CÓDIGO :

SECCIÓN :

ALUMNO :

DOCENTE : DR. CARLOS E. ARELLANO

RAMIREZ

PRACTICA DE LABORATORIO: ENSAYO DE COMPUERTAS

LÓGICAS

OBJETIVOS

Conocer algunos términos básicos de las características de los circuitos integrados

digitales TTL - CMOS y realizar prácticas para demostrar estos conceptos.

Conocer mediante el ensayo el funcionamiento lógico de las distintas compuertas

digitales

Imple

FUNDAMENTO TEORICO

Para la construcción de un circuito digital con lógica TTL hay que tener presente

algunos conceptos básicos como:

TTL, o lógica de transistores (transistor-transistor logic), tiene una lista extensa de

funciones digitales y es comúnmente la familia lógica más popular. Además de la

familia TTL, existen otras como la ECL, CMOS. Los circuitos integrados TTL se

distinguen comúnmente por la designación numérica tal como la serie 5400 y 7400. La

designación numérica de la serie 7400 implica que los circuitos integrados están

numerados 7400, 7401, 7402 etc. Existen otros fabricantes que le dan otra

designación numérica como 9000 y 8000.

La señal binaria a la entrada o salida de cada compuerta puede tener uno de dos

valores. El valor de una señal representa lógica 1 y el otro lógica 0, es decir existen

dos tipos de señales asignadas.

Las hojas técnicas de especificaciones de datos de los circuitos integrados definen

funciones digitales no en términos de lógica 1 o lógica 0 sino en términos de niveles H

y L. En la tabla siguiente se listan los voltajes de nivel alto (H, high) y nivel bajo (L,

low) para tres familias de circuitos integrados lógicos digitales. En cada familia hay un

rango de valores de voltaje que el circuito puede reconocer como nivel alto o nivel

bajo. El valor típico es el que se usa más comúnmente. La tabla da además los

voltajes de suministro como referencia para cada familia.

TTL tiene valores típicos de H=3.5 voltios y L=0.2 voltios.

Características de las familias de CI lógicos.

Fan-out es el número máximo de entradas que pueden conectarse a la salida de la

compuerta y se expresa con un número.

Disipación de potencia es la potencia suministrada necesaria para operar una

compuerta.

Retardo de propagación es el tiempo promedio de demora en la transición de

programación de una señal de la entrada a la salida, cuando las señales binarias

cambian de valor.

Margen de ruido es el máximo voltaje de ruido agregado a la señal de entrada de un

circuito digital que no acuse un cambio indeseable, a la salida del circuito.

El circuito básico de la familia lógica TTL, es la compuerta NAND. Hay muchas

versiones de TTL de las cuales se listan tres en la tabla siguiente. Esta tabla da las

características generales de las familias de CI lógicos. Los valores listados son

representativos con base en la comparación. Para cualquier familia o versión los

valores pueden variar.

Tipo de familia Voltaje de Nivel alto de voltaje (V) Nivel bajo de voltaje (V)

de CI fuente (V) Rango Típico Rango Típico

TTL Vcc = 5 2.4 - 5 3.5 0 - 0.4 0.2

ECL VEE = -5.2 -0.95 - -0.7 -0.8 -1.9 - -1.6 -1.8

CMOS VDD = 3-10 VDD VDD 0 - 0.5 0

La compuerta TTL normalizada fue la primera versión de esta familia. Luego se

insertaron mejoras como es la reducción de la demora de propagación y apareció la

TTL Schottky.

Recomendaciones para la implementación de circuitos digitales

Para tener un circuito lógico que funcione correctamente es necesario que el diseño

sea implementado correctamente y además cumpla con algunos requerimientos:

El voltaje de alimentación (Vcc) no debe exceder de 5.25V, ni descender de 4.75V.

Las entradas no deben exceder ni ser inferiores que Vcc.

Las entradas TTL no conectadas por lo general toman un nivel alto, por lo tanto

coloque a estas entradas tierra para que tomen un nivel bajo.

Utilizar por lo menos un condensador de 0.1uF por cada 5 a 10 CI de compuertas,

para evitar los picos de voltaje o corriente.

Evitar cables largos, cables sobre los CI y enredos dentro de los circuitos.

No colocar excesivas entradas TTL a la salida de una compuerta.

Diodo Emisor de Luz (LED)

El LED emite luz cuando está polarizado directamente y está apagado cuando se

polariza inversamente. Para la protección del LED y del integrado, este se conecta en

serie con una resistencia de 220 para limitar la corriente (20mA).

Familia de Fan-out Disipasión de Demora de Margen de

CI lógico potencia en (mW) propagación (ns) Ruido (V)

TTL normalizado 10 10 10 0.4

TTL Schottky 10 22 3 0.4

TTL Schottky de

baja potencia 20 2 10 0.4

ECL 25 2.5 2 0.2

CMOS 50 0.1 25 3

Display de 7 segmentos.

El display comúnmente posee 7 segmentos (a, b, c, d, e, f, g), además de un punto

decimal (PT), ¿a qué se llama display de ánodo común?, este display como su

nombre lo indica, es el que tiene conectado el ánodo común de todos los diodos (de a

– g y PT), dejando el cátodo libre para que sea excitado. Para que uno de los

segmentos se encienda, el punto de ánodo común se conecta a Vcc, y el cátodo libre

se conecta a tierra. Para el caso del display de cátodo común, para que se encienda

un segmento se conecta el punto común a tierra y el ánodo se conecta a Vcc.

MATERIALES Y EQUIPOS

1 Circuito integrado de cada uno 74LS32, 74LS08, 74LS04, 74LS02, 74LS00

3 diodos LED

7 Resistencias 220

Fuente de alimentación

Multímetro

Protoboard

Cablecillos

PROCEDIMIENTO

a. Ensayar las compuertas lógicas demostrando su tabla de verdad

b. En los CI TTL dejar las entradas flotantes y observar que pasa con la salida Vo,

medir con el Multímetro el valor de tensión en dichas entradas.

c. Implementar el ejercicio propuesto por el profesor y verificar el cumplimiento de

la tabla de verdad del sistema.

CUESTIONARIO

1. ¿Qué significa SSI, MSI, LSI, VLSI y porqué se les llama así?

2. A que compuertas pertenecen las siguientes series: 7408, 7432, 7404, 7400,

7402, 7410, 7420, 7430 y 7486

3. Qué es Retardo de Propagación, Dar ejemplos para TTL y CMOS??

4. Qué es consumo de Potencia para un CI. Dar ejemplos para TTL y CMOS?

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA