LABORATORIO 1: CIRCUITOS INTEGRADOS.
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS.
FACULTAD DE INGENIERÍA.
LABORATORIO #1: CIRCUITOS INTEGRADOS.
FUNDAMENTOS DE CIRCUITOS DIGITALES.
MIGUEL ÁNGEL QUINTERO RODRIGUEZ.
20191005007.
PROFESOR: CÉSAR ANDREY PERDOMO CHARRY.
6 / Octubre / 2020
BOGOTÁ D.C
INTRODUCCIÓN
En el siguiente informe/blog se encontrará toda la información necesaria para entender el funcionamiento, tanto teórico como práctico de algunos tipos de circuitos integrados y la forma es que fueron conectados (pull up y pull down). Para entender el funcionamiento de un circuito digital es necesario entender que se trabaja con una lógica basada en un sistema numérico binario (base 2).
MATERIALES.
*Circuitos Integrados: 7400, 7402, 7404, 7408, 7410, 7411, 7420, 7421, 7427, 7432 y 7486.
*Resistencias (10k ohm y 470 ohm).
*Protoboard.
*Jumpers o conectores.
*Fuente de 4.5 V o 3 baterías AA de 1.5 V cada una.
*1 SPST de conmutadores DIP x 4.
METODOLOGÍA Y ANÁLISIS DE RESULTADOS.
Para desarrollar el siguiente laboratorio se hizo uso del simulador de circuitos electrónicos TinkerCAD. Una herramienta libre que permite acceder a distintos materiales de trabajo, como los que se piensan utilizar en el proceso (Circuitos Integrados, resistencias, protoboard, y demás). En estos simuladores se puede evidenciar la teoría detrás de de cada elemento, como lo que son los circuitos integrados, las compuertas lógicas y las configuraciones de conexión para los switches (Pull-Up y Pull-Down).
Los circuitos integrados poseen compuertas lógicas básicas (AND, OR y NOT, sus opuestos correspondientes), cada compuerta lógica tiene unas salidas que entrega un pulso o una señal dependiendo de la instrucción que reciba (HIGH o LOW). La instrucción que reciba también depende de la configuración resistiva que se haya conectado al switch, y esas configuraciones serán las encargadas de entregar esa instrucción al switch y al circuito integrado. La configuración PULL-UP utiliza una lógica negativa, el switch abierto envía una señal LOW a la compuerta del circuito integrado y cerrado envía una señal HIGH . Caso contrario pasa con la configuración PULL-DOWN, que al estar el switch abierto envía el pulso HIGH y estando cerrado envía un pulso LOW. Las configuraciones se muestran en las siguientes representaciones:
Figura 1. Configuración PULL-UP.
Figura 2. Configuración PULL-DOWN.
Compuerta NAND de dos entradas 7400:
Para probar el funcionamiento de ese circuito de dos entradas con lógica NAND, se realizó un montaje como el siguiente:
Figura 4. Montaje circuito integrado 7400.
En el montaje se evidencia como a las entradas A4 y B4 fueron conectadas con una configuración pull-up, y de la parte inferior del montaje fueron conectadas las entradas A1 y B1 con una configuración resistiva pull-down. A ambas compuertas de dos entradas con distintas configuraciones, sus salidas fueron conectadas a un LED de distinto color, el LED rojo es la configuración pull-up y el LED verde está conectado a la salida de la compuerta con configuración pull-down. De acuerdo con la tabla de funciones de ese circuito Integrado pueden haber 3 situaciones en resumidas cuentas para ver el comportamiento del diodo.
1. INTERRUPTORES ABIERTOS:
Para este caso, se sabe que cuando todos los interruptores están abiertos, en la configuración pull-up hay un envío de un pulso HIGH, por lo cual a las entradas A4 y B4 del circuito llegara un pulso HIGH, y siguiendo la tabla de función de ese circuito integrado en la salida Y4 hay un pulso LOW por lo cual el LED no enciende. Lo contrario pasa con las entradas A1 y B1 que al tener una configuración resistiva pull-down la señal enviada a las entradas del circuito integrado es LOW y por ello la salida Y1 será HIGH, por lo cual el LED verde se ilumina.
2. INTERRUPTORES CERRADOS:
3. INTERRUPTORES INTERCALADOS:
En este caso pueden haber dos maneras de intercalar los interruptores, pero en ambos casos no varía el resultado o la señal de salida, todo es basado en lo que la tabla de funciones nos indica.
La lógica de este tipo de compuertas lógicas NAND nos dice que sin importar que alguna de las señales entrantes esté en LOW, mientras la otra se encuentre en HIGH, la salida siempre será HIGH, es por ello que los dos LEDs se iluminan, muestran que a la salida hay un pulso de tipo HIGH.
Compuerta NOR de dos entradas 7402:
Para probar el funcionamiento de ese circuito de dos entradas con lógica Nor, se realizó un montaje como el siguiente:
En el montaje se evidencia como a las entradas A3 y B3 fueron conectadas con una configuración pull-up, y de la parte inferior del montaje fueron conectadas las entradas A2 y B2 con una configuración resistiva pull-down. A ambas compuertas de dos entradas con distintas configuraciones, sus salidas fueron conectadas a un LED de distinto color, el LED rojo es la configuración pull-up y el LED verde está conectado a la salida de la compuerta con configuración pull-down. De acuerdo con la tabla de funciones de ese circuito Integrado pueden haber 3 situaciones en resumidas cuentas para ver el comportamiento del diodo.
1. INTERRUPTORES ABIERTOS:
Para este caso, se sabe que cuando todos los interruptores están abiertos, en la configuración pull-up hay un envío de un pulso HIGH, por lo cual a las entradas A3 y B3 del circuito llegará un pulso HIGH, y siguiendo la tabla de función de ese circuito integrado en la salida Y3 hay un pulso LOW por lo cual el LED no enciende. Lo contrario pasa con las entradas A2 y B2 que al tener una configuración resistiva pull-down la señal enviada a las entradas del circuito integrado es LOW y por ello la salida Y1 será HIGH, por lo cual el LED verde se ilumina.
2. INTERRUPTORES CERRADOS:
3. INTERRUPTORES INTERCALADOS:
En este caso pueden haber dos maneras de intercalar los interruptores, pero en ambos casos no varía el resultado o la señal de salida, todo es basado en lo que la tabla de funciones nos indica.
Compuerta de 1 entrada 7404:
Para probar el funcionamiento de ese circuito de una entrada, se realizó un montaje como el siguiente:
En el montaje se evidencia como la entrada A5 está conectada a la salida Y3 del circuito 7402, o sea, está conectado a una configuración resistiva de pull-up, y la salida Y5 del 7404 está conectada a un LED rojo que mostrará el comportamiento de la compuerta inversora de ese circuito integrado. Lo mismo pasa con la entrada A2, que se encuentra conectada a la salida Y2 del circuito integrado 7402.
En este circuito integrado solo hay 2 estados que comprobar, cuando la señal de entrada sea HIGH y cuando el pulso de entrada sea LOW.
1. SEÑAL DE ENTRADA HIGH:
En este tipo de circuitos integrados no afecta mucho la configuración resistiva que se utilice para enviar la señal HIGH al 7404, lo que interesa es ver qué hay a la salida del circuito, y tal cual lo dice la tabla, si ingresa un pulso de valor HIGH, a la salida hay un pulso de valor LOW y por ello no se ilumina ninguno de los dos LED.
2. SEÑAL DE ENTRADA LOW:
Por el contrario al caso anterior, en el montaje se evidencia como de entrada al 7404 hay un pulso de valor LOW ya que los diodos de 7402 se encuentran apagados, pero tal cual lo dice la tabla si a la entrada de la compuerta lógica hay una señal LOW, a la salida saldrá un pulso de valor HIGH, y es por ello que los dos diodos alumbran.
Para probar el funcionamiento de ese circuito de una entrada, se realizó un montaje como el siguiente:
En el montaje se evidencia como la entrada A5 está conectada a la salida Y3 del circuito 7402, o sea, está conectado a una configuración resistiva de pull-up, y la salida Y5 del 7404 está conectada a un LED rojo que mostrará el comportamiento de la compuerta inversora de ese circuito integrado. Lo mismo pasa con la entrada A2, que se encuentra conectada a la salida Y2 del circuito integrado 7402.
En este circuito integrado solo hay 2 estados que comprobar, cuando la señal de entrada sea HIGH y cuando el pulso de entrada sea LOW.
1. SEÑAL DE ENTRADA HIGH:
2. SEÑAL DE ENTRADA LOW:
CONCLUSIONES.
Por medio de experimentación y un correcto uso de los conocimientos básicos de circuitos que se han adquirido hasta la fecha, se ha comprobado el funcionamiento de cada uno de los circuitos integrados mencionados, se comprobó que las tablas provistas por cada uno de los datasheets de los circuitos eran correctas, tenían una lógica cierta.
Se aplicó la teoría de las configuraciones resistivas (pull-up y pull-down), y se comprobó el funcionamiento mediante las compuertas y el uso de los leds. Es vital el uso de datasheets para el uso de los circuitos integrados, ya que las conexiones tanto de entrada como de salida puede variar de un modelo a otro.
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