Circuitos Electrónicos Digitales[1].

ÍNDICE Pág. INTRODUCCIÓN COMPONENTES DIGITALES Compuertas Lógicas .......................... ........................................ ..................05 05 Compuerta AND..................................................05 Compuerta OR ........................... ......................................... .........................0 ...........066 Compuerta NOT ............................ .......................................... ...................... ........07 07 Combinación de Puertas Lógicas .......................... ....................................... ........................... .........................0 ...........088 Utilización de puertas puertas lógicas ...........................08 ...........................08 Prácticas Compuerta NAND ............................ ................................09 09 Compuerta NOR ............................ .......................................... ...................... ........10 10 Compuerta OR Exclusiva...................................12 Compuerta NOR Exclusiva .......................... ................................ ......13 13 Conversión de Puertas Utilizando Inversores............................................................14 Combinación de puertas lógicas ...................... ......................15 15 Lógicas Flip-Flops .......................... ........................................ .................... ......16 16 Contadores..........................................................23

Registros de Desplazamiento .......................... ............................ 29 Codificadores............................. Codificadores........................................... ......................... ........... 33 Decodificadores.............................. Decodificadores................. ........................... .................... ...... 37 Sistemas de visualización ........................... ................................. ...... 43 Display de Cristal Líquido (LCD)................. (LCD)....................... ...... 45 Display Fluorescente al Vacío (VFD) .......................... ........................................ .......................... ................. ..... 48 Convertidores ........................... ......................................... .......................... ............ 51 Disparador Schmitt ........................... ....................................... ................. ..... 55 ENSAMBLAJE DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS Definición. .......................... ....................................... ........................... .................... ...... 59 Ensamblaje de Contador Fotoeléctrico Fotoeléctrico............ ............ 59 Ensamblaje de un un Capacímetro Digital. ........... 61 Ensamblaje Ensamblaje de una Cerradura Cerradura Codificada Codificada ....... ....... 64 Ensamblaje de un Frecuencíometro Digital..... 65 GLOSARIO ........................... ......................................... .......................... ................. ..... 65 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................... 67

INTRODUCCIÓN El presente cuaderno de estudio corresponde a la Salida Ocupacional Ensamblador de Circuitos Electrónicos, Electrónicos , del Módulo de Aprendizaje “Circuitos Electrónicos Digitales”, Digitales”, Ciclo de Formación Básico y Componente Técnico-Productivo, ha sido elaborado como instrumento guía tanto al facilitador como al sujeto de aprendizaje para este tipo de formación. Su estructura responde al Programa de Formación concebido por el Instituto Nacional de Cooperación Educativa para el desarrollo de la mencionada Salida Ocupacional en el marco de la Misión Vuelvan Caras, en su segunda fase. La Electrónica digital ha penetrado todos los campos de la actividad humana, desde los ambientes especializados del campo militar, las ciencias, hasta las aplicaciones cotidianas del hogar. Este cuaderno de estudio, constituye una herramienta útil para el aprendizaje, no solo por su contenido temático, sino por algunas propuestas presentadas que conllevan al sujeto de aprendizaje a emprender actividades para la

construcción de su propio conocimiento, el desarrollo de habilidades y destrezas, al igual que la internalización y organización de actitudes y valores, todo ello, con la debida orientación del facilitador, bajo una concepción constructiva y de participación constante. En este material de estudio de Componentes Electrónicos “Digitales” se especifican: los componentes, sus tipos de fabricación, símbolos, los tipos de encapsulados, sus características, funcionamiento, códigos, nomenclaturas, aplicaciones. Es de hacer notar, en cuanto a los componentes electrónicos que se describen en este cuaderno de estudio, sólo se abordan una cantidad de ellos, los más usados; queda como iniciativa del facilitador, describir las características de funcionamiento de otros tantos dispositivos electrónicos existentes. Esta selección, la determinará los proyectos o circuitos que se definan para ser ensamblados, como práctica formativa en la adquisición de habilidades y destrezas requeridas por esta Salida Ocupacional.

Es conveniente la investigación y el compartir experiencias con sus compañeros y en otras fuentes de estudio, a fin de consolidar y enriquecer los conocimientos adquiridos.

COMPONENTES DIGITALES

Tabla de verdad Entradas Salidas B A Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1

Compuertas Lógicas Son circuitos electrónicos que constituyen el bloque de construcción básico de los sistemas digitales. Operan con números binarios, por lo tanto también se denominan puertas lógicas binarias. Las tensiones utilizadas con las compuertas lógicas son ALTA o BAJA. ALTA significa un (1) binario, y BAJA un cero c ero (0) binario.

Compuerta AND Esta compuerta se denomina la puerta de “todo o nada”. Para que la compuerta se active, todas las entradas deben estar en tensión ALTA, de esta forma se tendrá señal a la salida. SÍMBOLO

El álgebra booleana es una forma de lógica simbólica que muestra cómo operan las puertas lógicas. Una expresión booleana es un método “Taquigráfico” de mostrar qué ocurre en un circuito lógico. LA EXPRESIÓN BOOLEANA PARA EL CIRCUITO DE LA COMPUERTA AND ES A.B=Y Se lee A AND B igual a la salida Y. El punto (.) significa la función lógica AND en álgebra booleana. boolean a. El punto se puede omitir luego la expresión queda: AB = Y Las leyes del álgebra booleana boolean a para la función AND son:

Entradas A

B

Y Salida

A.0=0 A.1=A A.A=A A.Ā=0 Circuitos Electrónicos Digitales

Ā

= no A, o el opuesto de A. 5

EJERCICIOS a. Para las siguientes entradas, ¿Cuál será la salida para una compuerta AND?

c. Escriba la expresión booleana para una puerta puerta AND de 3 entradas.

Compuerta OR Entradas B A 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1

La compuerta OR se denomina la puerta de “cualquiera o todo”. La salida del circuito OR estará habilitada cuando cualquiera de las entradas esté cerrada, es decir en ALTA (1).

Salidas Y

SÍMBOLO Entradas

Y Salida

Tabla de verdad Entradas Salidas B A Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1

b. Dibuje el símbolo lógico para una compuerta AND de 4 entradas.

LA EXPRESIÓN BOOLEANA PARA EL CIRCUITO DE LA COMPUERTA OR ES: A+B=Y Se lee A OR B igual a la salida Y. El signo más (+), significa la función OR. Circuitos Electrónicos Digitales

6

Las leyes del álgebra booleana para la función OR son: A+0=A A+1=1 A+A=A A+Ā=0

EJERCICIO a. Complete la tabla de la verdad, especificando especificando la salida para una compuerta OR.

D 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

Entradas C B 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1

A 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

Salidas Y

Compuerta NOT También se denomina inversor, es una compuerta inusual. Tiene solamente una entrada y una salida. El proceso de invertir es simple. La entrada se cambia siempre por su opuesto. Si la entrada es 0, la puerta NOT dará su complemento que es 1. Si la entrada es 1, el circuito complementará para dar un 0. La inversión también se denomina complementación o negación. La doble inversión es igual al original. Después que una señal digital va a través de dos inversores, vuelve a su forma original. SÍMBOLO Entrada A

Y Salida

o este A Entrada

Y Salida

Tabla de verdad Entradas Salidas 0 1 1 0

Circuitos Electrónicos Digitales

7

EXPRESIÓN BOOLEANA

Combinación de Puertas Lógicas

A=Ā Leyes del álgebra booleana para la compuerta NOT son las siguientes:

Para resolver muchos problemas cotidianos de lógica digital se utilizan diversas puertas combinándolas entre sí. Ejemplo

0=1 1=0 Si A = 1, entonces Ā = 0 Si A = 0, entonces Ā = 1 Ā=A EJERCICIO a. En la siguiente figura, figura, ¿Cuál es la salida en el punto d y e, si la entrada en el punto a es el bit 0?.

Utilización de Puertas Lógicas Prácticas A

Y (a)

(b)

(c)

(d)

(e)

En la actualidad, diminutos Circuitos Integrados (CIS) funcionan como puertas lógicas. Estos CIS contienen el equivalente de transistores, diodos y resistores en miniatura. Se fabrican CIS “Dual-in-line package” (DIP) empaquetamiento de doble línea con una cantidad de patillas o pines que puede variar entre 4 y 64 pines. Estas patillas estarán distribuidas a lado y lado del


8

integrado. Los pines en los CIS, se entienden numerados así: el pin a la izquierda de la ranura o muesca, o indicado por un punto cerca de él, mirando el integrado por encima corresponde al número 1, y se asignan números consecutivos a cada uno de los otros en sentido inverso al movimiento de las manecillas del reloj.

Los fabricantes de CIS proporcionan diagramas de patillas, y en el manual de semiconductores se consultan, tanto el diagrama de patillas como su función. fun ción. Todos los CIS tienen las conexiones habituales de alimentación (VCC y GND).

Compuerta NAND Es una puerta formada por una compuerta AND, cuya salida se conecta a una puerta inversora NOT. SÍMBOLO

Tabla de verdad Entradas Salidas B A Y (NAND) 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Al observar la salida de esta tabla de verdad, vemos que es inversa a la tabla de verdad verd ad de la compuerta AND.


9

EXPRESIÓN BOOLEANA A. B = Y

o

c. Cuál será la salida de una puerta NAND, si sus entradas son las siguientes:

AB = Y

Ejercicios

Entradas B A 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0

a. Escribir la expresión booleana de una compuerta NAND de 3 entradas.

Salidas Y

Compuerta NOR b. Realizar la tabla de verdad de una puerta NAND de 3 entradas.

Es una puerta formada por una puerta OR, cuya salida se conecta a una puerta inversa NOT. N OT. SÍMBOLO

La función NAND ha sido la puerta universal en los circuitos digitales; se emplea en la mayoría de los sistemas digitales.


10

b. Realizar la tabla de verdad de una puerta NOR de 3 entradas.

Tabla de verdad Entradas Salidas B A Y (NOR) 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 Al observar la salida de esta tabla de verdad, vemos que es inversa a la tabla de verdad v erdad de la compuerta OR. EXPRESIÓN BOOLEANA A+B=Y

c. Cuál será la salida de una puerta NOR, si sus entradas son las siguientes:

EJERCICIOS a. Escribir la expresión booleana para una puerta NOR NOR de 3 entradas.


Entradas B A 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1

Salidas Y

11

Compuerta OR Exclusiva La puerta OR-Exclusiva se denomina la puerta de “algunos pero no todos”. El término OR exclusiva se puede sustituir por XOR. Es una combinación determinada de puertas AND, OR e inversoras. SÍMBOLO

Tabla de verdad Entradas Salidas B A Y (XOR) 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0

XOR puede considerarse como un circuito comprobador de un número impar de bits 1. EXPRESIÓN BOOLEANA Ā

. B + Ā. B = Y

A partir de esta expresión booleana se puede construir un circuito lógico utilizando puertas AND, puertas OR e inversores. La expresión booleana de una puerta XOR, puede presentarse en forma simplificada: simplificada: A + B = Y. El símbolo + significa la función XOR en álgebra booleana. Se dice que las entradas A y B realizan la función OR exclusiva. EJERCICIOS

Esta tabla de verdad es similar a la tablas de verdad OR, excepto que, cuando ambas entradas son 1, la puerta XOR genera un 0. La puerta XOR se habilita sólo cuando en las entradas aparece un número par de 1. La puerta

a. Dibujar el símbolo lógico para una puerta XOR de 3 entradas. b. Escribir la expresión booleana (en forma simplificada) para una puerta XOR de 3 entradas. c. Cuales serán las salidas para para esta compuerta compuerta XOR de 3 entradas. Recuerde que un número impar de 1 genera una salida 1.


12

C 0 0 0 0

Entradas

B 0 0 1 1

A 0 1 0 1

Salidas

C

C 1 1 1 1

Entradas

B 0 0 1 1

A 0 1 0 1

Salidas

Tabla de verdad Entradas Salidas B A Y (XNOR) 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1

Y

Compuerta NOR Exclusiva Una puerta NOR exclusiva está formada o es la combinación determinada de una compuerta XOR y una puerta inversa. El término NOR exclusiva se puede sustituir por XNOR. SÍMBOLO

Se puede observar que las salidas de la compuerta NOR exclusiva (XNOR), son los complementos o los opuestos a las salidas de la compuerta OR exclusiva (XOR). La puerta XNOR se comporta como un detector de un número par de 1. Esta compuerta producirá una salida 1 cuando en las entradas aparezca un número par de 1. EXPRESIÓN BOOLEANA A + B=Y Ejercicios a. Escribir la expresión booleana para una puerta XNOR de 3 entradas. b. Dibujar el símbolo lógico para una puerta XNOR de 3 entradas. c. Cuál será la salida en una puerta XNOR, si sus sus entradas son las siguientes:


13

Entradas B A 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1

Salidas Y

En este diagrama el símbolo (+) significa añadir. Efecto de invertir entradas de puertas

Conversión de Puertas utilizando Inversores Cuando se utilizan puertas lógicas, surge la necesidad de convertirlas para realizar otra función lógica. Un método fácil de conversión es colocar inversores en las salidas o entradas de las compuertas.

En este diagrama el símbolo (+) significa añadir. Efecto de invertir la salida de las puertas

En este diagrama el símbolo (+) significa añadir. Efecto de invertir tanto entradas como salidas de las puertas


14

Combinación de Puertas Lógicas

Flip- Flops

Se emplea la combinación de puertas lógicas con el objeto de minimizar la cantidad de circuitos integrales lógicos para implementar un sistema. Se debe tener presente el empleo de compuertas universales (Ej. NAND), y que la combinación planteada nos reproduzca a la salida un patrón lógico similar. si milar.

Son dispositivos biestables sincrónicos, lo que significa que su salida sólo cambia de estado en presencia de un pulso de reloj de características adecuadas a la operación del dispositivo específico. Los flip-flops constituyen los bloques básicos para construir los circuitos lógicos secuénciales. Los flip-flops pueden construirse a partir de puertas lógicas, por ejemplo NAND, o comprarse como CIS; ellos se interconectan para formar circuitos lógicos secuénciales que almacenan datos, generen tiempos, cuenten y sigan secuencias. Los flip-flops también se denominan “cerrojos”, “multivibradores biestables” o “binarios”.

Las ventajas de la combinación de compuertas es obtener circuitos más sencillos, y con menos circuitos integrales.


15

FLIP-FLOPS RS Es un síncrono dispositivo que se puede disparar por flanco, estos flancos pueden ser ascendentes o descendentes. Las entradas de este dispositivo de almacenamiento se denominan sincrónicas, pues sus efectos sobre la salida sólo serán efectivos una vez se tenga una transición del pulso de reloj en la entrada correspondiente, es decir, cambia de estado justo en el momento en que el pulso de reloj efectúa una transición. Cuando el cambio se produce en la transición del pulso de reloj de alto a bajo, se dice que es disparado por el flanco de bajada, y en caso contrario, cuando el cambio se produce en la transición del pulso de reloj de bajo a alto, se dice que es disparado por el flanco de subida.

El flip-flop RS síncrono opera en conjunción con el reloj o dispositivo de temporización. Los flip-flops tienen dos salidas complementarias, que se denominan Q y Q (no Q). La salida Q se considera la salida “normal”, y es la más usada, la otra (Q) es el


16

complemento de la salida Q, y se denomina salida complementaria. En condiciones normales estas salidas son siempre complementarias. Si Q = 1, entonces Q = 0, y viceversa. vic eversa. A continuación se muestra una tabla de verdad que resume la operación del flip-flops RS disparado por borde de subida.

a)

1

S

Q

C

to 0

R

1 0

b) to

1

Q

C

to Q

S

0

R

1 c) 0 0 to

Q

Q=Q (NO CAMBIA)

C

to Q

S

0

R

Q

Algunas combinaciones de entrada y sus correspondientes salidas para un fli -flo RS, sincrónico sincrónico activado activado or bordes bordes de subida

En el ejemplo, el resultado a la salida sólo cambia cuando llega a la entrada de reloj una transición de bajo a alto para el caso de este flip-flop. En la figura a) se ha aplicado un nivel lógico de 1 a la entrada S, mientras que la entrada R recibe un 0 como entrada. en trada. De acuerdo con la tabla de verdad del RS, su salida debe ponerse en 1 si estaba en cero, y en caso contrario, debe permanecer en 1.

En la siguiente figura se muestran algunas combinaciones de entrada y sus correspondientes salidas para un flip-flops RS sincrónico activado por flancos de subida, que se pueden apreciar en la tabla de verdad.

Para el caso de la figura, la salida del RS se encontraba en nivel bajo, y su cambio a nivel alto se produce justo en el instante tO en que aparece la transición de bajo alto del reloj a la entrada C. Se dice que el borde de subida del reloj ha causado el cambio a la l a salida del flip-flop. En la figura b) las entradas S y R se han conectado a niveles lógicos de 0 y 1 respectivamente. Tal combinación de entradas le ordena al flip-flop poner su salida en 0, orden que no se ejecutará hasta tanto no


17

aparezca un flanco de subida en la entrada del reloj. La figura c) difiere de las anteriores ya que las entradas S y R tienen valores de cero (0) lógico. Esto corresponde al estado de reposo del flip-flop, por lo cual, a la llegada del pulso de reloj con su flanco de subida, no se producirá ningún cambio a su salida. Cuando en la tabla de verdad se observan todas las salidas a un nivel alto (1 lógico), esto indica estado prohibido. Esta condición no se utiliza en el flip-flop RS. La condición set del flip-flop, representa en la salida normal Q en nivel alto (1). La condición de reset, representa en la salida normal Q un nivel bajo (0). En la condición de inhabilitación o mantenimiento, del flip-flop RS las salidas permanecen como estaban antes, es decir, no hay cambio en las salidas. Las entradas J y K están unidas a un pulso ALTO. Cuando pulsos repetidos de reloj llegan a la entrada CK, las salidas conmutan. La operación de conmutación se emplea mucho, en los circuitos lógicos secuénciales, la ecuación que describe el funcionamiento del flip-flop T es:

Qn + 1 = T Qn + T Qn. Esto es: el estado siguiente es igual al estado presente invertido, es decir, el flip-flop conmuta cada vez que recibe un pulso de reloj adecuado. Símbolo

FLIP-FLOP D Es un flip-flop en el cual se conectan las entradas J y K, constituyendo una entrada única D. Debe tenerse presente que la entrada K presenta intercalada antes de ella, un inversor. Este flip-flop se dispara en la transición de ALTA a BAJA del pulso de reloj.


18

Las entradas al flip-flop JK siempre serán la una el complemento de la otra. La ecuación que describe la operación del flip-flop D es: Qn + 1 = D. Esto quiere decir que el estado al que pasará el flip-flop a la llegada del próximo flanco de reloj será el mismo que se tenga a su entrada D cuando se llegue el momento de cambiar. Por ejemplo, si se desea que la salida Q del flip-flop se haga 1, sólo es necesario colocar un nivel de 1 a su entrada D y esperar a que llegue el flanco de reloj, de subida o de bajada, según la referencia de circuito integrado de que se disponga. En el flip-flop D no se presentan ni la condición de reposo, ni la de conmutación.

FLIP-FLOP JK Este dispositivo puede considerarse como el flip-flop universal; los demás tipos pueden construirse a partir de él. Este flip-flop presenta tres entradas síncronas (J, K y CK). Las entradas J y K son entradas de datos, y la entrada de reloj transfiere el dato de las entradas a las salidas. También tiene la salida normal Q y la complementaria Q. Estos flip-flops son versátiles y de muy amplio uso. Obvian las combinaciones de entradas prohibidas. Símbolo

Símbolo

En la tabla de verdad, la línea 1 muestra la condición de mantenimiento o inhabilitación. La condición de reset, o borrado, del flip-flop se muestra en la línea 2; cuando J =


19

0 y K = 1 y llega un pulso de reloj a la entrada CK, el flipflop se pone a 0 (Q = 0). La línea 3 muestra la condición de set del flip-flop JK; cuando J = 1 y K = 0 y se presenta un pulso de reloj, la salida Q se pone a 1. La línea 4 ilustra una condición muy útil del flip-flop JK que se denomina de computación. Cuando ambas entradas J y K están en el nivel ALTO, la salida cambia cada vez que un pulso alcanza la entrada CK.

decir, poniendo estas entradas en corto. Este dispositivo no se encuentra disponible comercialmente como TTL o CMOS. Ejercicios de Flip-Flops a. Flip-Flop RS Síncrono Listar la salida binaria en Q, del flip-flop de la figura durante los ochos pulsos del reloj.

0

Muchos flip-flops JK son disparadores por pulsos. Se tarda un pulso completo en transferir el dato de las entradas a las salidas del flip-flop. Con las entradas de reloj en la tabla de verdad, es evidente que el flip-flop JK es síncrono.

1

h

1

g

0 0 f

1

e

d

0

1

c

S

b

a

CK R

0

0

1

0

1

0

0

FF

Q

?

Q

?

0

Figura: Problema del tren de pulsos del flip-flop RS síncrono.

FLIP-FLOP T Es un flip-flop de conmutación, es decir, que solamente tiene este modo de operación. Constituye un bloque de uso frecuente en la construcción de circuitos digitales. Presenta una única entrada denominada T. El reloj se conecta a la entrada CK. Este flip-flop se obtiene a partir de un flip-flop tipo JK, uniendo las entradas J y K, es Circuitos Electrónicos Digitales

20

b. Flip-Flop JK Listar el modo de operación del flip-flop JK durante cada uno de los ocho pulsos del reloj mostrados en la figura. 1

1 h

1 g

0 f

0 e

0 d

0 c

1 b

J

a

FF >CK K

1

1

1

0

1

0

Q Q

c. Flip-Flop Tipo D ¿Qué entrada tiene control del flip-flop durante el pulso a?

? ?

0

0

1

1

0

1

1

h

g

0

1

0 0 f

1

1

0 e

1 d

c

1

0

0

1

b

a

1

1

1

1

?

(7474) Q

?

FF >CK CLR

Figura: Problema del tren de pulsos del flip-flop JK. 0

PR

Q

D

1

Figura: Problema del tren de pulsos del flip-flop D.


21

Contadores Son circuitos lógicos secuénciales de propósito específico, ya que presentan la condición de temporización, y necesitan una característica de memoria. Se construyen a partir del flip-flops y están diseñados especialmente para tareas de conteo. Presentan las siguientes características importantes: 1. Un número máximo de cuentas (módulo del contador). 2. Cuenta ascendente o descendente. 3. Operación síncrona o asíncrona. 4. Autónomos o de autodetención. Los contadores se utilizan: a. Para contar eventos, por ejemplo: número de pulsos de reloj en un tiempo dado (medida de frecuencia). b. Como divisores de frecuencia, frecuencímetros. c. Para almacenar datos, por ejemplo: en un reloj digital. d. Para direccionamiento secuencial. e. En algunos circuitos aritméticos.

f. En cualquier aplicación digital de mediana complejidad. g. Para convertidores de análogo a digital (A/D). CONTADORES DE RIZADO Es el más sencillo de los contadores. Pueden operar en forma asíncrona o de manera síncrona, en esta última modalidad, es necesario que los pulsos de reloj del sistema lleguen simultáneamente a todas las entradas de reloj de los flip-flops que lo componen. En su operación como asíncrono se puede observar que el reloj se conecta al primero de los flip-flops de la cascada, y que los relojes de los biestables subsiguientes se derivan de las siguientes salidas de los flip-flops que los preceden.


Contador de rizado de 4 bits y sus correspondientes correspondientes diagramas de tiem tiem o- asíncrono asíncrono

23

FUNCIONAMIENTO DEL CONTADOR DE RIZADO ASÍNCRONO DE 4 BITS Todos los flip-flops del sistema se han conectado para operar en la modalidad de flip-flop tipo T. Por tanto, la salida del primero Q0, cambiará de estado (conmutará), cada vez que en su entrada de reloj se presente un flanco de bajada. Hemos supuesto que todos los flip-flops han sido inicializados a cero. Observe en el diagrama de tiempo, que en las transiciones positivas del reloj (de bajo a alto) no se producen cambios en e n el estado del flip-flop. Si comparamos en el diagrama, la forma de onda resultante en Q0 con el tren de pulsos de reloj a la entrada del contador, notaremos que su frecuencia es exactamente la mitad. Por cada dos pulsos de reloj se obtiene un pulso de salida Q0.

La salida del flip-flop Nº 0 actúa a modo de reloj del segundo flip-flop, es decir, constituye la señal de entrada del segundo flip-flop, cuyo compartimiento es similar al del flip-flop Nº 0. El análisis del compartimiento de cada flip-flop, procede de manera similar al anterior, este proceso se repite en cada uno de los flip-flops de contador. contado r. Cada una de las etapas divide por dos la frecuencia de los pulsos que se presentan en su entrada de reloj. En total, la frecuencia de los pulsos iniciales del reloj presentes a la entrada del flip-flop Q0 ha sido dividida por 16, o sea, 2n, en donde n es el número de etapas o de flip-flops en el contador. Si trasladamos los valores de las salidas de los flip-flops a la tabla de verdad, Fig., tabla de verdad, asumiendo que Q0 corresponde al bit menos significativo de los códigos generados, se llega, a la conclusión de que la secuencia de números obtenidos en el proceso corresponde a los números binarios del 0000 al 1111. Por tanto, el sistema de 4 flip-flops se comporta como un contador binario ascendente de 4 bits.


24

CONTADOR DE RIZADO SÍNCRONO DE 4 BITS

Circuito que corresponde a un contador sincrónico de 4 bits

Estos contadores son sencillos y de gran utilidad. Funcionamiento

Examinando el diagrama de tiempos, notamos que en t8 los cuatro flip-flops de la cascada se han ido a cero lógico todos, por lo tanto, el sistema ha reinicializado a cero. Ahora el contador comenzará un nuevo ciclo de conteo a partir de 0000 nuevamente. Se dice entonces que el contador es módulo 16, para indicar que posee 16 stados o cuentas diferentes que se s e repiten cíclicamente.

Los pulsos de reloj que hacen que los flip-flops de la cascada cambien, deben propagarse de flip-flop en flip-flop. Los contadores síncronos reducen significativamente el retraso inherente a la propagación en cascada del reloj, y evitan los problemas de glitches asociados con los contadores de rizado cuya cuenta es abruptamente reinicializada por medios externos para conseguir un conteo en un módulo N predeterminado. Los contadores síncronos poseen un reloj común que se conecta a todos los flip-flops. Un reloj como éste hace


25

que todos los flip-flops cambien al unísono, independientemente del número de etapas del contador. CONTADORES BINARIOS Por ejemplo el contador 74LS93 de 4 bits, el cual está conformado por un flip-flop, QA, seguido de tres flip-flops en cascada que se comportan como un contador módulo 8. Son contadores que efectúan el conteo en forma binaria, presentan la capacidad para contar en progresión ascendente o descendente. Permiten una reinicialización directa a cero por medio del pin CLEAR (borrar), la puerta NAND hará el trabajo de borrar cuando las salidas de los flip-flops la alimentan; así como también la prefijación a un valor inicial cualquiera utilizando la entrada LOAD (cargar).

Consta de 6 salidas: ACARREO, PRESTAMO y las 4 que corresponden al estado del contador. Dispone de un total de 8 entradas, distribuidas así: línea de borrado, CLEAR, línea de carga, LOAD, una entrada para contar ascendentemente, COUNT-UP, una entrada para contar descendentemente, COUNT-DOWN, y 4 entrada para el dato de prefijación. Además, este contador está diseñado para ser conectado en cascada con otros similares lo que permite aumentar el tamaño de la cuenta. Para ello se utilizan las salidas de ACARREO y de PRESTAMO.

Salida de 12 bits Tres contadores 74LS193 conectados en cascada para conformar uno de 12 bits

Por ejemplo el contador 74LS193. CONTADORES DECADALES Es uno de los más utilizados. Puede describirse como un contador módulo 10 para implementar el contador de la siguiente figura, se utilizan cuatro flip-flops JK y una puerta NAND. La unidad cuenta hasta que el contador mod-16 alcanza 1001 el binario 1001 es la máxima


26

cuenta de esta unidad. Cuando la cuenta intente llegar a 1010, los dos 1 (D=1 y B=1) están conectados a la puerta NAND, que se activa, reinicializando el visualizador a 0000.

CONTADOR TIPO DIVISIÓN POR N Para conseguir divisor de frecuencia superior, se conectan varios divisores en cascada, este diseño es muy sencillo. Se deben seguir los siguientes pasos: a)

A veces se usa un símbolo lógico general para representar un contador cuando está en forma de CI. El símbolo lógico de la siguiente figura puede sustituirse por el diagrama del contador década presentado anteriormente. Se ha añadido una entrada de borrado (reset) al contador. Esta entrada no aparece en el diagrama del contador década. década. Un 0 lógico activa el reset y pone la salida a 0000.

b)

c)

Se descompone el valor de la frecuencia de entrada que se quiere dividir, en factores menores de 16, hasta alcanzar el valor de la frecuencia deseada. Se realizan divisores de frecuencia independientes de los valores indicados por dichos factores, éstos se pueden realizar con un único C.I. Se conectan los divisores de frecuencia en en cascada.

Símbolo lógico contador década


27

En la realización de divisores de frecuencia de un módulo grande, se deben tener en cuenta los siguientes inconvenientes: 1. La velocidad de propagación suele ser lenta. 2. Los estados estables del contador no se alcanzan siempre en el mismo instante. 3. Si se conectan en cascada varios divisores de frecuencia, el tiempo de propagación aumenta. Cuanto mayor sea el módulo del divisor de frecuencia, mayor será el tiempo de retardo y, por tanto, menor es la frecuencia máxima de entrada que admite el divisor de frecuencia.

Algunos dispositivos contadores tipo división por N, comerciales están conectados e interconectados internamente para: •

SN54/7492: Proveer un contador divisor entre 2 y un contador divisor entre 6, divisor entre 12 también puede funcionar como divisor entre 3.

•

SN54/7493 y SN5474L93: Proveer un contador divisor entre 2 y un contador divisor entre 8 divisor entre 16 también puede funcionar como divisor entre 4.

•

SN54/7490: Funcionar como un divisor entre 2 y un contador divisor entre 5 divisor entre 10.

•

SN54/74190 y SN54/74191: Pueden usarse como divisores programables.

Divisor de frecuencia pr 91 con C:I. el tipo 7493 conectados en cascada

Diagrama de conexión del circuito integrado 7493


28

Una de las aplicaciones importantes de los contadores como divisores de frecuencia, es el reloj digital. La entrada a los divisores de frecuencia, es una onda cuadrada. Los bloques “divide por 60”, pueden construirse utilizando un contador “divide por 6” conectado a un contador “divide por 10” El contador “divide por 6”, a la izquierda, transforma los 60 Hz (Herzt). El contador “divide por 10”, a la derecha, transforma los 10 Hz en 1 Hz, o un pulso por segundo.

Registros de Desplazamiento Es uno de los dispositivos funcionales más utilizados en los sistemas digitales. Son memorias o dispositivos que sirven para almacenar información binaria (ceros y unos). Son llamados Registros de Desplazamiento porque transfieren o desplazan la información de un dispositivo a otro, presentan una característica de desplazamiento y una característica de memoria. Son circuitos lógicos secuénciales y se construyen con FLIP-FLOPS, se

utilizan como memorias temporales, para desplazar datos a la izquierda o a la derecha y para convertir datos serie en paralelo o viceversa. Un método de identificar los registros de desplazamiento es por la forma en que se cargan y leen los datos en las unidades de almacenamiento. Cada dispositivo de memoria es un registro de 8 bits. Cada registro tiene un grupo de FLIP-FLOPS, se debe tener un FLIP-FLOP para para cada bit. Por ejemplo, un un registro de 8 bits debe tener 8 FLIP-FLOPS, éstos se deben conectar de tal forma que entren los números binarios y también salgan mediante desplazamientos. Los bits pueden ser movidos o transferidos de un lugar a otro, de dos maneras: •

En serie

•

En paralelo

SERIE: Un solo bit es movido o transferido al tiempo (tiempo determinado), empezando con el bit más significativo (MSB) o el bit menos significativo (LSB).


29

PARALELO: Todos los bits son movidos o transferidos al tiempo.

bit cada vez, empezando por el bit menos significativo (LSB).

Para entrar o sacar bits de un registro, también se hace de dos maneras:

En la salida del registro de desplazamiento se tienen 8 ó 4 bits al tiempo. Un dispositivo para esta operación, por ejemplo, es el circuito integrado 74194.

•

En serie

En paralelo De acuerdo a lo anterior, hay 4 tipos de registros de desplazamiento: •

•

Entrada serie – salida serie

registros de

•

Entrada serie – salida paralelo

carga serie

•

Entrada paralelo–salida serie

registros de

•

Entrada paralelo – salida paralelo carga paralelo

REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO DE CARGA SERIE a) Entrada serie / salida serie: en este registro los 8 ó 4 bits entran y salen de él, un sólo bit cada vez, empezando por el menos significativo. Un dispositivo para esta operación, por ejemplo, es el circuito integrado 7491. b)

Entrada serie / salida paralelo: En este registro, la cantidad de bits (8 ó 4) entran en registro, un sólo

REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO DE CARGA PARALELO a) Entrada paralelo / salida serie: En este registro los 8 ó 4 bits entran al mismo tiempo, y sale del registro un solo bit cada vez, empezando por el menos significativo (LSB). Un dispositivo para esta operación, por ejemplo, es el circuito integrado 74166. b)

Entrada paralelo / salida paralelo: En este registro los 8 ó 4 bits entran al mismo tiempo al registro, y de igual manera la cantidad de bits salen al mismo tiempo también del registro. Un dispositivo para ejecutar esta operación puede ser, por ejemplo, el circuito integrado 74298.


30

El circuito integrado 7495 trabaja como registro de desplazamiento para 4 bits. REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO UNIVERSAL Un ejemplo de este registro es el TTL 74194, este dispositivo es de 4 bits. Tiene 10 entradas y 4 salidas, conectadas a las salidas normales (Q) de cada FLIPFLOP en el circuito integrado. La entrada de reloj (CK) dispara los cuatro FLIP-FLOPS en la transición L a H (bajo a alto) del pulso de reloj. Cuando se activa con un nivel BAJO, la entrada de borrado (CLR) pone todos los FLIP-FLOPS a cero (0). Los controles de modo indican al registro, a través de una red de compuertas, que desplace a la derecha, a la izquierda, cargue en paralelo o no haga nada (mantenimiento). El dispositivo 74194 es un circuito integrado de tecnología TTL y tiene las conexiones de alimentación +5V y GND (tierra).

También se dispone comercialmente de registros de desplazamiento con tecnología CMOS. Si se desean registros con FLIP-FLOPS tipo D, los CIS 4076 y 40174 tienen cuatro y seis FLIP-FLOPS FLIP-FLOPS respectivamente. El registro de desplazamiento estático de 8 etapas CI 4014 es una unidad de almacenamiento de entrada serie, salida paralelo; el registro estático de 64 etapas 4031 es un dispositivo de salida serie, entrada serie; el 4035 es una unidad de entrada paralelo, salida paralelo, de 4 bits. El registro estático de 8 bits 4034 es una unidad de entrada / salida paralelo / serie bidireccional de tres estados a la que pueden entrar y salir las líneas de los buses.

Codificadores Es un dispositivo que traduce el número decimal pulsado, por ejemplo, en el teclado de una calculadora, a un código binario, que podría ser código BCD (8421). (8 421). Los codificadores son traductores electrónicos de código. El codificador puede ser considerado como un traductor del lenguaje de la gente al lenguaje de la máquina.


31

Estos dispositivos presentan un mayor número de líneas de entrada, que de líneas de salida, por ejemplo, 10 líneas de entrada y 4 de salida. El codificador codificador puede tener una entrada activa, que produce una única salida. Las características menos usuales son los pequeños circulitos en las entradas y salidas, los de las entradas significan que están activadas por 0 lógicos, 0 niveles bajos, los de las salidas significan que éstas normalmente están en ALTA ó 1 lógico. Otra característica poco habitual del codificador es que no hay entrada cero. Una entrada decimal 0 significa una salida 1111 (en D, C, B, A), que es verdadera cuando todas las entradas (1-9) están desconectadas. Cuando las entradas no están conectadas, se dice que están flotando en ALTA. El codificador activa la salida que corresponde al mayor número de entrada. Se dispone de codificadores con tecnología CMOS. El codificador de prioridad de 10 a 4 líneas 74HC147, es un

circuito integrado de la serie CI digitales CMOS de alta velocidad. Estos codificadores de prioridad se diseñan para generar un código de salida que represente siempre la entrada de mayor orden o rango, independientemente que dos o más entradas estén activadas simultáneamente. Se ignoran las otras entradas. Todos los codificadores disponibles como circuitos integrados de una escala de integración media (MSI), son de este tipo. Uno de los codificadores de prioridad más representativos es el circuito integrado CMOS 4532. Este dispositivo, además de las líneas de entrada y de salida, posee varias líneas de control adicionales que lo hacen extremadamente versátil. La versión en tecnología TTL del 4532 es el codificador de prioridad de 8 a 3 líneas 74148. El circuito integrado CMOS 4532, es un codificador de 8 a 3 líneas. En la siguiente figura se muestra su


32

distribución de pines, su símbolo lógico y su tabla funcional.

codificador de prioridad. prioridad. Cuando E1 = 0, el codificador se inhibe y todas sus salidas se hacen bajas, sin importar el estado de las entradas. Las líneas de entrada van desde D0 hasta D7, son todas activas en alto, la más baja prioridad es D0 (Pin 10) y la más alta D7 (Pin 4). Las líneas de salida son Q2, Q1 y Q0 (Pines 6, 7 y 9). Cuando se activa una entrada, en las salidas se produce un código único de 3 bits que la identifica. En la siguiente figura se muestra un codificador de prioridad de 8 a 3 líneas.

Este integrado opera a partir de una tensión de alimentación de +3V a +18 V aplicada entre los pines 16 (VDD) y 8 (GN3). La entrada E1 (Pin 5) es una línea de habilitación activa en ALTO. Cuando E1 es 1, el integrado opera como un


33

CODIFICADOR DE DECIMAL A B C D Son codificadores de prioridad con 10 líneas de entrada y 4 de salida. En la siguiente figura se presenta uno de ellos.

Cuando se activa una de las líneas de entrada, en las 4 líneas de salida se refleja el código BCD correspondiente. Por ejemplo, a la línea I 2 le corresponde el código BCD Q3Q2Q1Q0 = 0010, a la línea I9 le corresponde el código BCDQ3Q2Q1Q0 = 1001, 1 001, etc. Existen varios CIs de mediana escala de integración, diseñados específicamente para generar códigos BCD. Uno de los más populares es el chip CMOS40147. La versión en TTL es el CI74147.

En la siguiente figura se muestra el CI40147, pines, representación lógica y tabla.

Según la tabla de verdad de la figura, las entradas (D0D9) y salidas (QD, QC, QB y QA) del codificador son activas en BAJO (o lógico). Si ninguna de las líneas de entrada está activa (todas en 1), las salidas permanecen en BAJO. La entrada de más alta prioridad es D9 y la más baja es DO. Un ejemplo típico de aplicación del CI4017 es como codificador de 10 teclas. Cada tecla está asociada a un


34

número entre 0 y 9. Al oprimir cualquiera de ellas, en las salidas del circuito se obtiene el código BCD correspondiente. Si se pulsan más de dos teclas al tiempo, se envía el código de la de más alto rango. CIRCUITOS DE APLICACIÓN A continuación se presentan dos aplicaciones típicas del codificador de prioridad 4532. El primero es un codificador de 16 a 4 líneas o hexadecimal y el segundo un codificador de 10 a 4 líneas (BCD).

Decodificadores ¿QUÉ SON LOS DECODIFICADORES? Un decodificador es un circuito lógico de múltiples entradas y múltiples salidas, que convierte entradas codificadas en salidas codificadas en otro código, el código de entrada presenta menos bits que el de salida, cada palabra de código entrante produce una palabra de código saliente diferente. Los codificadores constan de un cierto número de líneas de entrada N y un cierto número de líneas de salida M, además de una serie de líneas auxiliares de activación. Las salidas pueden ser activas bajas o activas altas


35

dependiendo de la función y del diseño que cumple el decodificador específico. Decodificador es todo dispositivo lógico combinatorio que posea menos líneas de entrada que de salida. Existe, un tope que limita el número de líneas de salida. Este consiste en que el número de líneas de salida será, cuando más igual a 2N, pero cualquier otro número por debajo de éste es aceptable. Para efectos de nomenclatura, cuando el número de líneas de entradas es N y el de salida es M, se tendrá entonces un decodificador de N a M. Así, si N=3 y M=8, se tendrá un decodificador de 3 a 8. El código de entrada de uso más frecuente es un código binario de N bits.

También se muestra de verdad de que2 udefine la Símbolo circuito la de tabla un decodificador 4 operación de este decodificador. Esta tabla de verdad introduce la notación de “indiferencia” (no importa) para algunas de las entradas, lo cual se expresa por el uso del símbolo “X” para indicar que no importa cual es el valor de la variable en cuestión.

DECODIFICADORES BINARIOS El circuito decodificador más comúnmente usado es un decodificador de N a 2N, o decodificador binario, como se le conoce. Un decodificador de estos recibe códigos binarios de N bits a su entrada para producir un código de salida de 1 a 2N. Por ejemplo, en la figura se muestra el caso de un decodificador de 2 a 4. Este consta de dos líneas de entrada A y B, de 4 líneas de salida, Y0, Y1, Y2 y Y3, y de una línea de habilitación, EN. Circuitos Electrónicos Digitales

36

La primera entrada de la tabla nos aclara que mientras la línea de habilitación EN esté en bajo (0), sin importar el valor de las entradas A y B, todas las salidas del dispositivo estarán en ceros. Una vez EN asuma el valor alto (1), el estado de las salidas estará determinado por el valor de las entradas A y B.

son más veloces que las no inversoras. Es interesante además observar los dos negadores en cascada en cada una de las entradas del decodificador. Sin ellos, cada entrada presentaría tres unidades de carga TTL a los dispositivos excitadores. En la figura se muestra la tabla de verdad que corresponde a uno de los decodificadores incluidos en este circuito integrado.

Así por ejemplo, si A=0 y B=0, el dispositivo responderá haciendo Y0 igual a 1, mientras que todas las otras salidas permanecen en 0. Observe que para una combinación cualquiera de entradas, sólo una de las salidas se activa. Esta no es necesariamente la única manera en que puede operar un decodificador, pero muchos de ellos se ajustan a un comportamiento como éste. DECODIFICADOR 74LS139 En la figura se muestra el circuito y el símbolo correspondientes al decodificador de 2 a 4 doble, 74LS139. Este encapsulado ofrece dos decodificadores independientes e idénticos. Nótese que las salidas y las entradas de habilitación son activas bajas. La mayoría de los decodificadores comerciales se diseñan con salidas activas bajas, debido a que las compuertas inversoras

Circuito y símbolo decodificador decodificador 2 a 4 doble, 74LS139


37

ENTRADA

códigos BCD, de 4 bits por supuesto, y activan en bajo la línea de salida correspondiente.

SALIDA

EN

B

A

Y3

Y2

1

X

X

1

1

Y1

Y0

0

0

0

1

1

0

0

1

1

1

1

1

0

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

Si el código a su entrada no representa a un número BCD válido (es mayor de 9), todas las salidas permanecen en alto.

0 0

1

Tabla de Verdad para un decodificador de 2 a 4 doble

DECODIFICADOR 74LS138 El 74LS138 es un circuito decodificador de uso común y de buena disponibilidad en el mercado. Su función se define diciendo que es un decodificador de 3 a 8, y que sus salidas son activas en bajo.

El CD4028 es otro exponente de este tipo de decodificadores, con la diferencia de que sus salidas son activas en alto. Para códigos BCD ilegales sus salidas se hacen bajas.

Cuenta además con tres líneas de habilitación, dos de ellas de activación en bajo. La función lógica de este decodificador es directa: una salida se activa (se hace 0) si y sólo si el decodificador está habilitado y la salida se selecciona aplicando el código correspondiente a su número en los pines de entrada. DECODIFICADORES BCD A DECIMAL Los decodificadores de BCD a decimal, de los cuales el 74LS42 es un buen ejemplo, aceptan a su entrada Fig. 17.8 y 17.10 Pág. 277 Electrónica Digital Tomo 2 Circuitos Electrónicos Digitales

38

DECODIFICADOR BCD/7 SEGMENTOS Para pasar la entrada BCD (4 bits) a la salida de siete segmentos (7 bits), necesitaremos un decodificador BCD/7 segmentos. Haremos corresponder uno (1) cuando el segmento esté excitado, es decir, ilumine, y un cero (0) cuando el segmento no dé luz.

El decodificador BCD/7 segmentos utilizado es el circuito integrado 7446; la entrada es un número BCD de 4 bits (A, B, C y D). El número BCD se transforma en un código de siete segmentos que ilumina los segmentos adecuados del visualizador tipo LED. Además, hay que considerar otras tres entradas que forman parte del circuito integrado. La entrada de test de lámparas (LT) enciende todos los segmentos del visualizador, de esta forma comprobamos que el visualizador funciona correctamente; esta entrada se activa por nivel bajo (0 lógico), para el funcionamiento normal del decodificador siempre debe estar a nivel alto (1 lógico). Las entradas de borrado (BI/RBO y RBI) desconectan los elementos activos, aunque presentan alguna particularidad que se añade en las notas de la tabla de la verdad de este I.C.; estas dos entradas se activan y desactivan de modo similar a la entrada de test de lámparas.

Por ejemplo, para una información W 0, correspondiente al número 0, vemos que g=0, y que a=b=c=d=e=f=1, con lo que en el visualizador nos queda representado dicho número.


39

Númer o de función 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 BI RBI LT

Entradas LT 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 x 1 0

RBI 1 x x x x x x x x x x x x x x x x 0 x

D 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 x 0 x

C 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 x 0 x

Salidas

BI/RBO

B 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 x 0 x

A 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 x 0 x

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1

a 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0

b 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0

c 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0

d 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0

e 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0

Notas

f 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0

g 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0

1 1

2 3 4

1 = nivel alto 0 = nivel bajo x = sin importancia Las salidas del decodificador se activan por el nivel bajo. En la tabla siguiente está indicada la tabla de la verdad del circuito integrado 7446.

NOTAS

1. BI/RBO es es un Y lógico cableado y se utiliza como entrada para la transmisión de extinción (BI) o en la salida correspondiente (RBO). La entrada BI debe estar abierta, o al nivel alto, para las salidas de 0 a 15. RBI debe estar abierto, o al nivel alto, para el borrado de los ceros decimales. 2. Mientras la entrada BI se mantiene al nivel bajo (0), todos los segmentos están apagados cualquiera que sean los niveles de las otras entradas. 3. Mientras RBI RBI y las entradas A, B, C y D están al nivel bajo (0) y LT al nivel alto, todos los segmentos están apagados y RBO pasa al nivel bajo. 4. Mientras BI/RBO está abierto, abierto, o al nivel alto, y LT pasa al nivel bajo, todos los segmentos están encendidos.


40

Aplicaciones de los Decodificadores Son utilizados en muchos circuitos digitales, pudiendo ser usados para seleccionar direcciones de memorias, para decodificar instrucciones en una computadora, para la conversión de un código, o simplemente, para proveer la interface entre un número decimal y un visualizador de siete segmentos.

b. VISUALIZACIÓN DINÁMICA: Es aquel tipo en el que sólo permanece activado un visualizador de los que forman el conjunto de visualizadores, cambiando de uno a otro de forma secuencial, a tal velocidad que el ojo humano no es capaz de detectarlo, con lo que se observa que todos los visualizadores están aparentemente encendidos a la vez.

Sistemas de Visualización Existen dos sistemas de visualización a. VISUALIZACIÓN ESTÁTICA: Es aquella cuyos visualizadores permanecen encendidos todos a la vez durante el tiempo de presentación.


41

VISUALIZADORES Visualizadores de 7 Segmentos Uno de los dispositivos de despliegue de información numérica más comunes es el denominado visualizador (display) de 7 segmentos. Cada segmento del display está constituido por un led en forma de barra, el cual se ilumina cuando se le hace circular una corriente de unos cuantos miliamperios. Hay una gran variedad de tamaños y colores. Los segmentos se nombran con las letras del alfabeto de la a a la g . Cada uno de estos puede controlarse independientemente de los otros, lo que permite formar los diferentes dígitos. Por ejemplo, si se desea visualizar el número 3 en el display, deben activarse los segmentos a, b, g, c y d . Si se iluminan simultáneamente todos los segmentos del display, el resultado será la aparición del número 8.

La siguiente figura muestra la manera como se conectan internamente los diferentes leds que constituyen los segmentos del dispositivo. En la parte (a) de la figura se muestra cómo los ánodos de todos los leds se conectan entre sí, dando origen al punto común del display. Esta versión de visualizador recibe el nombre de display de 7 segmentos de ánodo común , en la figura se muestra el caso en que los cátodos se han unido para conformar el punto del dispositivo originando así un display de cátodo común.

Los displays de 7 segmentos no están limitados al uso de leds para la generación de las barras lumínicas. Por el contrario, se dispone de una variedad de tecnologías que proporcionan al diseñador una gama de opciones de acuerdo a sus requerimientos específicos. Circuitos Electrónicos Digitales

42

interruptores, fluye corriente desde el positivo de la batería a través del respectivo led hacia tierra, haciendo que éste emita luz. Las resistencias R1-R7 son necesarias para limitar el flujo de corriente a un valor seguro para el dispositivo.

Por ejemplo, si se quisiera formar el número 7, se procedería a cerrar los interruptores asociados a los segmentos a, b y c . Observe que por su configuración en

Técnica de Trabajo PROCEDIMIENTO PARA PROBAR UN DISPLAY La siguiente figura permite probar o experimentar estos dispositivos. Cuando se cierra uno cualquiera de los

ánodo común, los extremos de las resistencias cuyos segmentos se desea iluminar deben llevarse a tierra (0V), por lo cual se dice que este tipo de display es de activación en bajo. Combinando el estado de los interruptores se pueden crear los diferentes números y muchas de las letras del alfabeto. Así, la letra H puede visualizarse mediante el cierre de todos los interruptores a excepción de los asociados a los segmentos a y d.


43

Displays de Cristal Líquido (LCD) Los displays de cristal líquido de siete segmentos (LCD/Liquid Cristal Display), operan bajo un principio diferente al de los displays de leds. Cada segmento está hecho de un fluido viscoso que normalmente es transparente, pero se opaca (aparece oscuro) cuando se energiza mediante un voltaje alterno de baja frecuencia.

En la siguiente figura se muestra la estructura interna y el principio de funcionamiento de display de cristal líquido. En contraste con los displays de led, los displays LCD no generan luz sino que simplemente controlan la luz incidente del ambiente. La clave de su operación es un fluido especial denominado cristal líquido colocado en sándwich entre dos láminas transparentes.

El voltaje alterno de excitación es generalmente una onda cuadrada de 3 a 15V de amplitud y de 25Hz a 100 Hz de frecuencia. Se aplica entre el pin de acceso al segmento, (a, b, c, etc.) y un pin especial llamado backplane (léase bacplein) que sustituye al terminal común (ánodo o cátodo) de los displays de led convencionales.

Sobre la lámina superior se forman los segmentos del display, los cuales se metalizan para que puedan ser controlados externamente. La lámina inferior o backplane actúa como una superficie reflectora de luz y también está metalizada.


44

En condiciones normales, las moléculas de cristal líquido están alineadas o polarizadas. Cuando incide luz en el sistema, ésta pasa a través de las moléculas de fluido, se refleja en el backplane y retorna a la superficie sin sufrir cambio alguno. Como resultado, el segmento permanece brillante y aparece invisible al ojo humano. Cuando se aplica un voltaje entre el segmento y el backplane, las moléculas se dispersan y absorben la luz incidente, es decir, no la dejan pasar, y por tanto el backplane no la refleja. Como resultado, el segmento aparece oscuro. El mismo principio se aplica para hacer visible cualquier otro segmento y visualizar así números, letras, etc. En la siguiente figura se muestra la forma de probar un display de cristal líquido. El backplane recibe directamente un tren de pulsos de baja frecuencia, 30 Hz en este caso, procedente de un oscilador. Los interruptores S1 a S7 controlan, a través de las compuertas XOR, la fase de la señal aplicada a cada segmento.

Para que un segmento se oscurezca y sea visible, la señal aplicada al mismo debe estar desfasada con respecto a la del backplane. Es decir, si esta última es alta (1), la del segmento debe ser baja (0) y viceversa. Esto se consigue aplicando un nivel alto a la entrada de la compuerta XOR que controla ese segmento en particular.


45

una de sus entradas y aplican una señal invertida o fuera de fase a los segmentos a, b, c, d y g del display. Los segmentos e y f reciben una señal en fase y, por tanto, permanecen brillantes. Los LCD se utilizan extensamente en relojes, calculadoras, termómetros, instrumentos y otras aplicaciones digitales. Su mayor ventaja es el bajo consumo de corriente. Además, son más económicos y flexibles que sus contrapartes led y pueden ser leídos en presencia de luz brillante. Presentan algunos inconvenientes.

La señal aplicada al segmento debe ser el inverso o complemento de la señal aplicada al backplane. Recuerde que una compuerta XOR actúa como un inversor controlado, invirtiendo la señal aplicada a una de sus entradas cuando la otra entrada está en alto y transfiriéndola sin inversión cuando está en bajo.

a. Un LCD no puede ser leído leído en la oscuridad. oscuridad. Por esta razón, algunos displays de este tipo incluyen una lámpara incandescente miniatura. b. Necesitan de una fuente externa de pulsos para operar. c. Son muy sensibles a las bajas temperaturas. d. Son algo delicados y tienden a ser lentos.

Para visualizar el número 3, por ejemplo, deben cerrarse todos los interruptores, a excepción de S5 y S6. De este modo, las compuertas A, B, C, D y G reciben un alto en Circuitos Electrónicos Digitales

46

orden de unos 12-v lo que permite su manejo con dispositivos combinacionales CMOS.

Decodificador de BCD A 7 segmentos segmentos para LCDs. (a) Diagrama de bloques (b) Aplicación tipica.

Displays Fluorescentes al Vacío (VFD) Los displays fluorescentes al vacío pueden ser considerados como los familiares distantes y modernos de los tubos de vacío de otras épocas. Utilizan, semejanza de los tubos al vacío elementos tales como filamentos, grillas y placas.

Las placas, recubiertas de material fluorescente, se utilizan para formar los segmentos, el punto, la coma o cualquier otro carácter que se desee implementar. Los displays fluorescentes al vacío, a pesar de que se fundamentan en una tecnología del pasado, han ganado cierto nivel de popularidad en los últimos años. Esto se debe a que pueden operar a niveles de voltaje y de potencia relativamente bajos, y que además, son de gran durabilidad y muy veloces. El uso de filtros permite obtener una variedad de colores y, además, su precio es favorable. En la actualidad están siendo ampliamente utilizados como elementos visualizadores en automóviles, videograbadoras, televisores, electrodomésticos y relojes digitales.

La diferencia entre un tríodo convencional y esta clase especial de dispositivo visualizador, radica en que el nivel de los voltajes del display es muchísimo más bajo que en los tubos electrónicos. Los voltajes utilizados son del Construcción interna y conexión de un display VF a un decodificador BSD


47

Tabla Comparativa, Comparativa, Caract. Tensión

Solidez

Ángulo de visibilidad

Consumo por dígito

Vida media en horas

Luminosid

Facilidad de montaje

80-100 V cc

Mala

100º

350 mW

200.000

Excelente

Buena

5 V. cc

Excelente

150º

150 mW

100.000

Buena

Excelente

Incandes

5V

Aceptable

150º

250 mW

100.000

Excelente

Aceptable

LCD

4,5 V. cc

Buena

90º-120º

100 µW

25.000

Según la iluminación

Delicada

Tipo de visual Tubo nixie Led

Convertidores El proceso de conversión requiere de dos pasos: primero es necesario obtener muestras de los valores de la variable a ser convertida y, posteriormente, llevar estas muestras, de corriente o de voltaje, a la entrada del dispositivo que se encargará de convertir el dato analógico a un dato binario. Puesto que es necesario sostener constante el valor de la muestra mientras el convertidor de análogo a digital desarrolla su labor de conversión, se requiere de un elemento adicional conocido como un retenedor, el cual se coloca entre el circuito de muestreo y el convertidor. En ocasiones, cuando la señal que se desea convertir varía lentamente, es posible prescindir del elemento de retención.

CONVERTIDORES DE DIGITAL A ANÁLOGO (DAC) La operación de los convertidores digital / análogo, o DACS (Digital to Analog Converters) es muy sencilla. Funciona básicamente como un sumador, convirtiendo una palabra digital, un byte, a un voltaje análogo equivalente sumando todos los unos de la palabra digital pero asignándoles un peso de acuerdo a su posición dentro de la palabra. Los convertidores Digital/Análogo (D/A) se construyen, utilizando redes de resistencias cuyos valores reflejan los pesos de los diferentes bits, y sumando las corrientes resultantes por medio de un circuito sumador construido en base a un amplificador operacional, versión, conocida como de red en escalera, solo requiere dos valores de resistencias, por lo cual su implementación es mucho más sencilla.


Construcción interna de un display tipo VF decodificador BCD a 7 segmentos.

48

CONVERTIDORES DE ANÁLOGO A DIGITAL (ADC) Los convertidores de análogo a digital (Analog to Digital Converter) complementan la función de los conversores digital a análogo. Su función es convertir cantidades análogas a números binarios. Existen varias alternativas para la construcción de convertidores como éstos. Prácticamente todas ellas requieren de un elemento muy simple pero muy definitivo que es el comparador. com parador. La salida de los comparadores, es esencialmente digital, es alta si la entrada A es mayor que la B, y baja en caso contrario. El comparador amplifica la diferencia de voltajes a su entrada para producir la salida; es decir, el voltaje a su


49

salida, V0, en donde, G es la ganancia del amplificador y A y B son los voltajes a su entrada.

PARÁMETROS MÁS IMPORTANTES DE LOS CONVERTIDORES 1. La resolución: Es el cambio más pequeño en el voltaje análogo de entrada que se refleja en un cambio de 1 bit en la salida s alida digital. 2. El número de bits: Es el número de bits a la salida del convertidor. A mayor número de bits, mejor la resolución y su exactitud. 3. Tiempo máximo de conversión: Es el tiempo que tarda el convertidor en completar la conversión del dato. 4. Rango de voltajes de entrada: El rango permisible de voltajes de entrada que pueden ser convertidos. 5. Código de la salida: Algunos convertidores A/D entregan códigos binarios mientras que otros entregan datos en BCD. 6. Modo de salida: (para DACS): Es posible tener salidas de voltaje o de corriente en convertidores D/A. 7. Tiempo de estabilización: (Settlin time): Es el tiempo necesario para que el voltaje análogo a la salida de un DAC se estabilice a su valor final.


50

Es preciso, además, tener en cuenta las siguientes consideraciones, especialmente en lo concerniente a los convertidores de análogo a digital: En cuanto a la velocidad en operación se refiere, los convertidores D/A son relativamente rápidos, ya que son esencialmente, unos sumadores analógicos. Produciendo salida en tiempos inferiores a 1µs. Los convertidores A/D tienden a ser más lentos. Ruido de cuantización. La señal que se reconstruye a partir de los valores convertidos, ya no es igual a la señal original. Este ruido disminuye con el número de bits del convertidor. EJEMPLOS DE CONVERTIDORES A/D COMERCIALES •

Convertidor de propósito general. El ADC0804.

•

Convertidor con multiplexor incorporado. El ADC0808.

•

Convertidor de alta velocidad. El ADC08351.

•

Convertidor de alta resolución. El AD7705.

Disparador Schmitt El disparador Schmitt es una compuerta, por lo general inversora, que posee la característica especial de

desplazar su umbral de conmutación dependiendo de si su entrada está cambiando de alto a bajo o de bajo a alto. El comportamiento especial del disparador Schmitt se puede describir de la siguiente manera: 1. Suponga que el voltaje de entrada está cambiando de bajo a alto. Mientras la entrada al disparador Schmitt sea lo suficientemente baja, su salida será alta, ya que su comportamiento es el de un inversor. Cuando la entrada al disparador supera, subiendo, un determinado voltaje denominado voltaje de umbral de subida, o voltaje de umbral positivo, la salida del inversor cambia de alto a bajo. 2. Ahora, si la entrada al inversor es alta, pero está cambiando hacia baja, la salida no cambiará hasta que su entrada no haya disminuido situándose por debajo de un nivel de voltaje denominado voltaje de umbral de bajada, o voltaje de umbral negativo. ne gativo. El voltaje de umbral de subida, VT+, es mayor que el voltaje de umbral de bajada, VT- . A la diferencia entres estos dos voltajes, o sea, VT+ - VT- , se le conoce como histéresis. Esto le confiere al disparador Schmitt la habilidad para volver muy cuadradas formas de ondas lentas y “arrugadas”,


51

además de ayudar a suprimir ciertos procesos ruidosos indeseables.

CÓMO FUNCIONA EL DISPARADOR SCHMITT El disparador Schmitt, por el contrario, nos entrega una salida nítida, pues ésta sólo se hace cero a partir del momento que la entrada excede su nivel de umbral positivo. Una vez que su salida ha cambiado, sin embargo, no volverá a cambiar hasta tanto el nivel a su entrada caiga por debajo de su voltaje de umbral negativo, y por lo tanto, los cruces repetidos de cualquiera de sus dos umbrales individuales no producen cambios repetidos a su salida.

USOS DEL DISPARADOR SCHMITT El disparador Schmitt encuentra uso frecuente en aplicaciones como conformador de onda, detector de


52

umbral, eliminador de ruido, eliminador de rebotes en suiches mecánicos y en circuitos osciladores de muchas clases.

de dos entradas dotadas ambas de histéresis, muy a semejanza de la 74LS132.

EL DISPARADOR SCHMITT EN CIRCUITO INTEGRADO En la figura se muestra la configuración del 74LS14, del 74LS13 y del 74LS132, compuertas estas todas que presentan comportamiento de disparador Schmitt. En CMOS, las referencias de disparadores Schmitt más usadas son el 74C14, el CD40106, el CD4093 y el CD4584, en donde el 74C14, el CD40106 y el CD4584 son todos hex inverters, mientras que el CD4093 es un circuito integrado que contiene cuatro compuertas NAND


53

TÉCNICAS DE TRABAJO

4. Tome nota de la página, figura y características del dispositivo de reemplazo que ofrece el manual.

Identifique Componentes 1. Observe los componentes dados. 2. Seleccione el el tipo de componente que que se pide. 3. Lea los datos impresos en el dispositivo o componente (especificaciones, código de colores o nomenclatura: letras y números) para conocer las especificaciones y/o características del mismo.

5. Ubique la página y la figura dada en el manual manual donde se especifican más ampliamente sus características. 6. Tome nota nota de toda esta información (diagramas (diagramas de Pines, Voltajes, Corrientes, Potencia, etc.).

4. De ser ser necesario, necesario, según el componente, consulte el manual de semiconductores, para conocer las especificaciones y/o características del componente. 5. Tome nota de las mismas. Para efectuar esta técnica de trabajo es recomendable usar el manual de semiconductores. 1. Ubique el código o nomenclatura del componente en la sección última del manual de semiconductores (sección de letras y números). 2. Tome nota del número número del dispositivo de reemplazo o dispositivo equivalente del original. 3. Ubique el número del dispositivo de reemplazo en la sección del manual “Lista de reemplazos”.


54

ENSAMBLAR CIRCUITOS ELECTRÓNICOS Es el proceso de unir y ajustar componentes y/o dispositivos electrónicos según un plano o diagrama esquemático dado, para conformar un circuito con unas características de funcionamiento específicas. A continuación se presentan en las técnicas de trabajo varios circuitos electrónicos digitales para ser ensamblados por los participantes, éstos se plantean como simples ejemplos que sirvan para desarrollar en el lancero o lancera las destrezas y habilidades en el proceso de ensamblaje de estos tipos de circuitos. El instructor está en libertad para implementar estos ejemplos o agregar y/o plantear otros.

Ensamblaje de Contador Fotoeléctrico Dado el diagrama, los componentes y el circuito impreso ensamble un CONTADOR FOTOELÉCTRICO. FOTOELÉCTRICO. TÉCNICA DE TRABAJO 1. Ensamble la tarjeta principal. Coloque los diferentes elementos de acuerdo a su tamaño.

Suelde primero los puentes, luego las bases de los integrados, el potenciómetro, el relevo y por último, los conectores. 2. Ensamble la tarjeta de visualización. Suelde el punto bajo los displays. Suelde los displays. Conecte el cable ribbon, por un extremo a los terminales del circuito impreso marcados con letras, y por el otro extremo al conectar blanco de 22 pines. 3. Ensamble la tarjeta de los interruptores DIP. Suelde los interruptores. Conecte 3 cables ribbon de 4 hilos y 10 cms. de longitud por uno de sus extremos con el circuito impreso a los terminales marcados con letras, y por el otro extremo conecte 3 conectores blancos de 4 pines. 4. En la parte posterior posterior de la caja ubique tres borneras (una negra, dos rojas), asegúrelas con sus respectivos aisladores y tuercas. Coloque el conector tipo “bafle” (dos terminales) de adentro hacia fuera, sujételos y ASC/DESC y sus respectivos tornillos.


55

5. Suelde cables de 10 cms. entre entre los terminales de de la tarjeta principal marcados como PRG/CUENT y ASC/DESC y sus respectivos interruptores. 6. Suelde cables de 10 cms. entre entre los terminales de de la fotocelda y el jack monofónico. 7. Suelde cables de 10 cms. entre las tres borneras y los terminales 5V, GND y 12V. 8. Suelde cables de 10 cms. entre entre el contacto del relé normalmente abierto (NA) y el conector tipo bafle. 9. Conecte las tarjetas de visualización y la de interruptores DIP a través de sus correspondientes conectores J1, J2, J3 y J4. 10. Conecte el cable de tierra de d e la l a tarjeta t arjeta de interruptores. 11. Asegure con tornillos de 2mm. las 4 tapas del chasis. 12. Ubique el sensor óptico de manera que no reciba iluminación reflejada o directa de otras fuentes. Sólo debe recibir luz emitida por el trasmisor. La fotocelda debe protegerse con un tubo negro pequeño. 13. Conecte el sensor con el contador utilizando un cable de 50 cms. y un plug monofónico macho.

MATERIALES, HERRAMIENTAS, EQUIPOS E INSTRUMENTOS • Estaño Pasta para soldar (fundente) • • Silicona • Disolvente (alcohol) • Alicate universal • Alicate de corte diagonal Alicate pela cable • • Pinzas punta redonda y punta cuadrada • Pinza punta curva • Destornilladores planos y de estría • Navaja • Soldador tipo cautín Porta soldador • • Solda-pull • Cepillo • 3 Circuitos integrados 7447 Ref. IC1, IC2, IC3 • 3 Circuitos integrados 74190 Ref. IC4, IC5, IC6 1 Circuito integrado 4093 Ref. IC7 • 1 Circuito integrado 7408 Ref. IC8 • • 21 Resistencias de 470-1/4W Ref. R1 a R21 • 14 Resistencias de 4,7K-1/4W Ref. R22 a R34, R3 4, R37.


56

• • • • • •

•

• • • • • •

• • • • • • •

1 Resistencia de 10K-1/4W Ref. R35 1 Resistencia de 1K-1/4W Ref. R36 1 Trimmer de 100K Ref. P1 1 Diodo de propósito general 1N4004 Ref. D1 3 Display’s ánodo común Ref. Ref . DISP1 a DISP3 1 Transistor de propósito general 2N3904 NPN Ref. Q1. 3 Dip switches de 4 posiciones Ref. DIP1, DIP2, DIP3. 2 Suiches de codillo SPDT Ref. S1, S2 1 Relé de 12V 1 Fotocelda 3 Conectores blancos en línea de 6 pines 3 Conectores blancos en línea de 4 pines 1 Circuito impreso CEKIT Ref. KDM-09a, KDM-09b, KDM-09c. 6 Bases para circuito integrado de 16 pines 2 Bases para circuito integrado de 14 pines 1 Chasis metálico KDM-09 1 Conector tipo baffle de dos terminales 1 Bornera negra 2 Borneras rojas 1 Jack monofónico

• • • • • • •

•

1 Plug monofónico 6 Tornillos de 1/8” x 1/4” con tuercas 4 Tornillos de 1/8” x 1/2” con tuercas 8 Tornillos golosos de 3mm 10 cm Espagueti plásticos aislante 12 Espadines para circuito impreso 1 Pantalla de acrílico de 30 mm x 75 mm, color humo. 20 cm Cable ribbon de 40 hilos

Ensamblaje de Capacímetro Digital Dado el diagrama, los componentes y el circuito impreso ensamble un CAPACÍMETRO DIGITAL. DIGITAL. TÉCNICA DE TRABAJO 1. Ensamble de la tarjeta de visualización. •

Suelde los puentes de alambre.

•

Suelde las resistencias y los diodos.

•

Fije y suelde los displays.

•

Suelde el condensador C5 acostado.

2. Ensamble de la tarjeta de control. •

Suelde los puentes, resistencias, diodos, bases, condensadores, y por último los transistores,


57

dóblelos hacia atrás y sujete sus disipadores con tornillos del circuito impreso. 3. Ubique la llave selectora en el chasis. 4. Ensamble los accesorios de la tapa frontal, el pulsador y la bornera de prueba. 5. Suelde los cables de los los terminales de la tarjeta de visualización de 10 cm. 6. Fije la tarjeta de visualización con tornillos, haciendo coincidir los displays con la ventana del chasis, sujete también la lámina de acrílico. 7. Monte el circuito de control sobre la tapa posterior del chasis, suelde los cables de conexión entre los dos circuitos y con los terminales correspondientes. 8. Suelde la bornera, el pulsador y por último la llave selectora. NOTA: La llave selectora de tres terminales y cuatro

posiciones, tiene en su centro los tres puntos comunes para cada juego de contactos y en la periferia tiene los puntos de contacto correspondientes a cada grupo. Esta llave se usa para cambiar la escala de medida y el punto decimal simultáneamente.

MATERIALES, HERRAMIENTAS, EQUIPOS INSTRUMENTOS • Estaño Pasta para soldar (fundente) • • Silicona • Disolvente (alcohol) • Alicate universal • Alicate de corte diagonal Alicate pela cable • • Pinzas punta redonda y punta cuadrada • Pinza punta curva • Destornilladores planos y de estría • Navaja • Soldador tipo cautín Porta soldador • • Solda-pull • Cepillo • 1 Circuito integrado LM324 Ref. IC1 • 1 Circuito integrado CD4011 Ref. IC2 1 Circuito integrado LM555 Ref. IC3 • 1 Regulador 7812 Ref. RG1 • • 1 Regulador 7805 Ref. RG2 • 1 Resistencia de 100Ohm-1/4W Ref. R1


E

58

•

•

2 Resistencias de 47KOhm-1/4W Ref. R2,R22 4 Resistencias de 4,7KOhm-1/4W Ref. R3,R4, R14, R18. 1 Resistencia de 56KOhm-1/4W Ref. R5 1 Resistencia de 68KOhm-1/4W Ref. R6 1 Resistencia de 680Ohm-1/4W Ref. R7 4 Resistencias de 10KOhm-1/4W Ref. R8,R9, R10,R15. 3 Resistencias de 1MOhm-1/4W Ref. R11,R12, R3 3 Resistencias de 100KOhm-1/4W Ref. R16,R17,R19 1 Resistencia de 1KOhm-1/4W Ref. R20 1 Resistencia de 33KOhm-1/4W Ref. R21

•

1 Condensador electrolítico de 2200µF/25V Ref. C1

•

•

4 Condensador cerámico de 0.1µF/50V Ref. C2,C5,

•

•

C6, C14.

•

•

2 Condensadores electrolítico de 470µF/25V Ref. C3,

•

C4.

•

2 Condensadores cerámico de 0.001µF/50V Ref. C7,

•

C13.

•

•

1 Condensador cerámico de 0.022µF/50V Ref. C8

•

•

3 Condensadores cerámico de 0.0022µF/50V Ref.

•

C9, C11, C12.

•

• • • • • • •

• • •

•

•

1 Condensador de tantalio de 2.2µF/35V Ref. C10

• • • • • • • • • • •

•

1 Puente rectificador de 1.5A (W06M) Ref. D1 2 Diodo zener de 6.8V/1W Ref. D2,D3 2 Diodos de propósito general 1N4148 1N41 48 Ref. D4,D5 1 Transistor de propósito general 2N3906 Ref. R ef. Q1 1 Transistor de propósito general 2N3904 Ref. R ef. Q2 1 Trimmer de 500Ohm Ref. P1 1 Trimmer de 5KOhm Ref. P2 1 Trimmer de 50KOhm Ref. P3 1 Trimmer de 500KOhm Ref. P4 1 Trimmer de 100KOhm Ref. P5 1 Circuito impreso CEKIT Ref. KDM-11a 1 Base para circuito integrado de 8 pines pin es 2 Bases para circuito integrado de 14 1 4 pines 15 Espadines para circuito impreso 2 Disipadores TO220 4 Tornillos de 1/4 x 1/8 con sus s us tuercas 6 Tornillos de 1/2 x 1/8 con sus s us tuercas 8 Tornillos golosos de 2mm 4 Separadores plásticos 1 Llave selectora 3P4T 1 Perilla para potenciómetro 1 Pulsador cuadrado N.A. 1 Bornera tipo baffle


59

• •

1 Jack monofónico para chasis 1 Chasis metálico

7. Inserte el teclado decimal en el conector conector J2 y suelde el pulsador de reposición (RST) Reset.

Ensamblaje de Cerradura Codificada Dado el diagrama, los componentes y el circuito impreso ensamble una CERRADURA CODIFICADA. CODIFICADA. TÉCNICA DE TRABAJO 1. Suelde los puentes. 2. Suelde resistencias, transistores y bases.

diodos,

condensadores,

3. Doble los terminales del regulador regulador colocando el área de disipación contra el circuito impreso y suéldelo. 4. Suelde el relevo, los conectores J1 y J2, los sockets en línea J3, J4 y J5 y por último los espadines. 5. Coloque y suelde con cuidado el conector AC/DC para alimentación J1, siguiendo la orientación del circuito impreso. 6. Fije la clave deseada, usando los sockets de programación (J3, J4 y J5) y puentes de alambre cubiertos, para evitar cortos. Los terminales de todas las teclas que no se emplean para fijar la clave, se llevan al socket de reposición J5.

Socket: Enchufe hembra, base o sócalo para conectar puentes de alambre. MATERIALES, HERRAMIENTAS, EQUIPOS INSTRUMENTOS • Estaño • Pasta para soldar (fundente) Silicona • • Disolvente (alcohol) • Alicate universal • Alicate de corte diagonal • Alicate pela cable Pinzas punta redonda y punta cuadrada • • Pinza punta curva • Destornilladores planos y de estría • Navaja • Soldador tipo cautín Porta soldador • Solda-pull • • Cepillo


E

60

•

•

1 Circuito integrado CD4043 Ref. IC1 1 Circuito integrado CD4081 Ref. IC2 1 Circuito integrado CD4017 Ref. IC3 1 Regulador fijo de 12V, 77812 812 Ref. RG1

•

6 Resistencias de 1KΩ-1/4W Ref. R1, R2, R3, R4,

•

R5, R7.

•

•

1 Resistencia de 470Ω-1/4W Ref. R6

•

•

1 Resistencia de 2.7KΩ-1/4W Ref. R8

•

•

1 Resistencia de 100KΩ-1/4W Ref. R9

•

•

3 Resistencias de 4.7KΩ-1/4W Ref. R10, R12, R13.

•

•


Ensamblaje de un Frecuencímetro Digital

•

1 Condensador electrolítico de 100µF/25V Ref. C1

•

1 Condensador de tantalio de 2.2µF/35V Ref. C2

•

2 Condensadores cerámicos de 0.1µF/50V Ref. C3,

• • •

• • •

C5. •

1 Condensador electrolítico 10µF/16V Ref. C4

•

2 Diodos rectificadores 1N4004 Ref. D1, D2 1 Diodo led de 5mm, rojo Ref. D3 1 Diodo led de 5mm, verde Ref. D4 1 Diodo led de 5mm, amarillo Ref. D5 2 Transistores de propósito general 2N3904 Ref. Q1, Q2. 1 Relé de 12V-10A Ref. RL1

• • • •

•

1 Conector AC/DC Ref. J1 1 Conector en línea de 14 pines, pin es, macho Ref. J2 1 Socket en línea de 12 pines Ref. J3 1 Socket en línea de 4 pines Ref. J4 1 Socket en línea de 8 pines Ref. J5 1 Teclado decimal 2 Bases para circuito integrado de 16 1 6 pines 1 Base para circuito integrado de 14 pines 5 Espadines para circuito impreso 1 Circuito impreso CEKIT Ref. KDM-13

Dado el diagrama, los componentes y el circuito impreso ensamble un FRECUENCÍMETRO DIGITAL. DIGITAL. TÉCNICA DE TRABAJO 1. Suelde todos los puentes de alambre. 2. Suelde en orden los siguientes componentes: resistencias, diodos, transistores, bases para circuito integrado, condensadores, borneras y trimmer multivuelta. 3. Monte y suelde adecuadamente.


los

displays,

oriéntelos

61

4. Limpie el circuito impreso con disolvente. Déjelo secar.

•

5. Coloque sobre sus bases todos los circuitos integrados atendiendo a su correcta orientación.

•

6. Construya las puntas de prueba prueba del del frecuencímetro frecuencímetro soldando los dos caimanes del extremo del cable duplex. 7. Conecte las puntas de prueba en la bornera de entrada correspondiente, atendiendo a la polaridad y a los colores de los cables, positivo-rojo y negativonegro. MATERIALES, HERRAMIENTAS, EQUIPOS INSTRUMENTOS • Estaño Pasta para soldar (fundente) • • Silicona • Disolvente (alcohol) • Alicate universal • Alicate de corte diagonal Alicate pela cable • Pinzas punta redonda y punta cuadrada • • Pinza punta curva

E

•

Destornilladores planos y de estría Navaja Soldador tipo cautín Porta soldador Solda-pull Cepillo 1 Circuito integrado optoaislador 4N25 Ref. IC1 1 Circuito integrado 555 Ref. IC2 1 Circuito integrado 4553 Ref. IC3 1 Circuito integrado 4543 Ref. IC4

•

2 Resistencias de 10KΩ-1/4W Ref. R1, R8

•

1 Resistencia de 100 KΩ-1/4W Ref. R2

•

6 Resistencias de 1KΩ-1/4W Ref. R3, R4, R7, R10,

•

• • • • • •

R11, R12. •


•


•

1 Resistencia de 5.6KΩ-1/4W Ref. R9

•

7 Resistencias de 330Ω-1/4W Ref. R13 a R19

•

1 Resistencia de 390Ω-1/4W Ref. R20

•

1 Trimmer multivueltas de 100KΩ Ref. P1

•

2 Diodos rápidos 1N4148 Ref. D1, D2 4 Transistores de propósito general 2N3906 Ref. Q1, Q3, Q4, Q5.

•


62

•

1 Transistor de propósito general 2N3904 Ref. Q2

•

2 Condensadores cerámicos de 0.01µF/50V Ref. C1, C3.

•

1 Condensador de tantalio de 1µF/35V Ref. C2

•


•


•

4 Displays ánodo común Ref. DISP1 a DISP4 1 Circuito impreso CEKIT Ref. KDM-19 2 Conectores de tornillo, de dos pines 2 Caimanes pequeños, rojo y negro 2 Bases para circuito integrado de 16 pines 2 Bases para circuito integrado de 8 pines 1m Cable duplex Nº 24, rojo y negro n egro

• • • • • •


63

GLOSARIO 0: Son circuitos electrónicos con dos niveles diferentes de voltaje. En lógica positiva, el mayor nivel de voltaje se designa representativo del estado lógico 1. El otro estado se designa con 0. 1: Indica uno de los dos posibles estados lógicos. Para relacionar estos estados. Apagado (OFF): El estado no conductor de un elemento conmutador, generalmente un transistor. Biestable: La propiedad de tener dos estados estables. En consecuencia un circuito biestable a menudo se llama indefinidamente un “biestable”. Encendido (ON): El estado conductor de un elemento conmutador. Flotación: Un potencial no fijo. Inversor digital: Circuito que invierte señales digitales, convirtiendo “0” en “1” y viceversa.

los valores intermedios (lo contrario de lo que sucede con la onda senoidal y triangular, etc.). Onda triangular: Onda de corriente alterna (CA) en la que la variación de la amplitud en función del tiempo puede ser descrita mediante segmentos rectos, creándose la imagen de un triángulo de base horizontal. Rampa: Una forma de onda en la cual la variable, ya sea voltaje o corriente, se incrementa o decrece linealmente con el tiempo. RMS: Valor eficaz que un instrumento debería medir para una onda seno. Es calculado a partir de una onda rectificada. Si se miden señales que no son senoidales, el valor es erróneo. Señal: Usado indefinidamente para significar la forma de onda, tanto de corriente como de voltaje, proporcionada por una fuente. Tensión RMS: Valor de tensión en corriente continua que producirá la misma potencia disipada en una resistencia.

Onda Cuadrada: Onda de corriente alterna (CA) que alterna su valor entre dos valores extremos sin pasar por Circuitos Electrónicos Digitales

65

Tierra: Comprende a toda la ligazón metálica directa, sin fusibles ni protección alguna, de sección suficiente entre determinados elementos o partes de una instalación y un electrodo o grupo de electrodos enterrados en el suelo, con el objeto de conseguir que en el conjunto de instalaciones no existan diferencias potenciales peligrosas y que al mismo tiempo permita el paso a tierra de las corrientes de falla o la de descargas de origen atmosférico. Tierra: La terminal a la cual generalmente se refiere los potenciales. En la práctica, el chasis de metal sobre el cual se construye una unidad electrónica. TTL: Lógica transistor.


66

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Gil, A., Remiro, F. & Cuesta, L. (1997). (1997) . Electrónica Digital y Microprogramable. Editorial Mc Graw-Hill. Madrid-España. González, G.F. & Hernández M., J. (1999) (1999).. Curso Práctico de Electrónica Digital y Circuitos Integrados , fascículos Nº 7 y 8. Editorial CEKIT. Pereira-Colombia. Morris, R. & Millar, J. (1978). (1978). Diseño con Circuitos Integrados TTL. Compañía Editorial Continental, S.A. México DF-México.

http://html.rincómdelvago.com/circuitos-electricos-yelectronicos.html.com http://www.simbologia-electrica.com/ http://www.infet.org//lecciones/teoriaatomica/defaulthtml.c om http://www.fiscanet.comar/fisica/f3oup01/ap/f3_20c_mag netismo-php

Rodríguez, A. & otros. (1991). (1991) . Prácticas de Electrónica . Editorial Mc Graw-Hill. Madrid-España. Rodríguez, L. (1999). (1999) . Electrónica Digital Moderna Tomos 1, 2 y 3 . Editorial CEKIT. Pereira-Colombia. Tokheim, R. (1991). (1991). Principios Digitales . (2ª ed.). Editorial Mc Graw-Hill. Madrid-España. Aprenda Fácil Electrónica Digital . Fascículos Números

7 y 8. Ediciones Culturales Ver. Bogotá-Colombia.


67

Circuitos Electrónicos Digitales[1].

Recommend Documents