práctica de circuitos digitales

GUÍA Nº03
MEDICIÓN DE TIEMPO DE RETARDO DE COMPUERTAS TTL Y CMOS. CURVA DE TRANSFERENCIA

OBJETIVOS

Caracterizar una compuerta de la familia lógica TTL.
Caracterizar una compuerta de la familia lógica CMOS.

MATERIAL Y EQUIPOS

Cantidad Descripción
1 C.I. 74LS02
1 C.I. 4001
1 Diodo IN 4148
1 Resistencia de 1 KΩ
1 Resistencia de 100 KΩ
1 Microinterruptor (1P-1T)
1 Tabletaexperimental
1 Fuente de alimentación
1 Generador de funciones
1 Multímetro

MARCO TEÓRICO

A la fecha, la familia TTL ha tenido gran aceptación en el mercado de los circuitos integrados digitales y regularmente son las primeras con las que el estudiante tiene contacto.

Existen cuatro categorías en las que dicha familia ha sido clasificada: TTL estándar (serie 54/74), TTL de alta velocidad(serie 54H/74H), TTL de baja potencia (serie 54L/74L) y TTL schottky (SERIE 54S/74S). A pesar de que las versiones de alta velocidad y baja potencia fueron diseñadas para aplicaciones específicas, las cuatro familias son compatibles y pueden ser interconectadas entre sí; a la vez que la gran cantidad de combinaciones velocidad / potencia, permiten al diseñador optimizar todas las secciones de unsistema de acuerdo con las especificaciones de funcionamiento.

Las características más importantes de la versión TTL estándar son:












Familia TTL

Otra de las familias lógicas utilizadas con mucha frecuencia por los diseñadores de circuitos digitales en SSI y MSI es la familia CMOS, la cual trajo consigo importantes ventajas sobre las demás familias lógicas. CMOS utiliza unrango de tensión de alimentación de 3 a 15 V y la corriente de entrada requerida por compuerta es muy pequeña (máximo 1 pA). Cuenta con dos series: la serie (4000) que no puede suministrar bastante corriente y la serie 54C/74C que está constituida por pastillas funcionalmente equivalentes a muchas de las compuertas TTL 54/74. Estas compuertas CMOS son aproximadamente el 50% más rápidas que las dela serie 4000 y pueden tener un “fan out” del doble que el de las compuertas TTL de baja potencia.

La mayor desventaja de la familia CMOS es un tiempo de propagación relativamente alto. Los parámetros característicos de una compuerta CMOS depende del voltaje de alimentación VDD que se use.

Algunas características eléctricas de la familia CMOS se enlistan en la tabla siguiente:Familia CMOS

PROCEDIMIENTO

Función de transferencia

Implemente el circuito de la figura 1. Asegúrese de que el interruptor SW este abierto y el C.I. alimentado.









Figura 1

Ajuste el generador para obtener una señal como la mostrada en la figura 2. Tendrá que usar la salida normal y senoidal, recuerde usar el osciloscopio en D.C.









Figura 2Ajuste del osciloscopio en el modo X-Y, 0.5 V/DIV para el canal X y 1 V/DIV para el canal Y. Seleccione el origen de graficación en la esquina inferior izquierda de la pantalla.

Cierre el interruptor SW y grafique a detalle en hoja milimétrica, el trazo obtenido en el osciloscopio, el cual debe ser similar al mostrado en la figura 3. Anote los valores de voltaje correspondientes al “1 y 0 lógico” dela gráfica obtenida.













Apague la fuente de alimentación y sustituya la resistencia R de 1 KΩ de la figura 1, por otra de 100 KΩ.

Encienda la fuente y repita el paso anterior. ¿Qué fue lo que sucedió con la gráfica?, ¿A qué se debió lo anterior?.

Tiempo de retardo TTL

1. Implemente el circuito de la figura 4 con el circuito integrado 74LS02. Alimente el circuitonormalmente (sin los multímetros). Observe que el circuito no tiene entrada debido a que es un oscilador.











Figura 4

2. Mida el periodo T de la señal de salida, con el osciloscopio calibrado en 1V/DIV, C.A. y con la base de tiempo en el rango menor. Probablemente necesitará magnificar la señal en tiempo para poder medir correctamente el periodo.

3. Calcule el tiempo de...