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ESCUELA POLITECNICA NACIONALLABORATORIO DE SISTEMAS DIGITALES

INFORME:

Prctica: 02 Tema: Familiarizacin con las herramientas de trabajo Fecha de Realizacin: 2011 / 03 / 05ao mes da

Realizado por: Duchicela Lenin Roblez Angel Grupo:GR3

(Espacio Reservado) Fecha de entrega: ____ / ____ / ____ao mes da

f. ______________________Recibido por:

Sancin: ________________________________________________

Perodo:

septiembre-Marzo

2 OBJETIVO: Familiarizar al estudiante con el entrenador lgico digital disponible en el laboratorio. Familiarizar al estudiante con el funcionamiento de las herramientas de trabajo que se utilizarn en el laboratorio. Introducir al alumno en el manejo de algunos elementos bsicos de electrnica para realizar trabajos de diseo en el laboratorio.

CUESTIONARIO: 1. Consulte las principales caractersticas a la que hace referencia el cdigo alfanumrico indicado.SN74 ABT H 16 2 244 A DGG R SN74 prefijo estndar 54 o 74 militar o comercial respectivamente, indican la temperatura de trabajo del circuito integrado. ABT. Familia a la que pertenece ABT Advanced BiCMOS Technology. La Familia nos da una idea de la tecnologa con que fue diseado el circuito integrado). Bajo consumo de potencia y gran integracin. Facilidad de diseo H simbologa especial (high). Este indicador nos da la idea de la potencia con que podemos trabajar H significa alta potencia, y L significa baja potencia. 16 numero de bits. Es importante conocer el nmero de bits con que fue diseado 2 nmeros de salidas (2, 3, 4) es importante conocer el nmero de entradas y de salidas de un circuito integrado. 244 funciones del transistor dentro de las funciones estn la ms antigua 00 y la ms moderna 244. A mecanismo de revisin, este puede estar notado por letras desde la A a la Z. DGG. Tipo de paquete R ensartaje por cinta.

2. Establezca las comparaciones entre la familia con prefijo estndar 74(comercial) y 54(militar).Los circuitos integrados que tienen el prefijo 74 se refieren a un rango de temperatura de 0C a 70c y son utilizados para uso comercial. Los circuitos integrados que tienen el prefijo 54 se refieren a un rango de temperatura de -55C a 125C y son utilizados para uso militar. Estos CI, tienen bajo consumo de potencia y alta velocidad.

3 3. Consulte acerca de las nuevas tecnologas existentes en el mercado, sobre circuitos lgicos. En el estado actual, Cul es la situacin de TTL y CMOS?, Cules son los nuevos voltajes de polarizacin que manejan las tecnologas digitales?El desarrollo de los circuitos integrados ha revolucionado los campos de las comunicaciones, la gestin de la informacin y la informtica. Los circuitos integrados han permitido reducir el tamao de los dispositivos con el consiguiente descenso de los costes de fabricacin y de mantenimiento de los sistemas. Al mismo tiempo, ofrecen mayor velocidad y fiabilidad. Los relojes digitales, las computadoras porttiles y los juegos electrnicos son sistemas basados en microprocesadores. Otro avance importante es la digitalizacin de las seales de sonido, proceso en el cual la frecuencia y la amplitud de una seal de sonido se codifica digitalmente mediante tcnicas de muestreo adecuadas, es decir, tcnicas para medir la amplitud de la seal a intervalos muy cortos. La msica grabada de forma digital, como la de los discos compactos, se caracteriza por una fidelidad que no era posible alcanzar con los mtodos de grabacin directa. La electrnica mdica a llegado hasta a sistemas que pueden diferenciar an ms los rganos del cuerpo humano. Se han desarrollado asimismo dispositivos que permiten ver los vasos sanguneos y el sistema respiratorio. Tambin la alta definicin promete sustituir a numerosos procesos fotogrficos al eliminar la necesidad de utilizar plata. La investigacin actual dirigida a aumentar la velocidad y capacidad de las computadoras se centra sobre todo en la mejora de la tecnologa de los circuitos integrados y en el desarrollo de componentes de conmutacin an ms rpidos. Se han construido circuitos integrados a gran escala que contienen varios centenares de miles de componentes en un solo chip. Han llegado a fabricarse computadoras que alcanzan altsimas velocidades en las cuales los semiconductores son reemplazados por circuitos superconductores que utilizan las uniones de Josephson y que funcionan a temperaturas cercanas al cero absoluto. TTL: Una de las familias ms populares es la TTL (Transistor Transisitor Logic). Esta familia ofrece comercialmente toda una gama de compuertas en circuitos SSI (SSI: Small Scale of Integration, de baja escala de integracin) y circuitos MSI (MSI: Medium Scale of Integration, escala media de integracin). Es una familia que opera con una alimentacin de 5 volts de CD y tiene el mejor compromiso entre velocidad y consumo de energa. Las caractersticas de la tecnologa utilizada, en la familia TTL a manera resumida son las siguientes: a) Su tensin de alimentacin caracterstica (Vcc) est comprendida entre los 4.75V y los 5.25V, que como se ve un rango muy estrecho. Debido a esto, los niveles lgicos vienen definidos por el rango de tensin comprendida entre 0.2V y 0.8V para el estado L y entre 2.4V y Vcc para el estado H. b) La velocidad de transmisin entre los estados lgicos es su mejor caracterstica, ciertamente este aumento en su velocidad de respuesta le hace aumentar su consumo elctrico, siendo esto su mayor enemigo, motivo por el cual han aparecido diferentes versiones de TTL como FAST, SL, S, etc. y ltimamente las familias HC, HCT y HCTLS. En algunas familias pueden alcanzarce velocidades de reloj de poco ms de 250Mhz. Otras familias TTL son las siguientes: i) Estndar, ii) De baja potencia o bajo consumo, iii) De alta velocidad, iv) Schottky y v) Schottky de baja potencia.

4c) Son circuitos relativamente inmunes al ruido. El margen de ruido (medido como tensin elctrica) es la cantidad de seal externa que se puede dar sin que se cambie el valor binario de una entrada. Aplicaciones: Adems de los circuitos LSI y MSI, las tecnologas LS y S tambin se han empleado en: Microprocesadores, como el 8X300, de Signetics, la familia 2900 de AMD y otros. Memorias RAM Memorias PROM PAL, Programmable Array Logic, consistente en una PROM que interconecta las entradas y cierto nmero de puertas lgicas.

CMOS: La tecnologa CMOS se utiliza en microprocesadores , microcontroladores , RAM esttica, y otros de lgica digital circuitos. image sensorsdata converterstransceivers Frank WanlassUS patent 3,356,858 La tecnologa CMOS tambin se utiliza para varios circuitos analgicos, tales como sensores de imagen , convertidores de datos, y altamente integrado transceptores para muchos tipos de comunicacin. Dos caractersticas importantes de los dispositivos CMOS son de alta inmunidad al ruido y esttica bajo consumo de energa, peso significativo en slo dibujado mientras que el de transistores en el dispositivo CMOS son el cambio entre dentro y fuera de los Estados. waste heattransistor-transistor logicNMOS logic En consecuencia, los dispositivos CMOS no producen tanto calor residual como otras formas de la lgica, por ejemplo -transistor lgica transistor (TTL) o la lgica del NMOS , que utiliza todos los canales de dispositivos-n sin canal de dispositivos-p. CMOS tambin permite una alta densidad de funciones lgicas en un chip. VLSI Precisamente, fue este motivo por el CMOS gan la carrera en los aos ochenta y se convirti en el ms utilizado la tecnologa que se aplicar en VLSI fichas. Los voltajes de polarizacin depende de cual circuito lgico seleccionemos para realizar el circuito como por ejemplo tenemos:

TTL: Los niveles de tensin y mrgenes de ruido de esta familia, de forma aproximada, son los mostrados en la tabla. La obtencin de estos valores se puede desprender de la tabla de operacin de los transistores de la figura.

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CMOS: Una puerta construida con la familia CMOS solamente estar formada por transistores, como se muestra en la figura.

6El funcionamiento de la puerta es el siguiente. Cuando en la entrada hay un nivel bajo, el transistor T1 estar cortado mientras que el T2 estar conduciendo. Por lo tanto, el transistor T2 colocar en la salida un nivel alto (que ser directamente el nivel de polarizacin), y el transistor T1 evitar el paso de corriente por lo que no consume potencia en esttica, slo en el transitorio. Cuando en la entrada hay un nivel alto, el transistor T2 estar cortado mientras que el T1 estar conduciendo. Por lo tanto, el transistor T1 colocar en la salida un nivel bajo (que ser directamente el nivel de tierra), y el transistor T2 evitar el paso de corriente por lo que no consume potencia en esttica, slo en el transitorio. En el caso de la familia CMOS, al igual que en la NMOS, se puede construir cualquier frmula compleja. En el caso de los transistores NMOS, se construyen igual que en la familia NMOS, pero en los transistores PMOS es la funcin inversa. Es decir: La conexin en paralelo forma una operacin AND, Mientras que la conexin en serie forma una operacin OR.

4. Consulte acerca del factor de carga de salida en la serie TTLEl factor de carga de salida en la serie TTL de 10 es el nmero de entradas que pueden conectarse a una salida sin que se afecte la operacin de la compuerta.

5. Consulte acerca de las compuertas de colector abierto, las tipo ttem pole y las salidas TTL de 3 estados. Presente sus caractersticas, ventajas y desventajas. De qu dependera su decisin para utilizar una u otra tecnologa?Salida colector abierto en TTL La configuracin es exactamente igual a la de "Resistencia de colector", solamente que dicha resistencia no est integrada en el circuito si no que es la propia carga. La principal utilizacin es el gobierno directo de cargas que precisan unas tensiones o corrientes superiores a los niveles de la familia. Por otro lado permiten la realizacin de puertas AND por conexin con solo unir en paralelo las salidas de varios circuitos integrados.

7Salida Totem - Pole en TTL Mediante el transistor T2 se consigue que cuando un transistor conduce (T4) el otro (T3) est abierto. De esta manera se consigue obtener un "1" de salida pero con la ventaja de que aunque pasa corriente por T4 como su cada de tensin es en teora 0V su disipacin de potencia es 0 mW y la potencia disipada por R4 es baja ya que en la otra posicin T2 consigue que cuando T3 conduzca, T4 est abierto, provocando que la intensidad por T4 = 0 mA y por lo tanto la potencia disipada sea 0 mW. Como T3 conduce su VCE=0 y por lo tanto la potencia disipada Como se puede apreciar en los dos casos la potencia disipada es muy baja, permitiendo ello altos niveles de integracin.

Salida triestado en TTL La configuracin es similar a la Totem-pole, pero se le aade un transistor T5 que es gobernado por la patilla de inhibicin, de forma que introduciendo un "1" se le hace conducir haciendo que su VCE=0. Esto provoca que T1 conduzca y provoque el corte de T2, que a su vez provoca el corte de T3. Al mismo tiempo la conduccin de T5 provoca el corte de T4. La principal aplicacin, como se puede apreciar en la figura, es la construccin de buses de comunicacin en los que cada puerta deposita la informacin de manera aleatoria.

8De qu dependera su decisin para utilizar una u otra tecnologa? Los parmetros de una familia lgica son fundamentales para escoger una tecnologa u otra, por lo que es recomendable tomar en cuenta las siguientes caractersticas para seleccionar una familia lgica: Velocidad Disipacin de potencia Costo Capacidad de carga Disponibilidad

6. Consulte acerca de los dispositivos lgicos programables PLD, PAL, PLA y FPGAs. Cul es su utilidad en la implementacin de circuitos digitales?PLD Un dispositivo programable por el usuario es aquel que contiene una arquitectura general pre-definida en la que el usuario puede programar el diseo final del dispositivo empleando un conjunto de herramientas de desarrollo. Las arquitecturas generales pueden variar pero normalmente consisten en una o ms matrices de puertas AND y OR para implementar funciones lgicas. Muchos dispositivos tambin contienen combinaciones de flip-flops y latches que pueden usarse como elementos de almacenaje para entrada y salida de un dispositivo. Los dispositivos ms complejos contienen macroclulas. Las macroclulas permite al usuario configurar el tipo de entradas y salidas necesarias en el diseo. Los PLDs complejos son lo que el nombre implica, Dispositivos Complejos de Lgica Programable. Se consideran PAL muy grandes que tienen algunas caractersticas de las PLA. La arquitectura bsica es muy parecida a la PAL con la capacidad para aumentar la cantidad de trminos AND para cualquier trmino OR fijo. Esto se puede realizar quitando trminos AND adyacentes o empleando trminos AND desde una matriz expandida. Esto permite que cualquier diseo pueda ser implementado dentro de estos dispositivos. PAL Las PAL son dispositivos de matriz programable. La arquitectura interna consiste en trminos AND programables que alimentan trminos OR fijos. Todas las entradas a la matriz pueden ser combinadas mediante AND entre si, pero los trminos AND especficos se dedican a trminos OR especficos. Las PAL tienen una arquitectura muy popular y son probablemente el tipo de dispositivo programable por usuario ms empleado. Si un dispositivo contiene macroclulas, comnmente tendr una arquitectura PAL. Las macroclulas tpicas pueden programarse como entradas, salidas, o entrada/salida (e/s) usando una habilitacin tri-estado. Normalmente tienen registros de salida que pueden usarse o no conjuntamente con el pin de e/s asociado. Otras macroclulas tiene ms de un registro, varios tipos de retroalimentacin en las matrices, y ocasionalmente realimentacin entre macroclulas.

9PLA Las PLA son matrices lgicas programables. Estos dispositivos contienen ambos trminos AND y OR programables lo que permite a cualquier trmino AND alimentar cualquier trmino OR. Las PLA probablemente tienen la mayor flexibilidad frente a otros dispositivos con respecto a la lgica funcional. Normalmente poseen realimentacin desde la matriz OR hacia la matriz AND que puede usarse para implementar mquinas de estado asncronas. La mayora de las mquinas de estado, sin embargo, se implementan como mquinas sincrnas. Con esta perspectiva, los fabricantes crearon un tipo de PLA denominado Secuencial (Sequencer) que posee registros de realimentacin desde la salida de la matriz OR hacia la matriz AND.

FPGAs Las FPGA son Campos de Matrices de Puertas Programables. Simplemente son matrices de puertas elctricamente programables que contienen mltiples niveles de lgica. Las FPGA se caracterizan por altas densidades de puerta, alto rendimiento, un nmero grande de entradas y salidas definibles por el usuario, un esquema de interconexin flexible, y un entorno de diseo similar al de matriz de puertas. No estn limitadas a la tpica matriz AND-OR. Por contra, contienen una matriz interna configurable de relojes lgicos (CLBs) y un anillo de circunvalacin de bloques de e/s (IOBs). Cada CLB contiene lgica programable combinacional y registros de almacenamiento. La seccin de lgica combinacional es capaz de implementar cualquier funcin booleana de sus variables de entrada. Cada IOB puede programarse independientemente para ser una entrada, y salida con control tri-estado o un pin bidireccional. Tambin contiene flip-flops que pueden usarse como buffers de entrada y salida. Los recursos de interconexin son una red de lneas que corren horizontalmente y verticalmente las filas y columnas entre el CLBS. Los interruptores programables conectan las entradas y salidas de IOBS y CLBS a lneas cercanas. Las lneas largas recorren la anchura o longitud entera del dispositivo, estableciendo intercambios para proporcionar una distribucin de seales crticas con la mnima demora o distorsin. Los diseadores que usan FPGAs pueden definir funciones lgicas en un circuito y revisar estas funciones como sea necesario. As, las FPGAs pueden disearse y verificarse en unos das, a diferencia de las varias semanas necesarias para las matrices de puerta programables.

10 CONCLUSIONES:

Lenin Duchicela: El probador lgico representa una gran herramienta al momento de implementar un circuito digital, debido a sus beneficios de probar o variar un circuito. La simbologa de un circuito integrado nos da la idea de 4 parmetros importantsimos para el funcionamiento de un circuito digital, mediante la lectura correcta de este cdigo podemos conocer, la tecnologa de construccin , la potencia de trabajo, la velocidad y frecuencia que soporta, y el tiempo de retardo. Es necesario identificar el cdigo de la Familia indicador de la tecnologa, el Indicador H O L de alta y baja potencia, la numeracin inicial 74/54 /4000 indicador de la temperatura y uno que otro smbolo en general que fcilmente se encuentra en los manuales TTL y CMOS para tener una idea completa del funcionamiento del circuito integrado. Las tecnologas TTL y CMOS actualmente han sufrido cambios que se han adaptado a las tecnologa que han ido apareciendo, estas actualmente son: Nuevas Familias: Uso de diodos Schottky 74/54 S (Schottky TTL), LS (LowPower Schottky TTL) y AS (Advanced Schottky TTL), ALS (Advanced Low Power Schottky TTL), F (Fast TTL) High-speed CMOS, HC (normal) y HCT (TTL compatible), Very High-speed CMOS , VHC (nomal) y VHCT (TTL compatible), Fast CMOS TTL Compatible, FCT (normal) y FCT-T (con VOH de nivel TTL, reduce el consumo de potencia) la mayor diferencia est en el menor tiempo de trabajo y el menor consumo de potencia.

ANGEL ROBLEZ El probador lgico es de gran ayuda en el estudio de sistemas digitales, ya que este dispositivo nos permite conocer el estado lgico 1 o 0 que presenta un circuito en un momento determinado, lo cual tambin se puede hacer con un multmetro. El probador lgico tambin nos ayuda de diferentes formas, ya que nos proveer de algunas herramientas necesarias en el laboratorio, ya que no solo nos permite conocer el estado lgico del circuito, sino que tambin nos provee de fuentes de voltaje (5 V), entre otras. . El uso de la punta lgica es tambin muy importante porque con esta podemos detectar de una forma simple los errores en el circuito, ya que el uso de la misma es muy sencillo. El estudio de los circuitos integrados para nuestras prcticas, son importantes porque su buen uso nos permitir, conocer ms acerca de los mismos. Estos circuitos integrados tiene sus respectivas especificaciones, y nosotros como estudiantes debemos conocerlas para poder usar correctamente el dispositivo.

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BIBLIOGRAFIA: http://www.viasatelital.com/proyectos_electronicos/aplicaciones_electronica.htm http://lc.fie.umich.mx/~jfelix/LabDigI/Practicas/P6/Lab_Digital%20I-6.pdf http://html.rincondelvago.com/dispositivos-logicos-programables_2.html http://www.pablin.com.ar/electron/cursos/intropld/index.htm http://www.uhu.es/raul.jimenez/DIGITAL_I/dig1_vii.pdf http://html.rincondelvago.com/electronica-digital_9.html http://www.unicrom.com/Dig_Tecnologia_TTL5.asp http://www.unicrom.com/Dig_Tecnologia_TTL4.asp http://www.unicrom.com/Dig_Tecnologia_TTL.asp