laboratorio nº1 - Biblioteca de la UNS

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA
FACULTAD DE INGENIERIA
E.A.P. INGENIERIA DE SISTEMAS E INFORMATICA
LABORATORIOS DE ELECTRONICA DIGITAL
GUIAS DE PRÁCTICAS
ING. CARLOS GUERRA CORDERO
CIUDAD UNIVERSITARIA
2010
CONTENIDO
LABORATORIO Nº1:
USOS Y CUIDADOS EN EL MANEJO DE LOS EQUIPOS
ELECTRONICOS DEL LABORATORIO
LABORATORIO Nº2:
EL
TRANSISTOR
CONMUTACION
LABORATORIO Nº3:
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
LABORATORIO Nº4:
GENERADOR DE PLUSOS
LABORATORIO Nº5:
SISTEMAS DE NUMERACION, REPRESENTACIONES
NUMERICAS, CONVERSIONES
LABORATORIO Nº6:
FUNCIONES Y COMPUERTAS LOGICAS
LABORATORIO Nº7:
LOGICA COMBINACIONAL
LABORATORIO Nº8:
LOGICA SECUENCIAL
LABORATORIO Nº9:
CONVERTIDOR DIGITAL - ANALOGO
LABORATORIO Nº10:
CONVERTIDOR ANALOGO - DIGITAL
BIPOLAR,
POLARIZACION,
LABORATORIO Nº1:
USOS Y CUIDADOS EN EL MANEJO DE LOS EQUIPOS ELECTRONICOS DEL
LABORATORIO
I.
Objetivos


II.
Fundamento Teórico


III.
Uso del Protoboard, Multímetro, Fuente de Alimentación DC.
Uso del Generador de Señales, Osciloscopio
Equipos y Materiales








IV.
Adiestrar al estudiante en el manejo de los diferentes instrumentos y equipos
del laboratorio.
Indicar al estudiante los cuidados que debe tener en cuenta cuando utiliza los
diversos instrumentos y equipos del laboratorio.
1 Osciloscopio digital
1 Multímetro digital
1 Fuente DC
1 Protoboard
1 Transformador de 220V/18V (1A)
4 Resistencias (220 Ohm, 330K, 680K, 1K a 1/2W)
2 Diodos 1N4004
1 Diodo LED
Procedimiento
1) Usando el código de colores indicar los valores y tolerancia de las
resistencias.
2) Utilizando el multímetro obtener el valor real de las resistencias
3) Armar el circuito de la figura.
4) Medir el valor de V con el multímetro.
5) Colocar el multímetro en la escala de amperios y medir la corriente que
circula por el circuito
6) Conectar el transformador a la red de 220V y mida las tensiones entre los
terminales del secundario, anotando sus mediciones.
7) Armar el circuito de la figura adjunta.
8) Medir los valores de V1 en AC y V2 en DC, Usando el osciloscopio
observar la forma de onda en secundario del transformador y en la carga
9) Armar el circuito de la figura adjunta.
10) Encender el LED, cerrando el circuito con S1. Probar el encendido con otro
valor de resistencia
11) Observaciones y Conclusiones
LABORATORIO Nº2:
EL TRANSISTOR BIPOLAR, POLARIZACION, CONMUTACION
I.
Objetivos

II.
Fundamento Teórico



III.
Obtener las especificaciones del transistor bipolar (BJT) 2N2222 y 2N3904.
Determinar el punto de operación del transistor (BJT)
Dibujar los símbolos de los transistores
Equipos y Materiales








IV.
Estudiar en forma experimental el transistor bipolar, formas de polarización
y conmutación.
1 Osciloscopio digital
1 Multímetro digital
1 Fuente DC
1 Protoboard
2 Transistor 2N3904 o 2N2222
9 Resistencias (2x220 Ohm, 6.8K, 2x22K, 1K, 3.9K, 10K, 2.2K a 1/2W)
2 Condensadores electrolíticos 10uF y 100uF
2 Diodo LED
Procedimiento
1) Armar el circuito de la figura con los valores sugeridos.
2) Medir las tensiones de los terminales del transistor respecto a tierra. Así se
determina el punto de operación Q.
3) Armar el circuito de la figura
4) Cuando acciones S1 llegará una cierta cantidad de corriente a la base del
transistor, esta controlará la cantidad de corriente que pasa del Colector al
Emisor, lo cual puedes notar en el brillo de los LED’s. Este es el proceso de
Amplificación. Entonces a mayor corriente de base mayor corriente de
colector.
5) Armar el circuito de la figura adjunta.
6) Este circuito se iluminara alternativamente D1 o D2. Los dos transistores
trabajan en conmutación es decir cuando uno conduce (saturación) el otro no
conduce (corte) y viceversa.
7) Observaciones y Conclusiones
LABORATORIO Nº3:
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
I.
Objetivos


II.
Fundamento Teórico


III.
Analizar las características de los OP-AMP.
Determinar el comportamiento en DC y AC del OP-AMP.
Equipos y Materiales







IV.
Implementar y analizar circuitos con amplificadores operaciones.
Comprobar las diversas configuraciones en las que puede ser usado el
amplificador operacional
1 Osciloscopio digital
1 Multímetro digital
1 Generador de señales
2 Fuente DC
1 Protoboard
1 OP-AMP LM741
Resistencias (1x5K, 3x100K, 1x20K, 1x200K, 4x10K, 1Xpot.10k, 2x400K,
1x50K, 2x47K, 1x68K, 1x33K a 1/2W)
Procedimiento
A. AMPLIFICADOR INVERSOR
1) Armar el Circuito de la figura mostrada.
2) Conectar la entrada Vi a Tierra y medir con el Voltímetro la tensión continua
en Vo: esta debe ser cero. Si la tensión Vo no es cero, conecte un
potenciómetro entre el pin 1 y el pin 5 del 741 y el terminal variable del
potenciómetro conecte a la fuente negativa, accione el potenciómetro hasta
lograr que Vo sea cero
3) Seleccione en el generador de señales una tensión sinusoidal de 200mV pico
a pico, con una frecuencia de 100Hz y conecte dicha señal entre Vi y tierra.
4) Utilizando el osciloscopio, observar la forma de onda de salida Vo, y
compare con la señal Vi. Grafique ambas señales.
5) Hallar experimentalmente la ganancia del amplificador
6) Observaciones y conclusiones
B. AMPLIFICADOR NO INVERSOR
1) Armar el circuito de la figura mostrada.
2) Repetir el paso 2 de la parte A.
3) Seleccione en el generador de señales una tensión sinusoidal de 200mV pico
a pico con una frecuencia de 1Khz y conectar entre Vi y tierra.
4) Repetir el paso 4 y 5 de la parte A.
5) Observaciones y conclusiones
C. AMPLIFICADOR SEGUIDOR EMISIVO
1) Armar el circuito de la figura mostrada
2) Seleccione en el generador de señales una tensión sinusoidal de 500mV pico
a pico con una frecuencia de 2Khz y conecte entre Vi y Tierra.
3) Con el osciloscopio observar la forma de onda en Vo y comparar con la señal
que ingresa en Vi, grafique ambas señales
4) ¿Qué relación hay entre la salida y la entrada?
5) Observaciones y conclusiones
D. SUMADOR Y RESTADOR
1) Armar el circuito de la figura mostrada.
2) Hallar en forma teórica V1 y V2, Así mismo hallar Vo en función de Va y Vb
para los siguientes casos:
Si:
Va = V1
y
Va = V2
Va = V2
y
Vb = V1
3) Usando el osciloscopio medir Vo para los casos del paso 2, ¿hay diferencia?
Mida con el multímetro V1 y V2 y compare con los valores hallados en el
paso 2.
4) ¿Cual de los casos del paso 2, es sumador y cual es restador?.
5) Observaciones y conclusiones.
E. INTEGRADOR.
1. Armar el circuito de la figura y aplicar una señal Vin de onda rectangular de
250mV a una frecuencia de 10Khz.
2. Medir el voltaje de salida y dibujar la forma de onda en los pines 2, 3 y 6.
3. Repetir el caso anterior cambiando C1 por 0.00022uF.
4. Con Vin = 1V pico, llenar la tabla observando la forma de onda en la salida.
Fr. 50Hz 100Hz 800Hz 1Khz 5Khz 10Khz 50Khz 100Khz 150Khz
Vo
5. Observaciones y conclusiones.
F. DIFERENCIADOR.
1. Armar el circuito de la figura adjunta y aplicar una señal Vin de onda
triangular de 250mV a una frecuencia de 10Khz.
2. Medir el voltaje de salida y dibujar la forma de onda en los pines 2, 3 y 6.
3. Repetir el paso anterior cambiando la resistencia de realimentación de 10K
por 1M.
4. Con Vin = 1V pico, llenar la tabla observando la forma de onda en la salida.
Fr. 50Hz 100Hz 800Hz 1Khz 5Khz 10Khz 50Khz 100Khz 150Khz
Vo
5. Observaciones y conclusiones.
LABORATORIO Nº4:
GENERADOR DE PLUSOS
I.
Objetivos


II.
Fundamento Teórico

III.
Estudio del circuito integrado 555, y sus aplicaciones.
Equipos y Materiales








IV.
Familiarizar al alumno en el uso del IC – 555 (Timer)
Conocer los elementos y técnicas de los generadores de pulsos para poder
aplicarlos en circuitos digitales.
1 Osciloscopio digital
1 Multímetro digital
1 Fuente DC
1 Protoboard
1 IC. – 555
2 LED’S
Resistencias las que se indican en el circuito
Condensador las que se indica en el circuito
Procedimiento
1. Armar el circuito de la figura.
2. Con el osciloscopio observar las formas de onda en el terminal 3 del IC –
555, graficar y anotar las mediciones. Comprobar si es un generador de
pulsos.
3. Si variamos el potenciómetro aumentando la resistencia observar que sucede
con el ancho de pulso.
LABORATORIO Nº5:
SISTEMAS DE NUMERACION, REPRESENTACIONES
NUMERICAS, CONVERSIONES
I.
Objetivos



II.
Conocer los diferentes tipos de sistemas de numeración lógica
Representar los tipos de sistemas de numeración básicos.
Efectuar las conversiones entre sistemas de numeración lógica
Fundamento Teórico


III.
Equipos y Materiales

IV.
Estudio de los sistemas de numeración lógica.
Conversión de sistemas de numeración
Un software de simulación
Procedimiento
1. Use un software de simulación, para visualizar la conversión de los sistemas
de numeración, que se presentan en el diagrama de flujo.
Hexadecimal
Binario
Decimal
Octal
BCD
2. Los campos serán de 10 dígitos como mínimo, para el ingreso del sistema de
numeración, las conversiones serán de cualquier sistema de base.
3. Observaciones y conclusiones.
LABORATORIO Nº6:
FUNCIONES Y COMPUERTAS LOGICAS
I.
Objetivos



II.
Fundamento Teórico


III.
Estudio de las funciones y circuitos lógicos digitales.
Implementar circuitos lógicos.
Equipos y Materiales





IV.
Conocer las funciones y puertas lógicas digitales
Representar los símbolos lógicos ANSI/IEEE y sus tablas de verdad.
Implementar circuitos lógicos y verificar las funciones respectivas.
1 Multímetro digital
1 Fuente DC
1 Protoboard
IC’s – 7432 – 7408 – 7404 – 7486 – 7400
LED’S (3)
Procedimiento
1. Los teoremas del algebra booleana se usan en la simplificación de funciones
con variables lógicas. Haciendo uso de esta algebra seremos capaces de
establecer la expresión de la función booleana a la salida de un circuito
lógico.
2. Compruebe la operación de cada puerta haciendo uso del indicador visual
indicando el estado de salida, según su tabla de verdad, del siguiente
circuito.
3. Compruebe la operación de cada puerta haciendo uso de la tabla de verdad.
Use un indicador visual para la salida. Estas son llamadas funciones lógicas
secundarias.
4. Representar los simbolos ANSI/IEEE y sus tablas de verdad
5. Para los circuitos que se muestran a continuación, escriba en cada caso la
expresión booleana para la salida Y, implemente el circuito y verifique su
funcionamiento completando la tabla de verdad para cada caso
Caso 1:
Caso 2:
Caso 3:
Caso 4:
.
LABORATORIO Nº7
LOGICA COMBINACIONAL
I.
Objetivos


II.
Fundamento Teórico



III.
Procedimiento de diseño de los circuitos lógicos combinacionales
Formas canónicas de funciones lógicas
El mapa de Karnaugh
Equipos y Materiales





IV.
Procedimiento de diseño de los circuitos combinacionales
Evaluar e implementar circuitos lógicos combinacionales
1 Multímetro digital
1 Fuente DC
1 Protoboard
IC’s – 7432 – 7408 – 7404 – 7486 – 7400
LED’S
Procedimiento
Problema 1:
1. Se enuncia el problema: (Diseñar un circuito lógico que tenga tres entradas
A, B, C, y cuya salida sea alta solo cuando la mayor parte de las entradas
sean altas.)
2. Determinar el número de las variables de entradas disponibles y de las
variables requeridas.
3. Derivar la tabla de verdad que define las relaciones requeridas entre las
entradas y las salidas
4. Se obtiene la función booleana simplificada para cada salida.
5. Se dibuja el diagrama lógico.
Problema 2:
1. Se enuncia el problema: (Evaluar e implementar las funciones:
F1 = xy’z
F2 = y + x’z
F3 = x’yz + x’y’z + xy’
F4 = xy’ + x’z )
2. Determinar el número de las variables de entradas disponibles y de las
variables requeridas.
3. Derivar la tabla de verdad que define las relaciones requeridas entre las
entradas y las salidas
4. Se obtiene la función booleana simplificada para cada salida.
5. Se dibuja el diagrama lógico.
Problema 3:
1.
2.
3.
4.
5.
Se enuncia el problema: (Diseñe un circuito combinacional que acepte un
numero de 3 bit’s y que genere un numero de salida igual al cuadrado del
numero de entrada.
Determinar el número de las variables de entradas disponibles y de las
variables requeridas.
Derivar la tabla de verdad que define las relaciones requeridas entre las
entradas y las salidas
Se obtiene la función booleana simplificada para cada salida.
Se dibuja el diagrama lógico.
Problema 4:
1. Se enuncia el problema: (Diseñe un circuito que multiplique por 5 un
numero BCD y se obtenga otro BCD Demuestre que no necesita
compuertas.
2. Determinar el número de las variables de entradas disponibles y de las
variables requeridas.
3. Derivar la tabla de verdad que define las relaciones requeridas entre las
entradas y las salidas
4. Se obtiene la función booleana simplificada para cada salida.
5. Se dibuja el diagrama lógico.
LABORATORIO Nº8
LOGICA SECUENCIAL
I.
Objetivos


II.
Fundamento Teórico




III.
El Flip Flop
Tipos de Flip Flop: FF-SR, FF-D, FF-JK, FF-T
El Registro: registro de corrimiento
El Contador: síncronos y asincronos
Equipos y Materiales





IV.
Procedimiento de diseño de los circuitos secuenciales
Evaluar e implementar circuitos lógicos secuenciales
1 Multímetro digital
1 Fuente DC
1 Protoboard
IC’s – 7404 – 7400 – 7474 – 7495 – 74174 – 7493 – 7492 - 7490
LED’S
Procedimiento
1. Implementar los circuitos FF – SR con compuertas NAND y NOR y
obtener sus tablas de verdad.
a) Con compuertas NAND (circuito LATCH – SR)
b) Con compuertas NOR (circuito LATCH – SR)
2. Implementar los circuitos FF – D y obtener su tabla de verdad.
a) FF-D con entrada de reloj
b) FF-D maestro – esclavo
3. Implementar el circuito FF – JK y obtener su tabla de verdad
4. Implementar el circuito FF – T y obtener su tabla de verdad
5. Implementar un circuito registro de corrimiento con FF-JK
6. Implementar un circuito contador síncrono y asíncrono
a) Contador síncrono ascendente
b) Contador síncrono descendente
c) Contador asíncrono ascendente
d) Contador asíncrono descendente
LABORATORIO Nº9
CONVERTIDOR DIGITAL - ANALOGO
V.
Objetivos


VI.
Procedimiento de diseño del convertidor digital – análogo
Implementar el convertidor digital - análogo
Fundamento Teórico


VII.




Convertidor DAC, con redes resistivas
Convertidor DAC, con red escalera 2R
Equipos y Materiales
1 Multímetro digital
1 Fuente DC
1 Protoboard
Resistencias de 1K, 2K, 4K, 8K de 1/2W
VIII. Procedimiento
a) Implementar un circuito convertidor digital – análogo; con redes
resistivas
b) Implementar un circuito convertidor digital – análogo; con red escalera
2R
LABORATORIO Nº10
CONVERTIDOR ANALOGO - DIGITAL
IX.
Objetivos


X.
Procedimiento de diseño del convertidor análogo - digital
Implementar el convertidor análogo - digital
Fundamento Teórico



XI.
Convertidor ADC, tipo escalera
Convertidor ADC, de seguimiento
Convertidor ADC, de aproximaciones sucesivas
Equipos y Materiales




XII.
1 Multímetro digital
1 Fuente DC
1 Protoboard
IC – DAC 0808LCN; 7493; 741; 555
Procedimiento
a) Implementar un circuito convertidor análogo – digital tipo escalera
b) Implementar un circuito convertidor análogo – digital de seguimiento
c) Implementar un circuito convertidor análogo – digital de aproximaciones
sucesivas
RAS: Registro de aproximaciones sucesivas