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Prácticas Circuitos Electrónicos. 2ºT http://www.gte.us.es/ASIGN/CE_2T

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PRÁCTICA 2. CARACTERÍSTICAS REALES

1. Objetivo El objetivo de esta práctica es el estudio de las características reales de una puerta lógica.

2. Material necesario La práctica se realizará en el Laboratorio S2 del Área de Tecnología Electrónica del edificio de Talleres y Laboratorios de la Escuela, donde se hará uso de osciloscopio, generador de funciones, fuente de alimentación y placa de prueba.

3. Conocimientos previos El alumno debe conocer las funciones lógicas, así como las características reales de las puertas como son por ejemplo, tiempos de retraso, potencia consumida y fan-out. Antes de la realización de la práctica, el alumno deberá contestar las cuestiones del apartado 5 (Cuestiones previas).

4. Realización de la práctica 1. Para identificar la función lógica de la puerta, deberemos fijar las entradas con

valores lógicos 0 y 1 (0V y 5V) y comprobar su valor en la salida. Se debe comprobar que el integrado seleccionado pertenece a la familia 74LS. Para acceder tanto a las entradas como a las salidas correctamente la Figura 1 muestra dicha asignación en el encapsulado. Los integrados que se van a utilizar en esta práctica incluyen cuatro puertas en cada encapsulado. No olvidar alimentar el integrado con 5V.

Figura 1

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2. Una de las características reales más importantes es el retraso de la puerta. Para mayor comodidad en la medida del retraso, se utilizarán varias puertas en cadena como se muestra en la Figura 2 (para la familia 74LS).

Figura 2

Se deben medir los tiempos de subida y bajada y los tiempos de propagación. La frecuencia de la señal de entrada Vin será de 100kHz.

3. Se pretende observar la diferencia entre los retrasos de dos familias lógicas

distintas, como son la familia 74LS y la CD4000B. Una vez comprobado el retraso de la familia 74LS, se debe medir el de la familia CD4000B. Para ello se suministra a continuación la asignación de entradas y salidas de ésta:

Figura 3

Se deben medir también los tiempos de subida y bajada y los tiempos de propagación para esta familia. La frecuencia de la señal de entrada será de 100kHz. Comparar los resultados obtenidos de los apartados 2 y 3.

4. Para calcular la potencia consumida se utilizará el mismo montaje que en el

apartado 2 para la familia 74LS pero con una pequeña modificación. Se debe conectar una resistencia entre la fuente de alimentación y la pata de alimentación del integrado. Conociendo el valor de la resistencia (medir con el ohmímetro) y la tensión entre sus terminales se puede calcular la corriente



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media consumida. Se debe realizar esta medida en todo el rango de frecuencias desde 1kHz hasta 2MHz para rellenar la tabla de la cuestión 4.

5. Tras conocer la función lógica, retraso y potencia, se va a estudiar el fan-out de la familia 74LS. Para ello, primero se hará uso de una placa de circuito impreso diseñada para tal fin, que se muestra en la Figura 4.

Figura 4 Se deben realizar las conexiones necesarias para obtener el esquemático de la Figura 5. La señal de entrada, Vin, será una señal DC de 5V. Una vez que se comprueba que el led se enciende, y con ello que las puertas funcionan correctamente, se procede a conectar el potenciómetro según se muestra en la Figura 6.

Figura 5

Se va variando la resistencia variable hasta que la tensión en la salida de la primera puerta valga 2.7V (VOH). En ese momento, se debe medir el valor de la resistencia del potenciómetro. ¿Qué corriente pasa por el potenciómetro en esos momentos?

Figura 6 Anotar a que tensión (de salida de la primera puerta) se apaga el led.



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5. Cuestiones previas Entregar antes del comienzo de la práctica

NOMBRE: 1. Teniendo en cuenta la tabla siguiente indique cuál de las dos familias tiene mejor

fan-out. Fam Vcc VIH VIL VOH VOL IIH IIL IOH IOL A 4.5-5.5 2V 0.8V 3.1V 0.5V 0.2mA -0.8mA -0.4mA 8mA B 4.5-5.5 4V 1V 4.95V 0.05V 1mA -0.25mA -10mA 2mA

¿Se puede conectar la familia A a la salida de la familia B? ¿Por qué? ¿Y la familia B puede conectarse a la salida de la familia A? ¿Por qué? 2. ¿Cuál es el camino de mayor retraso del siguiente esquema? Indicar sobre el

esquema el retraso máximo. Tinv= 5ns, Tand=15ns, Tor=10ns.

3. Indique sobre el siguiente transitorio los tiempos de subida, bajada y propagación:

¿Cómo se puede obtener la frecuencia máxima de conmutación a partir de estos valores?



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6. Memoria de resultados Entregar antes del final de la práctica

NOMBRE: 1. Rellenar la tabla de verdad e indicar que función lógica se obtiene. Anotar también

el número de la placa.

X1-X0 Y 00 01 10 11

2. Anotar tiempos de subida y bajada y de propagación de las dos familias. ¿Cuál será

entonces la frecuencia máxima a la que se puede trabajar con cada una?

74LS CD4000 tPHL tPLH tHL tLH

3. Razona la causa de esta diferencia de frecuencias máximas entre estas dos

familias.

4. ¿En qué momentos el consumo de potencia es mayor? Razona la respuesta R =

1KHz 100kHz 250kHz 500kHz 1MHz 1.5MHz 1.8MHz 2MHz

5. Calcular el fan-out de la puerta a partir de la tensión y resistencia que se especifica

en el apartado 5. Dato: IIH = 0.1mA. V= R = Fan-out: V led-off =

¿Funciona correctamente la puerta a partir de que el led se apaga?

¿Cuál de las dos tensiones se debe considerar como límite?

Fmax 74LS

Fmax CD4000


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