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MDULO DE APRENDIZAJE
CUADERNO DE ESTUDIO
V E N E Z U E L A 2 0 0 5 SA
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REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO PARA LA ECONOMA
POPULAR
INSTITUTO NACIONAL DE COOPERACIN EDUCATIVA
CICLO DE FORMACIN: BSICO COMPONENTE: TCNICO PRODUCTIVO
MAB-TP-4
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Diciembre, 2005
REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO PARA LA ECONOMA
POPULAR
INSTITUTO NACIONAL DE COOPERACIN EDUCATIVA
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Especialistas en Contenido Andrs Herrera Prof. Electrnica,
E.T.I. Leonardo Infante Chikon Hau Director de Ingeniera Elctrica y
Electrnica CHIKON HAU B. Julio Csar Hernndez. Prof. Electrnica.
E.T.I. Gregorio Mc Gregory (Coche-Caracas) Julio Csar Hernndez.
Prof. Electricidad y Electrnica. Consultor J.L. Asesora
Empresarial, C.A.
Especialistas Validadores Julio Csar Hernndez. Coordinador
Electrnica. Instituto Universitario Jess Obrero. Jorge Prez.
Coordinador de Electrnica. E.T.I. Gregorio Mc Gregory. Pablo
Medina. Profesor de Electrnica. E:T:I: Leonardo Infante. Ral Reyes.
Prof. Electrnica. E.T.I. Leonardo Infante. Jos ngel Guerra. Prof.
Electrnica. Leonardo Infante. Elaborado por: Julio Cesar Hernndez,
Prof. Electrnica
Trascripcin Yaini Milln B. Asistente Administrativa J.L. Asesora
Empresarial, C.A.
Diagramacin William Chirinos Diseador Diagramador
Independiente.
Supervisin y Revisin Lic. Leida Bruzual P. Coordinadora General.
J.L. Asesora Empresarial, C.A.
Coordinacin Tcnica Estructural Divisin de Recursos para el
Aprendizaje Coordinacin General Gerencia General de Formacin
Profesional
Gerencia de Tecnologa Educativa
1ra Edicin 2005 Copyright INCE
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NDICE Pg.
INTRODUCCIN
COMPONENTES DIGITALES
Compuertas Lgicas ..........................................05
Compuerta AND ..................................................05
Compuerta OR ....................................................06
Compuerta NOT ..................................................07
Combinacin de Puertas Lgicas
................................................................08
Utilizacin de puertas lgicas ...........................08 Prcticas
Compuerta NAND ..............................09 Compuerta
NOR..................................................10 Compuerta
OR Exclusiva...................................12 Compuerta NOR
Exclusiva ................................13 Conversin de Puertas
Utilizando
Inversores............................................................14
Combinacin de puertas lgicas ......................15 Lgicas
Flip-Flops ..............................................16
Contadores..........................................................23
Registros de Desplazamiento ........................... 29
Codificadores......................................................
33
Decodificadores..................................................
37 Sistemas de visualizacin ................................. 43
Display de Cristal Lquido (LCD)....................... 45 Display
Fluorescente al Vaco (VFD)
......................................................... 48
Convertidores .....................................................
51 Disparador Schmitt ............................................
55
ENSAMBLAJE DE CIRCUITOS ELECTRNICOS
Definicin.
........................................................... 59
Ensamblaje de Contador Fotoelctrico............ 59 Ensamblaje de un
Capacmetro Digital. ........... 61 Ensamblaje de una Cerradura
Codificada ....... 64 Ensamblaje de un Frecuencometro Digital.....
65
GLOSARIO
.......................................................... 65
REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS.................... 67
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INTRODUCCIN
El presente cuaderno de estudio corresponde a la Salida
Ocupacional Ensamblador de Circuitos Electrnicos, del Mdulo de
Aprendizaje Circuitos Electrnicos Digitales, Ciclo de Formacin
Bsico y Componente Tcnico-Productivo, ha sido elaborado como
instrumento gua tanto al facilitador como al sujeto de aprendizaje
para este tipo de formacin.
Su estructura responde al Programa de Formacin concebido por el
Instituto Nacional de Cooperacin Educativa para el desarrollo de la
mencionada Salida Ocupacional en el marco de la Misin Vuelvan
Caras, en su segunda fase.
La Electrnica digital ha penetrado todos los campos de la
actividad humana, desde los ambientes especializados del campo
militar, las ciencias, hasta las aplicaciones cotidianas del
hogar.
Este cuaderno de estudio, constituye una herramienta til para el
aprendizaje, no solo por su contenido temtico, sino por algunas
propuestas presentadas que conllevan al sujeto de aprendizaje a
emprender actividades para la
construccin de su propio conocimiento, el desarrollo de
habilidades y destrezas, al igual que la internalizacin y
organizacin de actitudes y valores, todo ello, con la debida
orientacin del facilitador, bajo una concepcin constructiva y de
participacin constante.
En este material de estudio de Componentes Electrnicos Digitales
se especifican: los componentes, sus tipos de fabricacin, smbolos,
los tipos de encapsulados, sus caractersticas, funcionamiento,
cdigos, nomenclaturas, aplicaciones.
Es de hacer notar, en cuanto a los componentes electrnicos que
se describen en este cuaderno de estudio, slo se abordan una
cantidad de ellos, los ms usados; queda como iniciativa del
facilitador, describir las caractersticas de funcionamiento de
otros tantos dispositivos electrnicos existentes. Esta seleccin, la
determinar los proyectos o circuitos que se definan para ser
ensamblados, como prctica formativa en la adquisicin de habilidades
y destrezas requeridas por esta Salida Ocupacional.
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Es conveniente la investigacin y el compartir experiencias con
sus compaeros y en otras fuentes de estudio, a fin de consolidar y
enriquecer los conocimientos adquiridos.
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Circuitos Electrnicos Digitales 5
COMPONENTES DIGITALES
Compuertas Lgicas Son circuitos electrnicos que constituyen el
bloque de construccin bsico de los sistemas digitales. Operan con
nmeros binarios, por lo tanto tambin se denominan puertas lgicas
binarias. Las tensiones utilizadas con las compuertas lgicas son
ALTA o BAJA. ALTA significa un (1) binario, y BAJA un cero (0)
binario.
Compuerta AND Esta compuerta se denomina la puerta de todo o
nada. Para que la compuerta se active, todas las entradas deben
estar en tensin ALTA, de esta forma se tendr seal a la salida.
SMBOLO
Tabla de verdad Entradas Salidas B A Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1
1
El lgebra booleana es una forma de lgica simblica que muestra
cmo operan las puertas lgicas. Una expresin booleana es un mtodo
Taquigrfico de mostrar qu ocurre en un circuito lgico.
LA EXPRESIN BOOLEANA PARA EL CIRCUITO DE LA COMPUERTA AND ES
A . B = Y Se lee A AND B igual a la salida Y. El punto (.)
significa la funcin lgica AND en lgebra booleana. El punto se puede
omitir luego la expresin queda:
AB = Y
Las leyes del lgebra booleana para la funcin AND son:
A . 0 = 0 A . 1 = A A . A = A A . = 0 = no A, o el opuesto de
A.
A B
Entradas Y Salida
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Circuitos Electrnicos Digitales 6
EJERCICIOS
a. Para las siguientes entradas, Cul ser la salida para una
compuerta AND?
Entradas Salidas B A Y 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1
b. Dibuje el smbolo lgico para una compuerta AND de 4
entradas.
c. Escriba la expresin booleana para una puerta AND de 3
entradas.
Compuerta OR La compuerta OR se denomina la puerta de cualquiera
o todo. La salida del circuito OR estar habilitada cuando
cualquiera de las entradas est cerrada, es decir en ALTA (1).
SMBOLO
Tabla de verdad Entradas Salidas B A Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1
1
LA EXPRESIN BOOLEANA PARA EL CIRCUITO DE LA COMPUERTA OR ES:
A + B = Y
Se lee A OR B igual a la salida Y. El signo ms (+), significa la
funcin OR.
Entradas Y Salida
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Circuitos Electrnicos Digitales 7
Las leyes del lgebra booleana para la funcin OR son: A + 0 =
A
A + 1 = 1 A + A = A A + = 0
EJERCICIO
a. Complete la tabla de la verdad, especificando la salida para
una compuerta OR.
Entradas Salidas D C B A Y 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0
0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1
1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1
Compuerta NOT Tambin se denomina inversor, es una compuerta
inusual. Tiene solamente una entrada y una salida. El proceso de
invertir es simple. La entrada se cambia siempre por su opuesto. Si
la entrada es 0, la puerta NOT dar su complemento que es 1. Si la
entrada es 1, el circuito complementar para dar un 0. La inversin
tambin se denomina complementacin o negacin. La doble inversin es
igual al original. Despus que una seal digital va a travs de dos
inversores, vuelve a su forma original.
SMBOLO
Tabla de verdad Entradas Salidas
0 1 1 0
Entrada A Y Salida
o este
Y Salida A Entrada
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Circuitos Electrnicos Digitales 8
EXPRESIN BOOLEANA A =
Leyes del lgebra booleana para la compuerta NOT son las
siguientes:
0 = 1 1 = 0 Si A = 1, entonces = 0 Si A = 0, entonces = 1 =
A
EJERCICIO
a. En la siguiente figura, Cul es la salida en el punto d y e,
si la entrada en el punto a es el bit 0?.
Combinacin de Puertas Lgicas Para resolver muchos problemas
cotidianos de lgica digital se utilizan diversas puertas
combinndolas entre s.
Ejemplo
Utilizacin de Puertas Lgicas Prcticas En la actualidad,
diminutos Circuitos Integrados (CIS) funcionan como puertas lgicas.
Estos CIS contienen el equivalente de transistores, diodos y
resistores en miniatura. Se fabrican CIS Dual-in-line package (DIP)
empaquetamiento de doble lnea con una cantidad de patillas o pines
que puede variar entre 4 y 64 pines. Estas patillas estarn
distribuidas a lado y lado del
A Y (a) (b) (c) (d) (e)
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Circuitos Electrnicos Digitales 9
integrado. Los pines en los CIS, se entienden numerados as: el
pin a la izquierda de la ranura o muesca, o indicado por un punto
cerca de l, mirando el integrado por encima corresponde al nmero 1,
y se asignan nmeros consecutivos a cada uno de los otros en sentido
inverso al movimiento de las manecillas del reloj.
Los fabricantes de CIS proporcionan diagramas de patillas, y en
el manual de semiconductores se consultan, tanto el diagrama de
patillas como su funcin. Todos los CIS tienen las conexiones
habituales de alimentacin (VCC y GND).
Compuerta NAND Es una puerta formada por una compuerta AND, cuya
salida se conecta a una puerta inversora NOT.
SMBOLO
Tabla de verdad Entradas Salidas B A Y (NAND) 0 0 1 0 1 1 1 0 1
1 1 0
Al observar la salida de esta tabla de verdad, vemos que es
inversa a la tabla de verdad de la compuerta AND.
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Circuitos Electrnicos Digitales 10
EXPRESIN BOOLEANA A. B = Y o AB = Y
Ejercicios a. Escribir la expresin booleana de una compuerta
NAND de 3 entradas.
b. Realizar la tabla de verdad de una puerta NAND de 3
entradas.
La funcin NAND ha sido la puerta universal en los circuitos
digitales; se emplea en la mayora de los sistemas digitales.
c. Cul ser la salida de una puerta NAND, si sus entradas son las
siguientes:
Entradas Salidas B A Y 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0
Compuerta NOR Es una puerta formada por una puerta OR, cuya
salida se conecta a una puerta inversa NOT.
SMBOLO
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Circuitos Electrnicos Digitales 11
Tabla de verdad Entradas Salidas B A Y (NOR) 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1
1 0
Al observar la salida de esta tabla de verdad, vemos que es
inversa a la tabla de verdad de la compuerta OR.
EXPRESIN BOOLEANA A + B = Y
EJERCICIOS
a. Escribir la expresin booleana para una puerta NOR de 3
entradas.
b. Realizar la tabla de verdad de una puerta NOR de 3
entradas.
c. Cul ser la salida de una puerta NOR, si sus entradas son las
siguientes:
Entradas Salidas B A Y 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1
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Circuitos Electrnicos Digitales 12
Compuerta OR Exclusiva La puerta OR-Exclusiva se denomina la
puerta de algunos pero no todos. El trmino OR exclusiva se puede
sustituir por XOR. Es una combinacin determinada de puertas AND, OR
e inversoras.
SMBOLO
Tabla de verdad Entradas Salidas B A Y (XOR) 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1
1 0
Esta tabla de verdad es similar a la tablas de verdad OR,
excepto que, cuando ambas entradas son 1, la puerta XOR genera un
0. La puerta XOR se habilita slo cuando en las entradas aparece un
nmero par de 1. La puerta
XOR puede considerarse como un circuito comprobador de un nmero
impar de bits 1.
EXPRESIN BOOLEANA . B + . B = Y
A partir de esta expresin booleana se puede construir un
circuito lgico utilizando puertas AND, puertas OR e inversores. La
expresin booleana de una puerta XOR, puede presentarse en forma
simplificada: A + B = Y. El smbolo + significa la funcin XOR en
lgebra booleana. Se dice que las entradas A y B realizan la funcin
OR exclusiva.
EJERCICIOS
a. Dibujar el smbolo lgico para una puerta XOR de 3 entradas. b.
Escribir la expresin booleana (en forma simplificada) para una
puerta XOR de 3 entradas. c. Cuales sern las salidas para esta
compuerta XOR de 3 entradas. Recuerde que un nmero impar de 1
genera una salida 1.
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Circuitos Electrnicos Digitales 13
Entradas Salidas Entradas Salidas C B A C C B A Y 0 0 0 1 0 0 0
0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1
Compuerta NOR Exclusiva Una puerta NOR exclusiva est formada o
es la combinacin determinada de una compuerta XOR y una puerta
inversa. El trmino NOR exclusiva se puede sustituir por XNOR.
SMBOLO
Tabla de verdad Entradas Salidas B A Y (XNOR) 0 0 1 0 1 0 1 0 0
1 1 1
Se puede observar que las salidas de la compuerta NOR exclusiva
(XNOR), son los complementos o los opuestos a las salidas de la
compuerta OR exclusiva (XOR). La puerta XNOR se comporta como un
detector de un nmero par de 1. Esta compuerta producir una salida 1
cuando en las entradas aparezca un nmero par de 1.
EXPRESIN BOOLEANA A + B = Y
Ejercicios a. Escribir la expresin booleana para una puerta XNOR
de 3 entradas. b. Dibujar el smbolo lgico para una puerta XNOR de 3
entradas. c. Cul ser la salida en una puerta XNOR, si sus entradas
son las siguientes:
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Circuitos Electrnicos Digitales 14
Entradas Salidas B A Y 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1
Conversin de Puertas utilizando Inversores Cuando se utilizan
puertas lgicas, surge la necesidad de convertirlas para realizar
otra funcin lgica. Un mtodo fcil de conversin es colocar inversores
en las salidas o entradas de las compuertas.
En este diagrama el smbolo (+) significa aadir. Efecto de
invertir la salida de las puertas
En este diagrama el smbolo (+) significa aadir. Efecto de
invertir entradas de puertas
En este diagrama el smbolo (+) significa aadir. Efecto de
invertir tanto entradas como salidas de las puertas
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Circuitos Electrnicos Digitales 15
Combinacin de Puertas Lgicas Se emplea la combinacin de puertas
lgicas con el objeto de minimizar la cantidad de circuitos
integrales lgicos para implementar un sistema. Se debe tener
presente el empleo de compuertas universales (Ej. NAND), y que la
combinacin planteada nos reproduzca a la salida un patrn lgico
similar.
Las ventajas de la combinacin de compuertas es obtener circuitos
ms sencillos, y con menos circuitos integrales.
Flip- Flops Son dispositivos biestables sincrnicos, lo que
significa que su salida slo cambia de estado en presencia de un
pulso de reloj de caractersticas adecuadas a la operacin del
dispositivo especfico. Los flip-flops constituyen los bloques
bsicos para construir los circuitos lgicos secunciales. Los
flip-flops pueden construirse a partir de puertas lgicas, por
ejemplo NAND, o comprarse como CIS; ellos se interconectan para
formar circuitos lgicos secunciales que almacenan datos, generen
tiempos, cuenten y sigan secuencias. Los flip-flops tambin se
denominan cerrojos, multivibradores biestables o binarios.
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Circuitos Electrnicos Digitales 16
FLIP-FLOPS RS Es un sncrono dispositivo que se puede disparar
por flanco, estos flancos pueden ser ascendentes o descendentes.
Las entradas de este dispositivo de almacenamiento se denominan
sincrnicas, pues sus efectos sobre la salida slo sern efectivos una
vez se tenga una transicin del pulso de reloj en la entrada
correspondiente, es decir, cambia de estado justo en el momento en
que el pulso de reloj efecta una transicin. Cuando el cambio se
produce en la transicin del pulso de reloj de alto a bajo, se dice
que es disparado por el flanco de bajada, y en caso contrario,
cuando el cambio se produce en la transicin del pulso de reloj de
bajo a alto, se dice que es disparado por el flanco de subida.
El flip-flop RS sncrono opera en conjuncin con el reloj o
dispositivo de temporizacin.
Los flip-flops tienen dos salidas complementarias, que se
denominan Q y Q (no Q). La salida Q se considera la salida normal,
y es la ms usada, la otra (Q) es el
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Circuitos Electrnicos Digitales 17
complemento de la salida Q, y se denomina salida complementaria.
En condiciones normales estas salidas son siempre complementarias.
Si Q = 1, entonces Q = 0, y viceversa.
A continuacin se muestra una tabla de verdad que resume la
operacin del flip-flops RS disparado por borde de subida.
En la siguiente figura se muestran algunas combinaciones de
entrada y sus correspondientes salidas para un flip-flops RS
sincrnico activado por flancos de subida, que se pueden apreciar en
la tabla de verdad.
En el ejemplo, el resultado a la salida slo cambia cuando llega
a la entrada de reloj una transicin de bajo a alto para el caso de
este flip-flop. En la figura a) se ha aplicado un nivel lgico de 1
a la entrada S, mientras que la entrada R recibe un 0 como
entrada.
De acuerdo con la tabla de verdad del RS, su salida debe ponerse
en 1 si estaba en cero, y en caso contrario, debe permanecer en
1.
Para el caso de la figura, la salida del RS se encontraba en
nivel bajo, y su cambio a nivel alto se produce justo en el
instante tO en que aparece la transicin de bajo alto del reloj a la
entrada C. Se dice que el borde de subida del reloj ha causado el
cambio a la salida del flip-flop. En la figura b) las entradas S y
R se han conectado a niveles lgicos de 0 y 1 respectivamente. Tal
combinacin de entradas le ordena al flip-flop poner su salida en 0,
orden que no se ejecutar hasta tanto no
0 0
0
1 a) a
c) to Q Q
Q
Q Q Q
Q=Q (NO CAMBIA)
S S S
C C C
R R R 0 0
0 1 1 1 b)
to to
to
to
Algunas combinaciones de entrada y sus correspondientes salidas
para un flip-flop RS, sincrnico activado por bordes de subida
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Circuitos Electrnicos Digitales 18
aparezca un flanco de subida en la entrada del reloj. La figura
c) difiere de las anteriores ya que las entradas S y R tienen
valores de cero (0) lgico. Esto corresponde al estado de reposo del
flip-flop, por lo cual, a la llegada del pulso de reloj con su
flanco de subida, no se producir ningn cambio a su salida.
Cuando en la tabla de verdad se observan todas las salidas a un
nivel alto (1 lgico), esto indica estado prohibido. Esta condicin
no se utiliza en el flip-flop RS. La condicin set del flip-flop,
representa en la salida normal Q en nivel alto (1). La condicin de
reset, representa en la salida normal Q un nivel bajo (0). En la
condicin de inhabilitacin o mantenimiento, del flip-flop RS las
salidas permanecen como estaban antes, es decir, no hay cambio en
las salidas.
Las entradas J y K estn unidas a un pulso ALTO. Cuando pulsos
repetidos de reloj llegan a la entrada CK, las salidas conmutan. La
operacin de conmutacin se emplea mucho, en los circuitos lgicos
secunciales, la ecuacin que describe el funcionamiento del
flip-flop T es:
Qn + 1 = T Qn + T Qn. Esto es: el estado siguiente es igual al
estado presente invertido, es decir, el flip-flop conmuta cada vez
que recibe un pulso de reloj adecuado.
Smbolo
FLIP-FLOP D Es un flip-flop en el cual se conectan las entradas
J y K, constituyendo una entrada nica D. Debe tenerse presente que
la entrada K presenta intercalada antes de ella, un inversor. Este
flip-flop se dispara en la transicin de ALTA a BAJA del pulso de
reloj.
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Circuitos Electrnicos Digitales 19
Las entradas al flip-flop JK siempre sern la una el complemento
de la otra. La ecuacin que describe la operacin del flip-flop D
es:
Qn + 1 = D. Esto quiere decir que el estado al que pasar el
flip-flop a la llegada del prximo flanco de reloj ser el mismo que
se tenga a su entrada D cuando se llegue el momento de cambiar.
Por ejemplo, si se desea que la salida Q del flip-flop se haga
1, slo es necesario colocar un nivel de 1 a su entrada D y esperar
a que llegue el flanco de reloj, de subida o de bajada, segn la
referencia de circuito integrado de que se disponga. En el
flip-flop D no se presentan ni la condicin de reposo, ni la de
conmutacin.
Smbolo
FLIP-FLOP JK Este dispositivo puede considerarse como el
flip-flop universal; los dems tipos pueden construirse a partir de
l. Este flip-flop presenta tres entradas sncronas (J, K y CK). Las
entradas J y K son entradas de datos, y la entrada de reloj
transfiere el dato de las entradas a las salidas. Tambin tiene la
salida normal Q y la complementaria Q. Estos flip-flops son
verstiles y de muy amplio uso. Obvian las combinaciones de entradas
prohibidas.
Smbolo
En la tabla de verdad, la lnea 1 muestra la condicin de
mantenimiento o inhabilitacin. La condicin de reset, o borrado, del
flip-flop se muestra en la lnea 2; cuando J =
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Circuitos Electrnicos Digitales 20
0 y K = 1 y llega un pulso de reloj a la entrada CK, el
flip-flop se pone a 0 (Q = 0). La lnea 3 muestra la condicin de set
del flip-flop JK; cuando J = 1 y K = 0 y se presenta un pulso de
reloj, la salida Q se pone a 1.
La lnea 4 ilustra una condicin muy til del flip-flop JK que se
denomina de computacin. Cuando ambas entradas J y K estn en el
nivel ALTO, la salida cambia cada vez que un pulso alcanza la
entrada CK.
Muchos flip-flops JK son disparadores por pulsos. Se tarda un
pulso completo en transferir el dato de las entradas a las salidas
del flip-flop. Con las entradas de reloj en la tabla de verdad, es
evidente que el flip-flop JK es sncrono.
FLIP-FLOP T Es un flip-flop de conmutacin, es decir, que
solamente tiene este modo de operacin. Constituye un bloque de uso
frecuente en la construccin de circuitos digitales. Presenta una
nica entrada denominada T. El reloj se conecta a la entrada CK.
Este flip-flop se obtiene a partir de un flip-flop tipo JK, uniendo
las entradas J y K, es
decir, poniendo estas entradas en corto. Este dispositivo no se
encuentra disponible comercialmente como TTL o CMOS.
Ejercicios de Flip-Flops a. Flip-Flop RS Sncrono Listar la
salida binaria en Q, del flip-flop de la figura
durante los ochos pulsos del reloj.
Figura: Problema del tren de pulsos del flip-flop RS
sncrono.
0 1 1 0 0 1 0 1
h g f e d c b a
0 0 1 0 1 0 0 0
S Q FF CK
R Q
?
?
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Circuitos Electrnicos Digitales 21
b. Flip-Flop JK Listar el modo de operacin del flip-flop JK
durante
cada uno de los ocho pulsos del reloj mostrados en la
figura.
c. Flip-Flop Tipo D Qu entrada tiene control del flip-flop
durante el
pulso a?
Figura: Problema del tren de pulsos del flip-flop JK.
J Q FF >CK
K Q h g f e d c b a
1 1 1 0 1 0 0
1 1 1 0 0 0 0 1 ?
?
Figura: Problema del tren de pulsos del flip-flop D.
PR D Q FF >CK
(7474) Q CLR
?
?
0 1 1 0 1 1 1 0
h g f e d c b a
0 1 0 1 1 1 1 1
0 1 1 0 0 1 0 1
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Circuitos Electrnicos Digitales 23
Contadores Son circuitos lgicos secunciales de propsito
especfico, ya que presentan la condicin de temporizacin, y
necesitan una caracterstica de memoria. Se construyen a partir del
flip-flops y estn diseados especialmente para tareas de conteo.
Presentan las siguientes caractersticas importantes: 1. Un nmero
mximo de cuentas (mdulo del
contador). 2. Cuenta ascendente o descendente. 3. Operacin
sncrona o asncrona. 4. Autnomos o de autodetencin.
Los contadores se utilizan: a. Para contar eventos, por ejemplo:
nmero de
pulsos de reloj en un tiempo dado (medida de frecuencia).
b. Como divisores de frecuencia, frecuencmetros. c. Para
almacenar datos, por ejemplo: en un reloj
digital. d. Para direccionamiento secuencial. e. En algunos
circuitos aritmticos.
f. En cualquier aplicacin digital de mediana complejidad.
g. Para convertidores de anlogo a digital (A/D).
CONTADORES DE RIZADO Es el ms sencillo de los contadores. Pueden
operar en forma asncrona o de manera sncrona, en esta ltima
modalidad, es necesario que los pulsos de reloj del sistema lleguen
simultneamente a todas las entradas de reloj de los flip-flops que
lo componen. En su operacin como asncrono se puede observar que el
reloj se conecta al primero de los flip-flops de la cascada, y que
los relojes de los biestables subsiguientes se derivan de las
siguientes salidas de los flip-flops que los preceden.
Contador de rizado de 4 bits y sus correspondientes diagramas de
tiempo- asncrono
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Circuitos Electrnicos Digitales 24
FUNCIONAMIENTO DEL CONTADOR DE RIZADO ASNCRONO DE 4 BITS Todos
los flip-flops del sistema se han conectado para operar en la
modalidad de flip-flop tipo T. Por tanto, la salida del primero Q0,
cambiar de estado (conmutar), cada vez que en su entrada de reloj
se presente un flanco de bajada. Hemos supuesto que todos los
flip-flops han sido inicializados a cero. Observe en el diagrama de
tiempo, que en las transiciones positivas del reloj (de bajo a
alto) no se producen cambios en el estado del flip-flop.
Si comparamos en el diagrama, la forma de onda resultante en Q0
con el tren de pulsos de reloj a la entrada del contador, notaremos
que su frecuencia es exactamente la mitad. Por cada dos pulsos de
reloj se obtiene un pulso de salida Q0.
La salida del flip-flop N 0 acta a modo de reloj del segundo
flip-flop, es decir, constituye la seal de entrada del segundo
flip-flop, cuyo compartimiento es similar al del flip-flop N 0. El
anlisis del compartimiento de cada flip-flop, procede de manera
similar al anterior, este proceso se repite en cada uno de los
flip-flops de contador.
Cada una de las etapas divide por dos la frecuencia de los
pulsos que se presentan en su entrada de reloj. En total, la
frecuencia de los pulsos iniciales del reloj presentes a la entrada
del flip-flop Q0 ha sido dividida por 16, o sea, 2n, en donde n es
el nmero de etapas o de flip-flops en el contador.
Si trasladamos los valores de las salidas de los flip-flops a la
tabla de verdad, Fig., tabla de verdad, asumiendo que Q0
corresponde al bit menos significativo de los cdigos generados, se
llega, a la conclusin de que la secuencia de nmeros obtenidos en el
proceso corresponde a los nmeros binarios del 0000 al 1111. Por
tanto, el sistema de 4 flip-flops se comporta como un contador
binario ascendente de 4 bits.
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Circuitos Electrnicos Digitales 25
Examinando el diagrama de tiempos, notamos que en t8 los cuatro
flip-flops de la cascada se han ido a cero lgico todos, por lo
tanto, el sistema ha reinicializado a cero. Ahora el contador
comenzar un nuevo ciclo de conteo a partir de 0000 nuevamente. Se
dice entonces que el contador es mdulo 16, para indicar que posee
16 stados o cuentas diferentes que se repiten cclicamente.
CONTADOR DE RIZADO SNCRONO DE 4 BITS
Estos contadores son sencillos y de gran utilidad.
Funcionamiento
Los pulsos de reloj que hacen que los flip-flops de la cascada
cambien, deben propagarse de flip-flop en flip-flop. Los contadores
sncronos reducen significativamente el retraso inherente a la
propagacin en cascada del reloj, y evitan los problemas de glitches
asociados con los contadores de rizado cuya cuenta es abruptamente
reinicializada por medios externos para conseguir un conteo en un
mdulo N predeterminado. Los contadores sncronos poseen un reloj
comn que se conecta a todos los flip-flops. Un reloj como ste
hace
Circuito que corresponde a un contador sincrnico de 4 bits
-
Circuitos Electrnicos Digitales 26
que todos los flip-flops cambien al unsono, independientemente
del nmero de etapas del contador.
CONTADORES BINARIOS Por ejemplo el contador 74LS93 de 4 bits, el
cual est conformado por un flip-flop, QA, seguido de tres
flip-flops en cascada que se comportan como un contador mdulo 8.
Son contadores que efectan el conteo en forma binaria, presentan la
capacidad para contar en progresin ascendente o descendente.
Permiten una reinicializacin directa a cero por medio del pin CLEAR
(borrar), la puerta NAND har el trabajo de borrar cuando las
salidas de los flip-flops la alimentan; as como tambin la
prefijacin a un valor inicial cualquiera utilizando la entrada LOAD
(cargar). Por ejemplo el contador 74LS193.
Consta de 6 salidas: ACARREO, PRESTAMO y las 4 que corresponden
al estado del contador. Dispone de un total de 8 entradas,
distribuidas as: lnea de borrado, CLEAR, lnea de carga, LOAD, una
entrada para contar ascendentemente, COUNT-UP, una entrada para
contar descendentemente, COUNT-DOWN, y 4 entrada para el dato de
prefijacin. Adems, este contador est diseado para ser conectado en
cascada con otros similares lo que permite aumentar el tamao de la
cuenta. Para ello se utilizan las salidas de ACARREO y de
PRESTAMO.
CONTADORES DECADALES Es uno de los ms utilizados. Puede
describirse como un contador mdulo 10 para implementar el contador
de la siguiente figura, se utilizan cuatro flip-flops JK y una
puerta NAND. La unidad cuenta hasta que el contador mod-16 alcanza
1001 el binario 1001 es la mxima
Salida de 12 bits Tres contadores 74LS193 conectados en cascada
para conformar uno de 12 bits
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Circuitos Electrnicos Digitales 27
cuenta de esta unidad. Cuando la cuenta intente llegar a 1010,
los dos 1 (D=1 y B=1) estn conectados a la puerta NAND, que se
activa, reinicializando el visualizador a 0000.
A veces se usa un smbolo lgico general para representar un
contador cuando est en forma de CI. El smbolo lgico de la siguiente
figura puede sustituirse por el diagrama del contador dcada
presentado anteriormente. Se ha aadido una entrada de borrado
(reset) al contador. Esta entrada no aparece en el diagrama del
contador dcada. Un 0 lgico activa el reset y pone la salida a
0000.
Smbolo lgico contador dcada
CONTADOR TIPO DIVISIN POR N Para conseguir divisor de frecuencia
superior, se conectan varios divisores en cascada, este diseo es
muy sencillo. Se deben seguir los siguientes pasos:
a) Se descompone el valor de la frecuencia de entrada que se
quiere dividir, en factores menores de 16, hasta alcanzar el valor
de la frecuencia deseada.
b) Se realizan divisores de frecuencia independientes de los
valores indicados por dichos factores, stos se pueden realizar con
un nico C.I.
c) Se conectan los divisores de frecuencia en cascada.
-
Circuitos Electrnicos Digitales 28
En la realizacin de divisores de frecuencia de un mdulo grande,
se deben tener en cuenta los siguientes inconvenientes: 1. La
velocidad de propagacin suele ser lenta. 2. Los estados estables
del contador no se alcanzan
siempre en el mismo instante. 3. Si se conectan en cascada
varios divisores de
frecuencia, el tiempo de propagacin aumenta.
Cuanto mayor sea el mdulo del divisor de frecuencia, mayor ser
el tiempo de retardo y, por tanto, menor es la frecuencia mxima de
entrada que admite el divisor de frecuencia.
Algunos dispositivos contadores tipo divisin por N, comerciales
estn conectados e interconectados internamente para:
SN54/7492: Proveer un contador divisor entre 2 y un contador
divisor entre 6, divisor entre 12 tambin puede funcionar como
divisor entre 3.
SN54/7493 y SN5474L93: Proveer un contador divisor entre 2 y un
contador divisor entre 8 divisor entre 16 tambin puede funcionar
como divisor entre 4.
SN54/7490: Funcionar como un divisor entre 2 y un contador
divisor entre 5 divisor entre 10.
SN54/74190 y SN54/74191: Pueden usarse como divisores
programables.
Divisor de frecuencia pr 91 con C:I. el tipo 7493 conectados en
cascada
Diagrama de conexin del circuito integrado 7493
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Circuitos Electrnicos Digitales 29
Una de las aplicaciones importantes de los contadores como
divisores de frecuencia, es el reloj digital.
La entrada a los divisores de frecuencia, es una onda cuadrada.
Los bloques divide por 60, pueden construirse utilizando un
contador divide por 6 conectado a un contador divide por 10
El contador divide por 6, a la izquierda, transforma los 60 Hz
(Herzt). El contador divide por 10, a la derecha, transforma los 10
Hz en 1 Hz, o un pulso por segundo.
Registros de Desplazamiento Es uno de los dispositivos
funcionales ms utilizados en los sistemas digitales.
Son memorias o dispositivos que sirven para almacenar informacin
binaria (ceros y unos).
Son llamados Registros de Desplazamiento porque transfieren o
desplazan la informacin de un dispositivo a otro, presentan una
caracterstica de desplazamiento y una caracterstica de memoria. Son
circuitos lgicos secunciales y se construyen con FLIP-FLOPS, se
utilizan como memorias temporales, para desplazar datos a la
izquierda o a la derecha y para convertir datos serie en paralelo o
viceversa.
Un mtodo de identificar los registros de desplazamiento es por
la forma en que se cargan y leen los datos en las unidades de
almacenamiento.
Cada dispositivo de memoria es un registro de 8 bits. Cada
registro tiene un grupo de FLIP-FLOPS, se debe tener un FLIP-FLOP
para cada bit. Por ejemplo, un registro de 8 bits debe tener 8
FLIP-FLOPS, stos se deben conectar de tal forma que entren los
nmeros binarios y tambin salgan mediante desplazamientos.
Los bits pueden ser movidos o transferidos de un lugar a otro,
de dos maneras:
En serie En paralelo
SERIE: Un solo bit es movido o transferido al tiempo (tiempo
determinado), empezando con el bit ms significativo (MSB) o el bit
menos significativo (LSB).
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Circuitos Electrnicos Digitales 30
PARALELO: Todos los bits son movidos o transferidos al
tiempo.
Para entrar o sacar bits de un registro, tambin se hace de dos
maneras:
En serie En paralelo
De acuerdo a lo anterior, hay 4 tipos de registros de
desplazamiento:
Entrada serie salida serie registros de Entrada serie salida
paralelo carga serie Entrada paralelosalida serie registros de
Entrada paralelo salida paralelo carga paralelo
REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO DE CARGA SERIE a) Entrada serie /
salida serie: en este registro los 8
4 bits entran y salen de l, un slo bit cada vez, empezando por
el menos significativo.
Un dispositivo para esta operacin, por ejemplo, es el circuito
integrado 7491.
b) Entrada serie / salida paralelo: En este registro, la
cantidad de bits (8 4) entran en registro, un slo
bit cada vez, empezando por el bit menos significativo
(LSB).
En la salida del registro de desplazamiento se tienen 8 4 bits
al tiempo. Un dispositivo para esta operacin, por ejemplo, es el
circuito integrado 74194.
REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO DE CARGA PARALELO a) Entrada paralelo
/ salida serie: En este registro
los 8 4 bits entran al mismo tiempo, y sale del registro un solo
bit cada vez, empezando por el menos significativo (LSB).
Un dispositivo para esta operacin, por ejemplo, es el circuito
integrado 74166.
b) Entrada paralelo / salida paralelo: En este registro los 8 4
bits entran al mismo tiempo al registro, y de igual manera la
cantidad de bits salen al mismo tiempo tambin del registro.
Un dispositivo para ejecutar esta operacin puede ser, por
ejemplo, el circuito integrado 74298.
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Circuitos Electrnicos Digitales 31
El circuito integrado 7495 trabaja como registro de
desplazamiento para 4 bits.
REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO UNIVERSAL Un ejemplo de este registro
es el TTL 74194, este dispositivo es de 4 bits. Tiene 10 entradas y
4 salidas, conectadas a las salidas normales (Q) de cada FLIP-FLOP
en el circuito integrado.
La entrada de reloj (CK) dispara los cuatro FLIP-FLOPS en la
transicin L a H (bajo a alto) del pulso de reloj. Cuando se activa
con un nivel BAJO, la entrada de borrado (CLR) pone todos los
FLIP-FLOPS a cero (0). Los controles de modo indican al registro, a
travs de una red de compuertas, que desplace a la derecha, a la
izquierda, cargue en paralelo o no haga nada (mantenimiento).
El dispositivo 74194 es un circuito integrado de tecnologa TTL y
tiene las conexiones de alimentacin +5V y GND (tierra).
Tambin se dispone comercialmente de registros de desplazamiento
con tecnologa CMOS. Si se desean registros con FLIP-FLOPS tipo D,
los CIS 4076 y 40174 tienen cuatro y seis FLIP-FLOPS
respectivamente. El registro de desplazamiento esttico de 8 etapas
CI 4014 es una unidad de almacenamiento de entrada serie, salida
paralelo; el registro esttico de 64 etapas 4031 es un dispositivo
de salida serie, entrada serie; el 4035 es una unidad de entrada
paralelo, salida paralelo, de 4 bits. El registro esttico de 8 bits
4034 es una unidad de entrada / salida paralelo / serie
bidireccional de tres estados a la que pueden entrar y salir las
lneas de los buses.
Codificadores Es un dispositivo que traduce el nmero decimal
pulsado, por ejemplo, en el teclado de una calculadora, a un cdigo
binario, que podra ser cdigo BCD (8421).
Los codificadores son traductores electrnicos de cdigo. El
codificador puede ser considerado como un traductor del lenguaje de
la gente al lenguaje de la mquina.
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Circuitos Electrnicos Digitales 32
Estos dispositivos presentan un mayor nmero de lneas de entrada,
que de lneas de salida, por ejemplo, 10 lneas de entrada y 4 de
salida. El codificador puede tener una entrada activa, que produce
una nica salida.
Las caractersticas menos usuales son los pequeos circulitos en
las entradas y salidas, los de las entradas significan que estn
activadas por 0 lgicos, 0 niveles bajos, los de las salidas
significan que stas normalmente estn en ALTA 1 lgico.
Otra caracterstica poco habitual del codificador es que no hay
entrada cero. Una entrada decimal 0 significa una salida 1111 (en
D, C, B, A), que es verdadera cuando todas las entradas (1-9) estn
desconectadas. Cuando las entradas no estn conectadas, se dice que
estn flotando en ALTA.
El codificador activa la salida que corresponde al mayor nmero
de entrada.
Se dispone de codificadores con tecnologa CMOS. El codificador
de prioridad de 10 a 4 lneas 74HC147, es un
circuito integrado de la serie CI digitales CMOS de alta
velocidad.
Estos codificadores de prioridad se disean para generar un cdigo
de salida que represente siempre la entrada de mayor orden o rango,
independientemente que dos o ms entradas estn activadas
simultneamente. Se ignoran las otras entradas.
Todos los codificadores disponibles como circuitos integrados de
una escala de integracin media (MSI), son de este tipo.
Uno de los codificadores de prioridad ms representativos es el
circuito integrado CMOS 4532. Este dispositivo, adems de las lneas
de entrada y de salida, posee varias lneas de control adicionales
que lo hacen extremadamente verstil. La versin en tecnologa TTL del
4532 es el codificador de prioridad de 8 a 3 lneas 74148.
El circuito integrado CMOS 4532, es un codificador de 8 a 3
lneas. En la siguiente figura se muestra su
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Circuitos Electrnicos Digitales 33
distribucin de pines, su smbolo lgico y su tabla funcional.
Este integrado opera a partir de una tensin de alimentacin de
+3V a +18 V aplicada entre los pines 16 (VDD) y 8 (GN3).
La entrada E1 (Pin 5) es una lnea de habilitacin activa en ALTO.
Cuando E1 es 1, el integrado opera como un
codificador de prioridad. Cuando E1 = 0, el codificador se
inhibe y todas sus salidas se hacen bajas, sin importar el estado
de las entradas.
Las lneas de entrada van desde D0 hasta D7, son todas activas en
alto, la ms baja prioridad es D0 (Pin 10) y la ms alta D7 (Pin 4).
Las lneas de salida son Q2, Q1 y Q0 (Pines 6, 7 y 9). Cuando se
activa una entrada, en las salidas se produce un cdigo nico de 3
bits que la identifica.
En la siguiente figura se muestra un codificador de prioridad de
8 a 3 lneas.
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Circuitos Electrnicos Digitales 34
CODIFICADOR DE DECIMAL A B C D Son codificadores de prioridad
con 10 lneas de entrada y 4 de salida. En la siguiente figura se
presenta uno de ellos.
Cuando se activa una de las lneas de entrada, en las 4 lneas de
salida se refleja el cdigo BCD correspondiente. Por ejemplo, a la
lnea I2 le corresponde el cdigo BCD Q3Q2Q1Q0 = 0010, a la lnea I9
le corresponde el cdigo BCDQ3Q2Q1Q0 = 1001, etc.
Existen varios CIs de mediana escala de integracin, diseados
especficamente para generar cdigos BCD. Uno de los ms populares es
el chip CMOS40147. La versin en TTL es el CI74147.
En la siguiente figura se muestra el CI40147, pines,
representacin lgica y tabla.
Segn la tabla de verdad de la figura, las entradas (D0-D9) y
salidas (QD, QC, QB y QA) del codificador son activas en BAJO (o
lgico). Si ninguna de las lneas de entrada est activa (todas en 1),
las salidas permanecen en BAJO. La entrada de ms alta prioridad es
D9 y la ms baja es DO.
Un ejemplo tpico de aplicacin del CI4017 es como codificador de
10 teclas. Cada tecla est asociada a un
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Circuitos Electrnicos Digitales 35
nmero entre 0 y 9. Al oprimir cualquiera de ellas, en las
salidas del circuito se obtiene el cdigo BCD correspondiente. Si se
pulsan ms de dos teclas al tiempo, se enva el cdigo de la de ms
alto rango.
CIRCUITOS DE APLICACIN A continuacin se presentan dos
aplicaciones tpicas del codificador de prioridad 4532. El primero
es un codificador de 16 a 4 lneas o hexadecimal y el segundo un
codificador de 10 a 4 lneas (BCD).
Decodificadores
QU SON LOS DECODIFICADORES? Un decodificador es un circuito
lgico de mltiples entradas y mltiples salidas, que convierte
entradas codificadas en salidas codificadas en otro cdigo, el cdigo
de entrada presenta menos bits que el de salida, cada palabra de
cdigo entrante produce una palabra de cdigo saliente diferente.
Los codificadores constan de un cierto nmero de lneas de entrada
N y un cierto nmero de lneas de salida M, adems de una serie de
lneas auxiliares de activacin. Las salidas pueden ser activas bajas
o activas altas
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Circuitos Electrnicos Digitales 36
dependiendo de la funcin y del diseo que cumple el decodificador
especfico.
Decodificador es todo dispositivo lgico combinatorio que posea
menos lneas de entrada que de salida. Existe, un tope que limita el
nmero de lneas de salida. Este consiste en que el nmero de lneas de
salida ser, cuando ms igual a 2N, pero cualquier otro nmero por
debajo de ste es aceptable. Para efectos de nomenclatura, cuando el
nmero de lneas de entradas es N y el de salida es M, se tendr
entonces un decodificador de N a M. As, si N=3 y M=8, se tendr un
decodificador de 3 a 8.
El cdigo de entrada de uso ms frecuente es un cdigo binario de N
bits.
DECODIFICADORES BINARIOS El circuito decodificador ms comnmente
usado es un decodificador de N a 2N, o decodificador binario, como
se le conoce. Un decodificador de estos recibe cdigos binarios de N
bits a su entrada para producir un cdigo de salida de 1 a 2N. Por
ejemplo, en la figura se muestra el caso de un decodificador de 2 a
4. Este consta de dos lneas de entrada A y B, de 4 lneas de salida,
Y0, Y1, Y2 y Y3, y de una lnea de habilitacin, EN.
Tambin se muestra la tabla de verdad que define la operacin de
este decodificador. Esta tabla de verdad introduce la notacin de
indiferencia (no importa) para algunas de las entradas, lo cual se
expresa por el uso del smbolo X para indicar que no importa cual es
el valor de la variable en cuestin.
Smbolo circuito de un decodificador de 2 u 4
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Circuitos Electrnicos Digitales 37
La primera entrada de la tabla nos aclara que mientras la lnea
de habilitacin EN est en bajo (0), sin importar el valor de las
entradas A y B, todas las salidas del dispositivo estarn en ceros.
Una vez EN asuma el valor alto (1), el estado de las salidas estar
determinado por el valor de las entradas A y B.
As por ejemplo, si A=0 y B=0, el dispositivo responder haciendo
Y0 igual a 1, mientras que todas las otras salidas permanecen en 0.
Observe que para una combinacin cualquiera de entradas, slo una de
las salidas se activa. Esta no es necesariamente la nica manera en
que puede operar un decodificador, pero muchos de ellos se ajustan
a un comportamiento como ste.
DECODIFICADOR 74LS139 En la figura se muestra el circuito y el
smbolo correspondientes al decodificador de 2 a 4 doble, 74LS139.
Este encapsulado ofrece dos decodificadores independientes e
idnticos. Ntese que las salidas y las entradas de habilitacin son
activas bajas. La mayora de los decodificadores comerciales se
disean con salidas activas bajas, debido a que las compuertas
inversoras
son ms veloces que las no inversoras. Es interesante adems
observar los dos negadores en cascada en cada una de las entradas
del decodificador. Sin ellos, cada entrada presentara tres unidades
de carga TTL a los dispositivos excitadores. En la figura se
muestra la tabla de verdad que corresponde a uno de los
decodificadores incluidos en este circuito integrado.
Circuito y smbolo decodificador 2 a 4 doble, 74LS139
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Circuitos Electrnicos Digitales 38
ENTRADA SALIDA EN B A Y3 Y2 Y1 Y0 1 X X 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1
1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1
DECODIFICADOR 74LS138 El 74LS138 es un circuito decodificador de
uso comn y de buena disponibilidad en el mercado. Su funcin se
define diciendo que es un decodificador de 3 a 8, y que sus salidas
son activas en bajo. Cuenta adems con tres lneas de habilitacin,
dos de ellas de activacin en bajo. La funcin lgica de este
decodificador es directa: una salida se activa (se hace 0) si y slo
si el decodificador est habilitado y la salida se selecciona
aplicando el cdigo correspondiente a su nmero en los pines de
entrada.
DECODIFICADORES BCD A DECIMAL Los decodificadores de BCD a
decimal, de los cuales el 74LS42 es un buen ejemplo, aceptan a su
entrada
cdigos BCD, de 4 bits por supuesto, y activan en bajo la lnea de
salida correspondiente.
Si el cdigo a su entrada no representa a un nmero BCD vlido (es
mayor de 9), todas las salidas permanecen en alto.
El CD4028 es otro exponente de este tipo de decodificadores, con
la diferencia de que sus salidas son activas en alto. Para cdigos
BCD ilegales sus salidas se hacen bajas.
Tabla de Verdad para un decodificador de 2 a 4 doble
Fig. 17.8 y 17.10 Pg. 277 Electrnica Digital Tomo 2
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Circuitos Electrnicos Digitales 39
DECODIFICADOR BCD/7 SEGMENTOS Para pasar la entrada BCD (4 bits)
a la salida de siete segmentos (7 bits), necesitaremos un
decodificador BCD/7 segmentos. Haremos corresponder uno (1) cuando
el segmento est excitado, es decir, ilumine, y un cero (0) cuando
el segmento no d luz.
Por ejemplo, para una informacin W0, correspondiente al nmero 0,
vemos que g=0, y que a=b=c=d=e=f=1, con lo que en el visualizador
nos queda representado dicho nmero.
El decodificador BCD/7 segmentos utilizado es el circuito
integrado 7446; la entrada es un nmero BCD de 4 bits (A, B, C y D).
El nmero BCD se transforma en un cdigo de siete segmentos que
ilumina los segmentos adecuados del visualizador tipo LED. Adems,
hay que considerar otras tres entradas que forman parte del
circuito integrado. La entrada de test de lmparas (LT) enciende
todos los segmentos del visualizador, de esta forma comprobamos que
el visualizador funciona correctamente; esta entrada se activa por
nivel bajo (0 lgico), para el funcionamiento normal del
decodificador siempre debe estar a nivel alto (1 lgico). Las
entradas de borrado (BI/RBO y RBI) desconectan los elementos
activos, aunque presentan alguna particularidad que se aade en las
notas de la tabla de la verdad de este I.C.; estas dos entradas se
activan y desactivan de modo similar a la entrada de test de
lmparas.
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Circuitos Electrnicos Digitales 40
Entradas Salidas Notas Nmero de
funcin LT RBI D C B A BI/RBO
a b c d e f g
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 BI
RBI LT
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 x 1 0
1 x x x x x x x x x x x x x x x x 0 x
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 x 0 x
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 x 0 x
0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 x 0 x
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 x 0 x
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1
0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0
0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0
0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0
0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0
0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0
1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0
1 1
2 3 4
1 = nivel alto 0 = nivel bajo x = sin importancia Las salidas
del decodificador se activan por el nivel bajo. En la tabla
siguiente est indicada la tabla de la verdad del circuito integrado
7446.
NOTAS 1. BI/RBO es un Y lgico cableado y se utiliza
como entrada para la transmisin de extincin (BI) o en la salida
correspondiente (RBO).
La entrada BI debe estar abierta, o al nivel alto, para las
salidas de 0 a 15. RBI debe estar abierto, o al nivel alto, para el
borrado de los ceros decimales.
2. Mientras la entrada BI se mantiene al nivel bajo (0), todos
los segmentos estn apagados cualquiera que sean los niveles de las
otras entradas.
3. Mientras RBI y las entradas A, B, C y D estn al nivel bajo
(0) y LT al nivel alto, todos los segmentos estn apagados y RBO
pasa al nivel bajo.
4. Mientras BI/RBO est abierto, o al nivel alto, y LT pasa al
nivel bajo, todos los segmentos estn encendidos.
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Circuitos Electrnicos Digitales 41
Aplicaciones de los Decodificadores Son utilizados en muchos
circuitos digitales, pudiendo ser usados para seleccionar
direcciones de memorias, para decodificar instrucciones en una
computadora, para la conversin de un cdigo, o simplemente, para
proveer la interface entre un nmero decimal y un visualizador de
siete segmentos.
Sistemas de Visualizacin Existen dos sistemas de visualizacin a.
VISUALIZACIN ESTTICA: Es aquella cuyos
visualizadores permanecen encendidos todos a la vez durante el
tiempo de presentacin.
b. VISUALIZACIN DINMICA: Es aquel tipo en el que slo permanece
activado un visualizador de los que forman el conjunto de
visualizadores, cambiando de uno a otro de forma secuencial, a tal
velocidad que el ojo humano no es capaz de detectarlo, con lo que
se observa que todos los visualizadores estn aparentemente
encendidos a la vez.
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Circuitos Electrnicos Digitales 42
VISUALIZADORES Visualizadores de 7 Segmentos Uno de los
dispositivos de despliegue de informacin numrica ms comunes es el
denominado visualizador (display) de 7 segmentos. Cada segmento del
display est constituido por un led en forma de barra, el cual se
ilumina cuando se le hace circular una corriente de unos cuantos
miliamperios. Hay una gran variedad de tamaos y colores.
Los segmentos se nombran con las letras del alfabeto de la a a
la g. Cada uno de estos puede controlarse independientemente de los
otros, lo que permite formar los diferentes dgitos. Por ejemplo, si
se desea visualizar el nmero 3 en el display, deben activarse los
segmentos a, b, g, c y d. Si se iluminan simultneamente todos los
segmentos del display, el resultado ser la aparicin del nmero
8.
Los displays de 7 segmentos no estn limitados al uso de leds
para la generacin de las barras lumnicas. Por el contrario, se
dispone de una variedad de tecnologas que proporcionan al diseador
una gama de opciones de acuerdo a sus requerimientos
especficos.
La siguiente figura muestra la manera como se conectan
internamente los diferentes leds que constituyen los segmentos del
dispositivo.
En la parte (a) de la figura se muestra cmo los nodos de todos
los leds se conectan entre s, dando origen al punto comn del
display. Esta versin de visualizador recibe el nombre de display de
7 segmentos de nodo comn, en la figura se muestra el caso en que
los ctodos se han unido para conformar el punto del dispositivo
originando as un display de ctodo comn.
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Circuitos Electrnicos Digitales 43
Tcnica de Trabajo PROCEDIMIENTO PARA PROBAR UN DISPLAY La
siguiente figura permite probar o experimentar estos dispositivos.
Cuando se cierra uno cualquiera de los
interruptores, fluye corriente desde el positivo de la batera a
travs del respectivo led hacia tierra, haciendo que ste emita luz.
Las resistencias R1-R7 son necesarias para limitar el flujo de
corriente a un valor seguro para el dispositivo.
Por ejemplo, si se quisiera formar el nmero 7, se procedera a
cerrar los interruptores asociados a los segmentos a, b y c.
Observe que por su configuracin en nodo comn, los extremos de las
resistencias cuyos segmentos se desea iluminar deben llevarse a
tierra (0V), por lo cual se dice que este tipo de display es de
activacin en bajo. Combinando el estado de los interruptores se
pueden crear los diferentes nmeros y muchas de las letras del
alfabeto. As, la letra H puede visualizarse mediante el cierre de
todos los interruptores a excepcin de los asociados a los segmentos
a y d.
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Circuitos Electrnicos Digitales 44
Displays de Cristal Lquido (LCD) Los displays de cristal lquido
de siete segmentos (LCD/Liquid Cristal Display), operan bajo un
principio diferente al de los displays de leds. Cada segmento est
hecho de un fluido viscoso que normalmente es transparente, pero se
opaca (aparece oscuro) cuando se energiza mediante un voltaje
alterno de baja frecuencia.
El voltaje alterno de excitacin es generalmente una onda
cuadrada de 3 a 15V de amplitud y de 25Hz a 100 Hz de frecuencia.
Se aplica entre el pin de acceso al segmento, (a, b, c, etc.) y un
pin especial llamado backplane (lase bacplein) que sustituye al
terminal comn (nodo o ctodo) de los displays de led
convencionales.
En la siguiente figura se muestra la estructura interna y el
principio de funcionamiento de display de cristal lquido. En
contraste con los displays de led, los displays LCD no generan luz
sino que simplemente controlan la luz incidente del ambiente. La
clave de su operacin es un fluido especial denominado cristal
lquido colocado en sndwich entre dos lminas transparentes.
Sobre la lmina superior se forman los segmentos del display, los
cuales se metalizan para que puedan ser controlados externamente.
La lmina inferior o backplane acta como una superficie reflectora
de luz y tambin est metalizada.
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Circuitos Electrnicos Digitales 45
En condiciones normales, las molculas de cristal lquido estn
alineadas o polarizadas. Cuando incide luz en el sistema, sta pasa
a travs de las molculas de fluido, se refleja en el backplane y
retorna a la superficie sin sufrir cambio alguno. Como resultado,
el segmento permanece brillante y aparece invisible al ojo
humano.
Cuando se aplica un voltaje entre el segmento y el backplane,
las molculas se dispersan y absorben la luz incidente, es decir, no
la dejan pasar, y por tanto el backplane no la refleja. Como
resultado, el segmento aparece oscuro. El mismo principio se aplica
para hacer visible cualquier otro segmento y visualizar as nmeros,
letras, etc.
En la siguiente figura se muestra la forma de probar un display
de cristal lquido. El backplane recibe directamente un tren de
pulsos de baja frecuencia, 30 Hz en este caso, procedente de un
oscilador. Los interruptores S1 a S7 controlan, a travs de las
compuertas XOR, la fase de la seal aplicada a cada segmento.
Para que un segmento se oscurezca y sea visible, la seal
aplicada al mismo debe estar desfasada con respecto a la del
backplane. Es decir, si esta ltima es alta (1), la del segmento
debe ser baja (0) y viceversa. Esto se consigue aplicando un nivel
alto a la entrada de la compuerta XOR que controla ese segmento en
particular.
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Circuitos Electrnicos Digitales 46
La seal aplicada al segmento debe ser el inverso o complemento
de la seal aplicada al backplane. Recuerde que una compuerta XOR
acta como un inversor controlado, invirtiendo la seal aplicada a
una de sus entradas cuando la otra entrada est en alto y
transfirindola sin inversin cuando est en bajo. Para visualizar el
nmero 3, por ejemplo, deben cerrarse todos los interruptores, a
excepcin de S5 y S6. De este modo, las compuertas A, B, C, D y G
reciben un alto en
una de sus entradas y aplican una seal invertida o fuera de fase
a los segmentos a, b, c, d y g del display. Los segmentos e y f
reciben una seal en fase y, por tanto, permanecen brillantes. Los
LCD se utilizan extensamente en relojes, calculadoras, termmetros,
instrumentos y otras aplicaciones digitales. Su mayor ventaja es el
bajo consumo de corriente. Adems, son ms econmicos y flexibles que
sus contrapartes led y pueden ser ledos en presencia de luz
brillante. Presentan algunos inconvenientes.
a. Un LCD no puede ser ledo en la oscuridad. Por esta razn,
algunos displays de este tipo incluyen una lmpara incandescente
miniatura.
b. Necesitan de una fuente externa de pulsos para operar.
c. Son muy sensibles a las bajas temperaturas. d. Son algo
delicados y tienden a ser lentos.
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Circuitos Electrnicos Digitales 47
Displays Fluorescentes al Vaco (VFD) Los displays fluorescentes
al vaco pueden ser considerados como los familiares distantes y
modernos de los tubos de vaco de otras pocas. Utilizan, semejanza
de los tubos al vaco elementos tales como filamentos, grillas y
placas.
La diferencia entre un trodo convencional y esta clase especial
de dispositivo visualizador, radica en que el nivel de los voltajes
del display es muchsimo ms bajo que en los tubos electrnicos. Los
voltajes utilizados son del
orden de unos 12-v lo que permite su manejo con dispositivos
combinacionales CMOS.
Las placas, recubiertas de material fluorescente, se utilizan
para formar los segmentos, el punto, la coma o cualquier otro
carcter que se desee implementar. Los displays fluorescentes al
vaco, a pesar de que se fundamentan en una tecnologa del pasado,
han ganado cierto nivel de popularidad en los ltimos aos. Esto se
debe a que pueden operar a niveles de voltaje y de potencia
relativamente bajos, y que adems, son de gran durabilidad y muy
veloces.
El uso de filtros permite obtener una variedad de colores y,
adems, su precio es favorable. En la actualidad estn siendo
ampliamente utilizados como elementos visualizadores en automviles,
videograbadoras, televisores, electrodomsticos y relojes
digitales.
Decodificador de BCD A 7 segmentos para LCDs. (a) Diagrama de
bloques (b) Aplicacin tipica.
Construccin interna y conexin de un display VF a un
decodificador BSD a 7 segmentos.
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Circuitos Electrnicos Digitales 48
Tabla Comparativa,
Convertidores El proceso de conversin requiere de dos pasos:
primero es necesario obtener muestras de los valores de la variable
a ser convertida y, posteriormente, llevar estas muestras, de
corriente o de voltaje, a la entrada del dispositivo que se
encargar de convertir el dato analgico a un dato binario.
Puesto que es necesario sostener constante el valor de la
muestra mientras el convertidor de anlogo a digital desarrolla su
labor de conversin, se requiere de un elemento adicional conocido
como un retenedor, el cual se coloca entre el circuito de muestreo
y el convertidor. En ocasiones, cuando la seal que se desea
convertir vara lentamente, es posible prescindir del elemento de
retencin.
CONVERTIDORES DE DIGITAL A ANLOGO (DAC) La operacin de los
convertidores digital / anlogo, o DACS (Digital to Analog
Converters) es muy sencilla.
Funciona bsicamente como un sumador, convirtiendo una palabra
digital, un byte, a un voltaje anlogo equivalente sumando todos los
unos de la palabra digital pero asignndoles un peso de acuerdo a su
posicin dentro de la palabra.
Los convertidores Digital/Anlogo (D/A) se construyen, utilizando
redes de resistencias cuyos valores reflejan los pesos de los
diferentes bits, y sumando las corrientes resultantes por medio de
un circuito sumador construido en base a un amplificador
operacional, versin, conocida como de red en escalera, solo
requiere dos valores de resistencias, por lo cual su implementacin
es mucho ms sencilla.
Caract.
Tipo de visual
Tensin Solidez ngulo de visibilidad
Consumo por dgito
Vida media en
horas Luminosid
Facilidad de
montaje
Tubo nixie
80-100 V cc
Mala 100 350 mW 200.000 Excelente Buena
Led 5 V. cc Excelente 150 150 mW 100.000 Buena Excelente
Incandes 5 V Aceptable 150 250 mW 100.000 Excelente
Aceptable
LCD 4,5 V. cc Buena 90-120 100 W 25.000 Segn la iluminacin
Delicada
Construccin interna de un display tipo VF decodificador BCD a 7
segmentos.
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Circuitos Electrnicos Digitales 49
CONVERTIDORES DE ANLOGO A DIGITAL (ADC) Los convertidores de
anlogo a digital (Analog to Digital Converter) complementan la
funcin de los conversores digital a anlogo. Su funcin es convertir
cantidades anlogas a nmeros binarios. Existen varias alternativas
para la construccin de convertidores como stos. Prcticamente todas
ellas requieren de un elemento muy simple pero muy definitivo que
es el comparador.
La salida de los comparadores, es esencialmente digital, es alta
si la entrada A es mayor que la B, y baja en caso contrario.
El comparador amplifica la diferencia de voltajes a su entrada
para producir la salida; es decir, el voltaje a su
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Circuitos Electrnicos Digitales 50
salida, V0, en donde, G es la ganancia del amplificador y A y B
son los voltajes a su entrada.
PARMETROS MS IMPORTANTES DE LOS CONVERTIDORES 1. La resolucin:
Es el cambio ms pequeo en el
voltaje anlogo de entrada que se refleja en un cambio de 1 bit
en la salida digital.
2. El nmero de bits: Es el nmero de bits a la salida del
convertidor. A mayor nmero de bits, mejor la resolucin y su
exactitud.
3. Tiempo mximo de conversin: Es el tiempo que tarda el
convertidor en completar la conversin del dato.
4. Rango de voltajes de entrada: El rango permisible de voltajes
de entrada que pueden ser convertidos.
5. Cdigo de la salida: Algunos convertidores A/D entregan cdigos
binarios mientras que otros entregan datos en BCD.
6. Modo de salida: (para DACS): Es posible tener salidas de
voltaje o de corriente en convertidores D/A.
7. Tiempo de estabilizacin: (Settlin time): Es el tiempo
necesario para que el voltaje anlogo a la salida de un DAC se
estabilice a su valor final.
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Circuitos Electrnicos Digitales 51
Es preciso, adems, tener en cuenta las siguientes
consideraciones, especialmente en lo concerniente a los
convertidores de anlogo a digital:
En cuanto a la velocidad en operacin se refiere, los
convertidores D/A son relativamente rpidos, ya que son
esencialmente, unos sumadores analgicos. Produciendo salida en
tiempos inferiores a 1s. Los convertidores A/D tienden a ser ms
lentos. Ruido de cuantizacin. La seal que se reconstruye a partir
de los valores convertidos, ya no es igual a la seal original. Este
ruido disminuye con el nmero de bits del convertidor.
EJEMPLOS DE CONVERTIDORES A/D COMERCIALES Convertidor de
propsito general. El ADC0804. Convertidor con multiplexor
incorporado. El ADC0808. Convertidor de alta velocidad. El
ADC08351. Convertidor de alta resolucin. El AD7705.
Disparador Schmitt El disparador Schmitt es una compuerta, por
lo general inversora, que posee la caracterstica especial de
desplazar su umbral de conmutacin dependiendo de si su entrada
est cambiando de alto a bajo o de bajo a alto. El comportamiento
especial del disparador Schmitt se puede describir de la siguiente
manera:
1. Suponga que el voltaje de entrada est cambiando de bajo a
alto. Mientras la entrada al disparador Schmitt sea lo
suficientemente baja, su salida ser alta, ya que su comportamiento
es el de un inversor. Cuando la entrada al disparador supera,
subiendo, un determinado voltaje denominado voltaje de umbral de
subida, o voltaje de umbral positivo, la salida del inversor cambia
de alto a bajo.
2. Ahora, si la entrada al inversor es alta, pero est cambiando
hacia baja, la salida no cambiar hasta que su entrada no haya
disminuido situndose por debajo de un nivel de voltaje denominado
voltaje de umbral de bajada, o voltaje de umbral negativo.
El voltaje de umbral de subida, VT+, es mayor que el voltaje de
umbral de bajada, VT- . A la diferencia entres estos dos voltajes,
o sea, VT+ - VT- , se le conoce como histresis. Esto le confiere al
disparador Schmitt la habilidad para volver muy cuadradas formas de
ondas lentas y arrugadas,
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Circuitos Electrnicos Digitales 52
adems de ayudar a suprimir ciertos procesos ruidosos
indeseables.
CMO FUNCIONA EL DISPARADOR SCHMITT El disparador Schmitt, por el
contrario, nos entrega una salida ntida, pues sta slo se hace cero
a partir del momento que la entrada excede su nivel de umbral
positivo. Una vez que su salida ha cambiado, sin embargo, no volver
a cambiar hasta tanto el nivel a su entrada caiga por debajo de su
voltaje de umbral negativo, y por lo tanto, los cruces repetidos de
cualquiera de sus dos umbrales individuales no producen cambios
repetidos a su salida.
USOS DEL DISPARADOR SCHMITT El disparador Schmitt encuentra uso
frecuente en aplicaciones como conformador de onda, detector de
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Circuitos Electrnicos Digitales 53
umbral, eliminador de ruido, eliminador de rebotes en suiches
mecnicos y en circuitos osciladores de muchas clases.
EL DISPARADOR SCHMITT EN CIRCUITO INTEGRADO En la figura se
muestra la configuracin del 74LS14, del 74LS13 y del 74LS132,
compuertas estas todas que presentan comportamiento de disparador
Schmitt.
En CMOS, las referencias de disparadores Schmitt ms usadas son
el 74C14, el CD40106, el CD4093 y el CD4584, en donde el 74C14, el
CD40106 y el CD4584 son todos hex inverters, mientras que el CD4093
es un circuito integrado que contiene cuatro compuertas NAND
de dos entradas dotadas ambas de histresis, muy a semejanza de
la 74LS132.
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Circuitos Electrnicos Digitales 54
TCNICAS DE TRABAJO Identifique Componentes 1. Observe los
componentes dados.
2. Seleccione el tipo de componente que se pide.
3. Lea los datos impresos en el dispositivo o componente
(especificaciones, cdigo de colores o nomenclatura: letras y
nmeros) para conocer las especificaciones y/o caractersticas del
mismo.
4. De ser necesario, segn el componente, consulte el manual de
semiconductores, para conocer las especificaciones y/o
caractersticas del componente.
5. Tome nota de las mismas.
Para efectuar esta tcnica de trabajo es recomendable usar el
manual de semiconductores. 1. Ubique el cdigo o nomenclatura del
componente en
la seccin ltima del manual de semiconductores (seccin de letras
y nmeros).
2. Tome nota del nmero del dispositivo de reemplazo o
dispositivo equivalente del original.
3. Ubique el nmero del dispositivo de reemplazo en la seccin del
manual Lista de reemplazos.
4. Tome nota de la pgina, figura y caractersticas del
dispositivo de reemplazo que ofrece el manual.
5. Ubique la pgina y la figura dada en el manual donde se
especifican ms ampliamente sus caractersticas.
6. Tome nota de toda esta informacin (diagramas de Pines,
Voltajes, Corrientes, Potencia, etc.).
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Circuitos Electrnicos Digitales 55
ENSAMBLAR CIRCUITOS ELECTRNICOS
Es el proceso de unir y ajustar componentes y/o dispositivos
electrnicos segn un plano o diagrama esquemtico dado, para
conformar un circuito con unas caractersticas de funcionamiento
especficas.
A continuacin se presentan en las tcnicas de trabajo varios
circuitos electrnicos digitales para ser ensamblados por los
participantes, stos se plantean como simples ejemplos que sirvan
para desarrollar en el lancero o lancera las destrezas y
habilidades en el proceso de ensamblaje de estos tipos de
circuitos. El instructor est en libertad para implementar estos
ejemplos o agregar y/o plantear otros.
Ensamblaje de Contador Fotoelctrico Dado el diagrama, los
componentes y el circuito impreso ensamble un CONTADOR
FOTOELCTRICO. TCNICA DE TRABAJO 1. Ensamble la tarjeta
principal.
Coloque los diferentes elementos de acuerdo a su tamao.
Suelde primero los puentes, luego las bases de los integrados,
el potencimetro, el relevo y por ltimo, los conectores.
2. Ensamble la tarjeta de visualizacin. Suelde el punto bajo los
displays. Suelde los displays. Conecte el cable ribbon, por un
extremo a los
terminales del circuito impreso marcados con letras, y por el
otro extremo al conectar blanco de 22 pines.
3. Ensamble la tarjeta de los interruptores DIP. Suelde los
interruptores. Conecte 3 cables ribbon de 4 hilos y 10 cms. de
longitud por uno de sus extremos con el circuito impreso a los
terminales marcados con letras, y por el otro extremo conecte 3
conectores blancos de 4 pines.
4. En la parte posterior de la caja ubique tres borneras (una
negra, dos rojas), asegrelas con sus respectivos aisladores y
tuercas. Coloque el conector tipo bafle (dos terminales) de adentro
hacia fuera, sujtelos y ASC/DESC y sus respectivos tornillos.
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Circuitos Electrnicos Digitales 56
5. Suelde cables de 10 cms. entre los terminales de la tarjeta
principal marcados como PRG/CUENT y ASC/DESC y sus respectivos
interruptores.
6. Suelde cables de 10 cms. entre los terminales de la fotocelda
y el jack monofnico.
7. Suelde cables de 10 cms. entre las tres borneras y los
terminales 5V, GND y 12V.
8. Suelde cables de 10 cms. entre el contacto del rel
normalmente abierto (NA) y el conector tipo bafle.
9. Conecte las tarjetas de visualizacin y la de interruptores
DIP a travs de sus correspondientes conectores J1, J2, J3 y J4.
10. Conecte el cable de tierra de la tarjeta de
interruptores.
11. Asegure con tornillos de 2mm. las 4 tapas del chasis.
12. Ubique el sensor ptico de manera que no reciba iluminacin
reflejada o directa de otras fuentes. Slo debe recibir luz emitida
por el trasmisor. La fotocelda debe protegerse con un tubo negro
pequeo.
13. Conecte el sensor con el contador utilizando un cable de 50
cms. y un plug monofnico macho.
MATERIALES, HERRAMIENTAS, EQUIPOS E INSTRUMENTOS Estao Pasta
para soldar (fundente) Silicona Disolvente (alcohol) Alicate
universal Alicate de corte diagonal Alicate pela cable Pinzas punta
redonda y punta cuadrada Pinza punta curva Destornilladores planos
y de estra Navaja Soldador tipo cautn Porta soldador Solda-pull
Cepillo 3 Circuitos integrados 7447 Ref. IC1, IC2, IC3 3 Circuitos
integrados 74190 Ref. IC4, IC5, IC6 1 Circuito integrado 4093 Ref.
IC7 1 Circuito integrado 7408 Ref. IC8 21 Resistencias de 470-1/4W
Ref. R1 a R21 14 Resistencias de 4,7K-1/4W Ref. R22 a R34, R37.
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Circuitos Electrnicos Digitales 57
1 Resistencia de 10K-1/4W Ref. R35 1 Resistencia de 1K-1/4W Ref.
R36 1 Trimmer de 100K Ref. P1 1 Diodo de propsito general 1N4004
Ref. D1 3 Displays nodo comn Ref. DISP1 a DISP3 1 Transistor de
propsito general 2N3904 NPN Ref.
Q1. 3 Dip switches de 4 posiciones Ref. DIP1, DIP2,
DIP3. 2 Suiches de codillo SPDT Ref. S1, S2 1 Rel de 12V 1
Fotocelda 3 Conectores blancos en lnea de 6 pines 3 Conectores
blancos en lnea de 4 pines 1 Circuito impreso CEKIT Ref. KDM-09a,
KDM-09b,
KDM-09c. 6 Bases para circuito integrado de 16 pines 2 Bases
para circuito integrado de 14 pines 1 Chasis metlico KDM-09 1
Conector tipo baffle de dos terminales 1 Bornera negra 2 Borneras
rojas 1 Jack monofnico
1 Plug monofnico 6 Tornillos de 1/8 x 1/4 con tuercas 4
Tornillos de 1/8 x 1/2 con tuercas 8 Tornillos golosos de 3mm 10 cm
Espagueti plsticos aislante 12 Espadines para circuito impreso 1
Pantalla de acrlico de 30 mm x 75 mm, color
humo. 20 cm Cable ribbon de 40 hilos
Ensamblaje de Capacmetro Digital Dado el diagrama, los
componentes y el circuito impreso ensamble un CAPACMETRO DIGITAL.
TCNICA DE TRABAJO 1. Ensamble de la tarjeta de visualizacin.
Suelde los puentes de alambre. Suelde las resistencias y los
diodos. Fije y suelde los displays. Suelde el condensador C5
acostado.
2. Ensamble de la tarjeta de control. Suelde los puentes,
resistencias, diodos, bases,
condensadores, y por ltimo los transistores,
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Circuitos Electrnicos Digitales 58
dblelos hacia atrs y sujete sus disipadores con tornillos del
circuito impreso.
3. Ubique la llave selectora en el chasis.
4. Ensamble los accesorios de la tapa frontal, el pulsador y la
bornera de prueba.
5. Suelde los cables de los terminales de la tarjeta de
visualizacin de 10 cm.
6. Fije la tarjeta de visualizacin con tornillos, haciendo
coincidir los displays con la ventana del chasis, sujete tambin la
lmina de acrlico.
7. Monte el circuito de control sobre la tapa posterior del
chasis, suelde los cables de conexin entre los dos circuitos y con
los terminales correspondientes.
8. Suelde la bornera, el pulsador y por ltimo la llave
selectora.
MATERIALES, HERRAMIENTAS, EQUIPOS E INSTRUMENTOS
Estao Pasta para soldar (fundente) Silicona Disolvente (alcohol)
Alicate universal Alicate de corte diagonal Alicate pela cable
Pinzas punta redonda y punta cuadrada Pinza punta curva
Destornilladores planos y de estra Navaja Soldador tipo cautn Porta
soldador Solda-pull Cepillo 1 Circuito integrado LM324 Ref. IC1 1
Circuito integrado CD4011 Ref. IC2 1 Circuito integrado LM555 Ref.
IC3 1 Regulador 7812 Ref. RG1 1 Regulador 7805 Ref. RG2 1
Resistencia de 100Ohm-1/4W Ref. R1
NOTA: La llave selectora de tres terminales y cuatro posiciones,
tiene en su centro los tres puntos comunes para cada juego de
contactos y en la periferia tiene los puntos de contacto
correspondientes a cada grupo. Esta llave se usa para cambiar la
escala de medida y el punto decimal simultneamente.
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Circuitos Electrnicos Digitales 59
2 Resistencias de 47KOhm-1/4W Ref. R2,R22 4 Resistencias de
4,7KOhm-1/4W Ref. R3,R4, R14, R18. 1 Resistencia de 56KOhm-1/4W
Ref. R5 1 Resistencia de 68KOhm-1/4W Ref. R6 1 Resistencia de
680Ohm-1/4W Ref. R7 4 Resistencias de 10KOhm-1/4W Ref. R8,R9,
R10,R15. 3 Resistencias de 1MOhm-1/4W Ref. R11,R12, R3 3
Resistencias de 100KOhm-1/4W Ref. R16,R17,R19 1 Resistencia de
1KOhm-1/4W Ref. R20 1 Resistencia de 33KOhm-1/4W Ref. R21 1
Condensador electroltico de 2200F/25V Ref. C1 4 Condensador cermico
de 0.1F/50V Ref. C2,C5, C6, C14. 2 Condensadores electroltico de
470F/25V Ref. C3,
C4. 2 Condensadores cermico de 0.001F/50V Ref. C7,
C13. 1 Condensador cermico de 0.022F/50V Ref. C8 3 Condensadores
cermico de 0.0022F/50V Ref.
C9, C11, C12. 1 Condensador de tantalio de 2.2F/35V Ref. C10
1 Puente rectificador de 1.5A (W06M) Ref. D1 2 Diodo zener de
6.8V/1W Ref. D2,D3 2 Diodos de propsito general 1N4148 Ref. D4,D5 1
Transistor de propsito general 2N3906 Ref. Q1 1 Transistor de
propsito general 2N3904 Ref. Q2 1 Trimmer de 500Ohm Ref. P1 1
Trimmer de 5KOhm Ref. P2 1 Trimmer de 50KOhm Ref. P3 1 Trimmer de
500KOhm Ref. P4 1 Trimmer de 100KOhm Ref. P5 1 Circuito impreso
CEKIT Ref. KDM-11a 1 Base para circuito integrado de 8 pines 2
Bases para circuito integrado de 14 pines 15 Espadines para
circuito impreso 2 Disipadores TO220 4 Tornillos de 1/4 x 1/8 con
sus tuercas 6 Tornillos de 1/2 x 1/8 con sus tuercas 8 Tornillos
golosos de 2mm 4 Separadores plsticos 1 Llave selectora 3P4T 1
Perilla para potencimetro 1 Pulsador cuadrado N.A. 1 Bornera tipo
baffle
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Circuitos Electrnicos Digitales 60
1 Jack monofnico para chasis 1 Chasis metlico Ensamblaje de
Cerradura Codificada Dado el diagrama, los componentes y el
circuito impreso ensamble una CERRADURA CODIFICADA.
TCNICA DE TRABAJO 1. Suelde los puentes. 2. Suelde resistencias,
diodos, condensadores,
transistores y bases.
3. Doble los terminales del regulador colocando el rea de
disipacin contra el circuito impreso y suldelo.
4. Suelde el relevo, los conectores J1 y J2, los sockets en lnea
J3, J4 y J5 y por ltimo los espadines.
5. Coloque y suelde con cuidado el conector AC/DC para
alimentacin J1, siguiendo la orientacin del circuito impreso.
6. Fije la clave deseada, usando los sockets de programacin (J3,
J4 y J5) y puentes de alambre cubiertos, para evitar cortos. Los
terminales de todas las teclas que no se emplean para fijar la
clave, se llevan al socket de reposicin J5.
7. Inserte el teclado decimal en el conector J2 y suelde el
pulsador de reposicin (RST) Reset.
Socket: Enchufe hembra, base o scalo para conectar puentes de
alambre.
MATERIALES, HERRAMIENTAS, EQUIPOS E INSTRUMENTOS Estao Pasta
para soldar (fundente) Silicona Disolvente (alcohol) Alicate
universal Alicate de corte diagonal Alicate pela cable Pinzas punta
redonda y punta cuadrada Pinza punta curva Destornilladores planos
y de estra Navaja Soldador tipo cautn Porta soldador Solda-pull
Cepillo
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Circuitos Electrnicos Digitales 61
1 Circuito integrado CD4043 Ref. IC1 1 Circuito integrado CD4081
Ref. IC2 1 Circuito integrado CD4017 Ref. IC3 1 Regulador fijo de
12V, 7812 Ref. RG1 6 Resistencias de 1K-1/4W Ref. R1, R2, R3,
R4,
R5, R7.
1 Resistencia de 470-1/4W Ref. R6 1 Resistencia de 2.7K-1/4W
Ref. R8 1 Resistencia de 100K-1/4W Ref. R9 3 Resistencias de
4.7K-1/4W Ref. R10, R12, R13. 1 Resistencia de 27K-1/4W Ref. R11 1
Condensador electroltico de 100F/25V Ref. C1 1 Condensador de
tantalio de 2.2F/35V Ref. C2 2 Condensadores cermicos de 0.1F/50V
Ref. C3,
C5. 1 Condensador electroltico 10F/16V Ref. C4 2 Diodos
rectificadores 1N4004 Ref. D1, D2 1 Diodo led de 5mm, rojo Ref. D3
1 Diodo led de 5mm, verde Ref. D4 1 Diodo led de 5mm, amarillo Ref.
D5 2 Transistores de propsito general 2N3904 Ref. Q1,
Q2. 1 Rel de 12V-10A Ref. RL1
1 Conector AC/DC Ref. J1 1 Conector en lnea de 14 pines, macho
Ref. J2 1 Socket en lnea de 12 pines Ref. J3 1 Socket en lnea de 4
pines Ref. J4 1 Socket en lnea de 8 pines Ref. J5 1 Teclado decimal
2 Bases para circuito integrado de 16 pines 1 Base para circuito
integrado de 14 pines 5 Espadines para circuito impreso 1 Circuito
impreso CEKIT Ref. KDM-13
Ensamblaje de un Frecuencmetro Digital Dado el diagrama, los
componentes y el circuito impreso ensamble un FRECUENCMETRO
DIGITAL. TCNICA DE TRABAJO 1. Suelde todos los puentes de alambre.
2. Suelde en orden los siguientes componentes:
resistencias, diodos, transistores, bases para circuito
integrado, condensadores, borneras y trimmer multivuelta.
3. Monte y suelde los displays, orintelos adecuadamente.
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Circuitos Electrnicos Digitales 62
4. Limpie el circuito impreso con disolvente. Djelo secar.
5. Coloque sobre sus bases todos los circuitos integrados
atendiendo a su correcta orientacin.
6. Construya las puntas de prueba del frecuencmetro soldando los
dos caimanes del extremo del cable duplex.
7. Conecte las puntas de prueba en la bornera de entrada
correspondiente, atendiendo a la polaridad y a los colores de los
cables, positivo-rojo y negativo-negro.
MATERIALES, HERRAMIENTAS, EQUIPOS E INSTRUMENTOS Estao Pasta
para soldar (fundente) Silicona Disolvente (alcohol) Alicate
universal Alicate de corte diagonal Alicate pela cable Pinzas punta
redonda y punta cuadrada Pinza punta curva
Destornilladores planos y de estra Navaja Soldador tipo cautn
Porta soldador Solda-pull Cepillo 1 Circuito integrado optoaislador
4N25 Ref. IC1 1 Circuito integrado 555 Ref. IC2 1 Circuito
integrado 4553 Ref. IC3 1 Circuito integrado 4543 Ref. IC4 2
Resistencias de 10K-1/4W Ref. R1, R8 1 Resistencia de 100 K-1/4W
Ref. R2 6 Resistencias de 1K-1/4W Ref. R3, R4, R7, R10,
R11, R12. 1 Resistencia de 30K-1/4W Ref. R5 1 Resistencia de
33K-1/4W Ref. R6 1 Resistencia de 5.6K-1/4W Ref. R9 7 Resistencias
de 330-1/4W Ref. R13 a R19 1 Resistencia de 390-1/4W Ref. R20 1
Trimmer multivueltas de 100K Ref. P1 2 Diodos rpidos 1N4148 Ref.
D1, D2 4 Transistores de propsito general 2N3906 Ref. Q1,
Q3, Q4, Q5.
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Circuitos Electrnicos Digitales 63
1 Transistor de propsito general 2N3904 Ref. Q2 2 Condensadores
cermicos de 0.01F/50V Ref. C1,
C3. 1 Condensador de tantalio de 1F/35V Ref. C2 1 Condensador
cermico de 0.1F/50V Ref. C4 1 Condensador cermico de 0.001F/50V
Ref. C5 4 Displays nodo comn Ref. DISP1 a DISP4 1 Circuito impreso
CEKIT Ref. KDM-19 2 Conectores de tornillo, de dos pines 2 Caimanes
pequeos, rojo y negro 2 Bases para circuito integrado de 16 pines 2
Bases para circuito integrado de 8 pines 1m Cable duplex N 24, rojo
y negro
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Circuitos Electrnicos Digitales 65
GLOSARIO
0: Son circuitos electrnicos con dos niveles diferentes de
voltaje. En lgica positiva, el mayor nivel de voltaje se designa
representativo del estado lgico 1. El otro estado se designa con
0.
1: Indica uno de los dos posibles estados lgicos. Para
relacionar estos estados.
Apagado (OFF): El estado no conductor de un elemento conmutador,
generalmente un transistor.
Biestable: La propiedad de tener dos estados estables. En
consecuencia un circuito biestable a menudo se llama
indefinidamente un biestable.
Encendido (ON): El estado conductor de un elemento
conmutador.
Flotacin: Un potencial no fijo.
Inversor digital: Circuito que invierte seales digitales,
convirtiendo 0 en 1 y viceversa.
Onda Cuadrada: Onda de corriente alterna (CA) que alterna su
valor entre dos valores extremos sin pasar por
los valores intermedios (lo contrario de lo que sucede con la
onda senoidal y triangular, etc.).
Onda triangular: Onda de corriente alterna (CA) en la que la
variacin de la amplitud en funcin del tiempo puede ser descrita
mediante segmentos rectos, crendose la imagen de un tringulo de
base horizontal.
Rampa: Una forma de onda en la cual la variable, ya sea voltaje
o corriente, se incrementa o decrece linealmente con el tiempo.
RMS: Valor eficaz que un instrumento debera medir para una onda
seno. Es calculado a partir de una onda rectificada. Si se miden
seales que no son senoidales, el valor es errneo.
Seal: Usado indefinidamente para significar la forma de onda,
tanto de corriente como de voltaje, proporcionada por una
fuente.
Tensin RMS: Valor de tensin en corriente continua que producir
la misma potencia disipada en una resistencia.
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Circuitos Electrnicos Digitales 66
Tierra: Comprende a toda la ligazn metlica directa, sin fusibles
ni proteccin alguna, de seccin suficiente entre determinados
elementos o partes de una instalacin y un electrodo o grupo de
electrodos enterrados en el suelo, con el objeto de conseguir que
en el conjunto de instalaciones no existan diferencias potenciales
peligrosas y que al mismo tiempo permita el paso a tierra de las
corrientes de falla o la de descargas de origen atmosfrico.
Tierra: La terminal a la cual generalmente se refiere los
potenciales. En la prctica, el chasis de metal sobre el cual se
construye una unidad electrnica.
TTL: Lgica transistor.
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Circuitos Electrnicos Digitales 67
REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS
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y Microprogramable. Editorial Mc Graw-Hill. Madrid-Espaa.
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Electrnica Digital y Circuitos Integrados, fascculos N 7 y 8.
Editorial CEKIT. Pereira-Colombia.
Morris, R. & Millar, J. (1978). Diseo con Circuitos
Integrados TTL. Compaa Editorial Continental, S.A. Mxico
DF-Mxico.
Rodrguez, A. & otros. (1991). Prcticas de Electrnica.
Editorial Mc Graw-Hill. Madrid-Espaa.
Rodrguez, L. (1999). Electrnica Digital Moderna Tomos 1, 2 y 3.
Editorial CEKIT. Pereira-Colombia.
Tokheim, R. (1991). Principios Digitales. (2 ed.). Editorial Mc
Graw-Hill. Madrid-Espaa.
Aprenda Fcil Electrnica Digital. Fascculos Nmeros 7 y 8.
Ediciones Culturales Ver. Bogot-Colombia.
http://html.rincmdelvago.com/circuitos-electricos-y-electronicos.html.com
http://www.simbologia-electrica.com/
http://www.infet.org//lecciones/teoriaatomica/defaulthtml.com
http://www.fiscanet.comar/fisica/f3oup01/ap/f3_20c_magnetismo-php