PRACTICA 1 Tiempos de Propagación

[pic 1][pic 2]UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

Facultad de Ingeniería

Departamento de Ingeniería Electrónica

Laboratorio de Diseño Digital

PRACTICA 1

Tiempos de Propagación

Fecha de Entrega: 13/09/2021

INTRODUCCIÓN

Cuando se diseñan circuitos lógicos, es muy importante tomar en cuenta el tiempo de propagación de las compuertas lógicas que se utilizaran. Este tiempo afecta en el nivel de respuesta que se quiere tener, pues al conectar muchas compuertas en un circuito el tiempo en obtener una respuesta en la salida puede incrementarse, lo cual perjudica en su correcta implementación.g

Dependiendo de la familia de compuertas lógicas con la que se trabaje el tiempo de propagación será distinto. Para el caso de la familia TTL se tiene un tiempo de propagación típico de 11 ns, este tiempo nos indica que para realizar un cambio en el nivel lógico de una señal es necesario esperar 11 ns para que se realice dicho cambio de nivel.

Con el desarrollo de esta práctica se podrá observar la importancia del tiempo de propagación de una compuerta lógica y su efecto en un circuito lógico, además de entender el funcionamiento de una Punta Lógica, que es una aplicación practica de las compuertas NAND.

OBJETIVO

• Obtener y analizar los tiempos de propagación de un circuito digital

MATERIAL Y EQUIPO

• Simulador de circuitos electrónicos

Nota: El simulador debe tener osciloscopio (con la opción X-Y), generador de funciones, compuertas lógicas básicas de la familia TTL

TRABAJO PREVIO

• Investiga la tabla de verdad de las compuertas lógicas básicas de la familia TTL (7404, 7408, 7432).

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• Investiga los niveles de voltaje lógicos (entrada y salida) que presentan las compuertas lógicas básica de la familia TTL y de algún lógico programable (Cyclone, Max, familia altera)

Para la familia de compuertas lógicas TTL se tiene un nivel de voltaje bajo cuando se aplica entre 0v – 8v y para tener un nivel alto de voltaje es necesario aplicar entre 2v – 5v.

En el caso de un lógico programable, para tener un nivel alto de voltaje es necesario tener 3.3v.

• Investiga que es el tiempo de propagación que presentan las compuertas lógicas básicas de la familia TTL

Puede definirse al tiempo de propagación como el intervalo de tiempo entre la aplicación de un pulso de entrada y las aparición del impulso de salida resultante. Este es un parámetro que limita la frecuencia o velocidad de conmutación en la que el circuito lógico puede operar.

Para la familia de compuertas lógicas TTL, el tiempo de propagación es típicamente de 11ns.

• Analiza, diseña, un circuito basado en compuertas lógicas básicas AND, OR (7408, 7432) que permita obtener el tiempo de propagación que presentan las compuertas lógicas.

Para poder determinar el tiempo de propagación, se observar la variación de un nivel alto a uno bajo en la señal que se le aplica al circuito, por ello es necesario generar una señal cuadrada cuya amplitud o valor pico no supere los limites de la compuerta lógica, en este caso soportan como máximo 5 volts.

El osciloscopio permite observar la diferencia o el retardo que sufre la señal después de pasar por las compuertas NAND conectadas en cascada, cabe mencionar que esta conexión de las compuertas puede simplificarse por una compuerta NOT.

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Figura 1. Circuito lógico propuesto

DESARROLLO

La simulación del circuito lógico propuesto en el trabajo previo se llevará a cabo usando Multisim e implementando un generador de funciones y un osciloscopio.

Para obtener el tiempo de propagación de la compuerta NAND es necesario conectar un numero considerable de compuertas debido a que una compuerta presenta tiempos muy pequeños, por ello en la simulación se conectarán 10 compuertas en cascada. En la figura 2 se muestra el circuito simulado.

La señal que proporciona el generador de funciones es una onda cuadrada, con valor pico Vp = 5v y una frecuencia de 1 kHz

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Figura 2. Configuración del generador de funciones

Para obtener el tiempo de propagación del circuito se utiliza el osciloscopio y se comparan las señales de entrada y de salida, con la finalidad de encontrar el tiempo de retardo que existe entre las señales. La diferencia de tiempo que existe entre la señal de entrada y la de salida corresponde al tiempo total de propagación del circuito, este tiempo debe 10 veces el tiempo de propagación de una compuerta NAND.

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