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INSTITUTO CURSO
DE CIRCUITOS DIGITALES LECCIÓN Nº 3 CONSTRUCCIÓN DE UNA
SONDA LÓGICA Se trata de un instrumento de medición de estados
lógicos, de suma utilidad para verificar los estados de las entradas y
salidas de cualquier circuito integrado sea de la familia CMOS ó TTL, ya que
funciona con cualquier tensión de alimentación comprendida entre 4 V y 18 V. En la
técnica digital solo hay dos estados posibles; el estado bajo o cero que
corresponde al potencial de masa o un valor muy cercano, y el estado alto o
uno que es coincidente con la tensión de alimentación del circuito o también
un valor muy cercano. Cualquier
otra tensión que no esté dentro de éstos parámetros podemos considerarla como
tensión intermedia y esto indica una anomalía en el circuito. Mediante
la sonda lógica cuya construcción encaramos en esta lección se determina
rápidamente cual es el estado en que se encuentra cualquier entrada o salida
de un integrado digital en funcionamiento (prueba dinámica), es decir
conectado al circuito que pertenece y con la alimentación dada. Decimos
que el estado lógico 1 (alto) está referido al nivel de la fuente de
alimentación, lo que quiere decir que si el integrado a medir se
encuentra alimentado con 5 V, como es el caso de los TTL, es de esperar una
salida de entre 4,5 y 5 V, y si estuviera alimentado con 12 V, lo que indica
claramente que es un CMOS, la salida estará comprendida entre 11 y 12 V.
Durante el curso se ampliará el concepto. Por
este motivo todas las sondas lógicas de medición no disponen de alimentación
propia, la cual debe tomarse del circuito a medir, para que la referencia del
1 sea la misma, de lo contrario la indicación del estado alto sería errónea.
Con el estado bajo no pasaría nada ya que el 0 (cero) es cero siempre,
independientemente del nivel de alimentación positiva de la fuente, por lo
tanto esta medición sería correcta, pero es necesario que los dos estados
sean indicados con seguridad. FUNCIONAMIENTO Si
bien durante el curso vamos a analizar el funcionamiento de varios circuitos
integrados, veamos brevemente como funciona éste y el conjunto de componentes
que forman la sonda. El
integrado que usamos es un CMOS tipo CD4049 que viene a ser un séxtuple separador inversor. Existen otros separadores
inversores, como el CD4069 por citar uno, pero hemos elegido éste porque
suministra mayor corriente en las salidas y de este modo podemos alimentar
los diodos led directamente, caso contrario habría
que disponer un transistor para cada led. En
estado de reposo, es decir sin efectuar ninguna medición pero con la
alimentación conectada, el terminal 14 del
separador F se encuentra con un Decimos
que están en 0 porque el integrado interpreta un 0, ya que en realidad hay un
remanente de tensión que llega a través de R4, D3, R1 y la división que
introduce R2, de manera que existe una pequeña tensión positiva, pero de
nivel bastante inferior al estado intermedio por lo que el integrado lo toma
como 0. Bien, en estas condiciones las salidas correspondientes a los
terminales 2 y 4 se encuentran en estado 1, ya que el separador invierte la
polaridad existente en La
entrada (pin 7) del separador C se encuentra a
nivel alto a través de R3, por lo tanto la salida del pin
6 está en 0 y de este modo circula corriente por el diodo led
L2 manteniéndolo encendido. La
entrada, pin 14, del separador F, ya hemos dicho
que se encuentra en 1, la salida, pin 15 está en 0,
como ésta salida ataca directamente las entradas 9 y 11 de los separadores D
y E que están conectados en paralelo, también están en 0, por lo que las
salidas de los pines 10 y 12 se encuentran en 1 Esta
condición es igual a la existente en los separadores A y B, es decir que el led L3 tampoco enciende por estar al mismo potencial
ánodo y cátodo. Ahora
veamos que sucede al aplicar la punta de la sonda en la salida de un
integrado: Si el estado es 0 (bajo), el pin 14 que
estaba en 1 (alto) pasa a Cuando
la sonda detecta un 1 en la medición, el pin 14
continúa en 1, la tensión en los pines 3 y 5 sube bruscamente superando
ampliamente el nivel intermedio por lo que los separadores interpretan un 1 y
cambian las salidas a 0. Ahora la tensión del pin 7
es derivada a masa por D1 con lo que también se apaga L2 y se enciende L1
indicando la presencia de un 1 (alto) en la medición. Los
diodos D4 y D5 polarizan la base de T1 con una tensión de 1,4 V constante con
respecto a emisor (la caída en cada uno es de 0,7 V) cualquiera sea la
tensión de alimentación, naturalmente dentro de los valores normales de
funcionamiento que hemos dicho de de 5
V o fuente de 12 V.
Ccd3 fig. 1 El diodo
D6 sirve de protección de todo el circuito de la sonda en caso que por
descuido la conectemos con la polaridad invertida porque impedirá que circule
corriente. PROCESO
DE ARMADO Las
consideraciones para el armado de la plaqueta son las mismas que ya efectuamos
en el trabajo anterior, solo que este impreso es mas
pequeño por lo que habrá que tener mas cuidado. principalmente
al soldar el circuito integrado. Fíjese
bien al insertar el integrado en el impreso, de no colocarlo al revés, en el
dibujo de la plaqueta figura una de las puntas con una muesca que corresponde
a las patitas 1 y 16. En el cuerpo del integrado esta identificación también
puede ser una muesca, o un punto sobre el terminal
1, o una raya transversal y a veces las tres o dos cosas. Seguramente los
terminales estarán muy abiertos y no entra en la plaqueta; con una pinza
acomode las patitas dándole la distancia, insértelo, doble por abajo un poco
una patita de cada extremo para evitar que se salga al dar vuelta la plaqueta
y suelde una por una. Las
especificaciones de estos integrados dicen, entre otras cosas, que soportan
300º durante 10 segundos en el instante de soldadura, tiempo más que
suficiente para efectuarla. De todos modos trate de no superar los 4 segundos
con cada una. Digamos que si se está práctico esta operación no demanda más
de dos segundos. La punta de la sonda es un alambre aislado de suficiente
diámetro para lograr rigidez, un extremo se inserta en la plaqueta, doble un cm más o menos del lado del cobre y suelde. El
extremo de medición se pela solo Use
la mecha de La
etiqueta se pega en la tapa como se observa en la figura del trabajo
terminado; antes de colocarla conviene recortar los agujeros de los led con una tijerita de cortar las uñas, o mejor aún con
un pequeño sacabocados. Acostúmbrese
a trabajar con prolijidad, aunque esto requiera una mayor dosis de paciencia,
los resultados que se obtienen le darán una mayor satisfacción personal. Recuerde
que el cable rojo corresponde a la entrada + (positivo) y el negro a la -
(negativo). Una
vez terminada de armar la plaqueta, se introduce primero la punta de la sonda
en el orificio de salida del gabinete y se empuja suavemente hasta que esté
en posición, luego se pasa el cable de alimentación por la ranura, de adentro
hacia afuera. Acomode los led y la punta de la
sonda, coloque la tapa con su tornillo, los dos clip cocodrilo, y ya está,
ahora a probarla.... COMO
SE USA Para
efectuar mediciones en un circuito digital, debe conectar a masa el negativo
de la sonda y el cable rojo (positivo) al positivo de la fuente de
alimentación en el mismo sitio que se alimentan los integrados a medir. Con
esto queremos decir que puede haber mas de una tensión de alimentación del
equipo en cuestión, por ejemplo podría haber integrados digitales TTL
alimentados con una salida de fuente de 5 V, alguna etapa con CMOS alimentada
con 10 V, u otra tensión, otra etapa de salida con 12 V etc. Sin ir tan
lejos, la fuente realizada en la lección 1, entrega dos tensiones bien
distintas; una de 19 V a la entrada del regulador y otra de 13,4 V en la
salida. Ya
hemos dicho de la importancia que tiene que la tensión de alimentación de los
integrados a medir sea igual a la de la sonda para la indicación exacta del
estado alto. Si se tienen dudas hay que medir con un tester
sobre la patita correspondiente a la alimentación del integrado y luego
buscar esta tensión en la salida de fuente en algún punto que nos permita
conectar sin dificultad el clip rojo. Una
vez conectada se verá brillar el led amarillo, que
indica un estado intermedio o bien un circuito abierto. Esto significa que si
al medir alguna salida de un integrado se mantiene encendido, en este punto
puede haber una tensión cercana o igual a la mitad de la tensión de
alimentación o bien cero volt pero sin referencia a
masa, o sea un circuito abierto. Un circuito abierto es equivalente a tener
la sonda en el aire, es decir sin contacto con nada. Demás
está decir que si sucede lo dicho, el integrado está defectuoso. En cualquier
medición normal, el led amarillo se apaga y se
enciende el verde o el rojo según sea el estado, bajo o alto. Si al
medir una salida se encienden alternativamente el led
rojo y el verde, estamos en presencia de una oscilación. Esta oscilación será
de frecuencia mayor cuanto mas veloz sea la intermitencia y si es realmente elevada, se verán los dos con brillo fijo ya que el
ojo humano no percibe las variaciones. Para
probar el funcionamiento de la sonda puede usar la fuente del trabajo
anterior, simplemente conecte el negativo a masa y el positivo en la salida;
al tocar con la punta sobre masa se encenderá el led
verde y al tocar sobre el positivo se encenderá el led
rojo. En
los trabajos prácticos que realizaremos en próximas lecciones, tendrá
oportunidad de comprobar el funcionamiento de distintas etapas que incluyen
integrados, con la presente sonda.
Ccd3 fig. 2 y 3
Ccd3 fig. 4 Atención;
si bien la sonda se encuentra protegida contra inversiones de polaridad por
el diodo D6, podría deteriorarse al efectuar una medición prolongada a través
de la punta, aunque esto es difícil que ocurra porque la corriente que
circula por aquí es muy débil. De todos modos sabemos que está bien conectada
por el brillo del led amarillo, si está al revés no
enciende.
Esta
lección no lleva examen. |
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