laboratorio de electrÓnica iv 01

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Ing. John Carlos Quispe Chambi

LABORATORIO DIGITAL

EXPERIENCIA N° 01

“FAMILIAS LÓGICAS Y GENERADOR DE ONDAS”1. INTRODUCCIÓN.

En la primera parte de la experiencia de laboratorio se conocerán las características de las familias lógicas acompañadas de sus hojas técnicas, para conocer retardos de propagación como niveles de señales de activación o de cambio de nivel lógico, entre otras características.En la segunda parte de la experiencia implementaremos un circuito electrónico generador de ondas senoidal, rectangular y triangular con el circuito integrado XR2206 y el uso de microcontroladores.

2. OBJETIVOS.

Analizar las características eléctricas de la Familia TTL y CMOS. Implementar y analizar un circuito generador de señales.

3. INFORME PREVIO: REALICE EL INFORME PREVIO EN FORMATO DIGITAL.

3.1.RESPONDA LAS SIGUIENTES PREGUNTAS:

3.1.1. ¿Cuáles son los retardos de propagación de los circuitos integrados digitales TTL, CMOS, Microprocesadores Intel y Microcontroladores (Microchip, Motorola y Atmel)?

3.1.2. ¿Qué representa el producto velocidad – potencia en los circuitos integrados digitales?

3.1.3. ¿Qué se entiende por inmunidad al ruido en los circuitos integrados digitales y que microcontroladores ofrecen mejor inmunidad al ruido?

3.1.4. ¿Cuáles son las características de corriente de salida y de entrada en las familias lógicas y microcontroladores en modo fuente y en modo sumidero?

3.1.5. ¿Qué estado toman las entradas y salidas flotantes de los circuitos integrados TTL, CMOS y los microcontroladores?

3.1.6. ¿Qué entiende Ud. Por salidas a colector abierto?3.1.7. ¿Cuáles son los rangos de variación de la región de incertidumbre entre los

cambio de niveles lógicos en los circuitos integrados TTL, CMOS, Microprocesadores y Microcontroladores?

3.2.OBTENGA LAS HOJAS TÉCNICAS EN FORMATO DIGITAL DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS A UTILIZAR.




4. MATERIALES Y EQUIPOS4.1. (01) Generador de funciones4.2. (01) Fuente de alimentación4.3. (01) Osciloscopio4.4. (01) Multímetro4.5. (01) Regulador de tensión 78054.6. (01) Circuito integrado XR-22064.7. (01) Circuito integrado LM 7414.8. (01) Circuito integrado 74LS044.9. (04) Capacitor 1uF4.10. (01) Capacitor 0.1 uF4.11. (01) Capacitor 0.22 uF4.12. (01) Capacitor de 2.2nF4.13. (01) Resistor de 200Ω 1%4.14. (02) Resistor de 1 KΩ4.15. (05) Resistor de 10 KΩ4.16. (02) Potenciómetro 50 KΩ4.17. (01) Potenciómetro de 250 KΩ4.18. (01) potenciómetro de 25 KΩ4.19. (01) Interruptor

5. EXPERIMENTO 01.

5.1.PROPÓSITO: MEDICIÓN DEL PRODUCTO RETRASO – POTENCIA (PDP)5.2.PASO 01: Utilice el circuito integrado 74LS04 para medir la Iccprom, para ello

trabajamos con la hoja de datos del fabricante, alimentándolo correctamente5.3.PASO 02: Para medir cada una de las corriente (Icch e Iccl) conecte un amperímetro

entre la fuente de suministro y el pin Vcc del integrado.5.4.PASO 03: Todas las entradas de cada una de las 6 compuertas inversoras del integrado

conectar a un solo interruptor, de manera que se controle la salida en ALTO y BAJO de cada compuerta en común, garantizando que la medición corresponderá a la Icch e Iccl respectivamente, esto representa las corrientes ESTATICAS, llenar la tabla adjunta.

FAMILIA ESTÁTICA(mA)

Corrientes (mA) Hojas de datos (mA)10Hz 100KHz 1MHz

TTL74LS04

Icch=Iccl=Iccprom=

Icc= Icc= Icc= Icch=Iccl=Iccprom=

Tabla 01

5.5.PASO 04: Conectar al punto común que controla los estados ALTO y BAJO de las compuertas al generador de funciones, aplicando las señales senoidales de 10Hz, 100KHz y 1MHz, llenar la tabla 01 comparando los resultados con los de las hoja de datos del fabricante.




5.6. PASO 05: Con ayuda de la fuente de alimentación determine los valores asintóticos y puntos de quiebre de Voh, Vih, Vol y Vil. Compare los datos con los de la hoja técnica del circuito integrado.

6. EXPERIMENTO 02.

6.1.PROPÓSITO: Implementar un Oscilador en anillo.6.2.PASO 01: Implemente el siguiente circuito electrónico.

1 2

U1:A

7404

3 4

U1:B

7404

5 6

U1:C

7404

13 12

U1:D

7404

11 10

U1:E

7404

Figura 01: Oscilador en anillo

6.3.PASO 02: Determine el tiempo de propagación promedio del inversor TTL midiendo el periodo de oscilación con el osciloscopio. ¿Cuál es la frecuencia de este oscilador anillo?. Compare los resultados con los de la hoja técnica.

6.4.PASO 03: Dibuje la forma de onda del osciloscopio. Rotule las tensiones mínima y máxima y los intervalos de tiempo.

6.5.PASO 04: ¿Cuál debería ser el periodo de oscilación con tres inversores en el anillo? Arme el circuito correspondiente y mida el periodo.

6.6.PASO 05: Inserte una pieza larga de alambre (alrededor de 1 metro) en el anillo de tres inversores. Observe como esta longitud extra afecta la señal. Explique las razones del cambio.

7. EXPERIMENTO 03.

7.1.PROPÓSITO : IMPLEMENTAR UN GENERADOR DE SEÑALES7.2.PASO 01: Implemente el circuito de tierra virtual de la figura 02 y el circuito generador

de señales de la figura 03.7.3.PASO 02: Generar la tensión de alimentación de 12V con ayuda de una fuente de

alimentación, y con el uso del regulador 7805 obtener la tensión de alimentación de 5V. Alimentar el circuito.

7.4.PASO 03: Primeramente generaremos una onda senoidal, para lo cual una vez alimentado el circuito conectaremos un osciloscopio y mediremos la señal de salida en el pin número 2, conectándolo con la tierra virtual.

7.5.PASO 04: Moviendo la resistencia variable RV3, variamos la amplitud de la onda senoidal, apuntar los valores mínimos y máximos.




7.6.PASO 05: Para el cálculo de la frecuencia de oscilación de la onda senoidal, nos remitimos a la hoja técnica del circuito integrado, realice una comparación entre la frecuencia obtenida en el osciloscopio, con los valores del capacitor C2 y la resistencia equivalente conectado al pin 7 según la fórmula de la hoja técnica.

7.7.PASO 06: Variando los valores de las resistencias variables RV1 y RV2 obtenga los rangos de variación en frecuencia de la onda senoidal, analice el comportamiento que tiene la resistencia variable RV1 frente a RV2.

7.8.PASO 07: Cambie el capacitor C2 con los capacitores de 0.22nF, 0.1uF y 1uF repitiendo el paso 6 para cada uno de estos valores. Realice una tabla de los rangos de frecuencia obtenidos para cada uno de los cambios en C2.

7.9.PASO 08: Conecte la resistencia variable de 25KΩ en entre los pines 15 y 16 del XR2206, analice su importancia para la generación de onda senoidal.

7.10. PASO 09: Compare la señal obtenida en el osciloscopio con conexión a la tierra virtual AGND con la misma señal conectada a tierra GND, comente sobre la importancia de la tierra virtual.

7.11. PASO 09: Generando una onda triangular, para lo cual quite la resistencia R1 del circuito, conecte el osciloscopio en el pin número 2, ajustando la resistencia variable RV3 hasta obtener una onda triangular correcta, dibuje e indique los parámetros de la onda.

7.12. PASO 10: Grafique y indique los parámetros de la onda TTL generada a la salida de la compuerta inversora.

3

26

74

15

U3

LM741

R610k

R710k

12V

12V

R8

1k

C31uF

AGND

CIRCUITO DE TIERRA VIRTUAL

Figura 02: Circuito de Tierra virtual




Figura 03: Generador de Señales

AM

SI

1

STO

2

MO

3

Vcc

4

TC1

5

TC2

6

TR1

7

TR2

8

SY

MA

115

WA

VE

A2

14

WA

VE

A1

13

GN

D12

SY

NC

O11

BIA

S10

FS

KI

9

SY

MA

216

U1

XR

-2206

C1

1uF

R1

200

R2

1k

C2

2.2nF

RV

1

250K

R3

10k

RV

2

50k

R4

10k

RV

3

50k

12

U2

:A

74LS04

34

U2

:B

74LS04

R5

10k

5V

SA

LIDA

TTL

SA

LIDA

SE

NO

IDA

L/TR

IAN

GU

LAR

AG

ND

AG

ND

12V




8. INFORME FINAL.

8.1. Presente los resultados obtenidos en la práctica realizada para cada una de las experiencias, respondiendo a las interrogantes según sea el caso.

8.2. ¿Cuál sería el valor de frecuencia con el circuito integrado 74HC04 en el oscilador anillo, explique su respuesta?

8.3. De qué manera Ud. Podría optimizar el circuito del generador de señales, para que pueda ser usado como equipo de instrumentación en el laboratorio.

8.4. ¿Qué modificaciones realizaría Ud. Para Implementar el generador de señales y obtener un mayor rango de variación de frecuencia sin dañar el integrado?

8.5. Diseñe Ud. Un circuito generador de señales con el microcontrolador PIC 18F4550 para ondas senoidales, cuadradas y triangulares.

8.6. Simule el circuito generador de señales en Proteus, editando el integrado XR-2206, para lo cual indique las características técnicas a tomar en cuenta en la edición del circuito integrado.

8.7. Porqué es importante contar con la tierra virtual.

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