Práctica de Laboratorio No. 1: Niveles Lógicos

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Diseño y Funcionamiento de la Punta Lógica

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Fig. 3. Diseño 3d Top

Se obtiene el diseño de la punta lógica mostrada en la Fig. 3. a partir de comparadores usando amplificadores operacionales. Se puede analizar el circuito como una serie de comparaciones para obtener los resultados esperados, las resistencias de 1.8M y 1M están puestas para generar un voltaje indeterminado siempre y cuando no exista un voltaje de entrada, cuando el voltaje sea superior a 2V el comprador superior generará una tensión negativa la cual permitirá el paso de tensión de la fuente que polariza el led directamente (Fig 4.).

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Fig. 4 Simulación con 5v, uno (1) lógico).

Al ser menor de 0.8v la tensión generada por el amplificador será negativa y permitirá la polarización directa del LED, de acuerdo con esto se tiene que generar el rango de comparación tanto del límite superior (2V) como el limite inferior (0v), así que, el comparador del rango superior se debe conectar al terminal positivo, así cuando la tensión de entrada supere el rango, la salida del amplificador será negativo y permitirá la polarización directa del LED.

Para el comparador de menor rango su limite debe ir en e terminal negativo para que cuando la tensión sea menor a 0.8v su salida sea negativa y permita la polarización directa del LED como se muestra en la Fig. 5.

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Fig. 5. Simulación con 0V, cero (0) Lógico

Para el led amarillo se utilizó un comparador de ventana con un integrado LM358 el cual establece una ventana de operación para que este diodo encienda. Éste opera de la siguiente manera: Existe un amplificador que establece un límite superior y otro que establece un límite inferior, y a su entrada se conecta la misma señal que a los amplificadores anteriores, sus límites de comparación son los mismo que los anteriores para así asegurar un completo rango de oparacion para cualquier tensión entre 0 y 5v, de esta manera, si la tensión está entre el rango de operación de la ventana creada con los amplificadores, su salida será una tensión negativa que permitirá la polarización directa del LED, si sale de esta, su salida será una tensión positiva que polarizara inversamente el diodo y no lo encenderá, pero sí se asegura que inmediatamente se activará alguna de las otras dos comparaciónes para cualquiera de las otras dos comparaciones anteriormente explicadas y así asegurar los tres niveles TTL requeridos para la práctica.

Por las antes ya mencionadas resistencias que generan un voltaje indeterminado, si el circuito no tiene una entrada establecida, el comparador de ventana se encenderá pues la tensión generada por dichas resistencias se encuentran en el rango de este comparador; por esta razón no sólamente se miden falsos unos y falsos ceros, además se mide puede determinar alta impedancia.

Al finalizar el diseño se usó la herramienta de diseño de PCB de Proteus y se generó la visualización del diseño de la Fig. 1. y la Fig. 6. mostrada a continuación.

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Fig. 6. Vista Bottom del PCB

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ANÁLISIS

- El proceso de comparación del circuito permite reconocer los niveles ALTO y/o BAJO de un circuito digital en cada una de sus conexiones, entender su funcionamiento es vital en el diseño de éstos circuitos ya que de ésto depende que los voltajes de referencia sean tomados correctamente y la salida se active en el momento deseado.

- El uso del simulador Proteus fue de vital ayuda para el diseño y montaje del circuito ya que en éste se pueden hacer pruebas del diseño sin tener que comprar materiales innecesarios antes de tener el plano final, además, su función de diseño de PCB agiliza el trabajo de montaje final pues las rutas que deben ser impresas en la baquelita son generadas automáticamente por el software.

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CONCLUSIONES

Haciendo uso de amplificadores operacionales y lógica digital se desarrollo correctamente el diseño y posterior montaje de una punta lógica completamente functional que puede ser usada en futuras practicas de laboratorio. Para ésto el diseño se basó en los niveles TTL requeridos y además se estudió el funcinamiento de los comparadores y los elementos necesarios para que la unta lógica trabaje de manera adecuada.

References

- AMPLIFICADORES OPERACIONALES – LECCIONES DE ELECTRÓNICA - IFENT. http://www.ifent.org/temas/amplificadores_operacionales.asp

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