Electrónica Digital. La nota final de la práctica será calculada de la siguiente forma:

Transcripción

1 Práctica 1: Introducción a las puertas lógicas Objetivo de la práctica: El objetivo de la práctica es introducir algunas de las características reales de las puertas lógicas y el aprendizaje de circuitos combinacionales básicos. La práctica está compuesta de dos partes: 1) Estudio teórico: el cual debe ser realizado antes de la realización de la práctica de forma individual. Haber realizado el estudio teórico es requisito indispensable para poder acceder al laboratorio y poder realizar el estudio experimental. El estudio teórico será puntuado sobre diez puntos. 2) Estudio experimental: el cual se realizará en laboratorio. Una vez finalizado el estudio experimental cada alumno deberá entregar tanto el estudio teórico como los resultados experimentales obtenidos en el laboratorio. En caso de realizar el estudio experimental en parejas, se podrá presentar un solo estudio experimental que contenga el nombre y apellidos de ambos alumnos. El estudio experimental será puntuado sobre diez puntos. La nota final de la práctica será calculada de la siguiente forma: Práctica1= Estudio Teórico +Estudio Experimenta 2 Conocimientos previos: Para la realización de la práctica el alumno debe conocer: Los sistemas de representación decimal y binario, así como la conversión de números decimales a binario y viceversa. (Tema 2) Puertas lógicas básicas, puertas AND, OR, inversores, etc. (Tema 3) Propiedades reales de la lógica combinacional (retraso, consumo, Fan-out). (Tema 3) En caso de que en clase de teoría aun no se haya abordado alguno de los temas (tema 2 y tema 3), el alumno deberá consultar la bibliografía recomendada y/o buscar dicha información en internet. Material necesario: El material necesario será entregado en el laboratorio. Osciloscopio. Puertas lógicas. Fuente de alimentación. Cables y protoboard. Grado en Ingeniería Electrónica, Robótica y Mecatrónica Página 1

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3 Nombre y apellidos: Grupo: Estudio Teórico: 1) Pasar a binario los tres últimos dígitos del DNI del alumno (2 puntos). Ejemplo: Para un DNI acabado en 483 el binario correspondiente es Realizar el paso de decimal a binario en el siguiente recuadro. La conversión debe ser manual, no utilizar calculadoras digitales. Resultado: DNI (10: 3 últimos dígitos (2: 2) Utilizar los 8 bits menos significativos (1 punto). 3) Utilizar el valor de los 8 bits anteriores como entradas del siguiente circuito combinacional, Figura 1. Obtener el valor lógico de salida (ouput) así como el de los puntos intermedios (P1-P6) (3 puntos). Figura 1. Circuito combinacional Grado en Ingeniería Electrónica, Robótica y Mecatrónica Página 3

4 4) Búsqueda de hoja de características. El objetivo de este apartado es realizar una búsqueda en internet de las características técnicas de circuitos integrados que implementan puertas lógicas. Para llevar a cabo este apartado se deben seguir los siguientes pasos: Paso 1: Utilizar los tres bits menos significativos del apartado 2) y obtener su equivalente en representación decimal (1 punto). o Resultado: Paso 2: Consultando la siguiente Tabla 1, obtener la hoja de características del dispositivo correspondiente a la fila dada por el número decimal obtenido en el paso 1. Tabla 1. Dispositivos Número Dispositivo Decimal 0 74LS LS HC HC LS LS HC HC HCT HCT30 Paso 3: Consultar la hoja de características del dispositivo y rellenar la siguiente Tabla 2 (3 puntos): Tabla 2. Resultados Dispositivo Familia (CMOS/TT L) Función Lógica Número de puertas Número de entradas Número de salidas Grado en Ingeniería Electrónica, Robótica y Mecatrónica Página 4

5 Nombre y Apellidos: Grupo: Estudio Experimental: Experimento 1 (3 puntos, tiempo estimado 30 min): Obtener experimentalmente la tabla de verdad del siguiente circuito, Figura 2 (1.5 puntos). Figura 2. Montaje experimento 1 Figura 3. Pines del dispositivo 74LS00 Figura 4. 74LS00 Grado en Ingeniería Electrónica, Robótica y Mecatrónica Página 5

6 Conectar la entrada A a nivel alto e introducir una señal cuadrada de 100 khz en la entrada B. Dibujar las formas de onda de las señales de entrada B y de salida (1.5 puntos). Experimento 2 (3 puntos, tiempo estimado 30 min): El objetivo de este experimento es obtener el valor del retardo de propagación de una puerta lógica de forma experimental. Dado que el retraso de la puerta lógica será muy pequeño, mediremos el retraso de 4 puertas lógicas situadas en cadena. Para ello, usaremos el siguiente montaje: Figura 5. Montaje experimento 2 El dispositivo utilizado es el 74LS08. En la siguiente figura se muestra los pines de dicho dispositivo. Grado en Ingeniería Electrónica, Robótica y Mecatrónica Página 6

7 Figura 6. Pines del dispositivo 74LS08 Figura 7. 74LS08 Una vez realizado el montaje, introduciremos una onda cuadrada de la máxima frecuencia posible, y miraremos en el osciloscopio el retraso que se produce entre la entrada y la salida. El retraso de una puerta será la cuarta parte, obviamente. Se medirán los tiempos de subida y de bajada. Dibujar las formas de onda de la entrada y la salida. Representar el retardo de propagación. Grado en Ingeniería Electrónica, Robótica y Mecatrónica Página 7

8 Experimento 3 (4 puntos, tiempo estimado 40 min): Se quiere diseñar un circuito combinacional para el control de llenado de un depósito, Figura 9. El depósito incorpora tres sensores de nivel (Min, Med, Max). La salida de los sensores digitales es 1 (5 voltios) cuando el nivel del líquido alcanza dicha altura. El circuito combinacional de control debe activar un diodo led por cada nivel alcanzado. Es decir, cuando se alcanza el nivel mínimo (Min) se debe encender un led, cuando se alcance el nivel medio (Med) se deben encender dos leds, y así sucesivamente. Sólo se dispone un único dispositivo 74LS08, el cual es suficiente para el montaje del circuito. PISTA: El circuito se puede montar utilizando sólo un integrado. Figura 8. Depósito. Paso 1 (2 puntos): Dibujar el esquema de circuito. Paso 2 (2 puntos): Montar el circuito y mostrar al profesor el correcto funcionamiento del mismo. Grado en Ingeniería Electrónica, Robótica y Mecatrónica Página 8

9 Nota: no olvidar colocar las resistencias con los diodos leds tal y como muestra la siguiente. Figura 9. Montaje diodos leds. Grado en Ingeniería Electrónica, Robótica y Mecatrónica Página 9