Laboratorio 5: Circuito contador digital y conversor D/A.

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Cristina Velázquez Parra
hace 7 años
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1 Electrónica y Automatización Año 0 Laboratorio : Circuito contador digital y conversor D/A. Se proveerá al alumno del siguiente circuito, armado sobre una placa de circuito impreso. En el laboratorio el alumno ensayará el circuito, previo a entender completamente su funcionamiento VEE(V) GND (0V) (V) EF (00V) VEE CK in S J 0K C u 0 GND= pin Vcc= pin CD00B U Q INPUTQ Q Q Q Q Q Q Q9 Q0 Q Q ESET Q 9 J Q D D Q Q GND= pin Vcc= pin CD U A A B B C C D D E LT F BI G LE GND= pin Vcc= pin nc=pin, D UA LM VEE 0K GAN. 0K 0 display 9 U D x D D D0 CD09 UA Q V V UB LM K CEO VEE 0K UB Q UC Q UD Q 9 0 UE La siguiente figura ilustra la disposición física de los integrados y de los conectores a la placa.

2 Electrónica y Automatización Año 0 Introducción al funcionamiento del circuito: Observe el circuito e identifique las partes que comprende de él. El circuito se alimentará con una fuente de tensión partida de V. El circuito tiene una sección digital y una sección analógica, las que se pasan a describir a continuación. Circuito digital. Parte del circuito está conformado por un contador de bits U (CD00) cuyas salidas Q a Q son líneas digitales. El siguiente es su diagrama lógico, su tabla de verdad, y su configuración de pines. Analice detenidamente esta información. En el circuito, el contador, ante los pulsos de reloj, puede contar de manera ascendente en forma continua desde 0 hasta o hasta 9 (de acuerdo al estado del jumper JP). Al pulsar el pulsador S se permitirá avanzar el contador U: cada vez que se pulsa S, se avanzará la cuenta en. Las líneas Q a Q ingresan, por un lado, al circuito decodificador de segmentos U (CD), el que excita un display, que mostrará un número que podrá ir entre cero y nueve. A continuación se muestra la tabla de verdad correspondiente a U, junto con la disposición de pines y lo que muestra el display cuando está conectado a U. Para este integrado, las señales A,B,C y D corresponden a nuestras salidas Q,Q,Q y Q.

3 Electrónica y Automatización Año 0 Cada una de las salidas a a g excitarán el correspondiente segmento del display, el que se encenderá ante un en la correspondiente salida. La parte del circuito correspondiente al display es la siguiente: CD U A B C D LT BI LE A B C D E F G 0 9 D x display Las líneas Q a Q, también excitan S (como lo muestra la siguiente figura), que indicarán el estado (uno o cero) de cada una de las líneas Q a Q. Observando el estado de los cuatro S, se obtendrá la representación binaria del número presente en las líneas QQ.

4 Electrónica y Automatización Año 0 D D D D0 CD09 UA Q Q UB UC Q UD Q 9 0 Esto completa la descripción de la porción digital del circuito. Ahora se pasa a describir la parte analógica del mismo. Circuito analógico. La siguiente es una representación de la parte analógica del circuito. Las líneas Q a Q (salidas de U, representadas aquí por cuatro fuentes VV), son líneas digitales binarias, cuyo valor puede ser (aproximadamente) 0V o V. Estas líneas se ingresan a la red formada por resistencias, que se encargarán de transformar el número digital que aparece en estas líneas en un valor analógico, proporcional a este número, valor que aparecerá sobre la entrada no inversora pata del operacional UA.. Q V Q V Q V Q V V UA LM V 0K GAN. 0K Vcero UB LM EF (00V) Vz K CEO VEE V V En efecto, la tensión sobre la entrada no inversora del operacional vale: V 0 ( V V V V Si V a V son señales digitales que varían entre cero y V, entonces puede pensarse a Vi= d i (i=,..), con d i =0 o d i =. eemplazando en la última ecuación resulta: V 0 ( d d d d Cuando (d, d, d, d )=(0000) resulta =0V. Cuando (d, d, d, d )=() resulta =,V. El rango de esta señal resulta teóricamente de 0 a.v. En realidad esto no será así, pues en la realidad VV no varía entre 0 y V, sino en forma aproximada. Por otro lado, las resistencias utilizadas no guardarán exactamente la relación requerida, debido a que se utilizarán resistencias de baja precisión. El rango de estas salidas típicamente irá entre 0.0V y.v. Los ) )

5 Electrónica y Automatización Año 0 amplificadores operacionales UA y UB se encargan de amplificar este rango y ajustar el cero, de modo que el rango de la tensión sobre la salida EF de la placa (conectada a la salida de UA), sea entre 0 y 0V. El amplificador UA es un amplificador no inversor cuya salida vale: EF GAN V ( ) V cero GAN Obsérvese que para los valores del preset GAN (0K) y (0K) presentes en el circuito, es posible con este amplificador amplificar la tensión entre y veces. También, para GAN=cte, el variar la tensión Vcero, permite ajustar la salida EF de modo que para (d, d, d, d )=(0000) resulte EF=0. La tensión Vcero se varía modificando el preset CEO, que modifica la tensión sobre la entrada no inversora de UB, amplificador operacional que está conectado en una configuración de seguidor (Vcero=Vz). La inclusión de este seguidor, permite independizar la ganancia de UA (que, para la entrada vale GAN/) del valor del preset CEO. Simulación. Simule el circuito correspondiente al conversor D/A, reemplazando las señales digitales A, B, C y D por fuentes de tensión que generen ondas cuadradas de amplitud v y tiempos de ms para VA (bit menos significativo), ms para VB, ms para VC y ms para VD. Ajuste la ganancia para obtener rangos de salida entre 0 (para 0000) y 9v (para 00). Circuito a simular: Las son de y las de (valores comerciales)

6 Actividades en el laboratorio. Electrónica y Automatización Año 0 ) Verificar el correcto funcionamiento, accionando S para producir pulsos de reloj y modificar la cuenta del contador y la visualización de los mismos en el display y en los S. Verifique que cuente hasta y hasta 9, colocando en cada caso el jumper JP en la posición adecuada. ) Mida la tensión de la salida VEF para los siguientes estados de cuenta. Cuenta S V EF

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