UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCOFACULTAD DE
INGENIERIA ELECTRICA ELECTRONICA MECANICA Y MINASCARRERA
PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRONICA
LABORATORIO DE SISTEMAS DIGITALES I
INFORMELABORATORIO N1
ALUMNOS:CARLOS ARTURO BEDIA LUISKAREN PATRICIA PERALTA
CANCHISCODIGO:080231101687DOCENTE:ING. CELSO
PALOMINOSEMESTRE:2015-I
PROCEDIMIENTO1.- RESUMEN TEORICO:a.- NIVELES LOGICOS TTL.TTLes
la sigla en ingls detransistor-transistor logic, es decir, lgica
transistor a transistor. Es una tecnologa de construccin de
circuitos electrnicosdigitales.CARACTERISTICASSutensinde
alimentacin caracterstica se halla comprendida entre los 4,75V y
los 8,25V (como se ve, un rango muy estrecho). Normalmente TTL
trabaja con 5V.Los niveles lgicos vienen definidos por el rango de
tensin comprendida entre 0,0V y 0,8V para el estado L (bajo) y los
5,4V y Vcc para el estado H (alto).La velocidad de transmisin entre
los estados lgicos es su mejor base, si bien esta caracterstica le
hace aumentar su consumo siendo su mayor enemigo. Motivo por el
cual han aparecido diferentes versiones de TTL como FAST, LS, S,
etc y ltimamente los CMOS: HC, HCT y HCTLS. En algunos casos puede
alcanzar poco ms de los 400 MHz.Las seales de salida TTL se
degradan rpidamente si no se transmiten a travs de circuitos
adicionales de transmisin (no pueden viajar ms de 2 m por cable sin
graves prdidas).b.- NIVELES LOGICOS CMOS.Complementary
metal-oxide-semiconductoroCMOS (semiconductor complementario de
xido metlico)es una de lasfamilias lgicasempleadas en la fabricacin
decircuitos integrados. Su principal caracterstica consiste en la
utilizacin conjunta detransistoresde tipopMOSy tiponMOS
configurados de tal forma que, en estado de reposo, el consumo de
energa es nicamente el debido a las corrientes parsitas, colocado
obviamente en la placa base.VentajasLa familia lgica tiene una
serie de ventajas que la hacen superior a otras en la fabricacin de
circuitos integrados digitales: El bajo consumo de potencia
esttica, gracias a la alta impedancia de entrada de los
transistores de tipoMOSFETy a que, en estado de reposo, un circuito
CMOS slo experimentar corrientes parsitas. Esto es debido a que en
ninguno de los dos estados lgicos existe un camino directo entre la
fuente de alimentacin y el terminal de tierra, o lo que es lo
mismo, uno de los dos transistores que forman el inversor CMOS
bsico se encuentra en la regin de corte en estado estacionario.
Gracias a su carcter regenerativo, los circuitos CMOS son robustos
frente a ruido o degradacin de seal debido a laimpedanciadel metal
de interconexin. Los circuitos CMOS son sencillos de disear. La
tecnologa de fabricacin est muy desarrollada, y es posible
conseguir densidades de integracin muy altas a un precio mucho
menor que otras tecnologas.InconvenientesAlgunos de los
inconvenientes son los siguientes: Debido al carcter capacitivo de
los transistores MOSFET, y al hecho de que estos son empleados por
duplicado en parejas nMOS-pMOS, la velocidad de los circuitos CMOS
es comparativamente menor que la de otras familias lgicas. Son
vulnerables alatch-up: Consiste en la existencia de un tiristor
parsito en la estructura CMOS que entra en conduccin cuando la
salida supera la alimentacin. Esto se produce con relativa
facilidad debido a la componente inductiva de la red de alimentacin
de los circuitos integrados. Ellatch-upproduce un camino de baja
resistencia a la corriente de alimentacin que acarrea la destruccin
del dispositivo. Siguiendo las tcnicas de diseo adecuadas este
riesgo es prcticamente nulo. Generalmente es suficiente con
espaciar contactos de sustrato y pozos de difusin con suficiente
regularidad, para asegurarse de que est slidamente conectado a masa
o alimentacin. Segn se va reduciendo el tamao de los transistores,
las corrientes parsitas empiezan a ser comparables a las corrientes
dinmicas (debidas a la conmutacin de los dispositivos).c.-
IMNUNIDAD AL RUIDO.Se denomina ruido a cualquier perturbacin
involuntaria que puede originar un cambio no deseado en la salida
del circuito. El ruido puede generarse externamente por la
presencia de escobillas en motores o interruptores, por acoplo por
conexiones o lneas de tensin cercanas o por picos de la corriente
de alimentacin. Para no verse afectado por el ruido, los circuitos
lgicos deben tener cierta inmunidad al ruido, que se define como la
capacidad para tolerar fluctuaciones en la tensin no deseadas en
sus entradas sin que cambie el estado de salida.d.- MARGEN DE
RUIDO.Los fabricantes establecen un margen de seguridad conocido
como MARGEN DE RUIDO para no sobrepasar los valores crticos de
tensin.
Si la tensin de entrada mnima a nivel alto de una puerta tiene
como valor VIHmn, la tensin mnima de salida a nivel alto debe ser
igual o superior a VIHmn. Pero para evitar la influencia de ruidos
que afecten a la siguiente puerta, no se permitir una tensin de
salida inferior a VIHmn ms el margen de ruido a nivel alto
(VNIH):
Para determinar el valor de VOLmx aplicamos el mismo criterio
pero utilizando el margen de ruido a nivel bajo (VNIL):
Margen de ruido a nivel bajo (VNIL):
Margen de ruido a nivel alto (VNIH):
e.- DISIPACION DE POTENCIA.Por una puerta lgica circula
corriente procedente de una fuente de alimentacin continua. Cuando
el estado de la salida de la puerta es alto circula una corriente
ICCH y cuando est a nivel bajo circula ICCL. Al aplicar impulsos a
las entradas de una puerta, la salida conmuta entre los estados
alto y bajo por lo que la corriente de alimentacin vara entre ICCH
y ICCL. Por esto, la disipacin de potencia de una puerta lgica se
calcula efectuando la media aritmtica de los dos resultados (los
clculos se realizan en vaco, sin ninguna carga conectada a la
salida de la puerta).
f.- RETARDO DE PROPAGACION.Cuando una seal se propaga a travs de
un circuito electrnico, siempre experimenta un retardo de tiempo.
Un cambio de nivel de salida siempre se produce en cierto tiempo,
llamado tiempo de retardo de propagacin, despus de que se ha
realizado un cambio en las entradas.Existen dos tiempos de
propagacin: tpLH : Tiempo entre un determinado punto del pulso de
entrada (50% del flanco) y el correspondiente punto (50% del
flanco) del impulso de salida cuando la salida cambia de nivel bajo
a nivel alto. tpHL : Tiempo entre un determinado punto del pulso de
entrada (50% del flanco) y el correspondiente punto (50% del
flanco) del impulso de salida cuando la salida cambia de nivel alto
a nivel bajo.tpD : Tiempo de propagacin medio. Debido a que los
tiempos tpLH y tpH no son iguales en una misma puerta, se da el
tiempo de propagacin medio:
El retardo de propagacin de una puerta limita la frecuencia a la
que puede trabajar. Cuanto mayor es el retardo de propagacin, menor
es la frecuencia mxima. Luego, un circuito de muy alta velocidad
ser aquel que tenga un retardo de propagacin muy pequeo.g.-
PRODUCTO VELOCIDAD POTENCIA.Ya que la mayora de aplicaciones
trabajarn en rgimen dinmico la velocidad de conmutacin de los
circuitos debe ser muy elevada. De esta manera, la velocidad de un
circuito junto con la disipacin de potencia se convierten en los
factores determinantes de la calidad de una familia lgica. Para
facilitar la comparacin de unas familias lgicas con otras, estas
dos caractersticas se suelen dar unidas en un producto entre ambas
expresado en pJ (picoJulios). La potencia que se utiliza en esta
expresin se refiere al rgimen esttico (cuando trabajamos en
conmutacin, la potencia de una puerta se incrementa debido a su
elevada rapidez, al aumentar la corriente Icc). El fabricante
intentar minimizar en lo posible este producto.h.- FAN IN Y FAN
OUT.Los fabricantes suelen especificar de carga para las entradas y
factores de excitacin para las salidas, refiriendo las magnitudes
de las corrientes en estado alto y bajo con respecto de las
unidades de carga definidasUn ejemplo seria:
2.- Obtener la curva de transferencia de la puerta NAND a partir
del C.I. 74LS00.
3.- Verificar la tabla de lgica de funcionamiento de los
siguientes TTLs.74LS00 NAND DE DOS ENTRADASABSALIDA
001
011
101
110
74LS02 NOR DE DOS ENTRADASABSALIDA
001
010
100
110
74LS04 NOTASALIDA
01
10
74LS08 AND DE DOS ENTRADASABSALIDA
000
010
100
111
74LS32 OR DE DOS ENTRADASABSALIDA
000
011
101
111
74LS86 OR-EXCLUSIVOABSALIDA
000
011
101
110
4.- Implementar en el laboratorio el circuito lgico mostrado y
haciendo uso de la tabla de combinaciones, hallar el valor de
f(w,x,y,z). Verificar los valores tericos con los obtenidos en el
laboratorio. Considere la entrada w como la entrada ms
significativa.
Tabla de verdadWXYZSALIDA
00001
00010
00101
00110
01001
01010
01101
01110
10000
10010
10100
10111
11000
11011
11100
11111
La funcin requerida ser:
Imagen del resultado obtenido estando en la combinacin 1 1 1
1.5.- Obtener la curva de transferencia de la puerta mostrada en el
osciloscopio. 6.- Implementar en el laboratorio el circuito lgico
mostrado en la figura, llenar una tabla de combinaciones,
determinar S y C. Contrastar los valores tericos y prcticos.
Tabla de verdad:ABCS1C1
00000
00101
01001
01110
10001
10110
11010
11111
Obtenemos las siguientes funciones:
7.- Determinar la funcin booleana de salida en el circuito
mostrado, indique la tabla de combinaciones. Verificar en el
laboratorio su funcionamiento, donde X es la entrada ms
significativa, siguiendo A, B, C, en ese orden. Determinar los
valores de S y C.
La tabla de verdad es:XABCS2C2
000000
000110
001010
001101
010010
010101
011001
011111
100000
100111
101011
101101
110010
110100
111000
111111
Obtenemos las siguientes funciones:
Imagen de los resultados obtenidos de los ejercicios 6 y 7, de
izquierda a derecha estando ambos en las combinaciones 1 1 1 y 1 1
1 1.
OBSERVACIONES:-NingunaCONCLUSIONES:-Se pudo observar el
funcionamiento de cada TTL indicado.-Observamos las tablas de
verdad, as como tambin su interaccin al obtener diferentes
combinaciones.-Se observ la funcin de transferencia y de su grafica
pudimos observar el funcionamiento del TTL
mostrado.BIBLIOGRAFIA:-Fundamentos de Sistemas Digitales, Thomas
Floyd 9a Edicin-Sistemas Digitales, Ronald J. Tocci & Neal S.
Widmer 6ta Edicin