Electronica digital

Circuito DTL: Práctica 1
(Agosto 2010)



Resumen— En esta práctica se estudiaran las características temporales de la familia lógica DTL, la cual consiste en la formación de compuertas lógicas (estados) mediante el empleo de elementos como diodos y resistencias.

Palabras clave— Diodos, Transistores, DTL, Tiempo de retardo, compuerta lógica.
Introducción
L
a presente practica pretendemostrar que la respuesta a la salida de un circuito lógico no es instantánea (es decir, que no ocurre en un intervalo de tiempo igual a 0) que presenta unos retardos con respecto la entrada, tanto en los instantes de subida(tpLH). Como en los de bajada (tpHL).
Marco teórico
Las iniciales DTL vienen del nombre en inglés para la familia lógica denominada Diode Transistor Logic. Es decir estamostratando con una familia que está constituida por diodos y transistores (sin olvidar a las resistencias). Los primeros se encargan de realizar la parte lógica, (así como se muestra en la figura 2) y el transistor actúa como amplificador inversor, esto se verá en el circuito de la segunda etapa. Esta separación de funciones nos permite empezar a estudiar esta familia viendo cómo se construye lalógica con los diodos.
El diodo es un elemento semiconductor que permite el paso de corriente eléctrica en una sola dirección, asemejándose a un interruptor (no controlado), debido a sus características se les suele llamar rectificadores, ya que pueden eliminar la parte negativa de una señal.
A continuación podemos observar la curva característica de corriente de un diodo ideal, el cual nos muestrael comportamiento anteriormente mencionado.

(a)

(b)

Fig 1. (a)Curva característica de un diodo ideal, para efectos de modelamiento de una compuerta lógica. (B)Grafica I Vs V del diodo. En el primer cuadrante, región de polarización directa; en el tercero, polarización inversa
Análisis circuitos
Circuito 1

Fig 2 Circuito 1

Para analizar este circuito tomamos todas lasposibilidades posibles de entradas, teniendo en cuenta que cada una puede ser o nivel lógico alto o bajo. De este modo si Va, Vb o ambas se encuentran a un nivel lógico bajo (digamos 0.2V) entonces el diodo respectivo se encontrara encendido y a la salida (Vout) abra un nivel de tensión de 0.2 + Vth donde Vth es el voltaje de juntura del diodo, generalmente 0.7V para diodos de silicio, esto daría 0.9V loque se considera un nivel lógico bajo.
Si ambas entradas se encuentran a un nivel lógico alto (5V) los diodos se encontraran apagados ya que no puede haber 5.7V con una alimentación de 5V, si los diodos están apagados no cae corriente por la resistencia y Vout tendría un valor de 5V.
Finalmente podemos obtener la siguiente tabla de verdad:

Tabla I
Tabla de verdad circuito Fig 1
Va | Vb |Vout |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
TB 1. Tabla que permite conocer la respuesta de la compuerta lógica empleada en el circuito 1.

De la tabla I podemos identificar que se trata de una compuerta AND, ya que solo de una salida de 1 cuando las dos entradas se encuentran en 1.
Circuito 2

Fig 3 Circuito 2.

Para el análisis del circuito de la figura 2 observamos quela parte encerrada en rojo es el mismo circuito de la Fig 1 (Compuerta AND) de este modo tendríamos que analizar el resto del circuito, podemos darnos cuenta que cuando en Vout2 (Salida de la compuerta AND, ver Fig 2) se encuentra en 0 los diodos D3 y D4 bajan la tensión de salida 0.9V a 0V ya que no se encienden los diodos, esto hace que el transistor se encuentre en corte lo que nos da unasalida de 5V.
De esta forma el circuito de la Fig 2 es una compuerta NAND la siguiente tabla de verdad nos muestra su funcionamiento.

Tabla II
Tabla de verdad circuito Fig 2
Va | Vb | Vout |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
TB 2. Tabla que permite conocer la respuesta de la compuerta lógica empleada en el circuito 2.

Tiempos de retraso
El objetivo de este...