Laboratorio de Física Electrónica Práctica 3

Informe de laboratorio

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LABORATORIO DE FÍSICA ELECTRÓNICA PRÁCTICA 3 Herick Perez López [email protected] Jersy Erik Buitrago [email protected] William Andrés Camelo [email protected] Universidad Nacional Abierta y A Distancia - UNAD Escuela De Ciencias Básicas Tecnología E Ingeniería Abstrac Abstractt – The last lab realized for us was pe performe rformed to to materi alize lized d ne new know knowled ledge ab about logi logi c gat gates and the usage of these new items to enhance the circuits funct functionality ionality app applying lying the know knowled ledge and conc conce epts of the third theory stage of the course about the mentioned ones (AND, OR, NOT), switches and other than allows us to create create different dif ferent kind ki nd of of ci r cuits li ke counte counterr s, adde adderr s,

una salida, en su gran mayoría. Las entradas de las compuertas lógicas están diseñadas para recibir solo datos binarios basadas en 1 y 0 al recibir la señal de voltaje. El nivel lógico en bajo representa cero volts y el nivel lógico en alto representa 3 o 5 volts. Un nivel lógico se define como un estado o voltaje específico de una señal, sabemos que 0 y 1 son los dos estados de compuertas lógicas. Los niveles lógicos 0 y 1 se conocen como BAJO y ALTO, respectivamente. En electrónica digital, estos niveles lógicos binarios desempeñan un papel crucial en el almacenamiento y la transferencia de datos.

RESUMEN:

En este informe se recopila la experiencia y procesos realizados durante la práctica de laboratorio número 3 del curso física electrónica sobre el tema de compuertas lógicas, en el cual se compilaran los ejercicios propuestos en la guía dando uso a elementos básicos de otros montajes previamente desarrollados en prácticas anteriores, y sumado nuevos como integrados que hacían las veces de las compuertas necesarias para la simulación de operaciones lógicas, las cuales están basadas en pulsos que representan números en el sistema binario.

En general, estos niveles lógicos se pueden entender como estados de encendido y apagado. Como se mencionó anteriormente, los niveles lógicos se introducen en la compuerta lógica mediante el voltaje de suministro.

PALABRAS CLAVE: compuerta, condensador,

AND

AND, resistencia, integrado, circuito.

1

La compuerta AND, La salida estará en estado alto de tal manera que solo si las dos entradas se encuentran en estado alto. Por esta razón podemos considerar que es una multiplicación binaria. Opera como multiplicador.

INTRODUCCIÓN . Para el desarrollo de este c omponente practico del curso de física electrónica, nos basamos principalmente en el uso de las compuertas lógicas que son circuitos electrónicos diseñados para obtener resultados booleanos basados en pulsos (0,1), permitiendo usarlos para la representación y realización de operaciones lógicas binarias como la suma, resta y multiplicación. Estas computers son AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR. Además se pueden conectar entre sí para obtener nuevas funciones. Estos dispositivos lógicos se encuentran implementados con transistores y diodos en un semiconductor actualmente están en formas de circuitos integrados lógicos de los cuales se hizo uso para montajes como el contador.

MARCO TEÓRICO Los nuevos elementos usados en el montaje fueron las compuertas lógicas, las cuales poseen una salida y dos entradas, algunas compuertas lógicas como la compuerta NOT o el inversor tienen solo una entrada y

1

Compuertas Lógicas, Hector Torres - Hetpro 2017 https://hetpro-store.com/TUTORIALES/compuertaslogicas/

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OR La compuerta OR, la salida estará en estado alto cuando cualquier entrada o ambas estén en estado alto. De tal manera que sea una suma lógica. Opera como Sumador.

NOR En la compuerta NOR, cuando las dos entradas estén estado bajo la salida estará en estado alto. Esencialmente una OR negada. Opera una suma inversa.

NOT En la compuerta NOT, el estado de la salida es inversa a la entrada. Evidentemente, una negación.

Las compuertas además de tener un nombre, también se pueden identificar con una numeración, la cual es: AND = 7408 OR = 7432 NOT = 7404 NAND = 7400 NOR = 7402 XOR = 7486 Así también por consiguiente existen distintas familias de circuitos integrados que se distinguen por el material semiconductor con el que realizan las compuertas y su manera de interconexión, dichas familias son:

NAND Para la compuerta NAND, cuando las dos entradas estén en estado alto la salida estará en estado bajo. Como resultado de la negación de una AND.

TTL: transistor transistor logic (lógicas de transistores) MOS: metal oxide semiconductor (semiconductor de óxido de metal) ECL: emitter coupled logic (lógica de acoplamiento de emisor) CMOS: complementary metal oxide semiconductor (semiconductor de óxido de metal complementario)

2


.

3.

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA MATERIALES Los recursos necesarios para el desarrollo de la práctica fueron los siguientes:

4.

Tabla 1 Materiales Imagen

Elemento

Cantidad

1

DipSwitch

1

Resistencia 10KΩ

2

Resistencia 220Ω

1

Resistencia 100Ω

1

LED

1

74LS04

1

74LS08

1

74LS32

1

5

555

1

6

Condensador cerámico 10nF

1

Condensador electrolítico 47μF

1

Condensador electrolítico 220μF

1

8

Potenciometro 10KΩ

1

9

Pulsador NA

1

74LS90

1

74LS47

1

Display ánodo común

1

2 3 4

7

10 11

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11. Tabla 2 Instrumentos de laboratorio Imagen Elemento 12 Multímetro 13 Fuente de alimentación DC

Cantidad 1 1

Imágenes:

12.

1.

13. 2.

3


.

MONTAJE 1

Entrada 10

1.1.1 Procedimiento

Realice el montaje del siguiente circuito

Entrada 00 Entrada 11

Entrada 01

A)

4

Asigne una variable a cada una de las entradas y complete la tabla de verdad.

A

B

OUT

0

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

0


. B)

Realice el diagrama de tiempos asociado al circuito

1 B 0

1 A 0

1

A)

O

Identifique el pinout del 555 a partir de su datasheet

0

Rta: Buscar el datasheet e indicar qué hace cada pin

C) ¿Qué papel están desempeñando las resistencias R1, R2 y R3? RTA: Mantener el voltaje en cero hasta que se active el dipswitch, además de evitar que se queme o limitar la carga en el led

MONTAJE 2

Pin 1: tierra referencia Pin 2: Activación de la salida para habilitar el pin 3 disparador de salida Pin 3: salida de la señal generada del 555 Pin 4: reset del circuito si se debe mantener el circuito funcionando debe mantenerse a Vcc Pin 5: Control de voltaje Pin 6: entrada de voltaje del comparador interno Pin 7: descarga de la salida del circuito para controlar el circuito Pin 8: entrada de voltaje del circuito debe estar entre los 4.5 y 16vdc

1.1.2 Realice el montaje del siguiente circuito

B)

Varíe alguno de los elementos que haga aumentar la frecuencia del reloj.

Rta: los compones de manejo de tiempo son las resistencias R4, R5 y el condensador C1, está dado por la fórmula:

5


.

f=

1.44

Por lo tanto, si queremos aumentar la frecuencia debemos emplear cada vez un condensador con menos capacitancia.

(R4 + 2R5) ∗ C1

En nuestro circuito lo más práctico es realizar el cambio del condensador C1, se usó el condensador original del circuito de 47uf f=

Además, el tiempo de encendido y apagado va a ser de 0.20s

1.44

C) Varíe algunos de los elementos que permita disminuir la frecuencia del reloj.

(10K + 2 ∗ 10K) ∗ 47uf 1.44

f=

De igual manera si queremos ampliar la frecuencia podemos usar condensadores con mayor capacitancia

1.41

f = 1.02Hz Como podemos ver la frecuencia de salida está configurado aproximadamente a 1 Hz

f=

Ahora si definimos el tiempo debemos aplicar la fórmula de periodo: T=

T=

(10K + 2 ∗ 10K) ∗ 220uf f=

1 f

0.66

Como podemos ver la frecuencia de salida está configurado aproximadamente a 0.21 Hz

1 1Hz

Ahora si definimos el tiempo deb emos aplicar la fórmula de periodo:

1 1Hz

T=

T = 0.97s

1 f

Aplicando la formula a nuestro resultado:

Como vemos está a aproximándose a un segundo entonces va a encender 1s y apaga 1s. Al realizar el cambio del condensador por uno de 10uf podemos calcular una frecuencia de f=

1.44

f = 0.21Hz

Aplicando la formula a nuestro resultado: T=

1.44

T=

1 0.21Hz

T=

1.44 (10K + 2 ∗ 10K) ∗ 10uf

1 1Hz

T = 4.6s 1.44

f=

0.3

evidente que al realizar el cambio de condensador disminuye la frecuencia. Es

f = 4.8Hz

Como podemos ver la frecuencia de salida está configurado aproximadamente a 4.8Hz Ahora si definimos el tiempo debemos aplicar la fórmula de periodo: T=

D) ¿En qué tipo de aplicaciones puede ser empleado el circuito?

1

RTA: El circuito con 555 tiene múltiples aplicaciones como para crear tonos en un altavoz, luces de navidad, un beeper, timbre o una sirena.

f

Aplicando la formula a nuestro resultado: T=

1 4.8Hz

T=

1 1Hz

T = 0.20s 6


.

MONTAJE 4

MONTAJE 3

Realice el montaje del siguiente circuito teniendo en cuenta que el conjunto del fotodiodo y el fototransistor representan una llave óptica y que el generador lógico que está en estado cero se ha dejado a modo de indicador de entrada de los pulsos, pero no debe ser reemplazado por un componente físico.

1.1.3 Realice el montaje del siguiente circuito

a. Describa el funcionamiento del circuito. RTA: El circuito permite mediante al condensador regular el tiempo que dure la luz encendida luego de presionado el switch b. Enuncie aplicaciones en las que pueda ser empleado el circuito. RTA: Serviría para un sensor cambiando el switch por una fotorresistencia o sensor de luz. También podría ser un sistema de alarma c. ¿Cuál es el papel del p otenciómetro en el circuito? A )Documente el funcionamiento de los circuitos integrados a partir del datasheet de los mismos.

RTA: El potenciómetro regula el tiempo, hace las veces de dar el número cero o el número uno él es el circuito.

B) Implemente un sistema que permita alternar entre la entrada de pulsos al contador por medio de la llave óptica o el 555 en modo Astable.

7


.

C)¿En qué tipo de aplicación se podría emplear este circuito?

D)¿Qué función cumplen los pines 3, 4 y 5 del ci rcuito 74LS47?

E)Documente por medio funcionamiento del circuito.

de

fotografías

el

2 Conclusiones 



Es evidente que con los montajes se aprecia el comportamiento lógico de los dispositivos electrónicos estudiados. Con la interacción y operación del circuito integrado 555 posibilita el funcionamiento y manejo de cualquier señal para otros circuitos.

3 REFERENCIAS Flórez, F. H. A. (2010). Diseño lógico: fundamentos de electrónica digital . Bogotá, CO: Ediciones de la U.(pp 45-151). Disponible en: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/read er.action?ppg=46&docID=10560176&tm=146713134833 5 [2] García, L. M., Huerta, P. P., & Sánchez, D. L. L. C. (2014). Sistemas digitales. En España: RA-MA Editorial. Electrónica (pp 9-76). Disponible en:http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/re ader.action?docID=11046653&ppg=11 [1]

F.R. TELLEZ. Módulo de física electrónica. OVA circuitos eléctricos Disponible en: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/100414/OVA%20 -%20Circuitos%20Electricos/index.html [3]

La maravillosa electrónica digital, Mijarez, C. R. (2014). Electrónica. (pp 159-214) México: Larousse Grupo Editorial Patria. Disponible en http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/read er.action?docID=11013154& ppg=180 [4]

Sistemas digitales, García, L. M., Huerta, P. P., & Sánchez, D. L. L. C. (2014). Electrónica (pp 9-76). España: RA-MA Editorial. Disponible en http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/read er.action?docID=11046653& ppg=11 [5]

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