ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA SISTEMAS DIGITALES
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INFORME
TRABAJO PREPARATORIO
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Sistemas Digitales
Práctica #: 2 Tema: Familiarización con las herramientas de trabajo
Realizado por: Alumno (s): Gabriel Salazar
Grupo:
GR9
Erick Espín
(Espacio Reservado) Fecha de entrega: 2017 / 05 / 9 año mes Sanción:
Semestre:
f. ____________________ ______________________ __ día Recibido por:
________________________________________________
2017 B
Tema: Familiarización con las herramientas de trabajo Objetivos: Familiarizar al estudiante con los dispositivos integrados y las herramientas de laboratorio.
Indicar los elementos con los cuales cuenta el laboratorio para la realización de posteriores prácticas y el funcionamiento de las compuertas básicas.
Analizar los diferentes tipos de conmutación
1) Describa lo que significa y representa una compuerta lógica y cuál es la función del voltaje de polarización y tierra Una compuerta lógica es un circuito integrado que nos permite realizar operaciones lógicas en el sistema binario para representarlos en nuestro caso como 5 voltios que corresponde al 1 binario y de 0 voltios cuando corresponde a 0 binario. Representa una operación lógica binaria dependiendo de su circuito integrado. La función de voltaje de polarización y tierra es lo que la compuerta utiliza para poder realizar la operación según sus características internas en el caso de una compuerta de tecnología TTL este sirve para saturar o cortar el transistor interno de la compuerta.
2) Describa las tecnologías CMOS y TTL, además de esto establezca: diferencias, semejanzas y en que aplicaciones se usan cada una de estas. TTL TTL son las siglas en ingles de Transistor-Transistor-Logic o lógica de transistor a transistor, los circuitos electrónicos digitales que siguen esta tecnología están conformados internamente por transistores bipolares de juntura. [1]
CMOS
Los semiconductores complementarios de oxido metálico, su característica es el estar formado por transistores tipo MosFET, cuando están sin alimentación o estado de reposo su consumo de energía únicamente se debe a las corrientes parásitas, lo cual es una gran ventaja ante los tipos TTL. [1]
Diferencias TTL y CMOS
TTL
Su tensión de alimentación se encuentra en un rango corto de 4.75V a 5.25V o simplemente se usa comúnmente 5V Los niveles de voltajes lógicos van entre 00-0.8V en bajo y 2.2-Vcc V en alto Es muy rápido en el cambio de estados lógicos Sufren grandes pérdidas en la transmisión de señales cuando se presentan grandes longitudes
[1] CMOS
El retardo de propagación de compuerta a compuerta es proporcional al número de compuertas usadas debido a la presencia de capacitancias parásitas. Alta inmunidad al ruido y señales parásitas El rango de tensión de alimentación es más amplio al de los elementos TTL Son muy sensibles a cargas estáticas Existen compuertas CMOS que casi rodean la velocidad de cambio de estado de las TTL Tienen un margen de temperatura de -40 a 85 grados centígrados aproximadamente [2]
Aplicaciones
TTL
Memorias RAM Memorias PROM
CMOS
3)
Transporte de señales por su capacidad regenerativa La mayoría de circuitos integrados en la actualidad son de la familia CMOS
Describa y explique la nomenclatura de los circuitos integrados de la familia 74. Los circuitos integrados suelen estar marcados en su exterior con una serie de números y letras que los identifican y que aportan algún otro dato, en el marcado de un circuito integrado se distingue tres partes como: el logotipo del fabricante, el lote de fabricación y el número de identificación del integrado. Algunos
modelos de circuitos integrados se vuelven populares, tal es el caso de la familia conocido como serie 74; esta serie fue introducida por Texas Instruments, hoy en día hay varias familias numerados desde 74xx00 las cuales son:
Familia 74LS: Usa tecnología TTL (Transistor-Transistor Logic) la cual es más rápida pero requiere más potencia que las familias posteriores. La serie 74 es todavía llamada “la serie TTL”. La familia 74HC: tiene tecnología CMOS de alta velocidad (high-speed), combinando la velocidad del TTL con el muy bajo consumo de la serie 4000. La familia 74HCT: es una versión especial de la serie 74HC con entradas compatibles con la TTL 74LS así la 74HCT puede mezclarse con seguridad con 74LS en el mismo sistema. De hecho la 74HCT puede ser usada como remplazo directo de baja potencia (low-power) para los CIs 74 LS más antiguos en la mayoría de los circuitos. La pequeña desventaja del 74HCT es una inmunidad al ruido más baja, pero este es un problema poco probable en la mayoría de las situaciones. [3]
4)Consulte acerca del factor de carga de salida en la serie TTL. También conocido como Fan – Out o Cargabilidad de Salida es el número máximo de cargas o compuertas que se puedan conectar a una compuerta de manejo.
Este factor depende de la corriente que pase por la salida de la compuerta de manejo y las diferentes corrientes de las compuertas de cargas, la sumatoria de estas corrientes de carga no deben superar a la corriente de salida de manejo [4]
− =
− =
1
5)Consultar de las compuertas de colector abierto, tótem-pole y salidas TTL de 3 estados. Presente sus características, ventajas y desventajas.
Compuerta de Colector Abierto
Las compuertas con colector o drenador abierto son un tipo de compuertas lógicas en las cuales tenemos acceso a modificar la resistencia de colector del transistor de salida, esto crea un rango de valores según la necesidad del us uario. [5]
=
− 1(ℎ) + 2()
=
− − 3()
En donde:
N1(IOH): Corriente de salida alta máxima total de todas las salidas conectadas al resistor. N2(IIH): Corriente de entrada alta máxima total de todas las entradas conectadas al resistor. N2(IIH): Corriente de entrada baja máxima total de todas las entradas conectadas al resistor Iol: Corriente de nivel bajo de salida VoH: Nivel alto de voltaje Vil: Nivel bajo de botaje de entrada
Totem Pole
Con el transistor T2 generamos 2 diferentes estados el transistor T4 conduce y el T3 está abierto y viceversa, esto genera que la potencia de disipación de la compuerta sea mucho menor a la normal obteniéndose a la salida un 1 [6]
Salidas TTL de 3 Estados
Las puertas lógicas convencionales tienen dos estados de salida posibles: ‘0’ y ‘1’. En algunas circunstancias resulta conveniente contar con un tercer estado que corresponde a una condición de alta impedancia, en la que se permite que la salida flote. El voltaje de salida estará determinado por el circuito exterior que se conecte. La salida de la puerta se habilita o se deshabilita mediante una señal de control. Los dispositivos de tres estados se usan en la creación de buses en los que las salidas de varios dispositivos están conectadas entre sí. Cada dispositivo puede entonces colocar datos sobre la línea siempre y cuando se habilite la salida de un solo dispositivo a la vez. Las salidas deshabilit adas no afectarán a la señal del bus. La salida de la puerta se habilita o deshabilita mediante una entrada de control C. [7]
Conclusiones Gabriel Salazar Mediante las variantes en las compuertas de salidas TTL se pueden variar valores a la salida de la compuerta como en el caso de la compuerta de colector abierto podemos escoger una resistencia de colector según la necesidad que se tenga en ese momento o la compuerta tótem – pole que genera un 1 a la salida de igual manera, pero disminuye el consumo de potencia ya que hace que un tbj controle el funcionamiento de otros dos haciendo que únicamente funcione uno de ellos
Las compuertas CMOs con las más utilizadas en la actualidad para la creación de circuitos integrados, pero hay que tener extremo cuidado al manipularlas ya que están compuestas por MOSFETS y estos son muy sensibles ante cargas estáticas
Erick Espín Los instrumentos disponibles en el laboratorio son de mucha ayuda ya que del dispositivo ETS-7000 podemos obtener diferentes cosas como una fuente de 5 voltios, un probador de los circuitos armado y muchos servicios más que posee este dispositivo. Las compuertas lógicas en tecnología TTL disipan más potencia que los de tecnología CMOs. La tecnología TTL es más común en estos días ya que el uso de transistores es más común que usar la tecnología CMOs.
Referencias [1]«Tecnología TTL», Wikipedia, la enciclopedia li bre. 30-oct-2017. [2]«Características de los circuitos CMOS – Electrónica: teoría y práctica». [En línea]. Disponible en: http://electronica-teoriaypractica.com/caracteristicas-de-los-circuitoscmos/. [Accedido: 11-nov-2017]. [3] Tecnología TTL on Wordpress [En https://alexdl8.wordpress.com/2009/05/07/tecnologia-ttl/
Línea].
Disponible
en:
[4]Gregorio Crescenzi, «Familias lógicas digitales», 11:17:46 UTC. [5]https://logicadigital04.wikispaces.com/Colector+Abierto,+Disparadores+Smith,+Tre s+estados [6]«Configuraciones de Salida en compuertas TTL», Electrónica Unicrom, 05-nov-2015. [En línea]. Disponible en: https://unicrom.com/cofiguraciones-de-salida-compuertas-ttl/. [Accedido: 11-nov-2017]. [7] Introducción a las familias lógicas on Infor. [Online]. Available: https://www.infor.uva.es/~jjalvarez/asignaturas/fundamentos/apuntes/analogica/ Tema_4_familias_logicas.pdf