PRÁCTICA 1. DISEÑO COMBINACIONAL BÁSICO

Transcripción

1 PRÁCTICA 1. DISEÑO COMBINACIONAL BÁSICO 1. Objetivo El objetivo de esta práctica es el estudio de alguna característica real de una puerta lógica y la realización de un circuito combinacional básico. Para ello, dispondremos de un juego de puertas lógicas básico tipo AND, NAND, OR, NOR, XOR, etc. 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 osciloscopio, generador de funciones, fuente de alimentación y placa de prueba. 3. Conocimientos previos El alumno debe conocer las funciones lógicas, así como las características reales de las puertas como son por ejemplo, los tiempos de retraso. 4. Realización de la práctica 1. Se trabajará inicialmente con el chip 74LS00 en el que están integradas cuatro puertas lógicas tipo NAND de dos entradas cada una. La disposición de las cuatro puertas lógicas en el chip se puede observar gracias al PIN-OUT de dicho chip que está disponible en el datasheet del dispositivo. En la Figura 1 se muestra el pin-out del chip 74LS00 y la función lógica implementada en el dispositivo. Identifique las patas de entrada y salida del chip del que dispone en el laboratorio comparándolo con la figura Para identificar la función lógica de la puerta, se deben fijar las entradas (fijar TODAS ellas) con valores lógicos 0 y 1 (0V y 5V respectivamente) y comprobar su valor en la salida. Se debe comprobar que el integrado seleccionado pertenece a la familia 74LS00 y que efectivamente implementa una función lógica tipo NAND. Para ello, implemente la tabla de verdad de una puerta NAND usando el 74LS00. Mida las tensiones de entrada y salida y compruebe que el resultado es el esperado. NOTA: No olvidar alimentar el integrado con 5V conectando los pines de alimentación Vcc y Tierra GND. 1

2 Figura 1 2. Una de las características reales más importantes es el retraso de la puerta. Este retraso suele tener un valor pequeño con lo que, para mayor comodidad en la medida del retraso, se deben conectar varias puertas en serie tal y como se muestra en la Figura 2. Figura 2 Conectar como señal de entrada una señal cuadrada entre 0 y 5 voltios V in de 100kHz. Comprobar que la salida es la que debe ser teniendo en cuenta la función lógica implementada. Se debe medir el tiempo de propagación que existe entre la entrada y la salida. Esta medida contiene la suma de los tiempos de retraso de las cuatro puertas con lo que el retraso de una de ellas se puede calcular de forma sencilla. 3. Se va a abordar en este punto un problema sencillo de diseño combinacional. Se plantea una situación en la que hay que diseñar un sistema de gestión de emergencias de una planta fotovoltaica. Esta planta está compuesta por tres paneles fotovoltaicos que capturan energía solar para alimentar una granja remota. Cada panel proporciona una señal de emergencia individual (EMERG) indicando que existe algún problema en su funcionamiento con lo que debe parar su funcionamiento de forma inmediata. Esta señal de emergencia es activa a nivel bajo, es decir, cuando existe emergencia esta señal es 0 voltios y cuando no existe es 5 voltios. Además, cada panel dispone de una señal de entrada llamada HABILITA (activa a nivel bajo) que sirva para habilitar o deshabilitar el 2

3 funcionamiento del panel. El panel deberá estar funcionando en todo momento salvo que exista alguna emergencia. Además, debe existir una señal de habilitación general (HAB_GENERAL activa a nivel alto) que sirva para parar el sistema cuando el granjero quiera. Se pide, diseñar el circuito sobre el papel de forma teórica y construirlo en el laboratorio gracias a las puertas lógicas existentes en el mismo. Se detallan a continuación las puertas lógicas básicas. En el laboratorio pueden existir o no todo tipo de puertas con lo que quizás haya que construir un tipo de puertas lógicas a base de otras. 74LS00: NAND 74LS02: NOR 74LS04: INVERSOR 74LS08: AND 74LS32: OR 3

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5 6. Memoria de resultados Entregar antes del final de la práctica. Rellena este folio por delante y por detrás si es necesario NOMBRE: 1. Rellenar la tabla de verdad e indicar que función lógica se obtiene. Dibujar un cronograma con las pruebas realizadas. X1-X Y 2. Anotar el tiempo de propagación del integrado 74LS00. Cuál será entonces la frecuencia máxima a la que se puede trabajar? 3. Dibuja el diseño del circuito combinacional básico de gestión de emergencias de la planta fotovoltaica. Dibuja también la implementación física del circuito que has llevado a cabo en el laboratorio. 4. Cambia el circuito diseñado si la señal de emergencia de cada panel es activa a nivel alto? Dibuja el circuito resultante. 5