UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA

FACULTAD DE INGENIERIA

E.A.P. INGENIERIA DE SISTEMAS E INFORMATICA

LABORATORIOS DE ELECTRONICA DIGITAL

GUIAS DE PRÁCTICAS

ING. CARLOS GUERRA CORDERO

CIUDAD UNIVERSITARIA

2010

CONTENIDO

LABORATORIO Nº1: USOS Y CUIDADOS EN EL MANEJO DE LOS EQUIPOS ELECTRONICOS DEL LABORATORIO

LABORATORIO Nº2: EL TRANSISTOR BIPOLAR, POLARIZACION, CONMUTACION

LABORATORIO Nº3: EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

LABORATORIO Nº4: GENERADOR DE PLUSOS

LABORATORIO Nº5: SISTEMAS DE NUMERACION, REPRESENTACIONES NUMERICAS, CONVERSIONES

LABORATORIO Nº6: FUNCIONES Y COMPUERTAS LOGICAS

LABORATORIO Nº7: LOGICA COMBINACIONAL

LABORATORIO Nº8: LOGICA SECUENCIAL

LABORATORIO Nº9: CONVERTIDOR DIGITAL - ANALOGO

LABORATORIO Nº10: CONVERTIDOR ANALOGO - DIGITAL

LABORATORIO Nº1:

USOS Y CUIDADOS EN EL MANEJO DE LOS EQUIPOS ELECTRONICOS DEL LABORATORIO

I. Objetivos

Adiestrar al estudiante en el manejo de los diferentes instrumentos y equipos del laboratorio.

Indicar al estudiante los cuidados que debe tener en cuenta cuando utiliza los diversos instrumentos y equipos del laboratorio.

II. Fundamento Teórico

Uso del Protoboard, Multímetro, Fuente de Alimentación DC. Uso del Generador de Señales, Osciloscopio

III. Equipos y Materiales

1 Osciloscopio digital 1 Multímetro digital 1 Fuente DC 1 Protoboard 1 Transformador de 220V/18V (1A) 4 Resistencias (220 Ohm, 330K, 680K, 1K a 1/2W) 2 Diodos 1N4004 1 Diodo LED

IV. Procedimiento

1) Usando el código de colores indicar los valores y tolerancia de las resistencias.

2) Utilizando el multímetro obtener el valor real de las resistencias3) Armar el circuito de la figura.

4) Medir el valor de V con el multímetro.5) Colocar el multímetro en la escala de amperios y medir la corriente que

circula por el circuito6) Conectar el transformador a la red de 220V y mida las tensiones entre los

terminales del secundario, anotando sus mediciones.7) Armar el circuito de la figura adjunta.

8) Medir los valores de V1 en AC y V2 en DC, Usando el osciloscopio observar la forma de onda en secundario del transformador y en la carga

9) Armar el circuito de la figura adjunta.

10) Encender el LED, cerrando el circuito con S1. Probar el encendido con otro valor de resistencia

11) Observaciones y Conclusiones

LABORATORIO Nº2:

EL TRANSISTOR BIPOLAR, POLARIZACION, CONMUTACION

I. Objetivos

Estudiar en forma experimental el transistor bipolar, formas de polarización y conmutación.

II. Fundamento Teórico

Obtener las especificaciones del transistor bipolar (BJT) 2N2222 y 2N3904. Determinar el punto de operación del transistor (BJT) Dibujar los símbolos de los transistores

III. Equipos y Materiales

1 Osciloscopio digital 1 Multímetro digital 1 Fuente DC 1 Protoboard 2 Transistor 2N3904 o 2N2222 9 Resistencias (2x220 Ohm, 6.8K, 2x22K, 1K, 3.9K, 10K, 2.2K a 1/2W) 2 Condensadores electrolíticos 10uF y 100uF 2 Diodo LED

IV. Procedimiento

1) Armar el circuito de la figura con los valores sugeridos.

2) Medir las tensiones de los terminales del transistor respecto a tierra. Así se determina el punto de operación Q.

3) Armar el circuito de la figura

4) Cuando acciones S1 llegará una cierta cantidad de corriente a la base del transistor, esta controlará la cantidad de corriente que pasa del Colector al Emisor, lo cual puedes notar en el brillo de los LED’s. Este es el proceso de Amplificación. Entonces a mayor corriente de base mayor corriente de colector.

5) Armar el circuito de la figura adjunta.

6) Este circuito se iluminara alternativamente D1 o D2. Los dos transistores trabajan en conmutación es decir cuando uno conduce (saturación) el otro no conduce (corte) y viceversa.

7) Observaciones y Conclusiones

LABORATORIO Nº3:

EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

I. Objetivos

Implementar y analizar circuitos con amplificadores operaciones. Comprobar las diversas configuraciones en las que puede ser usado el

amplificador operacional

II. Fundamento Teórico

Analizar las características de los OP-AMP. Determinar el comportamiento en DC y AC del OP-AMP.

III. Equipos y Materiales

1 Osciloscopio digital 1 Multímetro digital 1 Generador de señales 2 Fuente DC 1 Protoboard 1 OP-AMP LM741 Resistencias (1x5K, 3x100K, 1x20K, 1x200K, 4x10K, 1Xpot.10k, 2x400K,

1x50K, 2x47K, 1x68K, 1x33K a 1/2W)

IV. Procedimiento

A. AMPLIFICADOR INVERSOR1) Armar el Circuito de la figura mostrada.

2) Conectar la entrada Vi a Tierra y medir con el Voltímetro la tensión continua en Vo: esta debe ser cero. Si la tensión Vo no es cero, conecte un potenciómetro entre el pin 1 y el pin 5 del 741 y el terminal variable del potenciómetro conecte a la fuente negativa, accione el potenciómetro hasta lograr que Vo sea cero

3) Seleccione en el generador de señales una tensión sinusoidal de 200mV pico a pico, con una frecuencia de 100Hz y conecte dicha señal entre Vi y tierra.

4) Utilizando el osciloscopio, observar la forma de onda de salida Vo, y compare con la señal Vi. Grafique ambas señales.

5) Hallar experimentalmente la ganancia del amplificador6) Observaciones y conclusiones

B. AMPLIFICADOR NO INVERSOR1) Armar el circuito de la figura mostrada.

2) Repetir el paso 2 de la parte A.3) Seleccione en el generador de señales una tensión sinusoidal de 200mV pico

a pico con una frecuencia de 1Khz y conectar entre Vi y tierra.4) Repetir el paso 4 y 5 de la parte A.5) Observaciones y conclusiones

C. AMPLIFICADOR SEGUIDOR EMISIVO1) Armar el circuito de la figura mostrada

2) Seleccione en el generador de señales una tensión sinusoidal de 500mV pico a pico con una frecuencia de 2Khz y conecte entre Vi y Tierra.

3) Con el osciloscopio observar la forma de onda en Vo y comparar con la señal que ingresa en Vi, grafique ambas señales

4) ¿Qué relación hay entre la salida y la entrada?5) Observaciones y conclusiones

D. SUMADOR Y RESTADOR1) Armar el circuito de la figura mostrada.

2) Hallar en forma teórica V1 y V2, Así mismo hallar Vo en función de Va y Vb para los siguientes casos:Si:

Va = V1 y Va = V2Va = V2 y Vb = V1

3) Usando el osciloscopio medir Vo para los casos del paso 2, ¿hay diferencia? Mida con el multímetro V1 y V2 y compare con los valores hallados en el paso 2.

4) ¿Cual de los casos del paso 2, es sumador y cual es restador?.5) Observaciones y conclusiones.

E. INTEGRADOR.1. Armar el circuito de la figura y aplicar una señal Vin de onda rectangular de

250mV a una frecuencia de 10Khz.

2. Medir el voltaje de salida y dibujar la forma de onda en los pines 2, 3 y 6.3. Repetir el caso anterior cambiando C1 por 0.00022uF.4. Con Vin = 1V pico, llenar la tabla observando la forma de onda en la salida.

Fr. 50Hz

100Hz

800Hz

1Khz

5Khz

10Khz

50Khz

100Khz

150Khz

Vo

5. Observaciones y conclusiones.

F. DIFERENCIADOR.1. Armar el circuito de la figura adjunta y aplicar una señal Vin de onda

triangular de 250mV a una frecuencia de 10Khz.

2. Medir el voltaje de salida y dibujar la forma de onda en los pines 2, 3 y 6.3. Repetir el paso anterior cambiando la resistencia de realimentación de 10K

por 1M.4. Con Vin = 1V pico, llenar la tabla observando la forma de onda en la salida.

Fr. 50Hz

100Hz

800Hz

1Khz

5Khz

10Khz

50Khz

100Khz

150Khz

Vo

5. Observaciones y conclusiones.

LABORATORIO Nº4:

GENERADOR DE PLUSOS

I. Objetivos

Familiarizar al alumno en el uso del IC – 555 (Timer) Conocer los elementos y técnicas de los generadores de pulsos para poder

aplicarlos en circuitos digitales.

II. Fundamento Teórico

Estudio del circuito integrado 555, y sus aplicaciones.

III. Equipos y Materiales

1 Osciloscopio digital 1 Multímetro digital 1 Fuente DC 1 Protoboard 1 IC. – 555 2 LED’S Resistencias las que se indican en el circuito Condensador las que se indica en el circuito

IV. Procedimiento

1. Armar el circuito de la figura.

2. Con el osciloscopio observar las formas de onda en el terminal 3 del IC – 555, graficar y anotar las mediciones. Comprobar si es un generador de pulsos.

3. Si variamos el potenciómetro aumentando la resistencia observar que sucede con el ancho de pulso.

LABORATORIO Nº5:

SISTEMAS DE NUMERACION, REPRESENTACIONES NUMERICAS, CONVERSIONES

I. Objetivos

Conocer los diferentes tipos de sistemas de numeración lógica Representar los tipos de sistemas de numeración básicos. Efectuar las conversiones entre sistemas de numeración lógica

II. Fundamento Teórico

Estudio de los sistemas de numeración lógica. Conversión de sistemas de numeración

III. Equipos y Materiales

Un software de simulación

IV. Procedimiento

1. Use un software de simulación, para visualizar la conversión de los sistemas de numeración, que se presentan en el diagrama de flujo.

Hexadecimal Binario Decimal

Octal BCD

2. Los campos serán de 10 dígitos como mínimo, para el ingreso del sistema de numeración, las conversiones serán de cualquier sistema de base.

3. Observaciones y conclusiones.

LABORATORIO Nº6:

FUNCIONES Y COMPUERTAS LOGICAS

I. Objetivos

Conocer las funciones y puertas lógicas digitales Representar los símbolos lógicos ANSI/IEEE y sus tablas de verdad. Implementar circuitos lógicos y verificar las funciones respectivas.

II. Fundamento Teórico

Estudio de las funciones y circuitos lógicos digitales. Implementar circuitos lógicos.

III. Equipos y Materiales

1 Multímetro digital 1 Fuente DC 1 Protoboard IC’s – 7432 – 7408 – 7404 – 7486 – 7400 LED’S (3)

IV. Procedimiento

1. Los teoremas del algebra booleana se usan en la simplificación de funciones con variables lógicas. Haciendo uso de esta algebra seremos capaces de establecer la expresión de la función booleana a la salida de un circuito lógico.

2. Compruebe la operación de cada puerta haciendo uso del indicador visual indicando el estado de salida, según su tabla de verdad, del siguiente circuito.

3. Compruebe la operación de cada puerta haciendo uso de la tabla de verdad. Use un indicador visual para la salida. Estas son llamadas funciones lógicas secundarias.

4. Representar los simbolos ANSI/IEEE y sus tablas de verdad

5. Para los circuitos que se muestran a continuación, escriba en cada caso la expresión booleana para la salida Y, implemente el circuito y verifique su funcionamiento completando la tabla de verdad para cada caso

Caso 1:

Caso 2:

Caso 3:

Caso 4:

.

LABORATORIO Nº7

LOGICA COMBINACIONAL

I. Objetivos

Procedimiento de diseño de los circuitos combinacionales Evaluar e implementar circuitos lógicos combinacionales

II. Fundamento Teórico

Procedimiento de diseño de los circuitos lógicos combinacionales Formas canónicas de funciones lógicas El mapa de Karnaugh

III. Equipos y Materiales

1 Multímetro digital 1 Fuente DC 1 Protoboard IC’s – 7432 – 7408 – 7404 – 7486 – 7400 LED’S

IV. Procedimiento

Problema 1:

1. Se enuncia el problema: (Diseñar un circuito lógico que tenga tres entradas A, B, C, y cuya salida sea alta solo cuando la mayor parte de las entradas sean altas.)

2. Determinar el número de las variables de entradas disponibles y de las variables requeridas.

3. Derivar la tabla de verdad que define las relaciones requeridas entre las entradas y las salidas

4. Se obtiene la función booleana simplificada para cada salida.5. Se dibuja el diagrama lógico.

Problema 2:

1. Se enuncia el problema: (Evaluar e implementar las funciones:F1 = xy’zF2 = y + x’zF3 = x’yz + x’y’z + xy’F4 = xy’ + x’z )

2. Determinar el número de las variables de entradas disponibles y de las variables requeridas.

3. Derivar la tabla de verdad que define las relaciones requeridas entre las entradas y las salidas

4. Se obtiene la función booleana simplificada para cada salida.5. Se dibuja el diagrama lógico.

Problema 3:

1. Se enuncia el problema: (Diseñe un circuito combinacional que acepte un numero de 3 bit’s y que genere un numero de salida igual al cuadrado del numero de entrada.

2. Determinar el número de las variables de entradas disponibles y de las variables requeridas.

3. Derivar la tabla de verdad que define las relaciones requeridas entre las entradas y las salidas

4. Se obtiene la función booleana simplificada para cada salida.5. Se dibuja el diagrama lógico.

Problema 4:

1. Se enuncia el problema: (Diseñe un circuito que multiplique por 5 un numero BCD y se obtenga otro BCD Demuestre que no necesita compuertas.

2. Determinar el número de las variables de entradas disponibles y de las variables requeridas.

3. Derivar la tabla de verdad que define las relaciones requeridas entre las entradas y las salidas

4. Se obtiene la función booleana simplificada para cada salida.5. Se dibuja el diagrama lógico.

LABORATORIO Nº8

LOGICA SECUENCIAL

I. Objetivos

Procedimiento de diseño de los circuitos secuenciales Evaluar e implementar circuitos lógicos secuenciales

II. Fundamento Teórico

El Flip Flop Tipos de Flip Flop: FF-SR, FF-D, FF-JK, FF-T El Registro: registro de corrimiento El Contador: síncronos y asincronos

III. Equipos y Materiales

1 Multímetro digital 1 Fuente DC 1 Protoboard IC’s – 7404 – 7400 – 7474 – 7495 – 74174 – 7493 – 7492 - 7490 LED’S

IV. Procedimiento

1. Implementar los circuitos FF – SR con compuertas NAND y NOR y obtener sus tablas de verdad.

a) Con compuertas NAND (circuito LATCH – SR)

b) Con compuertas NOR (circuito LATCH – SR)

2. Implementar los circuitos FF – D y obtener su tabla de verdad.

a) FF-D con entrada de reloj

b) FF-D maestro – esclavo

3. Implementar el circuito FF – JK y obtener su tabla de verdad

4. Implementar el circuito FF – T y obtener su tabla de verdad

5. Implementar un circuito registro de corrimiento con FF-JK

6. Implementar un circuito contador síncrono y asíncrono

a) Contador síncrono ascendente

b) Contador síncrono descendente

c) Contador asíncrono ascendente

d) Contador asíncrono descendente

LABORATORIO Nº9

CONVERTIDOR DIGITAL - ANALOGO

V. Objetivos

Procedimiento de diseño del convertidor digital – análogo Implementar el convertidor digital - análogo

VI. Fundamento Teórico

Convertidor DAC, con redes resistivas Convertidor DAC, con red escalera 2R

VII. Equipos y Materiales

1 Multímetro digital 1 Fuente DC 1 Protoboard Resistencias de 1K, 2K, 4K, 8K de 1/2W

VIII. Procedimiento

a) Implementar un circuito convertidor digital – análogo; con redes resistivas

b) Implementar un circuito convertidor digital – análogo; con red escalera 2R

LABORATORIO Nº10

CONVERTIDOR ANALOGO - DIGITAL

IX. Objetivos

Procedimiento de diseño del convertidor análogo - digital Implementar el convertidor análogo - digital

X. Fundamento Teórico

Convertidor ADC, tipo escalera Convertidor ADC, de seguimiento Convertidor ADC, de aproximaciones sucesivas

XI. Equipos y Materiales

1 Multímetro digital 1 Fuente DC 1 Protoboard IC – DAC 0808LCN; 7493; 741; 555

XII. Procedimiento

a) Implementar un circuito convertidor análogo – digital tipo escalera

b) Implementar un circuito convertidor análogo – digital de seguimiento

c) Implementar un circuito convertidor análogo – digital de aproximaciones sucesivas RAS: Registro de aproximaciones sucesivas