PRÁCTICA 6. CIRCUITOS ARITMÉTICOS

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Virginia Benítez Núñez
hace 7 años
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1 PRÁCTICA 6. CIRCUITOS ARITMÉTICOS 1. Objetivo El objetivo de esta práctica es estudiar un circuito aritmético y aprender cómo construir un componente básico en electrónica digital: el generador de reloj. Como ejemplo de los circuitos aritméticos se va a usar el integrado 74HC283 (sumador completo paralelo de 4 bits). Además, se utilizará el circuito oscilador NE555 para generar la señal de reloj. 2. Material necesario La práctica se realizará en el Laboratorio S2 del Área de Tecnología Electrónica del edificio de Talleres y Laboratorios de la Escuela, donde se hará uso de: Placa de pruebas Sumador de 4 bits 74HC283 Oscilador NE555 Resistencias de 1KΩ y 4K7Ω Condensador de 33 µf Fuente de alimentación Generador de onda 3. Conocimientos previos El alumno debe conocer leer y comprender todos los conceptos explicados en esta memoria. Además, debe haber buscado en internet, leído y tener impresos los datasheets de los integrados a usar en la práctica 4. Realización de la práctica 1. Sumador de 4 bits Montar el sumador de 4 bits gracias al integrado 74HC283 en una placa de pruebas (el datasheet del sumador 74HC283 lo debe haber buscado el alumno antes de la práctica). Se pretenden medir los retrasos que sufre la suma usando este dispositivo. Para ello se introducirá por las entradas A un número con un bit variable y por las B un número fijo, de forma que la salida S sea fija excepto un bit. Así se podrá medir el retraso entre A y Σ. Se recuerda que todas las entradas de cualquier circuito digital deben conectarse a un valor lógico, no pudiendo dejarse al aire. a) Poner en las señales B el número 4 codificado en binario. En A se pondrán los números 10 y 11 en binario, variando entre ellos a una frecuencia de 500 khz. El bit que cambia se obtendrá del generador de señales mediante una señal cuadrada. La entrada C0 debe estar a valor lógico 0. Comprobar que las salidas Σ tienen los valores esperados. Medir el retraso entre A1 y Σ1. b) Poner en B el número 10 codificado en binario. En A, variar igual el valor numérico entre 4 y 12. Poner C0 a 0. Medir el retraso entre A4 y Σ4 y entre A4 y C4. 1

2 2. Construcción de un generador de reloj a partir de un oscilador 555 El circuito integrado 555 es un oscilador multifunción que puede utilizarse para generar multitud de formas de onda (revisar los posibles modos de funcionamiento en el datasheet que debe haber sido buscado y leído antes de la práctica). En esta práctica lo vamos a usar para generar una señal digital de reloj (onda cuadrada que varía entre 0 y 5V). La figura 1 muestra la conexión del NE555 en modo astable que es el que usaremos. Figura 1. Oscilador NE555 en modo astable Con esta conexión, se genera como salida una onda cuadrada periódica que permanece un tiempo t L a nivel bajo (GND) y un tiempo t H a nivel alto (Vcc). Estos valores de tiempo vienen dados por: t H =0.693(R A +R B )C 1 t L =0.693 R B C 1 Se puede observar que, si R A 0 y R B 0, es imposible conseguir con el NE555 una onda perfectamente cuadrada (que esté el mismo tiempo a nivel bajo que a nivel alto). Montar en la placa de pruebas el esquema de la figura 1 con R A =1KΩ, R B =4K7Ω, R L =1KΩ, C=33 µf. 3. Sumador continuo El último montaje de esta práctica consiste en un sumador realimentado, de manera que uno de los sumandos sea el resultado de la suma anterior. El otro sumando es constante. Para lograr este comportamiento se usará un registro de captura, donde se almacenará la suma parcial, como puede verse en la figura 2. 2

3 Figura 2. Sumador continuo El sumando constante es igual a 1, de forma que el circuito completo se comporta como un contador binario, con las salidas en Q1-Q4. Para el registro se va a utilizar un circuito configurable, que ya está montado en una placa de circuito impreso, y cuyo esquemático se muestra en la figura 3. Figura 3. Registro de captura En el circuito de la figura 3, la señal de reloj se generará con el oscilador NE555 del apartado anterior. El registro de captura dispone de LEDs conectados en sus salidas, de forma que es posible ver que el circuito está contando correctamente. 3

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5 5. Memoria de resultados Entregar al final de la práctica. Rellena este folio por delante y por detrás si es necesario NOMBRE: 1. Anotar los retrasos medidos en el apartado 1 de la práctica. Compararlos con los proporcionados en la hoja de características del 74LS283. A1-Σ1: A4- Σ4: A4-C4.: 2. Medir y anotar el período de la onda generada con el oscilador 555 en el apartado 2. Cuadra dicho valor con el valor esperado? Mide además el tiempo que esta a nivel alto y a nivel bajo. Coincide con los valores teóricos esperados? 3. A qué valores lógicos hay que conectar las señales SEL y RST del registro de cuatro bits? Por qué? 4. El contador final de 4 bits que se construye en el montaje final sólo dispone de un reset asíncrono. Cómo deberías modificar el montaje para que el reset del sistema fuese síncrono? 5

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