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Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control Curso 2008-2009
Electrónica Digital
Ejercicios
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 2Curso 2008-2009
Ejercicio 1
a) La puerta lógica de la figura es un inversor cuya característica de transferencia idealizada se muestra.
Vsal
Vin
4V
0,5V2,5V
Vin Vsal
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 3Curso 2008-2009
Ejercicio 1
Dibuje la tensión de salida para la siguiente tensión de entrada:
Vin (V)4321
t
Vsal (V)4321
t
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 4Curso 2008-2009
Ejercicio 1 (solución)
Dibuje la tensión de salida para la siguiente tensión de entrada:
t
Vsal (V)4321
Vin (V)4321
t
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 5Curso 2008-2009
Ejercicio 1
b) La puerta lógica de la figura es un inversor Schmitt Trigger cuya característica de transferencia idealizada se muestra:
Vsal
Vin
4V
0,5V2,5V1,5V
Vin Vsal
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 6Curso 2008-2009
Ejercicio 1
Dibuje la tensión de salida para la siguiente tensión de entrada:
Vin (V)
Vsal (V)
t
4321
4321
t
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 7Curso 2008-2009
Ejercicio 1 (solución)
Dibuje la tensión de salida para la siguiente tensión de entrada:
Vin (V)
Vsal (V)
t
4321
4321
t
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 8Curso 2008-2009
Ejercicio 2
La información que proporciona el fabricante del CI 74ALS541 se muestra a continuación.
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 9Curso 2008-2009
Ejercicio 2
a) Analice el diagrama lógico del CI 74ALS541 y complete la tabla de verdad adjunta.
A1 Y10 1 X1 0 X1 1 X0 0 00 0 1
OE1 OE2
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 10Curso 2008-2009
Ejercicio 2 (solución)
a) Analice el diagrama lógico del CI 74ALS541 y complete la tabla de verdad adjunta.
A1 Y10 1 X Z1 0 X Z1 1 X Z0 0 0 00 0 1 1
OE1 OE2
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 11Curso 2008-2009
Ejercicio 2
b) Consultando la información que proporciona el fabricante obtenga los siguientes parámetros:
Valor máximo de VOLmax:
Valor de IOHmax para el cual está garantizado VOHmin:
Margen de ruido:
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 12Curso 2008-2009
Ejercicio 2 (solución)
b) Consultando la información que proporciona el fabricante obtenga los siguientes parámetros:
Valor máximo de VOLmax:
VOLmax = 0.4 V @ IOL = 12 mA, 0,5 V @ IOL = 24 mA
Valor de IOHmax para el cual está garantizado VOHmin:
IOHmax = -15 mA
Margen de ruido:
MR1 = VOHmin - VIHmin = 2.4 – 2.0 = 0.4 VMR0 = VILmax - VOLmax = 0.7 – 0.4 = 0.3 V
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 13Curso 2008-2009
Ejercicio 3
El chip 74LS01 contiene cuatro puertas NAND de colector abierto. Supuesto que se alimenta con VCC = 5V:a) Si su característica IOL=f(VOL) es como la de la figura, calcule la resistencia de limitación necesaria para que una puerta active un LED con una corriente de 7 mA. El diodo tiene una tensión umbral, Vγ = 2 V.
IOL
VOL
20 mA
5 V
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 14Curso 2008-2009
Ejercicio 3 (solución)
a) Si su característica IOL=f(VOL) es como la de la figura, calcule la resistencia de limitación necesaria para que una puerta active un LED con una corriente de 7 mA. El diodo tiene una tensión umbral, Vγ = 2 V.
VCC - VOL = R·IOL + Vγ
IOL
VOL
20 mA
5 V
5 - 0.2 = R· 7 mA + 2
Ω4007·10
2.8R 3- ==
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 15Curso 2008-2009
Ejercicio 3
b) Suponga ahora que no dispone de la curva anterior. Calcule laresistencia de limitación necesaria para que una puerta active el LED con una corriente garantizada de 7 mA mientras mantiene el nivel bajo de tensión a su salida. Utilice la hoja de datos al final del ejercicio.
c) En el montaje del apartado anterior ¿cuántas puertas LSTTL podrán conectarse a la salida de la puerta colector abierto?
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 16Curso 2008-2009
Ejercicio 3 (solución)
b) Suponga ahora que no dispone de la curva anterior. Calcule laresistencia de limitación necesaria para que una puerta active el LED con una corriente garantizada de 7 mA mientras mantiene el nivel bajo de tensión a su salida. Utilice la hoja de datos al final del ejercicio.
c) En el montaje del apartado anterior ¿cuántas puertas LSTTL podrán conectarse a la salida de la puerta colector abierto?
IOLMAX = 8 mA, IOLLED = 7 mA, IILMAX = -0.4 mA
Nº puertas LSTTL = Parte entera de [(8 - 7)/ 0.4] = 2 puertas
VOLMAX = 0.5 V
Ω 3577·10
2.5R 3- ==
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 17Curso 2008-2009
Ejercicio 3
d) Si con las cuatro salidas interconectadas se activa el LED del apartado anterior, calcule la resistencia de limitación necesaria para que circule por el diodo una corriente de al menos 8 mA manteniendo el nivel bajo de tensión en la salida. Indique quéfunción lógica se realiza con la citada conexión.
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 18Curso 2008-2009
Ejercicio 3 (solución)
d) Si con las cuatro salidas interconectadas se activa el LED del apartado anterior, calcule la resistencia de limitación necesaria para que circule por el diodo una corriente de al menos 8 mA manteniendo el nivel bajo de tensión en la salida. Indique quéfunción lógica se realiza con la citada conexión.
VCC
R
ABCD
EFGH
ILmaxOLmax
OLmaxccmaxmin IMI
VVVR
·γ
−−−
=
Ω312.58
2 0.55Rmin =−−=
GH·EF·CD·ABF =
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 19Curso 2008-2009
Ejercicio 3
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 20Curso 2008-2009
Ejercicio 4
En la tabla anexa se exponen los niveles lógicos y las corrientes de las familias lógicas 74LSXX y 74HCXX.
74LSXX 74HCXXVIHmin 2 V 3,15 VVILmáx 0,8 V 0,9 VVOHmin 2,7 V 4,4 VVOLmáx 0,4 V 0,1 VIIHmáx 20 µA 1 µAIILmáx -0,4 mA -1 µAIOHmáx -400 µA -20 µAIOLmáx 8 mA 20 µA
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 21Curso 2008-2009
Ejercicio 4
a) Calcule el margen de ruido estático en las familias LSTTL y HCMOS ¿Qué familia tecnológica elegiría si el circuito va a trabajar en ambiente ruidoso?
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 22Curso 2008-2009
Ejercicio 4 (solución)
a) Calcule el margen de ruido estático en las familias LSTTL y HCMOS ¿Qué familia tecnológica elegiría si el circuito va a trabajar en ambiente ruidoso?
LSLSMR1 = VOHMIN – VIHMIN = 2.7 – 2 = 0.7 VMR0 = VILMAX – VOLMAX = 0.8 – 0.4 = 0.4 V
HCHCMR1 = VOHMIN – VIHMIN = 4.4 – 3.15 = 1.25 VMR0 = VILMAX – VOLMAX = 0.9 – 0.1 = 0.8 V
Se elegiría la familia HCMOS por ser la que mayor margen de ruido tiene (0.8 V)
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 23Curso 2008-2009
Ejercicio 4
b) Calcule el Fan-out de ambas familias teniendo en cuenta los niveles lógicos y corrientes de la Tabla.
c) ¿Cuántas unidades de carga LSTTL pueden conectarse a una salida HCMOS, sabiendo que esta familia puede entregar hasta una IOHmáx = -4 mA manteniendo VOH ≥ 4 V y una IOLmáx = 4 mA con VOL ≤ 0,4 V?
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 24Curso 2008-2009
Ejercicio 4 (solución)
b) Calcule el Fan-out de ambas familias teniendo en cuenta los niveles lógicos y corrientes de la Tabla.
LSLS HCHC
c) ¿Cuántas unidades de carga LSTTL pueden conectarse a una salida HCMOS, sabiendo que esta familia puede entregar hasta una IOHmáx = -4 mA manteniendo VOH ≥ 4 V y una IOLmáx = 4 mA con VOL ≤ 0,4 V?
puertas 20µA 20µA4001OUT-FAN ==
puertas 20mA0.4
mA80OUT-FAN ==
puertas 20µA 1µA 201OUT-FAN ==
puertas 20µA1µA200OUT-FAN ==
puertas 200µA20
mA41U.C. == puertas 10mA0.4
mA40U.C. ==
10 Unidades de carga
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 25Curso 2008-2009
Ejercicio 5
Se necesita excitar un relé con una resistencia del núcleo de 100 Ω utilizando una puerta TTL, con VOLmáx = 0,4 V, y un transistor, según el circuito de la figura.
VIL
Vcc = 5V
RIOL
VOL
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 26Curso 2008-2009
Ejercicio 5
Calcule el valor máximo de R necesario sabiendo que el transistor trabaja en saturación y tiene como parámetros βmin = 50, VCEsat = -0.2 V y VEB = 0.6 V.
Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control 27Curso 2008-2009
Ejercicio 5 (solución)
Calcule el valor máximo de R necesario sabiendo que el transistor trabaja en saturación y tiene como parámetros βmin = 50, VCEsat = -0.2 V y VEB = 0.6 V.
VIL
Vcc = 5V
RIOL
VOL
VECsat = 0.2 V
VEBsat = 0.6 V
VC
VC = 5 – 0.2 V = 4.8 V
mA481004.8IC ==
IC = β·IB
µA9650
48mAIB ==
B
OLMAXB
IV -VR =
Ω41K696µ
0.4 -4.4R ==