laboratorios de electrónica digital 2015b

Lic. ROBERT PORTOCARRERO GAMBOA

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LABORATORIO DE ELECTRNICA DIGITAL

LABORATORIO No. 1: EL TRANSISTOR COMO INTERRUPTOR

1. OBJETIVOS

Conocer las caractersticas de los transistores como interruptor

2. MATERIALES

Fuente de Voltaje Variable, Tester Resistencias segn los diagramas Transistores (2) 2N2222 y BS170 (o similar) 1 interruptor dip de 4 vas o ms

3. TAREA PREVIA Consultar:

Hojas caractersticas de los transistores 2N2222 y BS170 (o similar)

Cul es la diferencia entre un BJT y un FET?

Caractersticas del BJT como interruptores

Caractersticas del FET como interruptores

4. PROCEDIMIENTO

a. Montar los circuito de la figura 1y para cada uno llenar una tabla como la mostrada en la tabla 1 b. Aplicar un valor variable a la entrada de la figura 2 y llenar la tabla 2

Figura 1a

A B

Vo


2

Tabla 1

A B Salida a Salida b Salida c Salida d Salida e

0V 0V

0V 6V

6V 0V

6V 6V

Figura 1b Figura 1c

Figura 1d

Figura 1e


3

Figura 2

Tabla 3

A (V) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

Salida (v)

c. Monte el circuito de la figura 3 y llene la tabla 4

Figura 3

Tabla 4

A (V) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

Salida (v)

d. Graficar las tablas 3 y 4

5. PREGUNTAS a. Qu se puede concluir de cada tabla? b. Al graficar las tablas 3 y 4. Cul es la diferencia entre ellas? c. a qu voltaje exactamente enciende el led en los circuitos de la figura 2 y 3? Qu

nombre recibe este voltaje y por qu?

6. CONCLUSIONES

Figura 1e


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LABORATORIO No. 2: COMPUERTAS BSICAS TTL

1. OBJETIVOS

Identificar las compuertas lgicas bsicas Conocer el funcionamiento de las compuertas lgicas

2. MATERIALES

Fuente de Voltaje de 5V y Tester Resistencias de 1k, (2) 220 1 Potencimetro de 10k Circuitos Integrados TTL 7404, 7408, 7432 Y 7486. 3 Led 1 interruptor pequeo (mini dip)

3. TAREA PREVIA

Consulte

a. Las hojas caractersticas de todos los integrados a utilizar. b. Las siguientes caractersticas de la familia lgica TTL:

El voltaje de alimentacin y su tolerancia

La temperatura mxima

Fan-Out o abanico de salida.

Niveles de entrada y salida: VIL es la tensin de entrada a nivel bajo VIH es la tensin de entrada a nivel alto VoL es la tensin de salida a nivel bajo VoH es la tensin de salida a nivel alto

Margen de ruido

Tiempo de propagacin medio.

Disipacin de potencia.

4. PROCEDIMIENTO

a. Identifique los smbolos de la Figura 1. Consulte las hojas caractersticas de los integrados a usar.

Nota: El punto anterior se debe realizar antes de la seccin de laboratorio.

b. Monte el circuito de la figura 2. Utilice la compuerta 7408


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c. Vari el potencimetro desde cero voltios hasta 5 voltios, observe la salida. Llene la tabla 1

Tabla 1

Vi(v) 0 0.5 0.8 1 1.5 1.7 2 2.2 2.5 2.7 3 3.3 3.5 3.7 4 4.5 5

Vo(v)

LED

(On/Off)

d. Monte el circuito de la figura 3

e. Vari los interruptores (cerrado 0 lgico y abierto 1 lgico) y en ambos casos observe la

salida. Llene la tabla 2.

Tabla 2

A B Condicin del led de salida

0 0

0 1

1 0

1 1

f. Repita los puntos D y E con las compuertas OR y EXOR g. Monte el circuito de la figura 4.

Figura 3 A B

Salida

A B

Vi Vo

P

74LS08


6

h. Mida la corriente consumida por el integrado, con la entrada A en alto y en bajo (interruptor cerrado 1 lgico y abierto 0 lgico). Calcule la potencia consumida por el integrado.

5. PREGUNTAS

a) Cul es el voltaje de Umbral? (figura 2) b) Implemente una compuerta AND de tres entradas a partir de compuertas de 2 entradas.

Compruebe la tabla de verdad y muestre el circuito al profesor

c) Repita el problema anterior con la compuerta OR d) Segn el montaje de la figura 4 cul es la mxima potencia consumida de cada compuerta?.

6. CONCLUSIONES


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LABORATORIO No. 3: COMPUERTAS COMPLEMENTARIAS

1. OBJETIVOS

Identificar las compuertas lgicas complementarias Conocer el funcionamiento de las compuertas complementarias

2. MATERIALES

Fuente de Voltaje de 5V y Protoboard 1 Led, 5 Resistencias de 1k y 1 Potencimetro de 10k Circuitos Integrados CMOS 4001B y 4011B

3. TAREA PREVIA. Consultar: a. Las hojas caractersticas de todos los integrados a utilizar. b. Las siguientes caractersticas de la familia lgica CMOS:

El voltaje de alimentacin y su tolerancia

La temperatura mxima

Fan-Out o abanico de salida.

Niveles de entrada y salida: VIL es la tensin de entrada a nivel bajo VIH es la tensin de entrada a nivel alto VoL es la tensin de salida a nivel bajo VoH es la tensin de salida a nivel alto

Margen de ruido

Tiempo de propagacin medio.

Disipacin de potencia.

4. PROCEDIMIENTO

a. Identifique los smbolos siguientes. Figura 1. Este punto anterior se debe realizar antes de la seccin de laboratorio.

b. Monte el circuito de la figura 2. c. Vari el potencimetro desde cero voltios hasta 5 voltios, observe la salida. Llene la tabla 1


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Tabla 1

Vi(v) 0 0.5 0.8 1 1.5 1.7 2 2.2 2.5 2.7 3 3.3 3.5 3.7 4 4.5 5

Vo(v)

Condicin del

LED(ON/OFF)

d. Repita el punto anterior con un Vcc de 12V e. Monte el circuito de la figura 3. f. Vari los interruptores (cerrado 0 lgico y abierto 1 lgico) y en ambos casos observe la salida.

Llene la tabla 2.

Tabla 2

A B Condicin del led

0 0

0 1

1 0

1 1

g. Repita el punto anterior con la compuerta NOR. h. Monte el circuito de la figura 4. i. Mida la corriente consumida, por el integrado, con la

entrada B en alto y en bajo (cerrado 0 lgico y

abierto 1 lgico). Calcule la potencia consumida por el integrado.

j. Monte el circuito de la figura 5 k. Llene una tabla similar a la tabla 2. Observe y concluya l. Monte el circuito 6 y repita el punto K

5. PREGUNTAS

a. Cul es el voltaje de Umbral? (figura 2) b. Implemente una compuerta NAND de tres entradas a partir de compuertas de 2 entradas.

Compruebe mediante la tabla de verdad y muestre el circuito al profesor

c. Repita el problema anterior con la compuerta NOR d. Segn el montaje de la figura 4 cul es la mxima potencia consumida de cada compuerta. e. De acuerdo a lo experimentado en los puntos J, K y L, Qu funcin lgica cumplen los circuitos

de la figura 5 y 6?

6. CONCLUSIONES


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LABORATORIO 4: COMPUERTAS ESPECIALES

1. OBJETIVOS:

a. Verificar la operacin de las compuertas Tri-State y de Colector Abierto b. Identificar las aplicaciones principales de las compuertas Tri-State y de Colector

Abierto.

2. MATERIALES

Circuitos integrados: 74LS244 y 74LS05 Fuente de Voltaje Protoboard Cables de conexin 8 Leds 2 Mini- Dips de 4 Resistencias (2) 1K, 10K y 100K

3. TAREA PREVIA

Consultar y presentar:

1. Las hojas caractersticas de todos los circuitos integrados a utilizar 2. El funcionamiento y caractersticas de las compuertas de colector

abierto

3. El funcionamiento y caractersticas de las compuertas triestado

Nota: debe presentar en forma oral las respuestas a las preguntas 2 y 3

4. PROCEDIMIENTO

COMPUERTA COLECTOR ABIERTO

1. Monte el circuito de la figura 1 Utilice el 7405. Mida la corriente de salida y observe que sucede con el LED.

2. Monte el circuito de la figura 2. Mida la corriente de salida y observe

3. Repita los puntos anteriores con el integrado 7404. Concluya

4. Monte el circuito de la figura 3 con el 7405 y realice la tabla de verdad. Concluya.

5. Observe tambin lo que sucede cuando las entradas A, B, C y D estn al aire. Concluya.

6. A qu compuerta se asemeja el comportamiento del circuito anterior.

Figura 1

Figura 2

Figura 3


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COMPUERTA TRI-STATE

7. Identifique la distribucin de terminales de los circuitos integrados. 8. Monte el circuito de la figura 4. Utilice el 74LS244 9. Establezca una combinacin binaria cualquiera, por ejemplo 1010, en la entrada (A, B, C y D)

del circuito y establezca las combinaciones, para las entradas de control W y R, mostradas en la

tabla. Llene la tabla siguiente

W R LEDs LEDs

Observaciones A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2

1 1

1 0

0 1

0 0

Nota: Led prendido 1 lgico y Led Apagado 0 lgico

PREGUNTAS:

1. Qu ocurre con el led en la figura 1 y por qu? 2. Cul es la diferencia de funcionamiento entre el 7404 y el 7405? 3. Qu funcin lgica cumple el circuito de la figura 3? 4. Explique lo ocurrido en cada combinacin de W y R del circuito de la figura 4 5. Qu aplicacin se le puede dar al circuito de la figura 4?

CONCLUSIONES

NOTA: Muestre los circuitos montados y funcionando al profesor. En el informe presente las

respuestas a las preguntas, lo observado y las conclusiones

Entrada

Figura 4


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LABORATORIO No. 5: Diagramas Lgicos

1. OBJETIVOS:

a. Implementar un circuito lgico para una expresin Booleana b. Usar las compuertas lgicas NAND y NOR para habilitar cualquier funcin lgica

2. MATERIALES

Todas las Compuertas lgicas. Se recomienda tener dos integrados de cada una. Fuente de Voltaje Protoboard Cables de conexin Leds Mini-Dips de 4 Resistencias

3. TAREA PREVIA

Simplifique algebraicamente todas las funciones mostradas en el procedimiento (S1 hasta S8)

4. PROCEDIMIENTO

A. Implemente una de las siguientes funciones (pida al profesor que le asigne una):

a) acbcbbaS 1

b) dacdcabS 2

c) = + +

d) = ( ) + ( )

e) = ( + ) +

f) = ( + ) + ( + )

g) = () + + +

h) bccababS 8

B. Realice la tabla de verdad.

C. Disee e Implemente la funcin asignada mediante compuertas NAND y NOR NOTA: Muestre los circuitos, original, NAND y NOR montados y funcionando al profesor.


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LABORATORIO No. 6: DISEO DE CIRCUITOS LOGICOS

1. OBJETIVOS:

Disear un circuito lgico de control Aplicar las compuertas lgicas para solucionar un problema especfico.

2. MATERIALES

Compuertas lgicas Fuente de Voltaje Protoboard Cables de conexin Leds 2 Mini-Dips de 4 Resistencias

3. TAREA PREVIA

Resuelva todos los problemas presentados en esta gua.

4. PROCEDIMIENTO

A. Pida al profesor que le asigne uno de los problemas presentados.

B. Siga los pasos y resuelva el problema.

C. Implemente el circuito en Protoboard.

PROBLEMAS DE DISEO LGICO

1. La iluminacin de una discoteca est compuesta por tres luces de colores distintos: Rojo, Verde y Azul. El sistema posee adems una llave general, E, que toma el valor lgico 1 si est encendido y 0 si est apagado.

Cuatro interruptores D, C, B y A se ocupan de controlar las luces, de manera que:

La luz Roja se encender cuando este pulsado el interruptor A o si estando pulsado B no lo est C.

La luz Azul se encender si B no est pulsado o si estando pulsado D no lo est A.

La luz verde se encender siempre que no est pulsado el interruptor C, o si no lo est A y lo est B, o si lo est D.

Disee el circuito de control de las tres luces.


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2. Para matricularse en un ciclo formativo de electrnica, la secretaria de un instituto de enseanza secundaria ofrece una confusa informacin en la que se establece la necesidad de reunir todos los

requisitos sealados en cualquiera de los siguientes puntos:

a. Haber cursado previamente la modalidad tecnolgica del bachillerato, haber elegido una materia optativa de electrnica y tener un buen expediente acadmico.

b. Haber cursado la modalidad de tecnologa, haber elegido una materia optativa de electrnica y tener un informe favorable del Departamento.

c. Haber elegido una materia optativa de Electrnica aunque no se haya cursado la modalidad de tecnologa, ni se tenga un buen expediente acadmico.

d. Tener un buen expediente acadmico y un informe favorable del Departamento. e. Haber cursado una materia optativa de Electrnica aunque no se tenga un informe favorable

del Departamento.

Disear un circuito lgico que ayude a comprobar fcilmente la idoneidad de los estudiantes para

cursar el ciclo.

3. Se disea una alarma contra robos para un banco, de modo que percibe cuatro lneas de seal como entradas. La lnea A es del interruptor secreto de control, la lnea B es de un sensor de presin

debajo de una caja fuerte que se encuentra en un gabinete cerrado, la lnea C es de un reloj

alimentado por bateras y la lnea D se conecta a un interruptor en la puerta del gabinete cerrado.

Las siguientes condiciones producen un valor lgico de 1 en cada lnea:

A: El interruptor de control est cerrado

B: La caja fuerte est en su posicin normal dentro del gabinete.

C: El reloj est entre las horas no hbiles.

D: La puerta del gabinete est cerrada.

Implementar el circuito digital para el control de la alarma contra robos de modo que produzca un

1 lgico (se activa la alarma) cuando la caja se mueve y el interruptor de control est cerrado, o

cuando el gabinete se abre fuera de horas hbiles, o cuando el gabinete est abierto con el

interruptor de control abierto.

4. Disear el control de llenado y vaciado de un tanque. Teniendo en cuenta la temperatura, la presin y el nivel del lquido dentro del tanque. Para que el tanque se llene el nivel del lquido debe estar

bajo y la temperatura estar alta o si la temperatura y la presin son bajas.

El proceso de vaciado inicia si la presin y la temperatura son altas o el nivel del lquido es alto

con la temperatura alta.

Llave de

Llenado

Llave de

Vaciado


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5. Realizar el circuito de control de una persiana y una ventana, dependiendo de las variables:

Temperatura mayor a 25C

Que haya alguna persona en la casa

Que haya luz artificial La ventana se debe abrir cuando la temperatura sea mayor a 25C y haya alguien en la casa y la

persiana se subir cuando haya una persona en la casa y no haya luz artificial en la casa. Utilizar el

mnimo de nmero de compuertas lgicas.

6. Disear el circuito logico digital que controle dos motobombas que extraen agua, la primera de un pozo P y lo lleva a un deposito D1 y la segunda la extrae de dicho deposito y la lleva a otro D2. La

condicin de funcionamiento ser la siguiente.

Funcionarn las bombas siempre que est lleno el lugar de donde se extrae el agua y vacio el deposito a llenar

No deben funcionar las dos bombas a la vez

7. Disear un sistema de control de apertura automtica de una puerta de un garaje de una nave industrial para vehiculos pesados. Dicha apertura depende de 3 sensores:

A Presencia de vehiculo B Altura del Vehiculo C Peso del Vehiculo

Los sensores se ponen en uno si:

A Vehiculo en al entrada B Vehiculo excede los dos metros de altura C Vehiculo menor a 2 toneladas

La puerta tiene una altura de dos metros y slo se debe abrir cuando haya un vehiculo esperando

que ademas supere las dos toneladas

8. Disear un circuito que active tres lamparas (L1, L2 y L3) mediante 4 pulsadores. Las lamparas debe activarse segn las siguientes condiciones de funcionamiento:

L1 se activa si se oprimen solo 2 pulsadores consecutivos

L2 se activa si se oprimen tres pulsadores

L3 se activa si se oprime un pulsador

L1 y L2 se activa si se oprimen solo dos pulsadores no consecutivos

L1 y L3 se activa si se oprimen solo los dos pulsadores centrales

L2 y L3 se activa si se oprimen dos pulsadores extremos


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LABORATORIO No. 7: CODIFICADOR DE TECLADO

1. OBJETIVOS: Identificar el Funcionamiento de un Circuito Codificador y de un Decodificador Implementar el control a un teclado

2. MATERIALES

Circuitos integrados: 7404, 74147, 74148 y 7447 7448 y todas las compuertas lgicas. Display Doble nodo Comn o Ctodo Comn Fuente de Voltaje yTester Protoboard y Cables de conexin Leds y Resistencias Teclado con terminal comn (no sirve el teclado matricial) o 10 mini pulsadores


a. Las hojas caractersticas de todos los integrados a utilizar. b. Funcionamiento de los display c. Cmo identificar los terminales de un display de forma prctica? d. Consulte circuitos CMOS Codificadores y Decodificadores. e. Qu funcin realizan las entradas RBI, LTS y RBO del 7447 7448? f. Qu funcin realiza la entrada E1y las salidas E0 y GS del 74148?

4. PROCEDIMIENTO

Identifique el terminal comn de su teclado. Tenga en cuenta que cada tecla acta como un interruptor normalmente abierto.

Conecte el teclado para que mantenga un 1 lgico a las salidas y al presionar una tecla envi un cero lgico.

Conecte las salidas del teclado a las entradas del Codificador 74147. Conecte las salidas del codificador al Decodificador 7447 48. Tenga en cuenta que el

codificador es activo bajo y el decodificador es activo alto. (conectar inversores entre ambos)

Conecte las salidas del decodificador al Display. Debe conectar resistencias para proteger los segmentos del display.

5. PROBLEMAS

a) Implemente el circuito de tal manera que el cero slo aparezca cuando se presione la tecla 0 y muestre al profesor.

b) Implemente el codificador de los 10 pulsadores utilizando el 74148.

NOTA: Muestre el circuito montado y funcionando al profesor.

NOTA: Si utiliza el 7448 el

Display debe ser de Ctodo

comn y si utiliza el 7447 el

Display debe ser de nodo

comn. Puede utilizar

circuitos integrados CMOS

que realicen la misma funcin

CODIFICADOR DECODIFICADOR

TECLADO


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LABORATORIO No. 8: Control de cargas por teclado

1. OBJETIVOS:

Identificar el Funcionamiento de un Circuito Multiplexor, de un Demultiplexor y de un Comparador

Implementar el circuito sencillo de un clave electrnica

2. MATERIALES

Circuitos Integrados: 7485, 74150 y todas las compuertas lgicas Dos Circuitos integrados MOC3010 Dos Triacs BTA136 o similar Motor AC 120V de baja potencia Bombillo de 40W con plafn y enchufe con 1 metro de cable dplex AWG nmero 14


a. Las hojas caractersticas de todos los integrados a utilizar y el triac b. Funcionamiento de los optoacopladores y de los Triacs c. Circuito de tpico de aplicacin del MOC3010 para cargas resistivas y cargas inductivas

4. PROCEDIMIENTO

Conecte las salidas del Codificador a las entradas de control del Multiplexor y a las entradas del comparador (palabra A). Observe el diagrama de bloques.

En una o varias de las entradas del multiplexor se coloca un 1 lgico y esta ser entrada que activar la carga, las otras a 0 lgico.

En la palabra B del comparador se coloca el cdigo del nmero que activara la carga, una combinacin binaria del 1 al 9.

Las salidas del multiplexor se conectan a una etapa de potencia (circuito con el optoacoplador) para que controle un Motor AC. Realice lo mismo con la salida A = B del comparador y

controle un bombillo incandescente.


TECLADO

Etapa de

Potencia

MULTIPLEXOR Etapa de

Potencia Motor

COMPARADOR Bombillo

Entradas de

seleccin

Entradas de

Datos A


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LABORATORIO No. 9: Teclado con memoria

1. OBJETIVOS:

Identificar el Funcionamiento de un Circuito Registro de Almacenamiento Implementar el circuito sencillo de almacenamiento de un dato

2. MATERIALES

Circuitos Integrados: 7404, 7447 7448, 74147, 7442, 74151, 74175 y todas las compuertas lgicas

Tester Protoboard Fuente de Voltaje Punta lgica Leds

3. TAREA PREVIA

Consultar:

a. Las hojas caractersticas de los integrados 74181 y 74194

b. Funcionamiento el 74151 y el 74174

4. PROCEDIMIENTO

1. Realice la conexin de los circuitos como muestra el diagrama de bloques

2. Muestre al profesor

Etapa de

Potencia


DEMULTIPLEXOEtapa de

Potencia Motor

DECODIFICADOR Bombillo

TECLADO

Registro


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LABORATORIO No. 10. Control de Motor Paso a Paso

1. OBJETIVOS:

Identificar el Funcionamiento de un Motor Paso a Paso Implementar el circuito de control de un Motor Paso a Paso

2. MATERIALES

Circuitos Integrados: 555, 4017, 7473, 7486, L293D y ULN2803 Tester Protoboard Fuente de Voltaje 4 diodos 1N4148 4 Transistores TIC31C 4 resistencias de 220 Interruptor de solo polo y doble tiro (SPDT) Resistencias y condensadores segn diseo del temporizador astable (555) 1 Motor paso a paso Unipolar (2 bobinas con tap central, 6 hilos de entrada) 1 Motor paso a paso Bipolar (dos bobinas, 4 hilos de entrada)

3. TAREA PREVIA

a. Las hojas caractersticas de los integrados a utilizar

b. Funcionamiento del temporizador 555

c. Funcionamiento del contador 4017

d. Funcionamiento del contador ULN2803

e. Funcionamiento del contador L293D

f. Funcionamiento, tipos y aplicaciones de los motores paso a paso

4. PROCEDIMIENTO

1. Implemente un circuito temporizador astable con el 555 que sea variable.

2. Monte el circuito de la figura 1.



5. Disear y montar una mquina de estado para el control de un motor paso a paso bipolar, con

inversin de giro. Presente el diseo en el informe y el montaje al profesor.


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Figura 1

Figura 2

Figura 3

NOTA: Muestre los circuitos montados y funcionando al profesor.


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PROYECTO FINAL

PROPUESTA

1. Ttulo:

Integrantes:

1

2

3

2. Principio de funcionamiento

3. Objetivos Generales.


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4. Objetivos especficos

5. Diagrama de bloques

6. Anexos (opcional).


22

GUA PARA LA PRESENTACIN DE PROPUESTA DE PROYECTO FINAL

La propuesta debe presentarse a ms tardar el da 29 de Septiembre de 2015 y debe

llevar los siguientes puntos:

1. Ttulo. Debe reflejar el objetivo, dar una idea del proyecto

2. Principio de funcionamiento. Descripcin general y breve del funcionamiento

del proyecto. Debe tener un diagrama de bloques.

3. Objetivos Generales. Propsitos principales del proyecto en general

4. Objetivos Especficos. Propsito de cada etapa o parte del proyecto

5. Diagrama de bloques. El diagrama de bloques es la representacin grfica del

funcionamiento interno del proyecto, que se hace mediante bloques y sus

relaciones (flechas), y que, adems, definen la organizacin de todo el proceso

interno, sus entradas y sus salidas.

6. Anexos (opcional). Cualquier informacin adicional que se considera pertinente

al proyecto

BIBLIOGRAFIA

1. Victor P. Nelson, H. Troy Nagle, Bil D. Carroll, J. David Irwin, ANLISIS Y DISEO DE CIRCUITO LGICOS DIGITALES. Editorial Prentice Hall

2. Thomas L. Floyd. FUNDAMENTOS DE ELECTRNICA DIGITAL. Editorial Limusa, Grupo Noriega Editores.

3. Louis Nashelsky, FUNDAMENTOS DE TECNOLOGA DIGITAL. Editorial Limusa, Grupo Noriega Editores.

4. John P. Vyemura. DISEO DE SISTEMAS DIGITALES. Un enfoque Integrado. Internacional Thomson Editores.

5. Laboratorio de Electrnica. Curso bsico. Editorial Alfaomega.

6. Antonio J. Gil Padilla. ELECTRNICA GENERAL. 1. Dispositivos y sistemas digitales. Editorial McGraw Hill.

7. Roger L. Tokheim. Principios Digitales. Tercera edicin. Editorial McGraw Hill.

laboratorios de electrónica digital 2015b

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