Laboratorio de Sistemas Digitales Reporte Practica 3

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN
INGENIERIA EN TELECOMUNICACIONES, SISTEMAS Y ELECTRONICA
LABORATORIO DE SISTEMAS DIGITALES
REPORTE DE LA PRACTICA 3
Compuertas Lógicas Integradas 8
2.2. Compuertas lógicas básicas, sus tablas de verdad y sus expresiones de Boole.
Nombre: Jorge Antonio Jiménez Bernal 
Semestre: 2016-I 
Grupo: 1509-A
Introducción:
FAMILIA TTL
Las caracteristicas de la tecnología utilizada, en la familia TTL (Transistor, Transistor Logic), condiciona los parámetros que se describen en sus hojas de caracteristicas según el fabricante, (aunque es estandar), la resumiré en sólo algunas como que:
Su tensión de alimentación caracteristica se halla comprendida entre los 4'75V y los 5'25V como se ve un rango muy estrecho debido a esto, los niveles lógicos vienen definidos por el rango de tensión comprendida entre 0'2V y 0'8V para el estado L y los 2'4V y Vcc para el estado H.
La velocidad de transmisión entre los estados lógicos es su mejor baza, ciertamente esta caracteristica le hacer aumentar su consumo siendo su mayor enemigo. Motivo por el cual han aparecido diferentes versiones de TTL como FAST, SL, S, etc y últimamente los TTL: HC, HCT y HCTLS. En algunos casos puede alcanzar poco mas de los 250Mhz.
Esta familia es la primera que surge y aún todavía se utiliza en aplicaciones que requieren dispositivos SSI y MSI. El circuito lógico TTL básico es la compuerta NAND. La familia TTL utiliza como componente principal el transistor bipolar. Como podemos ver en la figura, mediante un arreglo de estos transistores se logran crear distintos circuitos de lógica digital.
Existen varias series en la familia CMOS de circuitos integrados digitales. La serie 4000 que fue introducida por RCA y la serie 14000 por Motorola, estas fueron las primeras series CMOS. La serie 74C que su característica principal es que es compatible terminal por terminal y función por función con los dispositivos TTL. Esto hace posibles remplazar algunos circuitos TTL por un diseño equivalente CMOS. La serie 74HC son los CMOS de alta velocidad, tienen un aumento de 10 veces la velocidad de conmutación. La serie 74HCT es también de alta velocidad, y también es compatible en lo que respecta a los voltajes con los dispositivos TTL.
FAMILIA CMOS
Los voltajes de alimentación en la familia CMOS tiene un rango muy amplio, estos valores van de 3 a 15 V para los 4000 y los 74C. De 2 a 6 V para los 74HC y 74HCT.
Los requerimientos de voltaje en la entrada para los dos estados lógicos se expresa como un porcentaje del voltaje de alimentación. Tenemos entonces:
· VOL(max) = 0 V
· VOH(min) = VDD
· VIL(max) = 30%VDD
· VIH(min) = 70% VDD
Por lo tanto los margenes de ruido se pueden determinar a partir de la tabla anterior y tenemos que es de 1.5 V. Esto es mucho mejor que los TTL ya que los CMOS pueden ser utlizados en medios con mucho más ruido. Los margenes de ruido pueden hacerse todavía mejores si aumentamos el valor de VDD ya que es un porcentaje de este.
En lo que a la disipación de potencia concierne tenemos un consumo de potencia de sólo 2.5 nW cuando VDD = 5 V y cuando VDD = 10 V la potencia consumida aumenta a sólo 10 nW. Sin embargo tenemos que la disipación de potencia sera baja mientras estemos trabajando con corriente directa. La potencia crece en proporción con la frecuencia. Una compuerta CMOS tiene la misma potencia de disipación en promedio con un 74LS en frecuencia alrededor de 2 a 3 Mhz.
Ya que los CMOS tienen una resistencia de entrada extremadamente grande (1012 ) que casi no consume corriente. Pero debido a su capacitancia de entrada se limita el número de entradas CMOS que se pueden manejar con una sola salida CMOS. Así pues, el factor de carga de CMOS depende del máximo retardo permisible en la propagación. Comúnmente este factor de carga es de 50 para bajas frecuencias, para altas frecuencias el factor de carga disminuye.
Material utilizado:
· 1 C.I. 74LS00
· 1 C.I. 74LS02
· 1 C.I. 74LS04
· 1 C.I. 74LS08
· 1 C.I. 74LS32
· 1 C.I. 74LS86
· 1 C.I. 4011
· 1 C.I. 4069
· 1 C.I. 4070
· 1 C.I. 4071
· Circuito de switch de la práctica 1 Y Circuito de leds de la práctica 1
Equipo:
· 1 Fuente de Voltaje de C.D.
· 1 Multímetro Digital
· 1 Tableta de Conexiones
Procedimiento:
En esta práctica se comprobó la lógica de cada uno de los circuitos CMOS Y TTL, viendo que efectivamente son compuertas lógicas y funcionan correctamente
Todos los circuitos integrados TTL de la familia 74XX que vamos a emplear en esta práctica, requieren una alimentación de 5 V en la 10 terminal 14 y 0 V en la terminal 7.
Para el caso de los CMOS considerando que un 1 lógico es igual a 10 V y un cero lógico es igual a 0 V y teniendo cuidado al colocarlos ene l protoboard para que no los dañemos con una descarga estática , obsérvese que cambia la disposición de los pines de entrada y salida respecto a los TTL.
Con los LEDS conectados a la salida de la compuerta comprobamos el resultado lógico de salida de cada uno.
A continuación se muestran las tablas de verdad de cada uno de los circuitos integrados
	ENTRADA
	SALIDA
	0
	1
	1
	0
	A
	B
	S
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	1
	0
	0
	1
	1
	1
	A
	B
	S
	0
	0
	0
	0
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	1
	A
	B
	S
	0
	0
	0
	0
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	0
	A
	B
	S
	0
	0
	1
	0
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	0
	A
	B
	S
	0
	0
	1
	0
	1
	0
	1
	0
	0
	1
	1
	0
	ENTRADA
	SALIDA
	0
	1
	1
	0
	A
	B
	S
	0
	0
	1
	0
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	0
	A
	B
	S
	0
	0
	0
	0
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	1
	A
	B
	S
	0
	0
	0
	0
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	0
Cuestionario:
1. Investigue el significado de las siglas correspondientes a cada una de las familias lógicas: RTL, DTL, TTL,IIL, ECL, NMOS, CMOS y dibuje el circuito básico para cada una de ellas.
Resistor-transistor logic o lógica de resistencia-transistor (RTL)
La lógica de inyección integrada (en inglés integrated injection logic) (IIL)
Emitter Coupled Logic (lógica de emisores acoplados) (ECL)
El NMOS (Negative-channel Metal-Oxide Semiconductor) (es un tipo de semiconductor que se carga negativamente de modo que los transistores se enciendan o apaguen con el movimiento de los electrones)
El semiconductor complementario de óxido metálico o complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS)
2. Describa el significado de las letras intermedias presentes en los integrados de la familia TTL, tales como 74L00, 74H00, 74S00, 74LS00, 74AS00, 74ALS00, 74C00, 74HC00 y 74HCT00.
R= Los circuitos de tecnología TTL se prefijan normalmente con el número 74 (54 en las series militares e industriales). A continuación un código de una o varias cifras que representa la familia y posteriormente uno de 2 a 4 con el modelo del circuito.
3.-Investigue el concepto de Fan – Out en las compuertas TTL y CMOS y comente acerca de las semejanzas y diferencias.
R= En electrónica digital , el fan-out de una salida de la puerta lógica es el número de entradas de la puerta que se puede alimentar o conectarse. Solo las compuertas lógicas TTL están limitadas a quizás 2 a 10, dependiendo el tipo de compuerta, mientras CMOS tienen mucho mayores
4. Comente acerca de las diferencias entre las tablas de verdad en forma de voltaje de las familias TTL y
CMOS.
R= Los circuitos CMOS tienen un rango amplio de tensiones de alimentación, que en algunos casos llega
hasta ±30V. Los límites quedan determinados por las tensiones de ruptura directamente ligadas a las
características de la tecnología del aislante (dióxido de silicio) utilizado en la compuerta.
En TTL Los circuitos están diseñados para que los transistores conmuten entre corte y saturación para una tensión de alimentación nominal de cinco voltios con tolerancia del 5% (VALIMTTL = 5V ± 0,25 V). La saturación de los mismos está asegurada con la entrada correspondiente con una tensión no inferior a 2V, mientras que el corte se asegura con una tensión en la entrada no mayor a 0,8V
5. Qué relación existe entre la salidade voltaje de cada familia (TTL y CMOS) y la fuente de alimentación
Para cada uno de los circuitos.
 
6. Investigue porque los circuitos integrados CMOS son sensibles a las cargas estáticas.
R=Los CMOS "viejos" eran más sensibles a la electricidad estática, los CMOS "nuevos" tienen protecciones que los hacen MAS RESISTENTES, PERO NO INMUNES, por eso cuando te lo venden te lo dan con papel aluminio alrededor de los pines.
Uno los puedes manipular con la mano siempre y cuando se descargue antes de tocarlos, aunque lo mejor es ponerse la pulsera para que uno siempre este descargado de la estática
7. Que circuitos integrados (TTL o CMOS) tienen mejor desempeño en un diseño que se alimente de baterías.
R=Con TTL ya que estos necesitan mucho menos voltaje para funcionar, ayudando así a la autonomía de las baterías
8. Que circuitos integrados (TTL o CMOS) se emplearían en un circuito que funciona con señales de frecuencia elevada.
R=CMOS trabaja con un voltaje q no puede superar los 18 v pero conmuta (empieza a funcionar) a partir de 5v y TTL no puede superar una tensión de trabajo de 5 v y comienza a trabajar con muy poco voltaje también la respuesta en frecuencia depende de cada tecnología lo recomendable es trabajar con una sola tecnología en el circuito.
Conclusiones:
Para la electrónica el uso de CI ha facilitado más la implementación en proyectos más avanzados , esta práctica nos sirve para corroborar que los valores teóricos efectivamente coinciden con los valores prácticos , no hubo problema alguno al realizar la práctica , salvo que fue un poco difícil meter los CMOS en la protoboard ya que fue con las pinzas para procurar no tocarlo y por ende dañarlo
Bibliografía:
Obtenido 26/09/15
http://www.fceia.unr.edu.ar/eca1/files/teorias/Familias_logicas-2009.pdf