1er. Laboratorio
Procedimiento 1ra. Parte
Conecte las salidas salidas TTL del generador generador OK Electronics al osciloscopio, osciloscopio, a una frecuencia de un KHz, dibuje y mida la amplitud que presenta esta señal, así como los flancos de subida y bajada, indicando las escalas y rangos de los ejes.
Varíe la frecuencia del generador entre el rango de 1KHz, 10KHz, 100KHz y 1MHz y observe como se distorsiona la señal, anote a que frecuencia Ud. Considera que la señal se distorsiona y ¿porqué?
Notamos que a partir de 500KHz aproximadamente la señal comienza mostrar cierta distorsión pero es notoria a partir de 1MHz y claramente visible en 2MHz, esta distorsión se debe al tiempo de respuesta de los elementos semiconductores que son los responsables de generar este tipo de señal.
Varíe las frecuencias entre 1KHz, 100KHz, 1MHz y 2MHz y vea lo que ocurre con los flacos a medida que aumenta la frecuencia (haga una ampliación 10X del osciloscopio) y mida la frecuencia a la que Ud. considera que el flanco ya no es vertical con relación a su primera medida.
A partir de 10KHz los flancos son ligeramente inclinados pero se en 2MHz no se observa una inclinación o recta sino mas bien una curva, cabe señalar q los tiempos de subida y de bajada son relativamente iguales pero las formas de onda en los cambios de nivel son los que varían en función del aumento de la frecuencia.
Mida el ciclo de trabajo de su señal TTL a 1KHz.
El ciclo de trabajo para esta señal es como lo indica el osciloscopio aproximadamente 992.9 µs.
Escoja su nivel de referencia GND en su osciloscopio y coloque el selector de acoplamiento de señal de entrada en la posición DC. Conecte la salida del generador a un canal del osciloscopio y escoja una señal cuadrada a un KHz y con un voltaje de 5 voltios y con un nivel OFFSET ubique esta señal sobre su nivel de referencia escogido. Anote las principales características de la señal. -
-
Inicialmente la señal está en la parte inferior de la pantalla del osciloscopio porque el nivel de OFFSET esta en cero, a medida que subimos el nivel OFFSET la señal se mueve verticalmente hacia arriba. La señal puede ser movida en forma vertical mas no en forma horizontal. Lo visto se asemeja a una suma de tensiones, es decir, el OFFSET es un nivel de potencial constante al cual le sumamos una señal variable en el tiempo y da como resultado que la señal variable se monte sobre la que es constante transportándose verticalmente
Mida también el tiempo de establecimiento de la señal cuando la frecuencia aumenta a valores muy altos (mayores de 1MHz). Leer anexo1. Anote los valores. Como veremos en las imágenes mas abajo el tiempo de subida o de cambio de nivel “0 lógico” a “1 lógico” es de 35 ns, mientras que el tiempo de bajada o de cambio de nivel “1 lógico” a “0 lógico” es de 22ns, esto lo medimos con la ayuda de los cursores a una frecuencia aproximada de 2MHz.
2da. Parte Usando el módulo de experimentos, implemente el siguiente circuito
Conecte los switch’s, cada uno a un diodo y hágalos variar deforma de obtener todas las combinaciones posibles. Medir el voltaje de salida D para cada combinación y determine el valor lógico correspondiente. SW 1 SW 2 SW 3 C (volts) C (log) 0 0 0 0.61 0 0 0 1 0.63 0 0 1 0 0.63 0 0 1 1 0.67 0 1 0 0 0.63 0 1 0 1 0.67 0 1 1 0 0.67 0 1 1 1 4.97 1 Utilizando el módulo de experimentos, implemente el circuito de la figura
Conecte los switch’s, cada uno a un diodo y hágalos variar deforma de obtener todas las combinaciones posibles. Medir el voltaje de salida D para cada combinación y determine el valor lógico correspondiente. SW 1 SW 2 SW 3 C (volts) C (log) 0 0 0 0 0 0 0 1 4.27 1 0 1 0 4.27 1 0 1 1 4.31 1 1 0 0 4.28 1 1 0 1 4.31 1 1 1 0 4.32 1 1 1 1 4.33 1
3ra Parte
Con respecto a las formas de onda medidas, pueden existir otras tipos de distorsión, ¿cuáles pueden ser? Si, los tipos de distorsión pueden ser también causados por la mala compensación de la punta de prueba, generando curvas en los puntos de cambio de nivel lógico, también existe el ruido que provoca ligeras y en algunos casos graves distorsiones en la señal por falta de una buena conexión a tierra. ¿Por qué la onda cuadrada se distorsiona a altas f recuencias? Por que por ejemplo a 2MHz el periodo es de 500ns, con ello tenemos que el tiempo de cambio de nivel lógico en promedio es de 25ns, ahora el tiempo de respuesta de un elemento semiconductor debidamente dopado es también en ns, además existen características capacitivas en un diodo que generan este tipo de distorsiones a altas frecuencias, para evitar esto se construyen dios especiales o semiconductores especiales capaces de trabajar a elevadas frecuencias. Después de haber llenado las tablas; a que conclusión llegaría analizando cada una de las tablas, es posible indicar que los valores obtenidos puedan asemejarse a una compuerta lógica, de ser así que compuertas son. Si se asemejan a una compuerta lógica, la primera tabla refleja la lógica para una compuerta AND (común), mientras que la segunda tabla refleja una AND solo que aquí es necesario que todas sus entradas estén a nivel 0 para tener una salida en nivel 1 lógico.
4ta Parte Conclusiones Aprendimos las múltiples opciones del osciloscopio y el generador de señales con respecto a la forma de onda cuadrada de 5 voltios. Pudimos simular compuertas lógicas con un simple arreglo de diodos.
Manipulamos el osciloscopio para obtener ampliaciones de señal, visualizar flancos, frecuencia, periodo, cursores, etc. Observamos la aparición de defectos en las señales a medida que se incrementaba la frecuencia. Dimos como respuesta que las distorsiones en la señal eran generadas por diversas causas tales como tiempo de respuesta de un semiconductor, compensación de la punta de prueba así como por errores aleatorios
Integrantes
Quispe Huanca A. Joel Cruz Quispe Eduardo Ramirez Llerena, Nilton Rudy.
