LABORATORIO DE SISTEMAS DIGITALES ILeidy E. Pamplona B., Andrés F. Calvo S.

PRIMER SEMESTRE DE 2015GRUPOS 100, 101

Práctica 1. Características de las FamiliasLógicas

OBJETIVO GENERAL

Que el estudiante interprete la información que los fabricantes de circuitos integradosentregan a través de los manuales y aprovechar esas características para decidir cómoutilizarlos en la conformación de circuitos de mayor complejidad.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Familiarizarse con la operación del osciloscopio Saber identificar, medir y analizar los parámetros de una compuerta lógica Conocer las características y diferencias entre familias lógicas Obtener la función de transferencia de una compuerta lógica

Conocer y emplear una compuerta Schmitt Trigger Tener un montaje bien presentado de los circuitos.

NORMAS BÁSICAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO

Las siguientes son normas de seguridad que siempre se deben seguir durante laimplementación de las prácticas de laboratorio:

Tener disponible los diseños de los circuitos lógicos a implementar, definir loselementos de mando e interfaz necesarios.

Las simulaciones son obligatorias como medio que asegura el cabal diseño. Determinar siempre en el trabajo previo los niveles de voltaje (5V, 12, 24V,

110V, 220V, etc.) y su naturaleza (AC, DC). Determinar siempre en el trabajo previo los elementos de seguridad necesarios

y sus especificaciones, por ejemplo número de breakers y su capacidad. Seguir buenas costumbres de orden y limpieza en el puesto de trabajo. Estandarización en el uso de colores del cableado según RETIE. No está permitido la ingesta de ningún tipo de alimento en el puesto de trabajo. Cerciórese de estar seco antes de tocar algún elemento energizado. Divida el circuito en bloques lógicos modulares, y pruebe escalonadamente su

funcionamiento. Todo grupo consta de tres integrantes los cuales poseen los siguientes roles

durante la práctica: CREATIVO quien se encarga de la implementación física,COLABORADOR quien se encarga de dar apoyo, sustenta la labor del creativo y

vigila que lo físico cruce contra los diseños y MODERADOR quien dirige,coordina, orienta, motiva y se encarga del manejo de materiales. Si un grupoposee dos integrantes, el colaborador también sume el rol del moderador. Losroles se deben rotar entre los integrantes de un grupo de una práctica a otra.

Al terminar una práctica todos los elementos deben quedar en su sitio y elpuesto de trabajo en perfectas condiciones de limpieza y orden.

TRABAJO PREVIO

1) Defina que es una compuerta lógica, un circuito integrado y su clasificación segúnnivel de integración.

2) Consulte sobre:a- Familias TTL, CMOS y sus variantes.b- Defina y grafique las siguientes características de un C.I.: VCC, VILmax, VOLmax,

VIHmin, VOHmin, ICCL, ICCH, tPLH, tPHL, IOLmax, IILmax, IOHmax, IIHmax.3) En el manual del fabricante, consulte los parámetros anteriores para una compuerta

negadora 7404 TTL y CMOS. Verifique los niveles de alimentación de cada una,función de transferencia y niveles lógicos y niveles de ruido.

4) Consultar sobre el significado de las letras (L, S, LS, H, A, H, AS, ALS) intercaladasentre los números que identifican a los diferentes C.I.

5) ¿Qué son las compuertas con disparador tipo Schmitt (Schmitt Trigger)? ¿En quéconsiste el ciclo de histéresis de ellas? ¿Qué aplicaciones tienen?

6) Diseñe un generador de onda cuadrada a partir de una compuerta NOT condisparador tipo Schmitt y un debido arreglo RC. Establezca una frecuencia superiora 200 Hz e inferior a 5 kHz. Simule.

7) ¿Cuáles son las funciones de acople del osciloscopio y cuándo se usa cada una?8) Investigar qué son y cómo se evalúan el Fan-in y el Fan-out de las compuertas.

PRÁCTICA

1) Implementar el siguiente circuito y determinar VIL, VIH, VOL, VOH y niveles lógicos parauna compuerta negadora (usar la 7404) de cada una de las dos familias lógicas.Graficar función de transferencia, niveles lógicos y de ruido de cada una. Usar paratodos los circuitos una resistencia de carga de 2k.

2) Implementar el siguiente circuito con un número par de compuertas NOT (en un7404 puede usar 6) en cascada suficientes para alcanzar a comparar tiempos deretardo entre entrada y salida para determinar tPLH y tPHL en las dos familias. Calcularlos valores de Repetir para una sola compuerta.

3) Mida experimentalmente el valor de Icc. Para ello hay 2 posibilidades:a. Colocar el miliamperímetro DC como lo propone la gráfica siguiente.b. Conectar una resistencia menor a 100Ω en lugar del miliamperímetro e

intentar detectar con el osciloscopio el voltaje correspondiente.(Recomendado.)

c. Mida experimentalmente los valores de IIH, IIL, IOH, IOL. Determine el máximonúmero de compuertas que se pueden conectar a la salida (fan-out).

4) Implemente el generador de onda cuadrada propuesto en el numeral 6 del trabajoprevio. Verifique su funcionamiento con el osciloscopio.

El montaje de cada circuito debe ser lo más claro posible. Fuera de consideracionesestéticas, el orden del circuito facilita su seguimiento, mantenimiento y posiblesmodificaciones. En lo posible el cableado debe seguir el código de colores definido en elRETIE y con longitudes adecuadas para cada aplicación.

BIBLIOGRAFIA[1] Sistemas Digitales: Principios y aplicaciones. Ronald J. Tocci. Prentice Hall[2] Digital: Principios y prácticas. John Wakerly. 3° edición. Prentice Hall[3] Manual LS/TTL , National.[4] Manual TTL ,Texas Instruments.[5] Manual CMOS , National.[6] http://www.alldatasheet.com

RECUERDE:

Siempre efectuar el trabajo previo como requisito para realizar la práctica. Su pre-informe debe incluir: el trabajo previo, diseño y simulación de todos los

circuitos a montar, lista completa de materiales según disponibilidad del almacén.

Siempre se evaluará la presentación del banco de trabajo, el buen acato de las normas de seguridad y la presentación del montaje.

Un informe presenta los procedimientos que permiten reproducir el experimentoimplementado, se presentan los resultados (productos del procedimiento) y se analizan confrontándolos con valores teóricos, de fabricantes o esperados y finalmente se discuten las posibles diferencias. Se adicionan conclusiones con base en los resultados, sus análisis y los objetivos planteados para la práctica.

Número estimado de sesiones para esta práctica: 2