UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE FACULTAD DE INFORMÁTICA Y ELECTRÓNICA LABORATORIO DE SISTEMAS DIGITALES II PRACTICA Nº 3 CIRCUITOS MONOESTABLES 1.- CONOCIMIENTO TEÓRICO REQUERIDO CIRCUITOS MONOESTABLES En determinadas aplicaciones se necesita de algún circuito que sea capaz de generar un
pulso ya sea positivo ó negativo, es decir que permanezca en “1” ó “0” durante un lapso dado de tiempo respectivamente y luego retorne a su nivel lógico inicial, según se ve en la siguiente figura:
Este circuito se de nomina monoestable ya que logra cambiar su estado (nivel lógico “0” ó “1
“) inicial a su estado complemento (nivel lógico “1” ó “0”) durante un cierto tiempo que es fijado ya sea externamente por una red R-C ó mediante el empleo de algún circuito contador que luego de un número determinado de ciclos de reloj cambie nuevamente el estado lógico de su salida. En general el mismo es disparado por alguno de los flancos ascendente ó descendente de una señal de control. Circuitos monoestables de relajación Este tipo de monoestables se basan en mantener un dado nivel lógico durante un cierto tiempo el cual es ajustado por la carga ó descarga de un capacitor a través de una dada resistencia, es decir, que se trata de un circuito de relajación donde mediante un comparador de niveles de tensión se detecta cuando una dada tensión (en general la del capacitor) alcanza un determinado nivel produciéndose allí un cambio de nivel lógico en el dispositivo.
CI 7404 (NOT) Función:
s = Ᾱ
Tabla de verdad A
Ᾱ
0
1
1
0
CI 74HC00 (Quad 2-Input NAND Gate) Función:
s = ( A∙B)’
Tabla de verdad
CI 4001 (Quad 2-Input NAND Gate) Función:
s = (A+B)’
A
B
( A∙B)’
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
Tabla de verdad A
B
A+B
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
CI 4011 (Quad 2-Input NAND Gate) Función:
s = ( A∙B)’
Tabla de verdad
CI LM555 (TIMER)
A
B
( A∙B)’
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
2.- OBJETIVOS El estudiante deberá ser capaz de aplicar los conocimientos adquiridos en las clases teóricas, para poder implementar en forma física una serie de multivibradores monoestables de todo tipo, dimensionando valores de resistencias, capacitores, de forma tal que cumplan los requerimientos de cada experiencia.
3.- MATERIALES 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Resistencias de diseño. Leds. Circuitos integrados: 1 LM555, 1 4001, 1 4011, 1 74HC00.
5 Capacitores 10 μF. 1 fuente de alimentación de Corriente Continua. Cables de fuente. 1 Protoboard. Cables de Conexión.
4.- PROCEDIMIENTO EXPERIENCIA Nº 3.1. Diseñar e implementar un circuito monoestable usando compuertas NOR CMOS 4001 para
un tiempo en salida de 12 segundos. Fijar un capacitor de 10 μF. EXPERIENCIA Nº 3.2. Diseñar e implementar un circuito multivibrador monoestable, con compuertas NAND COMOS para un tiempo en salida de 5 segundos de retardo. EXPERIENCIA Nº 3.3. Diseñar e implementar un circuito multivibrador monoestable, con compuertas NAND TTL para un tiempo en salida de 10 segundos de retardo EXPERIENCIA Nº 3.4.
Diseñar e implementar un circuito monoestable utilizando el C.I. 555 cuya salida deberá tener un tiempo de duración de 15 segundos.
5.- DATOS 6.- CÁLCULOS Y GRÁFICOS Pre-cálculos Experiencia 3.1. tw = 12 [s] tw = 1,2RC
=
tw 12 = = 1 1,2∙C 1,2∙10μ
Pre-cálculos Experiencia 3.2. tw = 5 [s] tw = 1,2RC
=
tw 5 = = 416,67 k 1,2∙C 1,2∙10μ
Pre-cálculos Experiencia 3.3. tw = 10 [s] tw = 1,8RC
=
tw 10 = = 555,56 k 1,8∙C 1,8∙10μ
Pre-cálculos Experiencia 3.4. tw = 15 [s] tw = 1,1RC
=
tw 15 = = 1,36 1,1∙C 1,1∙10μ
7.- CUESTIONARIO 1. Indique que cuidados se debe tener la elaboración de un oscilador con compuertas CMOS y TTL. R.- Se debe conocer las características eléctricas y de funcionamiento de estas, es decir voltajes, corrientes de salida/entrada para poder calcular como será la carga y descarga de los capacitores. 2. Mencione las diferencias de un Oscilador con LM555 y uno con compuertas lógicas. R.- Una diferencia importante es el tiempo de propagación, el tiempo de propagación de un Oscilador con LM555 es menor que cuando se utilizan compuertas lógicas, ya que mientras más compuertas el tiempo de retardo aumenta.
8.- CONCLUSIONES Se pudo implementar los circuitos monoestables prácticamente. Se pudo observar que los tiempos de los monoestables no eran exactamente los deseados, variaban con unos segundos. Esto es porque se utilizaron resistencias de valores comerciales próximos a los que se querían y también los valores de las resistencias influyen mucho en el circuito ya que su valor no es exactamente igual al comercial, sino que varían. Estos circuitos monoestables son importantes en muchas aplicaciones, se recomienda usar el circuito con el LM555 pero en caso de no tener este se puede implementar con alguno de compuertas lógicas.
9.- RECOMENDACIONES Polarizar correctamente los circuitos integrados. Revisar las hojas de datos para saber la distribución de pines. Utilizar capacitores electrolíticos para el LM555, a excepción del capacitor de 10 nF que se conecta al pin 5. Tener cuidado al hacer el disparo para los monoestables.
10.- BIBLIOGRAFÍA
Lógica digital y diseño de computadores – M. Morris Mano.
http://www.ing.unlp.edu.ar/islyd/circuitos_monoestables2003.pdf
Datasheets: Fairchild y On Semiconductor.
Ejercicio de aplicación Encendido de luces de gradas
