asocia de alguna forma el término digital. Encontramos una infinidad de sistemas basados en estas tecnologías digitales que desde un punto de vista de mercadeo, se ofrecen como tecnología eficiente y de alto desempeño.

Familia Lógica, como tal, dentro de la ingeniería electrónica, se entiende como el conjunto de técnicas y tecnologías utilizadas para implementar lógica booleana dentro de un sinnúmero de circuitos integrados tales como compuertas, biestables, o incluso elementos más complejos como memorias, registros o procesadores, utilizando siempre técnicas dinámicas para optimizar el consumo de energía y el tiempo de propagación de las señales.

Los sistemas digitales pueden clasificarse en cableados y programados. Dentro de los sistemas cableados encontramos sistemas combinacionales, secuenciales, memorias y convertidores. Los sistemas programados son los sistemas que incluyen microprocesadores y microcontroladores

Es importante mencionar que la electrónica digital, y las familias lógicas como parte fundamental de ella, están basadas en la codificación de información en dos únicos estados posibles conocidos como “verdadero” o “falso” en la lógica matemática, o más comúnmente como 1 o 0, refiriéndose a dos posibles estados de tensión en la electrónica digital. Los valores de estos estados de tensión varían entre 1,5 y 18 Volts dependiendo de la aplicación y de la familia lógica a la que pertenezca el elemento.

Las principales familias lógicas son:Dentro de las familias lógicas se encuentran:

DL (Lógica de Diodo) RTL (Lógica Resistencia-Transistor) DTL (Lógica Diodo-Transistor) HTL (Lógica de alto umbral) ECL (Lógica de Acoplamiento de Emisor) TTL (Lógica Transistor-Transistor) MOS (Semiconductor Óxido Metal)

o PMOS (MOS tipo-P)o NMOS (MOS tipo-N)o CMOS (MOS Complementario)o BiCMOS (CMOS Bipolar)

IIL ó I2L (Lógica Inyección Integrada) GaAs (Arseniuro de Galio)

3. ACTIVIDADES3.1 MATERIALES

4 Transistores 2N2222 4 diodos 1N4004

resistencias varias Protoboard

3.2 PROCEDIMIETO

1. Lógica Resistencia-Transistor

1.1. Alambre el circuito mostrado en la figura 1.1 conectando la base del transistor 2N2222 a un switch On/Off y el colector a un Led. El voltaje para polarizar el circuito debe ser de +5V.1.2. Determine la función lógica variando los valores de la entrada del circuito entre 0 lógico (0V) y 1 lógico (+5V).1.3. Mida los valores del voltaje de salida en voltios y determine las corrientes de base y de colector del circuito cuando la entrada está conectada a tierra y cuando está conectada a +5V. Compare los resultados.1.4. Varíe lentamente el valor del voltaje de Vi. Determine el voltaje umbral de nivel bajo a alto y de alto a bajo.

Fig. 1.11.5. Alambre el circuito mostrado en la figura 1.2 y repita el procedimiento descrito en los puntos 1.1, 1.2 y 1.3.

Fig. 1.2

1.6. Alambre el circuito mostrado en la figura 1.3 y repita el procedimiento descrito en los puntos 1.1, 1.2 y 1.3.

Fig. 1.3

Vi Vo (Nivel lógico) Vo, [V] Ib Ic

01

VA VB Vo (Nivel lógico) Vo, [V]

0 00 11 01 1

VA VB Vo (Nivel lógico)Vo, [V]

0 00 11 01 1

1.7. Alambre el circuito mostrado en la figura 1.4 y repita el procedimiento descrito en los puntos 1.1, 1.2 y 1.3.

Fig. 1.4

1.8. Alambre el circuito mostrado en la figura 1.5 y repita el procedimiento descrito en los puntos 1.1, 1.2 y 1.3.1.9. Repita el procedimiento descrito en el punto 1.4. para la entrada VA. Mantenga los valores de las entradas restantes en ALTO.

Fig. 1.5

4. INVESTIGACIÓN4.1 ACTIVIDAD EXPLORATORIA

Investigue el funcionamiento de los transistores bipolares y de efecto de campo en sus zonas de trabajo de corte y saturación.

Investigue los parámetros de comparación para las diferentes familias lógicas (fan-out, margen de ruido, disipación de potencia, retardo de propagación).

Investigue y explique las razones por las cuales hay que manipular con mucho cuidado los circuitos de tipo CMOS. Ejemplifique las formas correctas de emplearlos.

4.2 PREGUNTAS DE REFLEXION

¿Es posible conectar directamente circuitos pertenecientes a diferentes familias lógicas? Explique. ¿Qué se necesita considerar para alimentar las entradas de un circuito lógico cualquiera para garantizar una

operación electrónica y lógica correcta?

VA VB Vo (Nivel lógico)Vo, [V]

0 00 11 01 1

VA VB VC VD V1 V2 VO Vo, [V]

0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1

¿Es posible alimentar cualquier dispositivo desde la salida de un circuito lógico? ¿Qué se debe considerar? Analice el siguiente circuito. Determine la función lógica a la que cumple. Que función cumplen los resistores?

Determine la relación que debe existir entre los resistores.

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:Escriba las conclusiones y recomendaciones, acerca del procedimiento que usted realizó, y basado en los resultados del trabajo.Conclusiones individuales!

6. EVALUACIÓN

Criterios de EvaluaciónApreciación del Docente

Estudiante A Estudiante B Estudiante C

a. Realiza el trabajo de forma ordenada (2 Puntos)

b. Delega funciones para la realización eficiente y eficaz de la práctica. (1 Punto)

c. Aplica el conocimiento teórico y práctico. (2 Puntos)

d. Presenta actividades exploratorias y de aplicación de acuerdo a los parámetros establecidos por la Facultad. Incluye bibliografía. (2 Puntos)

e. Concluye y recomienda objetivamente. (3 Puntos)

Observaciones (Docentes):

7. BIBLIOGRAFÍA

Dorantes D.J., Manzano M., Sandoval G., Vásquez V., Automatización y Control Prácticas de Laboratorio. Mc Graw Hill, 2004.

Wakerly, J.F. Digital Design, Principles and practices, 3ª. Ed., Prentice Hall, 2000. Victor, N.P., Nagle, H.T. Carrol, B.D. e Irwin, D., Analisis y diseño de circuitos lógicos digitales. Prentice

Hall, 1996. Bignell, J.B., Donovan, R.L., Electrónica Digital. CECSA, 1997. Hojas técnicas y circuitos integrados (http://www.datasheetcatalog.net/es/)