|
RADIO INSTITUTO CURSO DE CIRCUITOS DIGITALES LECCIÓN
Nº 4 TRABAJO PRÁCTICO VERIFICACIÓN DE ESTADOS LÓGICOS EN LA PLAQUETA
DE ENSAYOS (PROTOBOARD) En esta lección vamos a comprobar los
cambios de estado que se producen en un circuito integrado CD4011, que es
una cuádruple compuerta NAND de 2 entradas, según sean los niveles
lógicos aplicados en las entradas, de acuerdo a la tabla de verdad
correspondiente a este integrado. Para ello nos vamos a valer de la
plaqueta de ensayos y la verificación de los sucesos se efectuará con la
sonda lógica que hemos construido. Comenzaremos por conocer la
plaqueta de ensayos. En la figura 1 A y B se observan 2 modelos
existentes en plaza; veamos como es por dentro y como acondicionarla para
trabajar con ella.
Fig. 1 A
Fig. 1 B Cada línea de terminales está
unida internamente, o sea que tienen contacto entre sí como si fuera un solo
punto de conexión, y a la vez está perfectamente aislada de las que tiene a cada lado. Las dos líneas laterales que
corresponden a la alimentación, es decir donde se conecta la fuente de
energía, suelen tener continuidad de punta a punta, pero no en todos los
casos; algunas marcas las interrumpen en el medio. En ese caso hay que
realizar un puente con alambre aislado en cada una de ellas, verifique con
un tester si hay o no continuidad. Luego es conveniente unir ambas
líneas laterales entre sí; positivo con positivo y negativo con negativo, a
fin de tener tensión de fuente accesible fácilmente a lo largo de toda la
plaqueta. Los signos + y - no vienen
marcados, por lo tanto realice estas marcas con un trazador indeleble a fin
de no cometer errores luego al insertar componentes. Uno de los modelos viene con la
indicación de la línea positiva mediante una raya roja y la negativa de color
azul o negro, aquí conviene respetar los colores y marcar los signos como
corresponde, rojo + y negro o azul -, y luego tener cuidado, porque en ésta
un lateral tiene el positivo por afuera y el otro por adentro de la plaqueta,
por lo que al insertar un material fijarse bien en la raya para no confundir
el positivo con el negativo. En el otro modelo que viene sin
marcas, hemos elegido las líneas externas como negativo y las internas para
el positivo, de este modo es muy difícil confundirse porque en cualquier
posición de la plaqueta siempre quedan igual. Claro que si prefiere esta
disposición, puede realizarla fácilmente borrando tales rayas, que en
realidad es lo mas conveniente. Pasemos ahora a ver las
características del circuito integrado CD4011, para ello incluimos la hoja de
datos del manual NATIONAL que es uno de los fabricantes. Figura 2 Se observa que además del
integrado CD4011 se dan los datos del CD4012 y el CD4023. Digamos que las características en
los tres son iguales, es decir que se trata en todos los casos de compuertas
NAND con iguales consumos, tensiones de alimentación, tecnología de
fabricación etc., solo varía la cantidad de entradas y naturalmente la
cantidad de dispositivos encapsulados, dado que los tres tienen 14 pines. Incluimos solo la tabla de verdad
para dos entradas, que corresponde al CD4011 con el que vamos a trabajar, las
otras en realidad son similares, solo que más extensas, pero en definitiva
digamos que solo dan salida 0 cuando todas las entradas están en 1, los demás
estados sea cual fuere la combinación de unos y ceros dan salida 1. MEDICIÓN DE ESTADOS Comprobación de la tabla de verdad
NAND. Vamos a comenzar insertando el circuito
integrado en la parte central de la plaqueta, de modo que quede una fila de
terminales en las líneas de contacto de una mitad de la misma, y la otra fila
en la otra mitad. Seguramente deberá acondicionar las patitas con una pinza
para darle la distancia porque vienen muy abiertas. Corte varios trozos de
alambre de conexiones de 3 o 4 cm y quite el aislante en ambas puntas un
centímetro aproximadamente. Corte otros dos trozos de 10 a 15 cm y también pele ambas puntas. Mediante los alambres cortos vamos
a darle alimentación al integrado: vemos en el diagrama esquemático que
el terminal 14 corresponde a +B, indicado VDD, o sea que se
conecta a la línea + de la plaqueta. Luego conectamos el negativo
que corresponde a la patita 7, indicado VSS, a la línea - de la
plaqueta. Para realizar la experiencia podemos elegir cualquiera de las
cuatro compuertas que se dispone, usamos en este caso la correspondiente a
los terminales 1, 2, y 3. En los terminales 1 y 2, que son
las entradas insertamos una punta de los alambres largos, la otra punta la
usaremos para dar los estados bajo o alto según la tabla, o sea que se
conectarán a la línea + o menos de la plaqueta, como corresponda.
Fig. 2 Continuamos insertando el diodo
1N4007, el cátodo en la línea + de la plaqueta y el ánodo en una línea vacía
cualquiera de 5 terminales, preferiblemente sobre una punta de la plaqueta
para que no ocupe espacio. Aquí conectaremos el positivo de la fuente de
alimentación. Seguimos con la inserción del
electrolítico de 100 Mf de filtro de +B, se coloca
de la línea + a la -, tenga cuidado de no conectarlo al revés, recuerde que
explotan. El diodo ya sabe que se utiliza como protección para el caso de que
por error conectara la fuente con la polaridad invertida, estando el diodo,
no circulará corriente y se evita un posible desastre, como podría ser quemar
el integrado. Este diodo al igual que el
electrolítico, debe dejarlos puestos en la plaqueta, porque siempre serán
necesarios en los trabajos que se efectúen, aunque no se indique
específicamente. Conecte la sonda al positivo y
negativo de la plaqueta en puntos distantes para evitar que se toquen los clip cocodrilo; conecte la fuente, el cable negro a masa
de la plaqueta y el rojo al ánodo del diodo 1N4007. El montaje de todos los
componentes se observa en la figura 3.
FIG. 3 MEDICIÓN DE ESTADOS LÓGICOS
EN EL INTEGRADO Como vemos en ésta figura, se
encuentra conectada la segunda compuerta correspondiente a los terminales 5,
6, 4, que bien podría haber sido otra, para así comprobar también la tabla de
verdad AND Efectivamente, con dos compuertas
NAND se puede reemplazar una compuerta AND del tipo CD4081 (cuádruple compuerta AND de 2 entradas), pero en cambio no es
posible hacerlo a la inversa, es decir con dos compuertas AND reemplazar una
NAND. El motivo es simple de explicar,
sucede que las compuertas AND son seguidoras del estado alto presente en las
entradas, y de esta manera aunque se conecten varias en serie la salida
seguirá siendo 1 solo cuando las dos entradas de la primera de ellas esté en
1. En cambio las NAND son inversoras
del estado alto de las entradas, de modo que al conectar dos en serie como se
aprecia en la figura 5, se obtiene nuevamente el 1 que hay aplicado en las
entradas, por lo que decimos que el comportamiento es igual a una sola AND. El círculo que se observa en la
salida de las NAND, indica que la salida es inversora, y se emplea en todos
los integrados que tienen esta característica. Dicho círculo, también puede
encontrarse presente en la entrada de algunos integrados, lo que significa
que dicha entrada, internamente, invierte el estado que se le aplique. Bien, solo resta dar alimentación
a la plaqueta y comprobar con la sonda los estados que se dan en las salidas
de las patitas 3 para la primer compuerta, y 4 en la segunda, donde se simula
una AND, según como se hayan conectado los cables de las entradas A y B
(patitas 1 y 2). Para un correcto funcionamiento de
la compuerta, ninguna entrada debe quedar sin conexión, es decir "al
aire", porque se produce un estado de indecisión en la misma y provoca
también una salida indecisa. En este caso, en la sonda es probable que queden
encendidos los dos led indicadores del estado bajo
y alto (verde y rojo) al mismo tiempo, con un brillo menor. En las figuras 4 y 5 exponemos el
circuito esquemático de éste trabajo, creemos que es suficientemente claro
como para que no tenga dificultades. Se incluye la tabla de verdad AND, y en
ambas figuras se expone la sonda de medición con la indicación en el cuadro
de cual es el led que se enciende de acuerdo a
los estados de las entradas A y B, por lo tanto.... manos a la obra. En la próxima lección vamos a
armar otras etapas muy interesantes y también comprobaremos su funcionamiento
en la plaqueta de ensayos.
FIG. 4 MEDICIÓN DE UNA COMPUERTA
NAND - ESTADOS POSIBLES
FIG. 5 MEDICIÓN DE UNA COMPUERTA
AND A PARTIR DE 2 NAND - ESTADOS POSIBLES
Esta lección no lleva examen. RADIO INSTITUTO |
||
|
E-mail: radioinstituto@gmail.com - Sitio web: www.radioinstituto.com.ar |
