Circuitos Integrados 6t242n

TAREA 4 1. Dibuje los símbolos de los siguientes Flip-Flops + circuito interno (con las entradas

activas en bajo): a) Flip Flop S-C.

b) Flip Flop S-C sincronizado por reloj.

c) Flip Flop J-K (con entradas asíncronas).

d) Flip Flop tipo T.

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e) Flip Flop tipo D.

f) Registro Transparente “Latch”.

g) Multivibrador Monoestable “One Shot”.

g) Temporizador 555

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2. Dibuje los siguientes circuitos utilizando un temporizador 555

a) Aestable de 1KHz.

b) Monoestable de 1 segundo.

c) Retardo de tiempo de encendido (pulso temporal generado durante el encendido) de 10 segundos.

d) Retardo de tiempo de encendido (salida con escalón generado con retardo) de 5 segundos.

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3. Utilizando la información suministrada por el datasheet del circuito integrado 74LS14

dibuje una gráfica acotada (especifique valores de voltaje) de la salida de una de las compuertas al recibir una entrada de una rampa de voltaje que sube de 0V a 5V en un lapso de un segundo y luego baja de 5V a 0V en el siguiente segundo (utilice un solo gráfico y colores diferentes a las señales de entrada y salida respectivamente).

4. Dibuje la circuitería interna (compuertas lógicas y Flip - Flops) de los siguientes

contadores: a) Asíncrono de 4 bits ascendente MOD 16.

b) Asíncrono de 4 bits MOD 10.

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c) Asíncrono de 3 bits MOD 6.

d) Asíncrono de 4 bits ascendente y preiniciable MOD 16.

e) Asíncrono de 4 bits descendente MOD 16.

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f) Asíncrono de 4 bits ascendente y descendente MOD 16.

g) Síncrono de 4 bits ascendente MOD 16

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h) Síncrono de 4 bits MOD 10.

i) Síncrono de 3 bits MOD 6.

j) Síncrono de 4 bits ascendente y preiniciable MOD 16.

k) Síncrono de 4 bits descendente MOD 16.

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l) Síncrono de 4 bits ascendente y descendente MOD 16.

5. Dibuje la circuitería interna de un cronómetro digital (minutos, segundos y centésimas de segundo) suponga que dispone de una señal compatible con TTL de 100Hz, decodificadores, Displays y contadores binarios (incluya la conexión de las compuertas necesarias para cambiar el MOD cuando se requiera).

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TAREA 5 1) Cuál es la diferencia entre una magnitud analógica y una digital. Una magnitud analógica es aquella que toma valores continuos. Una magnitud digital es aquella que toma un conjunto de valores discretos. 2) Que es un transductor. Es un dispositivo capaz de transformar o convertir una determinada manifestación de energía de entrada, en otra diferente a la salida, pero de valores muy pequeños en términos relativos con respecto a un generador. El tipo de transductor ya nos indica cual es la transformación que realiza (por ejemplo, transforma una señal eléctrica en mecánica o viceversa)

3) Que es un convertidor analógico - digital (ADC). Es un dispositivo electrónico capaz de convertir una señal analógica, ya sea de tensión o corriente, en una señal digital mediante un cuantificador y codificándose en muchos casos en un código binario en particular. Donde un código es la representación unívoca de los elementos, en este caso, cada valor numérico binario hace corresponder a un solo valor de tensión o corriente. En la cuantificación de la señal se produce pérdida de la información que no puede ser recuperada en el proceso inverso, es decir, en la conversión de señal digital a analógica y esto es debido a que se truncan los valores entre 2 niveles de cuantificación, mientras mayor cantidad de bits mayor resolución y por lo tanto menor información perdida.

4) Que es un convertidor digital - analógico (ADC). Es un dispositivo para convertir señales digitales con datos binarios en señales de corriente o de tensión analógica. La digitalización es necesaria para el procesamiento, almacenamiento y filtrado de señales analógicas con los beneficios que las señales digitales conllevan, como mayor inmunidad al ruido, circuitos electrónicos más simples para el procesamiento y almacenamiento.

5) Que es un actuador. Es un dispositivo que recibe la orden de un regulador o controlador y en función a ella genera la orden para activar un elemento final de control, como por ejemplo una válvula. Son los

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elementos que influyen directamente en la señal de salida del automatismo, modificando su magnitud según las instrucciones que reciben de la unidad de control. 6) Un DAC de cinco bits tiene una salida de corriente. Para una entrada digital de 10100 se produce una corriente de salida de 10 mA ¿Cuál será el valor de ISAL para una entrada digital de 11101? Desarrollo: 101002 = 20 Isal =K Entrada digital 10 mA =20 K 10mA =K 20 0.5 mA = K Ahora: Isal = (0.5 mA) X (11101) = (0.5) X (2910) Isal = 14.5mA Por tanto, se deduce que K varia de un DAC a otro Solución: La entrada digital 10100 es igual a 20 en decimal. Como ISAL= 10mA para este caso, el factor de proporcionalidad debe de ser de 0.5mA para cualquier entrada digital tal como 111012 = 2910 de la siguiente manera: ISAL= (0.5mA) x 29 =14.5mA 7) En un DAC que es la resolución. Se define la resolución como el número de bits que se convierten y es el parámetro que caracteriza al convertidor. 8) Dibujar el circuito interno de un DAC de 5 bits capaz de obtener en su salida un voltaje que se encuentre entre 0V y 5V.

9) Dibuje el circuito interno de un ADC de rampa digital y enumere sus componentes.

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Componentes:  Comparador  Convertidor (DAC)  Contador (Registro)  AND (tiene 3 entradas y una de ellas está negada) 10) Describa la operación básica del ADC de rampa digital. La operación básica de los ADCs de este tipo consiste en los siguientes pasos: 1. Pulsar SEÑAL DE INICIO inicia la operación. 2. A una velocidad determinada por el reloj, la unidad de control modifica en forma continua el número binario que se almacena en el registro. 3. El DAC convierte el número binario del registro en un voltaje analógico VAX. 4. El Comparador compara VAX con la entrada analógica VA. Mientras que VAX

Ejemplo: Suponga los siguientes valores para el ADC de la figura, el cual tiene una frecuencia de reloj = 1Mhz; VT = 0.1mV; el DAC tiene una salida FS = 10.23V y una entrada de 10 bits. Determine los siguientes valores. La resolución de este convertidor El equivalente digital que se obtiene para VA = 3.728V

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El tiempo de Conversión. Solución: El DAC tiene una entrada de 10 bits y una salida FS de 10.23V por lo tanto: VSAL = K * Entrada Digital K = 10.23V = 10mV 1023 b) VA = 3.728V VSAL = K * Entrada Digital Entrada Digital = VSAL = 372.81 = 373 escalones = 0101110101K c) Se requirieron 373 intervalos para completar la conversión. Por lo tanto, se produjeron 373 pulsos de reloj a la velocidad de uno cada microsegundo. Esto nos da un tiempo total de 373µs. 11) ¿Qué es digitalizar una señal? La conversión analógica-digital consiste en la transcripción de señales analógicas en señal digital, con el propósito de facilitar su procesamiento (codificación, compresión, etcétera) y hacer la señal resultante (digital) más inmune al ruido y otras interferencias a las que son más sensibles las señales analógicas. 12) Describa los pasos en un proceso de adquisición de datos computacionales. 

Dato: Representación simbólica (numérica, alfabética...), atributo o característica de un valor. No tiene sentido en sí mismo, pero convenientemente tratado (procesado), se puede utilizar en la relación de cálculos o toma de decisiones.



Adquisición: Recogida de un conjunto de variables físicas, conversión en voltaje y digitalización de manera que se puedan procesar en un ordenador.



Sistema: Conjunto organizado de dispositivos que interactúan entre sí ofreciendo prestaciones más completas y de más alto nivel.



Una vez que las señales eléctricas se transformaron en digitales, se envían a través del bus de datos a la memoria del PC. Una vez los datos están en memoria pueden procesarse con una aplicación adecuada, archivarlas en el disco duro, visualizarlas en la pantalla, etc...



Bit de resolución: Número de bits que el convertidor analógico a la digital (ADC) utiliza para representar una señal. Rango: Valores máximo y mínimo entre los que el sensor, instrumento o dispositivo funcionan bajo unas especificaciones.

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

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Teorema de Nyquist: Al muestrear una señal, la frecuencia de muestreo debe ser mayor que dos veces el ancho de banda de la señal de entrada, para poder reconstruir la señal original de forma exacta a partir de sus muestras. En caso contrario, aparecerá el fenómeno del aliasing que se produce al infra-muestrear. Si la señal sufre aliasing, es imposible recuperar el original. 13) ¿Cuál es la mínima frecuencia de muestreo necesaria para reconstruir una señal analógica?

14) Dibuje el circuito interno de un ADC de aproximaciones sucesivas.

15) ¿Cuál es la principal ventaja de un ADC de aproximaciones sucesivas, en comparación un ADC de rampa digital? El ADC de aproximación sucesiva es mucho más rápido que la rampa digital para converger con el valor más próximo al voltaje de entrada 16) Dibuje el circuito interno de un ADC tipo FLASH (paralelo) de tres bits.

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17) Verdadero o falso: un ADC tipo Flash no contiene un DAC. Verdadero 18) ¿Cuántos comparadores requiere un convertidor Flash de 12 bits? ¿Cuántas resistencias? Se requieren comparadores para la conversión a un código binario de N bits. Tomando en cuenta este dato suponemos que el convertidor flash tiene 12 bits entonces: Datos: N: 12 bits Desarrollo: 212 − 1 = 4095 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 Y tomando en cuenta el número de comparadores es semejante al número de resistencias más uno para la salida del convertidor flash, ósea en total son 4095 resistencia 19) Mencione la principal ventaja y desventaja de un convertidor Flash. Una de las desventajas del convertidor A/D tipo flash es el gan número de comparadores necesarios para un número binario de tamaño razonable. La principal ventaja de este tipo de convertidores es que es el más rápido en realizar la conversión 20) Cuál es el tamaño en bytes del archivo que se obtiene al digitalizar una canción (estéreo) de 5 minutos de duración utilizando una frecuencia de muestreo de 40 KHz y 24 bits para cada muestra. Datos: 5 mins = 300seg 40 KHz = 40000 Hz 24 bits = 2 bytes por muestra Desarrollo 5 min × 60 𝑠𝑒𝑔/𝑚𝑖𝑛 × 40000 𝐻𝑧 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎/𝑠𝑒𝑔 × 2 𝑏𝑦𝑡𝑒𝑠/𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 = 24000000 𝑏𝑦𝑡𝑒𝑠

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En total en la conversión de bytes a megabytes, los bytes que se usó para la digitalización de una canción estéreo es de 24MB. 21) Cuál es la frecuencia de muestreo que se utilizó para la creación de un archivo de .mp3 de 4.15Mb y 320 kbps.

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