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

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Ejercicio 2

La información que proporciona el fabricante del CI 74ALS541 se muestra a continuación.

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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

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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

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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:

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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

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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

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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- ==

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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.

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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 =

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Ejercicio 3

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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?

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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)

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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?

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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

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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

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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 ==