Universidad Nacional del Chimborazo

Facultad de Ingeniería

Carrera Electrónica y Telecomunicaciones

Electrónica y Laboratorio II

UNIDAD II

Tema:Subsistemas Electrónicos Integrados

Nombre:Marlon Estalin Ramos Solórzano.

Semestre:5to semestre.

Fecha:14 de abril del 2014.

PRÁCTICA DE LABORATORIO

OBJETIVO GENERAL: Conocer, analizar, diseñar e implementar subsistemas poniendo en práctica los

conocimientos adquiridos en la unidad, para así entender de manera más clara y poder aplicarlo en nuestra vida diaria.

OBJETIVO ESPECÍFICOS: Diseñar e implementar una compuerta lógica a base de transistores como un

sistema Integración a pequeña escala (SSI). Diseñar e implementar Circuitos integrados como decodificadores, mux’s o

demux’s con puertas lógicas como parte un sistema Integración a escala media (MSI).

PROPÓSITO:El propósito del siguiente proyector es familiarizarse con los subsistemas como parte de un gran sistema entender cómo se clasifican, y cuales forman parte de ellos, desde como de una pequeña cantidad de elementos en el pasado hasta hoy en día que en un chip tenemos millones y millones de elementos.

ALCANCE:La tecnología de Circuitos integrados Digitales ha progresado con rapidez, desde la integración a pequeña escala (SSI) con menos de 2 compuertas por chip; después la integración a mediana escala (MSI) en la que se puede tener de 12 a 99 compuertas equivalentes por chip; más tarde la integración a gran escala y a muy gran escala (LSI y VLSI), en las que puede haber decenas de miles de compuertas por integrado; es así como se ha ido desarrollando y como se irá desarrollando los sistemas electrónicos.

IMPORTANCIA:La mayoría de las razones por las que los sistemas digitales modernos utilizan circuitos digitales son obvias. Los circuitos integrados encapsulan mucho más circuitos en un encapsulado pequeño, por lo que el tamaño total de casi cualquier sistema digital se reduce además que tenga un menor consumo de energía y aumento en el rendimiento de dicho dispositivo. El costo se reduce en forma sustancial debido al ahorro que representa la producción en masa de grandes volúmenes de dispositivos similares.

MARCO TEORICO:

Primera parte:INTEGRACIÓN A PEQUEÑA ESCALA (SSI).

SSI es acrónimo del inglés Small-Scale Integration (integración a baja escala) y hace referencia a los primeros circuitos integrados que se desarrollaron. Cumplían funciones muy básicas, como puertas lógicas y abarcan desde unos pocos transistores hasta una centena de ellos.

COMPUERTAS LÓGICAS USANDO TRANSISTORESLas compuertas lógicas con transistores no son muy difíciles de realizar lo único que tienes que tener en cuenta son las hojas de especificaciones que de los transistores a utilizar las cuales podemos descargar de Internet y tener en cuenta su voltaje y su corriente de saturación es lo más fácil de hacer.

El uso de transistores para la construcción de las puertas lógicas se basa en su utilidad como interruptores rápidos. Cuando ambos diodos base-emisor entran en conducción suficiente para llevarlos a la saturación, el voltaje de salida respecto a tierra está próximo a 5 voltios y se puede usar como lógica alta (1 ó high) en la familia lógica TTL.

Compuerta AND

Compuerta OR

Compuerta NOT

Segunda parte:

INTEGRACIÓN A ESCALA MEDIA (MSI)Estos son usados para el almacenamiento y transferencia de datos digitales y se usan normalmente en unidades llamadas "registros", para el almacenamiento de datos numéricos binarios.

Universalidad de las compuertas NAND Y NOR

Estas compuertas se dicen que son "universales" puesto que con cada una de las dos familias podemos realizar todas las funciones lógicas.En la tabla a continuación se muestran los operadores lógicos en función de solo compuertas NOR y solo compuertas NAND.

ESQUEMAS Y CÁLCULOS: Primera parte

Diseño de una Compuerta OR exclusiva o XOR con transistores.

Si no se dispone de una compuerta XOR de dos entradas, es posible implementarla partiendo de otras compuertas disponibles. Una construcción trivial es la de conectar la salida de una compuerta XNOR a la entrada de una puerta NOT. Otra forma, es implementar directamente la expresión de la lógica XOR, pero implica el uso de dos puertas NOT, dos AND y otra OR.

A partir de esta configuración vamos a proceder a realizar nuestra compuerta con transistores.

Compuerta NAND

Simulado:

Puertas lógicas

Transistores

Armado:

Segunda parte:

Diseño de un Decodificador BCD-DECIMAL de 7 segmentos con compuertas lógicas.

Un decodificador es un circuito combinacional con n entradas y m 2n salidas. Para cada una de las 2n posibles configuraciones binarias que se pueden presentarse en su entrada, el sistema pone a 1 una y sólo una de las salidas, de acuerdo con la siguiente regla: si la configuración binaria presente en las entradas forma el número binario i, entonces se activa la salida i-ésima.

Tabla de verdad:

Esquema del encapsulado:

Síntesis mediante puertas del decodificador BCD-DECIMAL CD4028BC:

Simulado:

Armado:

CONCLUSIONES: Al diseñar e implementar la compuerta lógica XOR a base de transistores como un

sistema (SSI) podremos decir que el uso de los transistores como parte de un subsistema más grande nos enseña cómo se tuvo que desarrollar poco a poco para lograr la formación de la compuerta lógica.

También al tratar de desarrollar un circuito integrado en este caso un decodificador con puertas lógicas como parte un sistema (MSI) se observa el grado de dificultad para seguir desarrollando un sistema más y más grande; de lo que se partió desde el nacimiento de lo que es semiconductores hasta el hoy en día con elementos muy complejos .

RECOMENDACIONES: Al momento de proceder a ensamblar tener a mano los datasheet de los elementos que

vamos a utilizar. Tener cuidado de la polarización. Seguir paso a paso y de manera ordena los diagramas, esquemas.

BIBLIOGRAFIA:(1)http://www.profesormolina.com.ar/electronica/componentes/int/sist_comb.htm(2) http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electronic/trangate.html#c1(3) http://www.unicrom.com/cir_compuerta_NAND-con-transistores.asp(4) http://electronicafacil-lord.blogspot.com/2011/06/compuertas-logicas-con-transistores.html(5) http://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_l%C3%B3gica#Puerta_NO_.28NOT.29(6) http://diec.cps.unizar.es/~tpollan/libro/Apuntes/digap3.pdf

ANEXOS: