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RADIO INSTITUTO CURSO DE
CIRCUITOS DIGITALES LECCIÓN Nº 4 TRABAJO
PRÁCTICO VERIFICACIÓN
DE ESTADOS LÓGICOS EN 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
Fig.
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 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 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 |
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