Práctica 1 LAB Digitales- Punta Logica PDF

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.PRACTICA DE LABORATORIO #1- PUNTA LOGICAJosé Fernando Silva [email protected] Valentina Gaviria [email protected] Esteban Varon [email protected] : En este informe se utilizaron losconocimiento obtenidos para diseñar un circuito con una pu...

Description

Punta Lógica

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PRACTICA DE LABORATORIO #1- PUNTA LOGICA José Fernando Silva Rosero [email protected]

Juliana Valentina Gaviria Moreno [email protected]

Daniel Esteban Varon Yepes [email protected]

La presente práctica de laboratorio compila información respectiva al desarrollo de una punta lógica a partir de la conexión de amplificadores operacionales, cuyo circuito consiste en resistencias en serie, usadas como divisor de voltaje, empleado para permitir el paso de voltaje controlado, donde además se busca determinar si el voltaje utilizado se encuentra en estado alto o en estado bajo.

RESUMEN: En este informe se utilizaron los conocimiento obtenidos para diseñar un circuito con una punta lógica a partir de una fuente de 5V, junto con diversas resistencias, por medio de la matriz de puertas lógicas y los diodos LED que permiten conocer los tres estados lógicos (alto impedancia, Alta y Baja). Para poder conocer el comportamiento de dichos estados se empleó el software Multisim, el cual permitió conocer la corriente del circuito, que pasa por los LEDS, y así garantizar el buen funcionamiento de la punta lógica a la hora de hacer el montaje práctico. Por último, se logró concluir que el circuito planteado cumple su función y que puede variar según las características de algunos componentes, ya sea el valor de las resistencias o el tipo de amplificador operacional y que también la variación del voltaje puede influir a la hora de poner a prueba el comportamiento de puertas lógicas.

2 DESARROLLO 2.1

Marco teórico

niveles lógicos:Su nivel lógico está en 0V - 0.8V para su característica baja y entre 2V y 5V para su nivel alto activo como se puede apreciar en la figura 2. [2]

PALABRAS CLAVE: Punta lógica, circuito, estados, LEDS, corriente. ABSTRACT: In this report, the knowledge obtained will be used to design a circuit with a logic tip with a 5 V source, together with the various resistors, by means of the logic gate array and the LED diodes that allow knowing the three logic states (high impedance, High and Low).

. Figura 2. Niveles de tensión Alta impedancia: en un circuito electrónico se refiere a una estado saliente que se mantiene en un estado neutro, es decir no es ni alto ni bajo, nivel depende de qué componentes están después de la conexión donde se encuentre. [8]

In order to know the behavior of these states, the Multisim software was used, which allowed the current of the circuit, which passes through the LEDs, and thus guarantee the proper functioning of the logic point, when making the practical assembly. Finally, it was possible to conclude that the proposed circuit fulfills its function and that it can vary according to the characteristics of some components, either the value of the resistors or the type of operational amplifier and that the variation of the voltage can also greatly influence the time to test the behavior of logic gates.

Baja impedancia: se manifiesta en Ohms, comúnmente se encuentra de 8Ω, 4Ω de carga. permitiendo conectar pocas bocinas o altavoces y Sí se desea cubrir una superficie muy grande puede que no basten solo de 3 a bocinas.[9] Punta lógica: Es un instrumento o material digital de alta calidad y precisión empleado para el mantenimiento y la detección de fallas en sistemas de un circuito tal como se muestra en la figura 3. mostrando los niveles lógicos, pulsos, ráfagas y transitorios de voltaje en un punto o nodo en un circuito digital. [1].

KEY WORDS: Logic point, circuit, states, LEDS, current.

1 INTRODUCCIÓN

1

Punta Lógica

.

Figura 3. Punta logica Amplificador operacional LM324: Amplificador activo cuádruple con entrada diferencial real. Está compuesto por cuatro amplificadores operacionales de alta ganancia, diseñados para operar con una fuente de alimentación simple. Sin embargo, también son capaces de funcionar con fuentes de alimentación duales, trabajando con voltajes entre los 3 y 32v y con una tensión de 5v, lo cual lo hace perfecto para diferentes situaciones. Su diagrama de conexión se puede observar en la siguiente figura 4. [3] En el caso de la práctica de laboratorio este amplificador permite el buen funcionamiento de la punta lógica diseñada e implementada en el circuito para que se logre conocer el estado alto y bajo del circuito.

Resistencias de valores calculados

10

Ohm

Capacitores de valores calculados

1

µ𝐹

Diodos LED

5

cd,lm

Osciloscopio

1

V,Ω, A,Hz

Fuente de Voltaje

1

V

Multímetro

1

mA,mV,V

Caimanes

4

A

Protoboard

1

V

Precauciones con los materiales, reactivos, instrumentos y equipos a utilizar

2.3

No exceder los valores máximos permitidos de voltajes y corrientes indicados para los transistores utilizados. Consultar en los manuales correspondientes. No sobrepasar el máximo de potencia disipada por las resistencias.

2.4

Diseñe un circuito electrónico para identificar los tres estados lógicos, Alto, Bajo, Alta impedancia. Tenga presente que los valores lógicos podrán tener valores variables en función de Vcc entre 5 y 3 Voltios. El 1 lógico o estado en alto estará definido por los valores entre el 100% y el 70% de Vcc, el 0 lógico o estado en bajo estará definido por los valores entre el 30% y 0% de Vcc. El diseño debe contar con un LED piloto que indique que la punta está funcionando, un LED rojo que indique cuando la punta detecta un 1 lógico o estado en alto, y un LED verde que indique cuando la punta detecta un estado lógico en bajo. Si la punta está en alta impedancia los LEDs rojo y verde deben estar apagados.

Figura 4. Diagrama de conexión- LM324

Materiales,reactivos, instrumentos, software, hardware o equipos de laboratorio.

2.2

En el presente apartado se presentan los materiales utilizados para la realización de este laboratorio. Tabla 1. Materiales, reactivos, instrumentos utilizados DESCRIPCIÓN

CANTIDAD

UNIDAD DE MEDIDA

Amplificadores operacionales LM324

2

V, mA,mV

Procedimiento

Siguiendo las respectivas instrucciones presentadas anteriormente se procedió a realizar el sistema de simulación por medio del software de multisim, el cual nos permitió evaluar las características y comportamiento de los componentes presentes en el circuito tal como se muestra en la figura 5, la cual corresponde a la simulación base para la punta lógica.

2

Punta Lógica

. estado alto, mientras que cuando había una conexión al negativo, el led rojo indicara que el mismo se encontraba en estado bajo. En el momento en que la punta inversora del amplificador superior envía mayor voltaje que la punta no inversora, se puede afirmar que la salida del amplificador estará en bajo (0), como se observa en la figura 7 por lo que el LED no emitirá luz. Por el contrario, cuando la punta no inversora tiene mayor voltaje que la inversora, la salida del amplificador enviará al LED suficiente corriente para que el mismo emita luz, como se observa en la figura 8.

Figura 5. Simulación punta lógica Continuando con el desarrollo de la de la guía se realizó el esquema simulado por medio del mismo software para facilitar el montaje de forma práctico de la protoboard sin tener ningún inconveniente a la hora de armar dicho circuito tal como se muestra en la figura 6. Figura 6. Prototipo circuito protoboard.

3 ANÁLISIS DE RESULTADOS De acuerdo a los resultados obtenidos, fue posible

Figura 7. punta logica en estado bajo

Figura 8. Punta logica en estado alto

determinar el funcionamiento de los amplificadores operacionales en el circuito trabajado, el cual consistió en usarlos como comparadores y del mismo modo demostrar el estado en que se encuentra la carga (el circuito), ya sea en alto, bajo o alta impedancia. De forma experimental se comprendió el comportamiento del LM324 a partir del datasheet y la conexión efectiva de los amplificadores.

Al conseguir de manera correcta el funcionamiento en la simulación, se procedió a realizar la conexión en protoboard, de forma que se pudiese evaluar su validez práctica, de lo cual se pudo concluir que efectivamente, a pesar de haber cambios en la precisión, hay funcionamiento de la punta lógica.

.Continuando con la idea anterior, se concluyó que la punta lógica, en el presente experimento, debía estar conectada entre los dos amplificadores, de modo que al realizar la conexión de la punta lógica con el positivo del circuito, se encendiera el led de color verde indicando un

a continuación se mostrará el montaje práctico efectuado para el desarrollo óptimo de la práctica la cual hace referencia al comportamiento del circuito cuando se encuentra con una impedancia alta como se muestra

3

Punta Lógica

. en la figura 9 y con una impedancia baja como en la figura 10

De igual modo se logra percibir que al estar la punta inversora del amplificador superior envía mayor voltaje que la inversora se logró afirmar que la salida del amplificador estará en bajo, ya que, el LED no enciende. Por último, gracias al desarrollo de este presente laboratorio, se logra comprender de manera práctica y más clara el funcionamiento de identificación de niveles lógicos, en el menor tamaño posible.

5 REFERENCIAS [1] Punta lógica. (s. f.). UTH FMR. http://www1.frm.utn.edu.ar/medidase2/tp/tp10.pdf

Figura 9. punta logica impedancia alta

[2] Latam, M. (2020, 21 de febrero). Compuertas lógicas. Mecatrónica LATAM. https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/ compuertas-logicas/#:~:text=1%200%201-,Niveles%20lógic os%20digitales,como%20BAJO%20y%20ALTO,%20respect ivamente. [3] Circuito integrado LM324 - EcuRed. (s. f.). EcuRed. https://www.ecured.cu/Circuito_integrado_LM324 [4] M. Barajas, “Unidades de medida (electrónica),” Slideshare.net, 2022. https://es.slideshare.net/michelin9820/unidades-de-medidaelectrnica [5] “Quimica | Quimica Inorganica: Caimán eléctrico,” Química | Química Inorgánica, 2014. https://www.fullquimica.com/2014/09/caiman-electrico.html

Figura 10. Punta logica impedancia baja

Datos

Resistencia (Ohms)

Corriente (Amperes)

Teóricos Simulación Prácticos

R1

1500

1500

1455

R2

2000

2000

1740

R3

1500

1500

1410

R4

1000

1000

890

R5

1000

1000

1030

R6

370

370

362,6

R7

370

370

384,8

U1

0.0063

0,0063 0.0061

U2

0.00701

0,00701 0.00699

4 CONCLUSIONES Se logra diseñar y construir de manera correcta una punta lógica, luego de hacer la comprobación pertinente del correcto funcionamiento de este circuito mediante la simulación de este en multisim, para así realizar la conexión en protoboard y comprobar su funcionamiento, el cual fue satisfactorio.

4

[6] Dr Hector Torres, “Amplificador Operacional - qué es y sus configuraciones más usadas,” HETPRO/TUTORIALES, Dec. 21, 2017. https://hetpro-store.com/TUTORIALES/amplificador-operaci onal/ [7] “Khan Academy,” Khanacademy.org, 2022. https://es.khanacademy.org/science/electrical-engineering/e e-semiconductor-devices/ee-diode/a/ee-diode-circuit-eleme nt [8] Alta impedancia - programador clic. (s. f.). programador clic. https://programmerclick.com/article/68721031447/ [9] Amplificadores de alta y baja impedancia | TDM | Tecnología. (s. f.). TDM. https://www.tdm.com.mx/soluciones-de-tecnologia/amplifica dores-de-alta-y-baja-impedancia...