Familias
Lógicas. Efecto de la carga. Compatibilidad de corrientes.
En esta página se describe el
uso de un
simulador electrónico, se lanza el applet y se proponen una serie de ejercicios.
1.-
Manejo del Simulador.
El Applet ejecutado a continuación simula el
comportamiento de una conexión entre dos puertas lógicas
de diferentes tecnologías, tecnología TTL y CMOS. Si bien
todos los parámetros de tensión pueden modificarse
dejando de tener los valores normalizados. El applet permite estudiar
si es posible conectar directamente dos puertas, es decir, si las
tensiones son compatibles en función de la carga de corriente.
Bloques del simulador: El simulador tiene cuatro
zonas diferenciadas:
Circuito: La ventana del
circuito muestra el circuito con los parámetros actualizados.
Hay que observar que las corriente se definen siempre como entrantes y
es el signo el que nos indica el sentido real de la corriente.
Resultados: Aparecen
comentarios sobre el estado en el que se encuentra la conexión,
si hay sobrecorriente, si no se cumplen los valores de tensión,
o si la conexión es correcta.
Embudo de conexión: Esta
zona nos presenta de forma gráfica las tensiones involucradas en
la conexión. En azul los valores representa el “1” lógico
para la puerta de la familia A y para B y el rojo representa el
“0” lógico, en amarillo el valor actual de entrada a la puerta A
y a la puerta B.
Control de parámetros: Esta
zona se controla el valor de todos los parámetros del circuito.
Modificar el valor de los parámetros de los
elementos del circuito y del transistor es sencillo. Primero se
selecciona
el parámetro y después introduce el valor sin unidades y
sin múltiplos. El valor se modifica tecleándolo
directamente en el
cuadro de texto vapl o con la
barra de desplazamiento. Obsérvese que la barra recorre desde un
mínimo y un máximo que se pueden adecuar al experimento.
En el Applet aparecen todos los parámetros de
corriente relacionados con la definición del “1” y del “0”
tanto de entrada como de salida (IIH,IIL,IOH, IOL). Picando sobre las
opciones (CMOS y TTL) en la familia A o B se restablecen los valores
normalizados. En el caso de puertas lógicas CMOS es posible
cambiar la tensión de alimentación picando sobre Vcc y
Vdd para la familia correspondiente. Para observar la
degradación de los valores lógicos en función de
la carga se pueden variar los valores de corrientes de entrada y de
salida.
Elementos en el embudo
de conexión. Este embudo permite conocer si la
conexión es posible o no, si se forma un embudo la
conexión es posible sino no lo és. Las barras establecen
los valores de entrada y de salida de las familias. El punto amarillo
es la tensión de entrada en la puerta. El embudo consiste en dos
lineas: una para el "1" lógico que va dirigida desde VOH hasta
VIH y otra para el "0". Cabe destacar que se muestra el margen de ruido
como NmH margen a nivel alto y NmL margen de ruido a nivel bajo.
Elementos en el diagrama
de corrientes. Dentro del esquema se pueden apreciar para la
salida de A y para la entrada de B, las tres corrientes que pueden
entrar en juego: en negro la
corriente real, en rojo el
valor maximo de corriente a nivel bajo y en azul la corriente
máxima a nivel alto. El dibujo de las corrientes está
normalizado al valor más alto de las seis corrientes y son por
lo tanto gráficos orientativos. si la corriente real en negro
supera el maximo a nivel alto o bajo los valores lógicos se
degradarán por encima o por debajo de los maximos y minimos.
2.- Lanzador applet.
3.- Ejercicios.
Rango de tensiones y corrientes.
Pincha sobre el selector TTL en la familia A y en B
para restablecer los parámetros originales de TTL. A
continuación selecciona el valor de tensión de entrada
(VinA) y con la barra de desplazamiento cambia progresivamente la
entrada desde 5V a 2.1V. Observa los valores a la salida de las
puertas. ¿Qué ocurre?
Mientras la Vin>VIHminA (Observa la
gráfica de compatibidad) la entrada es considerada como un "1"
lógico, y a la salida se tendrá un "0" típico (VOA
es 0.04V). La corriente máxima permitida en la salida es
IOLmaxA, se muestra en rojo y su valor es 16mA (recuerda que las
corrientes se definen como positivas apuntando hacia las puertas). En
cuanto a la corriente "real" IOA, muestra la corriente de carga cuando
se conecta una única
puerta TTL, en el ejemplo, aparece 1.6mA, que corresponde con la
corriente IILmaxB.
En cuando a la puerta B, la entrada considera el "0"
y en su salida establece un "1" lógico. El valor es 3.4V cuando
no hay carga (no hay nada conectado a su salida).
Entrada fuera de límites.
Restablece los valores de TTL y prueba Vin=1.5, la
entrada no reconoce este valor de tensión como un "1" y como
respuesta en la salida aparece un valor indefinido. En este caso los
valores de corriente no son correctos, no se deberían poder
visualizar..
Efectos del aumento de corriente.
Restablecezca los valores originales TTL en ambas
puertas pinchando sobre los selectores TTLA y TTLB y el valor Vin a 5V
aprox. Esto último asegura que la puerta A interpreta la
tensión como un "1" lógico.
Para observar el efecto de cargabilidad, seleccione
el parámetro IILmaxB y arrastre la barra de desplazamiento desde
el valor original hasta un valor de -50mA (-0.05A).
¿La tensión de salida VOA aumenta o
disminuye conforme se aumenta IIL? ¿Por qué?
¿Cuándo la corriente es inferior a
-16mA, el valor de salida de A es interpretado por B como un "0"?
¿A qué otro valor de corriente
corresponden esos 16mA? ¿está por encima o por debajo del
valor máximo permitido en la salida?
¿y con -50mA qué tensión
aparece en la salida? ¿Es considerada un "0" lógico por
la puerta B? ¿por qué?
