Reporte Circuito Electronico Digital

REPORTE REPORTE DEL CIRCUITO CIRCUITO ELECTRÓNICO DIGITAL DIGITAL

Elaborado laborado por: Cristó Cris tóbal bal Galil eo Mendo Mendoza za Pérez Pérez

Octubre Octub re del d el 2016 2016 0

ÍNDICE ÍNDICE

1

MATERIAL Y EQUIPO

2

CÁLCULOS CON ÁLGEBRA DE BOOLE

3

ELEMENTOS UTILIZADOS EN EL CIRCUITO

4

FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO

5

APLICACIÓN

6

SOLUCIÓN DE ELEMENTOS QUE INTEGRAN UN CIRCUITO ELECTRÓNICO DIGITAL SECUENCIAL 6 DIAGRAMA DEL CIRCUITO ELECTRÓNICO DIGITAL

7

FUENTES DE INFORMACIÓN

8

FOTOGRAFÍAS DEL CIRCUITO Y DE LA SECUENCIA DEL ARMADO DEL CIRCUITO

9

CONCLUSIÓN

10

HOJAS DE ESPECIFICACIONES

11

1

MATERIAL Circuitos integrados 1 1 1 1

7490 7404 7408 7432

Resistencias 5 470R 1 33R Leds 4 1 1

Rojo Naranja Ultra Display DC05

Varios 7 1 1 1 1

Bases para CI de 14 terminales Placa fenólica 10 x 10 cm Tira te terminales hembra Soldadura con aleación estaño/plomo (60/40) Alambre No.22 (metro)

EQUIPO 1 1 1 1 1

Cautín tipo Lápiz pinzas de corte Pinzas de punta taladro de mano broca de 1mm de diámetro

2

CÁLCULOS CON ÁLGEBRA DE BOOLE El circuito decodificador, se diseñó a partir de una tabla de verdad, tomando elementos de entrada los 2 bits, menos significativos provenientes del contador de décadas (7490), y como elementos de salida las terminales del display de 7 segmentos, estableciendo el orden de encendido de acuerdo los caracteres que se deberían observar en el desplaye (0, 1, 2 y 3). Para simplificar el circuito se utilizó el álgebra de Boole como se muestra en las ecuaciones siguientes. Ecuaciones que generan el circuito digital a = d = a’b’ + ab’ + ab b = a’b’ + a’b + ab’ + ab c = a’b’ + a’b + ab

e = a’b’ + ab’ f = a’ b’ b = ab’ + ab

a b g f e d c b a display 0 0 1 1

0 1 0 1

0 0 1 1

1 0 0 0

1 0 1 0

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 1

1 0 1 1

0 1 2 3

Simplificando las ecuaciones con mapas de Karnaugh. B’ A’

A

1 1

B 0 1

a = B’ + A

B’ A’

A

1 1

B 0 0

e = B’

B’ A’

A

1 1

B 1 1

B’ A’

A

b = A’ + A

B’ A’

A

1 0

f = AB

B 0 0

1 0

B 1 1

c = A’ + B

B’ A’

A

0 1

B’ A’

A

1 1

B 0 1

d = B’ + A

B 0 1

g = B’ + A

Ecuaciones simplificadas que generan el circuito digital a = d = b’ + a b = a + a’ c = a’ + b e = b’ f = a’ b’

g=a

3

ELEMENTOS UTILIZADOS EN EL CIRCUITO FUENTE DE ALIMENTACIÓN Se emplea una fuente de alimentación de 5 volts con una capacidad de corriente a suministrar de 1 Ampere, la cual circula a través de las diferentes etapas del circuito general. CIRCUITO RLC Para este circuito se utiliza un circuito integrado 555, en configuración astable, para generar la señal de reloj, para la sincronización. CIRCUITO CONTADOR Este circuito tiene la función de generar un conteo en binario de 2 dígitos (0 a 3). CIRCUITO DECODIFICADOR un circuito lógico combinacional, compuesto por las compuertas lógicas OR, AND y NOT, se encargan de decodificar el conteo binario, de manera que la salida de este sea utilizada por el display de 7 segmentos, para visualizar el conteo binario en el sistema decimal.

4

FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO La fuente de alimentación se encarga de generar la energía necesaria para el funcionamiento del circuito general en sus diferentes etapas, la primera etapa es el circuito RLC, el cual está compuesto por un circuito oscilador 555 en configuración astable, que genera una señal cuadrada con frecuencia y ciclo de trabajo regulable, la segunda etapa la compone un contador de década 7490 el cual utiliza la señal que proviene del circuito oscilador para generar un conteo en binario de 0 a 9, donde se utilizan los 2 bits menos significativos para alimentar un circuito decodificador en la etapa 3, el cual está compuesto por circuitos integrados 7432 (OR), 7404 (NOT) y 7408 (AND) y display de 7 segmentos cátodo común, para visualizar el conteo en decimal, la etapa 4, es la etapa del circuito electrónico de potencia que activa un moto reductor al recibir la señal, cundo se alcanza un conteo de 3. Fuente de alimentacion 5 Volt a 1A

Etapa 1 circuito oscilador (RLC) Genera la senal de reloj

Etapa 2 contador de decada (7490) genera el conteo bianario a partir de la senal de reloj

Etapa 3 circuito combinacional (decodificador) formado por las compuertas logicas

Etapa 4 Display de 7 Segmentos Despliega el conteo en sitema decimal

0, 1, 2, 3

5

APLICACIÓN La aplicación que se le dará a este circuito, será la de accionar una banda transportadora después de 3 segundos de iniciar un proceso anterior. Propuesta de mejora Cambiando la configuración del circuito oscilador a monoestable el conteo no sería por tiempo sino de eventos

SOLUCIÓN DE ELEMENTOS QUE INTEGRAN UN CIRCUITO ELECTRÓNICO DIGITAL SECUENCIAL Una solución alternativa, a los elementos que integran el circuito electrónico digital, seria utilizar un circuito microcontrolador, PIC o ATMEL, acoplado al circuito electrónico de potencia, lo cual reduciría considerablemente la cantidad de circuitos integrados utilizados, ya que las etapas 1, 2 y 3 se reduciría a una sola.

6

DIAGRAMA DEL CIRCUITO ELECTRÓNICO DIGITAL

DIAGRAMA DEL CIRCUITO ELECTRÓNICO DIGITAL

7

FUENTES DE INFORMACIÓN 

Sistemas digitales, principios y aplicaciones, tocci, widmer, prentice hall, 8va. ed., 2003



http://socrates.berkeley.edu/~phylabs/bsc/pdffiles/dm7490a.pdf



http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74ls04.pdf







FUENTES DE INFORMACIÓN 

Sistemas digitales, principios y aplicaciones, tocci, widmer, prentice hall, 8va. ed., 2003



http://socrates.berkeley.edu/~phylabs/bsc/pdffiles/dm7490a.pdf










8

FOTOGRAFÍAS DEL CIRCUITO Y DE LA SECUENCIA DEL ARMADO DEL CIRCUITO 1)

4)

2)

3)

5)

6)

9

CONCLUSIÓN Un circuito lógico digital, trabaja con información codificada en lenguaje binario es decir valores de 1 y 0 representados usualmente con el encendido y apagado de un diodo emisor de luz, tomando en cuenta que este tipo de circuitos utiliza dos tipos de niveles, el nivel alto que es representado con el numero 1 (encendido), mientras que el nivel bajo es representado con el numero 0 (apagado). Para convertir un conteo en binario proveniente del contador de décadas a visualizarlo en sistema decimal, se utilizaron 3 tipos de compuertas lógicas, AND, OR y NOT, en el planteamiento original del circuito digital era muy extenso, pero con la simplificación utilizando algebra de Boole, se pudo reducir el circuito de manera considerable

10

HOJAS DE ESPECIFICACIONES Hojas de especificaciones de los circuitos integrados

   

7404 7408 7432 7490

11

        SDLS029C − DECEMBER 1983 − REVISED JANUARY 2004


absolute maximum ratings over operating free-air temperature range (unless otherwise noted) † Supply voltage, VCC (see Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7V Input voltage, V I: ’04, ’S04 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5 V ’LS04 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7V Package thermal impedance, θJA (see Note 2): D package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 °C/W DB package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96°C/W N package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80°C/W NS package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76°C/W Storage temperature range, Tstg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . −65 °C to 150°C † Stresses beyond those listed under “absolute maximum ratings” may cause permanent damage to the device. This are stress ratings only, and functional operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated under “recommended operating conditions” is not implied. Exposure to absolute-maximum-rated conditions for extended periods may affect device reliability. NOTES: 1. Voltage values are with respect to network ground terminal. 2. The package thermal impedance is calculated in accordance with JESD 51-7.

recommended operating conditions (see Note 3) SN5404 MIN

NOM

MAX

MIN

NOM

MAX

4.5

5

5.5

4.75

5

5.25

UNIT

VCC VIH

Supply voltage

VIL IOH

Low-level input voltage

0.8

0.8

V

High-level output current

−0.4

−0.4

mA

IOL TA

Low-level output current

16

16

mA

70

°C

High-level input voltage

2

Operating free-air temperature

2

−55

125

V V

0

NOTE 3: All unused inputs of the device must be held at VCC or GND to ensure proper device operation. Refer to the TI application report, Implications of Slow or Floating CMOS Inputs , literature number SCBA004.

electrical characteristics over recommended operating free-air temperature range (unless otherwise noted) PARAMETER

TEST CONDITIONS

VIK VOH

VCC = MIN,

VOL II

VCC = MIN,

IIH IIL

VCC = MAX,

IOS¶ ICCH

VCC = MAX

ICCL

VCC = MAX,

VCC = MIN, VCC = MAX, VCC = MAX, VCC = MAX,

II = − 12 mA VIL = 0.8 V, VIH = 2 V, VI = 5.5 V

SN5404 MIN

TYP§

SN7404 MAX

MIN

TYP§

−1.5 IOH = −0.4 mA IOL = 16 mA

2.4

3.4 0.2

−1.5 2.4

0.4

3.4 0.2

1

VI = 2.4 V VI = 0.4 V −20 VI = 0 V VI = 4.5 V

MAX

UNIT V V

0.4 1

V mA

40

40

µA

−1.6

−1.6

mA

−55

mA

−55

−18

6

12

6

12

mA

18

33

18

33

mA

‡ For conditions shown as MIN or MAX, use the appropriate value specified under recommended operating conditions. § All typical values are at V CC = 5 V, TA = 25°C. ¶ Not more than one output should be shorted at a time.

POST OFFICE BOX 655303 • DALLAS, TEXAS 75265


5


switching characteristics, VCC = 5 V, TA = 25°C (see Figure 1) PARAMETER tPLH tPHL

FROM (INPUT)

TO (OUTPUT)

A

Y

SN5404 SN7404

TEST CONDITIONS MIN RL = 400 Ω,

CL = 15 pF

UNIT

TYP

MAX

12

22

8

15

ns

recommended operating conditions (see Note 3) SN74LS04

SN54LS04 VCC VIH

Supply voltage

VIL IOH


IOL TA



MIN

NOM

MAX

MIN

NOM

MAX

4.5

5

5.5

4.75

5

5.25

2

2

High-level output current −55

V V

0.7

0.8

V

−0.4

−0.4

mA

8

mA

70

°C

4


UNIT

125

0


electrical characteristics over recommended operating free-air temperature range (unless otherwise noted) SN54LS04

TEST CONDITIONS†

PARAMETER

MIN

TYP‡

2.5

3.4

SN74LS04 MAX

MIN

TYP‡

2.7

3.4

VCC = MIN, VCC = MIN,

II = − 18 mA VIL = MAX,

VOL

VCC = MIN,

VIH = 2 V

II IIH

VCC = MAX, VCC = MAX,

VI = 7 V VI = 2.7 V

0.1 20

20

µA

IIL

VCC = MAX, VCC = MAX

VI = 0.4 V

−0.4

−0.4

mA

−100

mA

VCC = MAX, VCC = MAX,

VI = 0 V VI = 4.5 V

ICCL

IOH = −0.4 mA IOL = 4 mA

0.25

−1.5

UNIT

VIK VOH

IOS§ ICCH

−1.5

MAX

0.4

0.4

IOL = 8 mA

0.25

−20

−100

0.5 0.1

−20

V V V mA

1.2

2.4

1.2

2.4

mA

3.6

6.6

3.6

6.6

mA

† For conditions shown as MIN or MAX, use the appropriate value specified under recommended operating conditions. ‡ All typical values are at V = 5 V, T = 25°C. CC A § Not more than one output should be shorted at a time, and the duration of the short-circuit should not exceed one second.

switching characteristics, VCC = 5 V, TA = 25°C (see Figure 2) PARAMETER

FROM

TO

TEST CONDITIONS

SN54LS04 SN74LS04 MIN

tPLH tPHL

6

A

Y

RL = 2 kΩ,

CL = 15 pF

UNIT

TYP

MAX

9

15

10

15

ns




recommended operating conditions (see Note 3) SN54S04 MIN

NOM

MAX

MIN

NOM

MAX

4.5

5

5.5

4.75

5

5.25

UNIT

VCC VIH

Supply voltage

VIL IOH


0.8

0.8

V

High-level output current

−1

−1

mA

IOL TA


20

20

mA

70

°C


2


2

−55

125

V V

0


electrical characteristics over recommended operating free-air temperature range (unless otherwise noted) SN54S04

TEST CONDITIONS†

PARAMETER VIK VOH

VCC = MIN,

VOL II

VCC = MIN,

IIH IIL

VCC = MAX,

VIH = 2 V, VI = 5.5 V VI = 2.7 V

VCC = MAX,

VI = 0.5 V

IOS§ ICCH

VCC = MAX

ICCL

VCC = MAX,

VCC = MIN, VCC = MAX,

VCC = MAX,

II = − 18 mA VIL = 0.8 V,

MIN

TYP‡

SN74S04 MAX

MIN

TYP‡

−1.2 IOH = −1 mA IOL = 20 mA

2.5

3.4

−40

−1.2 2.7

3.4

UNIT V V

0.5

0.5

1

1

mA

50

50

µA

−2

−2

mA

−100

mA

−100

VI = 0 V VI = 4.5 V

MAX

−40

V

15

24

15

24

mA

30

54

30

54

mA

† For conditions shown as MIN or MAX, use the appropriate value specified under recommended operating conditions. ‡ All typical values are at V CC = 5 V, TA = 25°C. § Not more than one output should be shorted at a time, and the duration of the short-circuit should not exceed one second.

switching characteristics, VCC = 5 V, TA = 25°C (see Figure 1) PARAMETER

FROM

TO

SN54S04 SN74S04

TEST CONDITIONS MIN

tPLH tPHL

A

Y

RL = 280 Ω,

CL = 15 pF

tPLH tPHL

A

Y

RL = 280 Ω,

CL = 50 pF


UNIT

TYP

MAX

3

4.5

3

5

4.5 5

ns ns

7

SN5408, SN54LS08, SN54S08 SN7408, SN74LS08, SN74S08 QUADRUPLE 2-INPUT POSITIVE-AND GATES SDLS033 – DECEMBER 1983 – REVISED MARCH 1988




3


4





5

D

August 1986 Revised September 1998

DM7490A Decade and Binary Counter General Description The DM7490A monolithic counter contains four masterslave flip-flops and additional gating to provide a divide-bytwo counter and a three-stage binary counter for which the count cycle length is divide-by-five. The counter has a gated zero reset and also has gated setto-nine inputs for use in BCD nine’s complement applications. To use the maximum count length (decade or four-bit binary), the B input is connected to the QA output. The input count pulses are applied to input A and the outputs

are as described in the appropriate truth table. A symmetrical divide-by-ten count can be obtained from the counters by connecting the QD output to the A input and applying the input count to the B input which gives a divide-by-ten square wave at output QA.

Features 

Typical power dissipation — 90A



145 mW

Count frequency 42 MHz

Ordering Code: Order Number DM7490AN

Package Numbe r

Package Description

N14A

14-Lead Plastic Dual-In-Line Package, JECEC MS-001, 0.300” Wide

Connection Diagram Dual-In-Line Package

© 1998 Fairchild Semiconductor Corporation

DS006533.prf

www.fairchildsemi.com

D M 7 4 9 0 A D e c a d e a n d B i n a r y C o u n t e r

A 0 9 4 7 M D

Function Tables

(Note 1)

Logic Diagram

BCD Count Sequence (Note 2) Count

Outputs QD

QC

QB

QA

0

L

L

L

L

1

L

L

L

H

2

L

L

H

L

3

L

L

H

H

4

L

H

L

L

5

L

H

L

H

6

L

H

H

L

7

L

H

H

H

8

H

L

L

L

9

H

L

L

H

BCD Bi-Quinary (5-2) (Note 3) Count

Outputs QA

QD

QC

QB

0

L

L

L

L

1

L

L

L

H

2

L

L

H

L

3

L

L

H

H

4

L

H

L

L

5

H

L

L

L

6

H

L

L

H

7

H

L

H

L

8

H

L

H

H

9

H

H

L

L The J and K inputs shown without connection are for reference only and are functionally at a high level.

Reset/Count Function Table Reset Inputs

Outputs

R0(1)

R0(2)

R9(1)

R9(2)

QD

QC

QB

QA

H

H

L

X

L

L

L

L

H

H

X

L

L

L

L

L

X

X

H

H

H

L

L

H

X

L

X

L

COUNT

L

X

L

X

COUNT

L

X

X

L

COUNT

X

L

L

X

COUNT

Note 1: H = High Level, L = Low Level, X = Don’t Care. Note 2: Output QA is connected to input B for BCD count. Note 3: Output QD is connected to input A for bi-quinary count.


2

Absolute Maximum Ratings (Note 4) Supply Voltage

Operating Free Air Temperature Range

7V

Input Voltage

Storage Temperature Range

5.5V

0°C to +70°C -65°C to +150°C

Recommended Operating Conditions Symbol

Parameter

VCC

Supply Voltage

VIH

High Level Input Voltage

VIL

Low Level Input Voltage

IOH

Min

Nom

Max

Units

4.75

5

5.25

V

2

V 0.8

V

High Level Output Current

−0.8

mA

IOL

Low Level Output Current

16

mA

fCLK

Clock Frequency

A

0

32

MHz

(Note 5)

B

0

16

Pulse Width

A

15

(Note 5)

B

30

Reset

15

tW

tREL

Reset Release Time (Note 5)

TA

Free Air Operating Temperature

ns

25

ns

0

70

°C

Note 4: The “Absolute Maximum Ratings” are those values beyond which the safety of the device cannot be guaranteed. The device should not be operated at these limits. The parametric values defined in the Electrical Characteristics tables are not guaranteed at the absolute maximum ratings. The “Recommended Operating Conditions” table will define the conditions for actual device operation. Note 5: TA = 25°C and VCC = 5V.

DC Electrical Characteristics over recommended operating free air temperature range (unless otherwise noted) Symbol Conditions Parameter

Min

Typ

Max

Units

−1.5

V

(Note 6) VI

Input Clamp Voltage

V CC = Min, II = −12 mA

VOH

High Level Output

VCC = Min, IOH = Max

Voltage

VIL = Max, VIH = Min

Low Level Output

VCC = Min, IOL = Max

Voltage

VIH = Min, V IL = Max (Note 7)

Input Current @ Max

VCC = Max, VI = 5.5V

VOL II

2.4

3.4 0.2

V 0.4

V

1

mA

Input Voltage IIH

IIL

IOS ICC

High Level Input

V CC = Max

A

80

Current

VI = 2.7V

Reset

40

B

120

Low Level Input

VCC = Max

A

−3.2

Current

VI = 0.4V

Reset

−1.6

B

−4.8

Short Circuit

VCC = Max

DM54

-20

-57

Output Current

(Note 8)

DM74

−18

−57

Supply Current

VCC = Max (Note 9)

29

42

µA

mA mA mA

Note 6: All typicals are at VCC = 5V, TA = 25° C. Note 7: QA outputs are tested at IOL = Max plus the limit value of IIL for the B input. This permits driving the B input while m aintaining full fan-out capability. Note 8: Not more than one output should be shorted at a time. Note 9: ICC is measured with all outputs open, both RO inputs grounded following momentary connection to 4.5V, and all other inputs grounded.

3


D M 7 4 9 0 A

Reporte Circuito Electronico Digital

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