INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA INGENIERIA ELECTRICA
ELECTRONICA III
PRÁCTICA 1 “GENERADOR DE SEÑAL DE RELOJ CON: 74LS14 Y 74LS132, 555 Y LM311”
GRUPO: 6EV2
N° DE EQUIPO: 6
INTEGRANTES:
JARAMILLO GOMEZ MARCO ANTONIO VILLA ZAMARRIPA ENRIQUE
PROFESOR:
DELGADO MENDOZA JOSE LUIS
PERIODO ESCOLAR: 2015/2 2012301061 2012302296
TIEMPO DE REALIZACION: 2 SEMANAS ENTREGA DE REPORTE: 26 -MAYO-2015
_________________________________ NOMBRE Y FIRMA DEL PROFESOR
PRACTICA No. 1
INDICE Objetivo………………………………………………………………………………….......3 Consideraciones Teóricas…………………….……………………………………………...4 CIRCUITO 74LS14…………………………………………………………………………5 - RESULTADO DE LOS CALCULOS PREVIOS DEL CIRCUITO 74LS14. - RESULTADO DE LAS MEDICIONES DEL CIRCUITO 74LS14. CIRCUITO 74HC132………………………………………………………………….……7 - RESULTADO DE LOS CALCULOS PREVIOS DEL CIRCUITO 74HC132. - RESULTADO DE LAS MEDICIONES DEL CIRCUITO 74HC132. CIRCUITOLM555…………………………………………………………………….…….9 - RESULTADO DE LOS CALCULOS PREVIOS DEL CIRCUITO LM555. - RESULTADO DE LAS MEDICIONES DEL CIRCUITO LM555 CIRCUITO LM311……………………………………………………………………......11 - RESULTADO DE LOS CALCULOS PREVIOS DEL CIRCUITO LM311. - RESULTADO DE LAS MEDICIONES DEL CIRCUITO LM311. CALCULOS………………………………………………………………………………..13 SIMULACIONES…………………………………………………………………………16 COMENTARIOS Y APORTACIONES NUEVAS……………………………………….19 CONCLUSIONES Y HALLAZGOS……………………………………………………...20 BIBLIOGRAFIAS…………………………………………………………………………21
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PRACTICA No. 1
OBJETIVO
-Que el alumno aprenda a diseñar un generador de reloj con pulsos rectangulares, conocer su funcionamiento y conocer las características de cada componente empleado en el circuito. También aprenderá a: -Calcular el Ciclo de Utilidad para cada Frecuencia de Oscilación del Generador diseñado. -Calibrar experimentalmente cada Frecuencia de Oscilación del Generador diseñado. -Medir experimentalmente el Ciclo de Utilidad, para cada Frecuencia de Oscilación del Generador diseñado. -Obtener experimentalmente las curvas de transferencia del 555 y de las compuertas 74LS14 y 74LS132.
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PRACTICA No. 1
CONSIDERACIONES TEÓRICAS “GENERADOR DE SEÑAL DE RELOJ CON: 74LS14 Y 74LS132, 555 Y LM311” Es necesario en muchos circuitos electrónicos digitales, emplear algún tipo de sincronización para realizar tareas como: transferencia de datos, control de procesos, etc. Para ello se emplean circuitos generadores de señal del tipo onda cuadrada con ciclo de trabajo que puede ser al 50% u otro valor. Dichos circuitos son en esencia osciladores que proveen una señal generalmente denominada CLOCK (reloj), con niveles lógicos adaptados a la lógica utilizada en cuestión (TTL, CMOS, ECL, etc.). 74LS14 Es un dispositivo que tiene 6 inversores tipo shmitt trigger. Las compuertas de este tipo tienen dos umbrales distintos de tensión, uno para la subida y otro para la bajada. En este caso la salida esta invertida. 74LS13 Este circuito nos proporciona cuatro puertas NAND de dos entradas. En el circuito integrado 74132, la salida de las puertas son Totem Pole, también tenemos que tener en cuenta que las puertas son del tipo Schmitt trigger. Siempre se proporciona alta inmunidad al ruido en alguna línea que se utiliza como entrada de datos o tiene un recorrido largo en el circuito. Temporizador 555 Existen en el mercado un conjunto de circuitos integrados denominados temporizadores (timers) especialmente diseñados para realizar multivibradores monoestables y astables. El temporizador 555 (NE555de Signetics en versión bipolar y TLC555 de Texas Instruments en versión CMOS) es un circuito integrado barato y muy popular que fue desarrollado en 1972 por Signetics Corporation. Está constituido por dos comparadores, un flip-flop SR y un transistor que actúa como un elemento de conmutación. Las tres resistencias en serie de valor R definen las tensiones de comparación a 1/3 vcc y 2/3vcc. LM311 La serie 311 de National Semiconductor es una de las familias más populares en comparadores integrados. Puede operar con tensiones duales de ±15 V o con tensión simple de +5 V y la salida es en colector abierto (open-colector) con tensiones de alimentación independientes para seleccionar los niveles de tensión de salida. Posee además un circuito de protección que limita la intensidad máxima de salida a 50mA. Las correcciones de offset se pueden realizar mediante un potenciómetro variable conectado a las entradas 5 y 6, similar a la técnica utilizada en amplificadores operacionales.
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PRACTICA No. 1
CIRCUITO 74LS14.
Figura 1 Generador de Pulsos Rectangulares con dos Frecuencias, 74LS14.
5
PRACTICA No. 1
RESULTADO DE LOS CALCULOS PREVIOS DEL CIRCUITO 74LS14.
fql= 2.3KHz
Tq
tH
tL
.43ms
.21ms
.058ms
.030ms
Rmed
Texp
752.21 Ω
Rmed
fql= 17KHz
C. U.
Cnom
Cmed
Rcom
.22ms
680nf
---
752.21Ω
.02ms
47nf
---
1.45K Ω
KH
KL
VUT
exp
KH
KL
KT
KT
VLT
VLT
VUT
.51m
.85
.21
.63
.9V
1.7V
.06m
.85
.21
.63
.9V
1.7V
1.45K Ω Tabla 1 cálculos previos de la compuerta 74LS14.
RESULTADO DE LAS MEDICIONES DEL CIRCUITO 74LS14.
fql= 2.3 KHz -
Tq
tH
tL
.43ms
.21ms
.64ms
C. U.
Cnom
Cmed
Rcom
.22ms
680nf
---
752.21Ω
.47ms
.18ms
678nf
---
758 Ω
.058ms
.030ms
.02ms
47nf
---
1.45K Ω
.084ms
.064ms
.020ms
46.3nf
---
1.41K Ω
Rmed
Texp
KL
KT
VLT
VUT
KH
KT
VLT
VUT
752.21 Ω
exp
KH
.51m
.85
.21
.63
.9V
1.7V
758 Ω
.51m
.79
.26
.51
.92V
1.24V
.06m
.85
.21
.63
.9V
1.7V
.06m
.71
.22
.48
.92V
1.24V
1.55KHZ fq2= 1.5 KHz
Rmed
fql=_____Hz
fq2=______Hz
1.45K Ω 1.41K Ω
KL
Tabla 2 resultados de las mediciones de la compuerta 74LS14
6
PRACTICA No. 1
CIRCUITO 74HC132.
Figura 2 Generador de Pulsos Rectangulares con Dos Frecuencias, 74HC132.
7
PRACTICA No. 1
RESULTADO DE LOS CALCULOS PREVIOS DEL CIRCUITO 74HC132.
Tq fql= 17KHz
.058ms .43ms
Rmed
Rmed
fq2= 2.3 KHz
tH
tL
.030ms .22ms
Texp
exp
C. U.
Cnom
Cmed
Rcom
.030ms
47nf
----
1.7k Ω
.21ms
680nf
---
916.45 Ω
KH
KH
KL
KL
KT
KT
VUT
VLT
VLT
VUT
1.7 KΩ
79.9μ
2.66
2.66
1.37
2.3V
3.15V
916.45 Ω
623 μ
2.83
2.96
1.44
2.3V
3.15V
Tabla 3 cálculos previos de la compuerta, 74HC132.
RESULTADO DE LAS MEDICIONES DEL CIRCUITO 74HC132.
Tq fql= 17KHz 12.02 KHZ
fq2= 2.3 KHz 1.6KHZ
12.02 KHZ
fq2= 2.3 KHz 1.6KHZ
tL
C. U.
Cnom
Cmed
Rcom
.030ms
.030ms
47nf
----
1.7k Ω
.058ms .087ms
.045ms
.048ms
46.3nf
---
1.65k Ω
.43ms
.22ms
.21ms
680nf
---
916.45 Ω
.60ms
.32ms
.32ms
678nf
---
912Ω
Rmed
Texp
1.7 KΩ
KH
KL
VUT
exp
KH
KL
KT
KT
VLT
VLT
VUT
79.9μ
2.66
2.66
1.37
2.3V
3.15V
1.65K Ω
76.3 μ
1.69
1.58
.87
2.24V
2.48V
916.45 Ω
623 μ
2.83
2.96
1.44
2.3V
3.15V
912 Ω
618 μ
1.93
1.93
1.03
2.24V
2.48V
Rmed
fql= 17KHz
tH
Tabla 4 resultado de las mediciones de la compuerta, 74HC132
8
PRACTICA No. 1
CIRCUITO LM555.
Figura 3 Señal de Reloj empleando el CI LM555, para una frecuencia fija y el C. U. al 50%.
9
PRACTICA No. 1
RESULTADO DE LOS CALCULOS PREVIOS DEL CIRCUITO LM555.
Tq fql= 575Hz
fql=_____Hz
tH
tL
C. U.
Cnom
Cmed
Rcom
1.7ms
.85ms
.86ms
50%
330nf
---
1.91KΩ
Rmed
exp
KH
KL
KT
VLT
VUT
1.91KΩ
630µ
.75
.74
.37
---
---
Tabla 5 cálculos previos de la compuerta LM555.
RESULTADO DE LAS MEDICIONES DEL CIRCUITO LM555.
Tq fql=865KHz
fql=_____Hz
tH
tL
C. U.
Cnom
Cmed
Rcom
1.15ms
.59ms
.56ms
50%
380nf
---
1.88KΩ
Rmed
Texp
KH
KL
KT
VLT
VUT
VLT
VUT
1.64V
3.36V
Rmed
exp
KH
KL
KT
1.88KΩ
714µ
1.27
1.21
.62
Tabla 6 resultado de las mediciones de la compuerta, LM555.
10
PRACTICA No. 1
CIRCUITO CI LM311
Figura 4 Señal de Reloj empleando el CI LM311, para una frecuencia fija y el C. U. al 50%.
11
PRACTICA No. 1
RESULTADO DE LOS CALCULOS PREVIOS DEL CIRCUITO LM311.
Tq fql=_____Hz
C. U.
Cnom
Cmed
Rcom
10ms
5ms
5ms
50%
33µf
33µf
112.3
Rmed
Texp
KH
KL
KT
VLT
VUT
4.4V
170mV
exp
Rmed fql=_____Hz
tL
tH
112.3
15.24ms
KH
1.2
KL
.33
KT
1.35
VLT
VUT
Tabla 7 cálculos previos de la compuerta LM311.
RESULTADO DE LAS MEDICIONES DEL CIRCUITO LM311.
Tq fql=_____Hz
C. U.
Cnom
Cmed
Rcom
12.7ms
4.57
8.12
35%
33.7
33.7
110.3
Rmed
Texp
KH
KL
KT
VLT
VUT
3.97V
164mV
exp
Rmed fql=_____Hz
tL
tH
12.7ms
17.9
1.41
KH
.43
KL
KT
1.44
VLT
VUT
Tabla 8 resultado de las mediciones de la compuerta LM311.
CALCULOS 12
PRACTICA No. 1
13
PRACTICA No. 1
14
PRACTICA No. 1
SIMULACIONES
Simulación 1 74ls14
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PRACTICA No. 1
Simulación 2 74HC132
16
PRACTICA No. 1
Simulación 3 lm555
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PRACTICA No. 1
COMENTARIOS Y APORTACIONES NUEVAS
. Consideramos que el desarrollo de esta práctica debería abarcar más de una sesión experimental, el tiempo de una no es necesario para completar los tres circuitos.
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PRACTICA No. 1
CONCLUSIONES Y HALLAZGOS JARAMILLO GOMEZ MARCO ANTONIO En esta práctica se entendió la forma en la que se pueden hacer las señales de reloj algunas con un ciclo útil mayor que otros, de igual manera la forma distinta de los valore de cada elemento que depende de otro (los capacitores y resistencias). En el caso del 555 la señal de reloj que nos entrega a la salida es casi de un ciclo útil de 50% con algunas pequeñas variantes pero se podría decir que esa señal de reloj es la más estable y con la que mejor se puede trabajar. VILLA ZAMARRIPA ENRIQUE Esta práctica nos ha permitido construir y probar 3 diferentes circuitos osciladores, esto es de gran importancia para la electrónica digital, pues a partir de estos pulsos generados es que funciona la electrónica digital. El haber armado diferentes circuitos osciladores nos demuestra que no necesitamos estar atados a una sola forma de generar las señales y también que cada circuito presenta características propias que se pueden aplicar en diferentes casos o necesidades. También logramos percatarnos que la ausencia de valores exactos en nuestros capacitores interviene en el resultado de la frecuencia de la señal y el valor calculado.
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PRACTICA No. 1
BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS
BIBLIOGRAFIA “Electrónica Teoría de circuitos” Robert Boylestad y Louis Nashelsky Editorial Pearson educación, 2003
REFERENCIAS Circuitos Generadores de Reloj. Departamento de Electrotecnia Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de La plata
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