Practicas de Electronica Analogica*

*Dr. JUAN M. GOMBA - Investigador Asistente de CONICET - Instituto de Fısica Arroyo

Seco - UNCPBA

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Indice

1. Conduccion electrica 4

2. Conductores 4

3. Dispositivos Semiconductores 5

3.1. Diodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.2. Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3.2.1. Potencia maxima de salida . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

4. Conversor Digital-Analogico 12

4.1. Red R-2R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

5. Guıa 1 15

6. Guıa 2: Laboratorio 17

7. Guıa 3 19

8. Material de Consulta 21

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El objetivo fundamental de este texto es brindar a los alumnos elementos deelectronica analogica que les permitan comprender como funcionan las compuer-tas logicas utilizadas en el curso. Los contenidos pertenecen al espacio curricularElectronica Digital, materia del segundo ano de la carrera Ingenierıa en Sistemasde la Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires.

Los alumnos han cursado Electricidad y Magnetismo y no poseen conoci-mientos sobre semiconductores. Las clases practicas consisten en cuatro encuen-tros de dos horas cada una. La mitad del tiempo se dedica a la resolucion deproblemas y la otra mitad al armado de circuitos. Dada la escasa disponibilidadde tiempo, el siguiente material no busca hacer hincapie en aspectos teoricos quepueden encontrarse ampliamente en la bibliografıa, sino que pretende1 ofreceraspectos eminentemente practicos.

Agradezco las sugerencias y aportes realizadas por el Ing. Jose Marone, quepermitieron mejorar el contenido de las Guıas de problemas.

1y probablemente no logre.

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1. Conduccion electrica

Para poder entender los fenomenos de conductibilidad electrica se recurre alconcepto de niveles y bandas de energıa. Las energıas permitidas para los electro-nes dependen de la distancia interatomica. En un atomo aislado, los electronespueden tener solo ciertas cantidades discretas de energıa, como se muestra enla Fig. 1. Cuando se tiene un conglomerado de atomos cercanos entre sı de ma-nera tal que el conjunto conforma un cristal, la energıa puede tomar cualquiervalor dentro de ciertos intervalos permitidos (denominados bandas). Los elec-trones ‘llenan’ las bandas de menor energıa. La ultima banda completa deelectrones se denomina banda de valencia (BV) y la inmediata superior bandade conduccion (BC).

Figura 1: Estructura de las bandas de energıa para un cristal de carbono (dia-mante) y uno de silicio. Las zonas grises indican las zonas de energıas permitidas.Para una distancia interatomica r > 0, 9 nm, se observan los niveles discretosde energıa (atomo aislado).

Las caracterısticas electricas dependen de la facilidad con la que los elec-trones pueden alcanzar la BC. Si la BC posee al menos un electron (y pordefinicion no esta completa), o si las bandas BV y BC estan solapadas estamosen presencia de un conductor(ver Fig.2). Si la banda de conduccion esta vacıa,la conductibilidad dependera de la diferencia entre el lımite superior de la BVy el inferior de la BC: en un diamante esta diferencia es de 5, 3 eV (aislante), yen un cristal de silicio es de 1, 14 eV (semiconductor)(Ver Fig. 1).

2. Conductores

La relacion tension-corriente en una resistencia viene dada por la ley deOhm:

V = IR (1)

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Figura 2: Estructura de bandas de un conductor: a) La BC posee algunos elec-trones responsables de la conductividad. b) Las BC y BV estan solapadas.

donde V es la diferencia de potencial aplicada e I es la corriente que circula porla resistencia. Para un conductor cilındrico, la resistencia R viene dada por

R = ρL/A (2)

donde L es la longitud de la resistencia, A es el area transversal a la direccionde la corriente y ρ es la resistividad, una cantidad que depende del material dela resistencia. A modo de ejemplo, el Cobre a temperatura ambiente posee unaresistividad de 1, 7 10−6Ω cm.

3. Dispositivos Semiconductores

La resistividad de los semiconductores se encuentra entre la de los aislantesy la de los metales. El germanio (Ge) y el silicio (Si) son los semiconductoresmas frecuentemente utilizados en la fabricacion de diodos y transistores. Ambosatomos, cuando estan aislados, poseen cuatro electrones en su ultima capa deenergıa, es decir, son tetravalentes.

Si consideramos un material semiconductor puro (semiconductor intrınseco)a una temperatura de cero grados Kelvin, los electrones de la red ocuparantodos los estados de energıa posibles dentro de la BV. De esta manera, al noquedar estados libres dentro de esta banda, y al verse imposibilitados de pasara la banda de conduccion donde sı hay estado libres, el material se comportacomo un aislante. Si se incrementa la temperatura, algunos electrones tendranuna probabilidad no nula (la distribucion de probabilidad que corresponde es lade Fermi-Dirac) de pasar a la BC y de esa manera podra conducir.

Consideremos ahora un semiconductor puro tetravalente, como los que men-cionamos previamente, al que se le agrega una pequena dosis de atomos (impu-rezas) de atomos pentavalentes (por ejemplo Fosforo). A este tipo de materialeslos denominaremos tipo n. La estructura de bandas se modifica, apareciendo unnivel de energıa en la banda prohibida muy cercano a la banda de conduccion.Un electron que ocupa este nivel de energıa facilmente puede saltar a la bandade conduccion.

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De la misma manera, podemos ahora considerar un semiconductor puro te-travalente al que se le agrega una pequena dosis de atomos (impurezas) deatomos tetravalentes (por ejemplo Boro). A este tipo de materiales los deno-minaremos tipo p. La estructura de bandas se modifica, apareciendo un nuevonivel de energıa en la banda prohibida muy cercano a la banda de valencia. Conalta probabilidad, un electron en la banda de valencia puede ocupar ese estadoen la banda prohibida, dejando un estado libre en la BV. Ahora, los electronesen la BV cuentan con un estado libre que hace posible la conduccion.

3.1. Diodos

Un diodo es un dispositivo no lineal de dos terminales. Posee la propiedad deconducir corriente en un solo sentido (corriente directa). Esta fabricado sobreuna pastilla semiconductora a la cual se le agregan impurezas para formar unanodo tipo p y un catodo tipo n (ver Fig. 3).

Figura 3: Esquema de un diodo y su correspondiente sımbolo circuital.

La corriente I que atraviesa un diodo cuando se le aplica una diferencia depotencial V , viene dada por

I = I0(exp(V/(ηVT ) − 1) (3)

donde I0 es la corriente inversa de saturacion y η es una constante que dependedel material (η = 2 para el silicio y η = 1 para el germanio). VT es el equivalenteen tension de la temperatura y viene dado por

VT = kT/q (4)

donde k = 1,38× 10−23 J/K es la constante de Boltzmann y q = 1, 6× 10−19 Ces la carga electrica del electron.

La curva caracterıstica de un diodo se muestra en la Fig. 4. Cuando el po-tencial aplicado en el anodo es mayor que el del catodo, diremos que el diodoesta polarizado en directa. Notese que a partir de una dada diferencia de po-tencial aplicada Vγ , el diodo comienza a conducir. Para un diodo de silicio,

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Figura 4: Curva caracterıstica del diodo. La diferencia de potencial V aplicadase refiere al potencial en el anodo respecto del catodo.

Vγ = 0, 6V y para uno de germanio Vγ = 0, 2V . Cuando el potencial del anodoes inferior al del catodo (polarizacion inversa), la corriente que circula es des-preciable e igual a I0: a los fines practicos diremos que el diodo no conduce eneste estado. En la figura se aprecia la tension de ruptura inversa para la cual eldiodo se destruye2.

3.2. Transistor

El transistor bipolar de juntura (BJT) es un dispositivo semiconductor detres terminales construido como dos uniones PN similares a las del diodo. Exis-ten dos clases de transistores de acuerdo a como este construido: NPN y PNP.La Fig. 5 muestra el esquema de los transistores y su simbologıa.

Figura 5: Transistores NPN y PNP. Se indican el nombre de las terminales : base(B), colector (C) y emisor (E). Notese que la direccion de la flecha identifica eltipo de transistor.

A diferencia de lo que sucede en el diodo, en donde existe una relacion unıvo-ca entre la corriente que circula por el dispositivo y la diferencia de potencial, el

2Los diodos Zener funcionan en el regimen de ruptura, pero no seran tratados aquı.

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transistor posee tres parametros a variar cuando se desea caracterizar su salida:la corriente de base Ib , la de colector Ic, y la tension colector-emisor Vce

3. Elfabricante proporciona un grafico con las curvas caracterısticas de salida comola que se muestra en la Fig.6. Para obtener dichas curvas se sigue el siguienteprocedimiento: se fija una corriente de base, por ejemplo Ib = 0 mA, y se graficaIc a medida que se aumenta la tension Vce desde 0 hasta cierto valor (20 V eneste ejemplo). El proceso se repite para diferentes valores de Ib. A la izquierdade cada curva aparece el valor de Ib correspondiente.

Figura 6: Curvas caracterısticas de salida de un transistor NPN. Sobre cadacurva se coloca el valor de la corriente de base Ib correspondiente

Para comprender como funciona un transistor en un circuito, se analizaque sucede cuando se coloca una carga Rc a su salida, como se muestra enla Fig. 7.

Figura 7: Transistor polarizado en configuracion comun (el emisor es comun alos circuitos de entrada y salida)

Las variables Ic y Vce pueden relacionarse utilizando la ley de Kirchoff. Ma-tematicamente:

Vcc = IcRc + Vce (5)

3Vce es la diferencia de potencial entre el colector y el emisor, Vce ≡ Vcolector − Vemisor

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de dondeIc = (Vcc − Vcc)/Rc (6)

Se puede trazar esta relacion sobre las curvas caracterısticas de salida. Dadoque la Ec. 6 es una relacion lineal entre Ic y Vce, dos puntos son suficientes paradeterminarla, por ejemplo, en las intersecciones con los ejes: (Ic = 0;Vce = Vcc)e (Ic = Vcc/Rc;Vce = 0). La lınea resultante es habitualmente denominada rectade carga. Para poder trazar una recta sobre las curvas caracterısticas de la Fig.6, elegiremos a modo de ejemplo valores particulares para Vcc = 15 V y Rc = 1, 5KΩ. Los puntos de interseccion con los ejes vienen dados por (Ic = 0;Vce = 15V) e (Ic = 10 mA;Vce = 0). Las curvas caracterısticas y la recta de carga estantrazadas en la Fig. 8.

Figura 8: Curvas caracterısticas de salida de un transistor y recta de carga paraVcc = 15 V y Rc = 1, 5 KΩ.

Notese que una vez trazada la recta de carga, Ic y Vce quedan determinadassi se conoce IB . Por ejemplo, si Ib = 50 µA, Ic = 3, 75 mA y Vce = 10 V ;si Ib = 150 µA, Ic = 7, 5 mA y Vce = 3, 75 V . El par (Ic ; Vce) se denominapunto de trabajo. Como siempre debe cumplirse la ley de Kirchoff, este puntose encuentra sobre la recta de carga. Esta posibilidad de controlar Ic medianteIb es frecuentemente utilizada para plantear una analogıa entre un transistor yun grifo: el caudal de agua (Ic) es controlado por la apertura de una llave(Ib).

Es facil analizar ahora que sucedera al variar la tension de entrada Vbb: siVbb = 0, entonces Ib ≈ 0. El punto de trabajo es el que intercepta la recta decarga con la caracterıstica Ib = 0. En ese caso la tension Vce ≈ Vcc e Ic = 0.Dado que no circula corriente por el colector, a estado se lo denomina corte.A medida que se aumenta Vbb, aumentara tambien Ib. El punto de trabajo sedesplazara entonces sobre la recta de carga. Observese que un aumento de Ib

implica un incremento proporcional de Ic. Matematicamente

Ic = βIb (7)

donde β es un factor de amplificacion sin dimensiones que, dependiendo deltransistor, puede ir desde algunas decenas hasta algo mas de mil. Esta zona de

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trabajo se la denomina activa. La Ec. 7 deja de ser cierta cuando alcanzamosla region de saturacion: notese que a partir de cierto valor de Ib (para nuestroejemplo Ib = 300 µA) un aumento de Ib no implica un aumento correspondientede Ic. Por lo tanto puede asegurarse que se ha alcanzado el estado de saturacioncuando

Ic < βIb (8)

En saturacion Vce es muy cercano al cero, tıpicamente Vce = 0, 1V .Las tres zonas de trabajo del transistor pueden ser discriminadas segun la

polarizacion de las junturas base-colector (BC) base-emisor (BE):

En la zona de corte, ambas junturas estan polarizados inversamente,

En activa, la juntura BE esta en directa y la BC permanece en inversa

En la zona de saturacion ambas junturas estan polarizadas en forma di-recta.

Esta informacion se resume en el cuadro 1. En electronica digital se trabajaconmutando entre el corte y la saturacion.

BE BCCorte I IActiva D ISaturacion D D

Cuadro 1: Polarizaciones de las junturas base-emisor (BE) y base-colector (BC).I: Polarizacion Inversa - D: Polarizacion Directa.

El dispositivo descrito anteriormente es la configuracion mas simple de unacompuerta inversora: al aplicar un potencial alto en la entrada, de manera deobtener una corriente de base que sature al transistor(Ib > 300 µA en nuestroejemplo), la diferencia de potencial Vce (salida) es cercana a 0V . Es decir, seaplica un 1 logico e n la entrada y se obtiene un 0 a la salida. Inversamente,si se aplica una tension nula en la entrada, la corriente de base sera nula y latension de salida (Vce) sera practicamente Vcc: se aplica un 0 logico y se obtieneun 1.

Ejemplo 1: Indique en que zona esta trabajando el transistor de la Fig.7 siRb = 43 KΩ, Rc = 500 Ω, Vcc = 10 V , Vbb = 5 V y β = 100.

Notese que en este caso, el transistor no puede estar en corte, porque eviden-temente la tension en la base es mayor que en el emisor. Quedan entonces dosposibilidades, que este trabajando en la zona activa o que este en saturacion.El primer metodo de resolucion que desarrollaremos aquı se basa en suponer apriori que el transistor esta en la zona activa y determinar cual es el signo dela diferencia de potencial Vcb entre el colector y la base. Bajo esta hipotesis esvalido asumir que

Ic = βIb

Vbe = 0,7V por ser una juntura en directa.

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El objetivo es conocer cual es la polarizacion de la juntura BC para deter-minar si esta polarizada en directa o en inversa, y ası saber si el transistor seencuentra saturado o en la zona activa, respectivamente. Las tensiones en lamalla de entrada satisfacen la siguiente relacion:

5V = IbRb + Vbe (9)

de donde Ib = 0, 1mA. Luego, se estima la corriente de colector utilizandola Eq.7, obteniendo Ic = 10mA. Se plantea la malla de salida

10V = IcRc + Vcb + Vbe (10)

y resulta Vcb = 1, 3V . Como Vcb > 0, la tension del colector es mayor quela tension de la base y por lo tanto la juntura esta en inversa debido a que eltransistor es NPN. Se concluye entonces que el transistor esta trabajando en lazona activa.

Ejemplo 2: Se puede resolver el mismo ejercicio anterior suponiendo que eltransistor esta saturado. En ese caso se asume que

Vce ≈ 0,1V (ver curvas caracterısticas, en saturacion la tension es cercanaa cero)

Vbe ≈ 0,7V

Se calcularan las corrientes Ib e Ic. Si se cumple la desigualdad (8) sepodra asegurar que el transistor esta saturado.

La corriente de base ya ha sido calculada en el ejemplo anterior (Ib = 0, 1mA). La segunda malla puede plantearse de la siguiente forma

10V = IcRc + Vce (11)

donde se ha considerado directamente el salto del potencial Vce (comparar conla Ec. (10)). La corriente de colector resultante es Ic = 19, 8 mA. Como esde esperarse, la desigualdad (8) no se satisface y por lo tanto el transistor noesta saturado.

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3.2.1. Potencia maxima de salida

El fabricante suele ofrecer una cartilla tecnica con la corriente y potenciamaxima de salida que soporta el transistor, Imax y Pmax, respectivamente. Si sesuperan estas cantidades el dispositivo se destruira, y por lo tanto debe tenersemuy en cuenta al momento de disenar un circuito. En particular, la potencia desalida de un transistor viene dada por el producto

P = IcVce (12)

Si se fija P = Pmax y se grafica esta relacion hiperbolica sobre las curvascaracterısticas de salida del transistor, la recta de carga no debe intersecarsecon esta hiperbola, a menos que se desee destruir el dispositivo (ver Fig. 9).

0 5 10 15V

CE [V]

0

10

20

30

I c [m

A]

25 mW

37.5 mW

PMAX

= 60 mW

Figura 9: Potencia maxima de salida. Se muestran las curvas correspondientespara Pmax = 25, 37,5 y 60 mW: esta ultima es entonces una potencia adecuadadado que la recta de carga no debe intersecar la curva de potencia maxima.

4. Conversor Digital-Analogico

Entre los dispositivos mas ampliamente utilizados en electronica digital po-demos mencionar a los convertidores Digital/Analogico (D/A). Como su nombrelo indica, el dispositivo tiene como mision transformar una expresion o informa-cion binaria a valores analogicos equivalentes. Es posible configurar un conver-sor que posea estas caracterısticas con el simple uso de resistencias, como porejemplo, el denominado red R − 2R. Otra implementacion posible es la red deresistencias ponderadas, que se propone como experiencia en la guıa 2.

4.1. Red R-2R

La Figura 10 muestra un conversor R − 2R de tres entradas. La tension desalida Vs en funcion de sus entradas puede obtenerse mediante el uso de la leyes

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Figura 10: Esquema de un conversor digital - analogico R-2R de tres entradas.

de Kirchoff:

i2 = −i1 + i3 (13)

i3 = −i0 + i4 (14)

Las corrientes pueden ser inferidas a partir de la ley de Ohm:

i0 =E0 − V0

2R(15)

i1 =E1 − V1

2R(16)

i3 =V1 − V0

R(17)

i4 =V0

2R(18)

La corriente i2 puede ser escrita de diversas formas:

i2 =E2 − Vs

2R(19)

i2 =Vs − V1

R(20)

i2 =E2 − V1

3R(21)

(22)

Reemplazando i1 (Ec. (16)), i2 (Ec. (19)) e i3 (Ec. (17)) en la Ec. (13) seobtiene

E2 − Vs + E1 = 3V1 − 2V0 (23)

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mientras que reemplazando i3 (Ec. (17)), i0 (Ec. (15)) e i4 (Ec. (18)) en la Ec.(14) se obtiene

4V0 = 2V1 + E0 (24)

De las Ec. (23) y (24) podemos eliminar V0 y despejar entonces V1 en funcionde las tensiones de entrada y salida, resultando

V1 = (E2 + E1 + E0/2 − Vs)/2 (25)

Por otra parte, es facil ver que de las Ec. (20) y (21) puede despejarse V1,obteniendose

V1 = (3Vs − E2)/2 (26)

Finalmente de las dos ultimas ecuaciones puede eliminarse V1 y despejar latension Vs como

Vs =4E2 + 2E1 + E0

8(27)

Es posible generalizar este resultado para un numero n de entradas, resultando

Vs =2n−1En + ... + 2E1 + E0

2n(28)

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Guıas de Problemas

5. Guıa 1

1. Dispositivos lineales versus no lineales. Grafique como varıa la corrienteentre bornes de una resistencia y un diodo, al variar la tension desde−1V a 1V con un paso ∆V = 0,2V . Para realizar los graficos empleela relacion teorica corrrespondiente presentada en las clases teoricas (laFigura 11 muestra el esquema del circuito que debiera emplearse si sedeseara realizar una medicion experimental). Polarice el diodo en formainversa cuando sea necesario. La resistencia es de 1 KΩ. El diodo es desilicio (Si), y su corriente inversa de saturacion es de 1 nA (η = 2).Describa las diferencias encontradas. Considere que la temperatura detrabajo es la normal del ambiente (300K).

Figura 11: Circuitos para registrar la variacion de la tension y la corriente enuna resistencia (izquierda) y en un diodo (derecha). Con la letra A se indica unamperımetro y con la letra V un voltımetro.

2. Proponga y calcule una configuracion para alimentar a un diodo emisor deluz (LED) con una fuente de 5V , considerando que la tension requeridaentre bornes del LED es de 1, 8V para una corriente de 4mA. Para elcircuito resultante determine el grafico de la recta de carga y en el mismoindique el punto de trabajo del diodo.

3. a) Determinar en que region (corte, activa, saturacion) se encuentrael transistor de la Figura 12. Considere un transistor de silicio deβ = 100.

b) Sin hacer ningun calculo, estime que sucedera si se aumenta la co-rriente de base. Luego repita el analisis del circuito anterior, cam-biando la resistencia de base por una de 50 KΩ.

c) Idem a los incisos a) y b), pero anadiendo una resistencia de 2 KΩal emisor.

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Figura 12: Transistor polarizado.

4. A partir de las caracterısticas del transistor BC547, hallar los valores delas resistencias Rc y Rb para que el circuito de la Figura 13 funcione comouna compuerta inversora. Se requiere una corriente de colector de 50 mA.La tension de alimentacion y del nivel logico es de 5V . Verifique que elrango de trabajo se encuentre bajo la lınea de potencia maxima.

Figura 13: Determine los valores de Rc y Rb para que el transistor funcioneen conmutacion. A la derecha se muestra un esquema del transistor BC547.Datos: NPN, Pmax = 250 mW , Icmax = 100 mA, hFE(β) = 100.

5. a) Si al circuito de la Figura 13 se le intercala un LED entre el nodo delcolector y la resistencia Rc, calcule cuales deben ser los valores de Rcy Rb para que el circuito continue funcionando como un conmutador.Se requiere ic = 40 mA y una caıda de tension en el LED de 1,8 V .

b) ¿El LED encendera cuando a la entrada tengamos un 1 o un 0 logico?¿Por que?

6. a) Disene un conversor digital-analogico de tres bits utilizando una redde resistencias ponderadas, considerando que la tension de salida va-ria de 0 a V . Deducir la funcion tension de salida analogica.

b) ¿Cual es el valor incremental (resolucion) en la tension de salida?

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6. Guıa 2: Laboratorio

1. Utilizando un multımetro, halle los parametros caracterısticos de los si-guientes elementos.

Resistencias

Diodos (Tension umbral)

Leds (Tension umbral)

Transistores (Factor β)

Baterıas (Tension)

2. Sobre la base del ejercicio 2 del practico 1, arme el circuito y compare lastensiones y corriente que circula con los valores calculados. ¿El punto detrabajo es el mismo que el calculado?. ¿Por que?.

Teorico Experimental

Vd (polarizado)Id

Rd

3. a) Con el transistor BC547 que le sera entregado debe armar una com-puerta inversora como la que se muestra en la Figura 13. Mida losparametros del transistor que considere necesarios. Luego de calculary disenar el circuito solicite el resto de los elementos que necesite.

b) Una vez armado, verifique que funcione correctamente. Registre lastensiones de entrada y salida, como ası tambien las VBE , VBC yVCE . Concluya si efectivamente se han alcanzado oportunamente losestados de corte y saturacion.

4. a) Incorpore al circuito anterior un LED de la misma forma en que seindica en el ejercicio 5 del practico 1. Verifique que funcione correcta-mente. ¿Se condicen estos resultados con el funcionamiento previstoen el inciso b) del ejercicio mencionado?.

b) Es interesante ver que si adicionamos un elemento en serie a la re-sistencia de base, la intensidad de la luz emitida por el LED varıa.Compruebelo intercalando diferentes materiales en serie con esta re-sistencia y luego explique la razon de este comportamiento usandoun grafico que muestre la recta de carga y las caracterısticas de salidade un transistor.

5. Conversor Digital- Analogico + Divisor de Tension: Se requiere un dispo-sitivo que convierta una senal digital de 2 bits en una salida analogica, deacuerdo al siguiente cuadro:

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Entrada Digital Salida Digital

00 0V01 1V10 2V11 3V

Disene y construya el dispositivo utilizando una red de resistencias pon-deradas. Nota: El nivel logico es de 3V y se dispone de una fuente de5V .

6. Resistencias en modo PULL-UP / PULL-DOWN

Descripcion Las resistencias de tipo pull-up y pull-down, se utilizan paradefinir valores de tension en ciertos puntos de un circuito y evitar losvalores inciertos comunmente en las entradas de un componente. El valorde la resistencia debe ser suficientemente alto como para que el puerto delectura pueda asumir los valores de intensidad que se establecen. Veamosun ejemplo: Supongamos que tenemos un registro de desplazamiento comoel de la siguiente figura

Consideremos, incialmente, que ninguna de las resistencias pull-up o pull-down se encuentra conectada. Como es de esperar el valor en el registroes incierto luego de cierto numero de pasos. Este tipo de condiciones enelectronica digital son inaceptables. Para evitar estas incertezas se utilizanresistencias en modo pull-up y pull-down para fijar un valor de tensiondeseado, como se muestra en la figura anterior (se debe conectar una uotra resistencia, no ambas a la vez).

Teniendo en cuenta esta breve descripcion, resuelva los siguientes items

a) Suponga que existen dos modulos sumadores de 4 bits como los dela figura, como conectarıa la senal CIN para que funcionen correcta-mente por separado y a su vez puedan acoplarse para formar uno de8 bits.

b) Disene un circuito de N entradas y una salida (que pueden estarconectadas o no), el cual al detectar un ”1” logico en alguna de lasentradas ponga en alto su salida.

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7. Guıa 3

1. Para cada una de las siguientes compuertas, explique cualitativamente elfuncionamiento del circuito y complete una tabla con los valores logicosde entrada y salida. Senale las resistencias Pull-Up y Pull-Down

a) b) R2 >> R1

c)

d)

e)

2. Se requiere el diseno de un sistema que convierta la entrada digital (2dıgitos binarios) en una salida luminosa que consiste en una seria de 3LED, como se muestra en la figura.

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3. Un dispositivo A mide el nivel de aceite de una maquina industrial y en-trega la lectura en un numero binario de 4 dıgitos. Se requiere el diseno deun dispositivo B, cuya entrada sea la salida de A, que alerte encendiendoun led amarillo cuando la entrada es mayor o igual a 4, y uno rojo cuandoes mayor o igual a 9. La entrada al dispositivo es un binario de 4 dıgitos.Disenar el circuito logico e implementar cada una de las compuertas.

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8. Material de Consulta

Referencias

[1] J. Millman. Electronica; fundamentos y aplicaciones. Hispano-Europea, Bar-celona, 1979. Solicitarlo por: 621.38. M653-2. Disponible en acceso directo.

[2] Santiago Olvera Peralta. Electronica Analogica. Paraninfo, Madrid, 1999.Solicitarlo por: 621.38. OL52. Disponible en acceso directo.

[3] M. Alonso y E. Finn. Fısica. Fondo Educativo Interamericano, Bogota,1971. Solicitarlo por: 530, AL454,3. Disponible en mostrador.

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