Trabajo Laboratorio Punta Lógica

Regional Meta

Centro de Industria y servicios del META

TECNÓLOGO EN MANTENIMIENTO ELECTRÓNICO E INSTRUMENTAL

INDUSTRIAL

Diseño Circuitos

2013

Sistema de Gestión de la Calidad

Regional META


TECNÓLOGO EN MANTENIMIENTO ELECTRONICO E INTRUMENTAL INDUSTIAL

Ficha: 396991

Fecha: Febrero 22 de 2013

JORGE ALEXANDER SILVA CRUZ 86043385


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Ficha: 396991



Control del Documento Nombre Cargo Dependencia Firma Fecha

Autor JORGE ALEXANDER

SILVA CRUZ Aprendiz


FIRMA

Tema

PUNTA LOGICA


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Tabla de Contenido

1. Objetivo General

2. Objetivos Específicos

3. Justificación

4. Marco Teórico a. Familias Lógicas b. Tecnología TTL c. Tecnología CMOS d. Punta Lógica

5. Desarrollo - Elaboración Punta Lógica

a. Corte Baquelita b. Limpieza y pulido Baquelita c. Impresión Circuito en la Baquelita d. Ataque con acido Férrico e. Apertura de orificios para instalación de elementos en la

baquelita f. Soldadura g. Comprobación Punta Lógica

6. Conclusiones

7. Bibliografía / Cibergrafía


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1. OBJETIVO GENERAL

Adentrarnos en el estudio de circuitos integrados a través del conocimiento de las familias de puertas lógicas como la TTL (Transistor – Transistor Logic) y la CMOS (Complementary Metal – Oxide Semiconductor), lo que nos permitirá adquirir la destreza para el diseño y ejecución de un circuito electrónico según la necesidad y aplicación requerida.

2. OBJETIVOS ESPECIFICOS Conocer el método de impresión de circuitos sobre la baquelita.

Adquirir destreza en el uso de cautín en la soldadura de elementos

electrónicos en los circuitos.

Elaborar y observar el funcionamiento de una puerta lógica que detecte voltaje cero (0) encendiendo un Diodo Led rojo, y voltaje mayor a cero (0) encendiendo un Diodo Led verde.


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3. JUSTIFICACIÓN

La razón por la que se realizó este laboratorio de electrónica, en el cual elaboramos una punta lógica, fue el de adquirir el conocimiento y destreza en el corte y alistamiento de baquelitas para la impresión de circuitos; llevar a cabo el ataque de acido férrico a la baquelita teniendo en cuenta el uso de las EPP´s; usar el cautín para soldar los elementos electrónicos en el circuito y observar el funcionamiento de una puerta lógica según los parámetros requeridos, como fue en este caso evidenciar cuando el voltaje es cero (0) y cuando es mayor a cero (0).


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4. MARCO TEÓRICO

a. Familias Lógicas La familia lógica, es un grupo de puertas o compuertas lógicas que pueden ser interconectadas entre sí, sin ningún tipo de interfase, es decir, una salida de un circuito integrado puede conectarse directamente con la entrada de otro circuito. Las familias pueden clasificarse en bipolares y MOS. Familias bipolares: RTL, DTL, TTL, ECL, HTL, IIL. Familias MOS: PMOS, NMOS, CMOS. Las tecnologías TTL (lógica transistor- transistor) y CMOS (metal oxido-semiconductor complementario) son las más utilizadas en la fabricación de circuitos integrados SSI (baja escala de integración) y MSI (media escala de integración).

b. Tecnología / Familia TTL La familia TTL ( Transistor - Transistor Logic), es decir, "lógica transistor a transistor", es una tecnología de construcción de circuitos electrónicos digitales, donde los elementos de entrada y salida del dispositivo son transistores bipolares. Características de TTL Su tensión de alimentación se halla comprendida entre los 4,75V y los

5,25V (como se ve, un rango muy estrecho). Normalmente TTL trabaja con 5V.

Los niveles lógicos vienen definidos por el rango de tensión

comprendido entre 0,0V y 0,8V para el estado L (bajo) y los 2,4V y Vcc para el estado H (alto).

http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_uni%C3%B3n_bipolar


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La velocidad de transmisión entre los estados lógicos es su mejor base, sin embargo, esta característica le hace aumentar su consumo siendo su mayor enemigo. Motivo por el cual han aparecido diferentes versiones de TTL como FAST, LS, S.

Las señales de salida TTL se degradan rápidamente si no se transmiten a través de circuitos adicionales de transmisión (no pueden viajar más de 2 m por cable sin graves pérdidas).

Los circuitos de tecnología TTL se prefijan normalmente con el

número 74. El prefijo 54 es usado para las series militares e industriales. Posteriormente sigue un numero de una o varias cifras que representa la familia y luego otro de 2 a 4 cifras que representa el modelo del circuito.

Con respecto a las familias cabe distinguir:

TTL: Serie estándar.

TTL-L (low power): Serie de bajo consumo.

TTL-S (schottky): Serie rápida (usa diodos Schottky).

TL-AS (advanced schottky): Versión mejorada de la serie anterior.

TTL-LS (low power schottky): Combinación de las tecnologías L y S (es la familia más extendida).

TTL-ALS (advanced low power schottky): Versión mejorada de la serie LSS.

TTL-F (FAST: fairchild advanced schottky).

TTL-AF (advanced FAST): Versión mejorada de la serie F.

TTL-HCT (high speed C-MOS): Serie HC dotada de niveles lógicos compatibles con TTL.

TTL-G (GHz C-MOS): GHz

http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo_Schottky


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c. Tecnología / Familia CMOS La Tecnología CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), hace uso básicamente de transistores de efecto de campo NMOS Y PMOS. En la familia lógica CMOS, el término complementario se refiere a la utilización de dos tipos de transistores en el circuito de salida. Se usan conjuntamente MOSFET (MOS Field-Effect transistor, transistor de efecto campo MOS) de canal n (NMOS) y de canal p (PMOS) en el mismo circuito, para obtener varias ventajas sobre las familias P-MOS y N-MOS. La tecnología CMOS es ahora la dominante debido a que es más rápida y consume aún menos potencia que las otras familias MOS. Estas ventajas son opacadas un poco por la elevada complejidad del proceso de fabricación del circuito integrado y una menor densidad de integración. La lógica CMOS ha emprendido un crecimiento constante en el área de la MSI, principalmente a expensas de la TTL, con la que compite directamente. El proceso de fabricación de CMOS es más simple que el TTL y tiene una mayor densidad de integración, lo que permite que se tengan más circuitos en un área determinada de sustrato y reduce el costo por función. La gran ventaja de los CMOS es que utilizan solamente una fracción de la potencia que se necesita para la serie TTL de baja potencia (74L00), adaptándose de una forma ideal a aplicaciones que utilizan la potencia de una batería o con soporte en una batería. El inconveniente de la familia CMOS es que es más lenta que la familia TTL, aunque la nueva serie CMOS de alta velocidad “HCMOS” (SERIES HC y HCT), que vio la luz en 1983, puede competir con las series bipolares avanzadas en cuanto a velocidad y disponibilidad de corriente, y con un consumo menor, con las series 74 y 74LS. El primer fabricante que produjo lógica CMOS, denominó a estos circuitos integrados como la serie 4000 (4000, 4001, etc.) y este sistema de numeración fue adoptado por otros fabricantes. Algunos fabricantes han producido una amplia gama de componentes CMOS siguiendo las funciones y asignación de pines de las familias TTL 74XX. Éstos reciben números de serie como 74CXX, 74HCXX, 74HCTXX, 74ACXX o 74ACTXX, en los cuales la “C” significa CMOS, la “A” indica que son dispositivos avanzados y la “T” indica que estos dispositivos son compatibles con los de las familias TTL (trabajan con los niveles lógicos y de alimentación TTL).


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Diferencias entre las familias CMOS y TTL Las diferencias más importantes entre ambas familias son:

En la fabricación de los circuitos integrados se usan transistores bipolares par el TTL y transistores MOSFET para la tecnología CMOS

Los CMOS requieren de mucho menos espacio (área en el CI) debido a lo compacto de los transistores MOSFET. Además debido a su alta densidad de integración, los CMOS están superando a los CI bipolares en el área de integración a gran escala, en LSI - memorias grandes, CI de calculadora, microprocesadores-, así como VLSI.

Los circuitos integrados CMOS es de menor consumo de potencia que los TTL.

Los CMOS son más lentos en cuanto a velocidad de operación que los TTL.

Los CMOS tienen una mayor inmunidad al ruido que los TTL.

Los CMOS presenta un mayor intervalo de voltaje y un factor de carga más elevado que los TTL.

En resumen podemos decir que: TTL es diseñada para una alta velocidad y la CMOS es diseñada para un bajo consumo. Actualmente dentro de estas dos familias se han creado otras, que intentan conseguir lo mejor de ambas: un bajo consumo y una alta velocidad. La familia lógica ECL se encuentra a caballo entre la TTL y la CMOS. Esta familia nació como un intento de conseguir la rapidez de TTL y el bajo consumo de CMOS, pero en raras ocasiones es empleada.


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d. Punta Lógica La Punta Lógica es un dispositivo indispensable en el campo de los circuitos digitales, ya que permite detectar los niveles de voltaje presentes en los mismos, teniendo en cuenta que estos circuitos manejan dos niveles de potencia de corriente continua designados como: un Cero lógico, que comprende un valor aproximado de cero (0) voltios, y un Uno lógico, con un valor de tensión de cinco (5) o más voltios.

Foto 1: Punta Lógica


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5. DESARROLLO – ELABORACION PUNTA LOGICA

Materiales:

Baquelita (1)

Resistencias (1 de 10K, 1 de 1K, 1 de 470 ohm)

Transistor 2N3904

Base para integrado 14 pines

Integrado 74LS04

LED 3mm, uno rojo, uno verde

Caimán, uno negro, uno rojo Herramientas:

Cautín (25-30 W)

Estaño 60SN/40PB de 0.8 mm

Acido Férrico

EPP´s (Elementos de Protección Personal)

Taza plástica para agua – diluir acido

Esponjilla de brillo

Plancha

Base de madera


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a. Corte Baquelita Una vez conocido el tamaño del circuito impreso (papel fotográfico), tomamos las medidas en la baquelita y procedemos a cortar el área requerida. Foto 5. a: 1. Corte baquelita según tamaño del circuito

Foto 5. a: 2. Circuito Impreso

Foto 5. a: 3. Baquelita y circuito impreso


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b. Limpieza y pulido Baquelita Una vez cortada la baquelita según el tamaño del circuito impreso, procedemos a limpiar y pulir. Lo más recomendable es hacerlo mediante una esponjilla de brillo, así evitaremos quitar el revestimiento de cobre de la misma. Foto 5. b: 1. Limpieza baquelita

Foto 5. b: 2. Pulido y terminado Baquelita

c. Impresión Circuito en la Baquelita Una vez lista la baquelita, se le adhiere el circuito impreso con muy poca cinta y sobre una superficie plana se procede a planchar con un movimiento y temperatura constante. Foto 5. c: 1. Circuito se adhiere a la Baquelita

Foto 5. c: 2. Planchado


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Posteriormente, y al finalizar el planchado (aprox. 5 min), se sumerge en agua, preferiblemente tibia, el circuito en la baquelita, para así con los dedos muy suavemente iniciar el retiro del papel sobrante del circuito. Foto 5. c: 3. Mojado y retiro de papel.

d. Ataque con acido Férrico Una vez retirado el papel de la baquelita y luego de revisar que el circuito haya recibido correctamente el transfer con la plancha, se procede a realizar el ataque con el acido férrico para eliminar el cobre sobrante en la baquelita. Es importante mencionar, que este acido es altamente tóxico, por lo que es indispensable utilizar los elementos de protección personal, como guantes, tapaboca, y gafas. Foto 5. d: 1. Ataque con Acido Férrico.

NOTA: Para mejores resultados, utilice el acido férrico en agua tibia y agite constantemente durante el proceso.


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e. Apertura de orificios para instalación de elementos en la baquelita

Una vez terminado el proceso con el acido férrico, se lava adecuadamente la baquelita y se procede con la apertura de los oricios para la instalación de los elementos del circuito. Se recomienda una broca de 0.8mm para un terminado más fino sin que haya rotura de las pistas impresas. Foto 5. e: 1. Apertura Orificios Mototool

f. Soldadura Para este tipo de soldadura en circuitos, se recomienda utilizar un cautín no mayor a 30W para evitar altas temperaturas que pueden dañar las pistas del circuito. De igual manera, el estaño más adecuado es el de 0,8 mm a una razón 60Sn/40Pb. Foto 5. f: 1. Soldando Elementos.


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g. Comprobación Punta Lógica Para la comprobación de la Punta Lógica, conecte el cable/caimán positivo en el positivo de la fuente de 5V y el cable/caimán negativo al negativo de la fuente, de allí obtendremos un UNO Lógico para el caso donde existe tensión, en cuyo caso se enciende el LED de color verde. De igual manera, un CERO Lógico donde no existe tensión, en cuyo caso se enciende el LED de color rojo. Foto 5. g: 1. Uno Lógico – Existe tensión – Led verde encendido

Foto 5. g: 2. Cero Lógico – NO Existe tensión – Led rojo encendido


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6. CONCLUSIONES

Con el trabajo realizado en este laboratorio de electrónica, logramos

adquirir el conocimiento para realizar el proceso de transfer de un circuito impreso a la baquelita, así como el montaje de los elementos electrónicos que contiene una Punta Lógica.

Este conocimiento adquirido durante todo el taller de electrónica, nos

otorga la posibilidad de ensamblar circuitos por nuestra propia cuenta, evitando así comprar o requerir a empresas por este servicio de construcción de circuitos.

Observamos el funcionamiento de una punta lógica y sus compuertas

de uno lógico para presencia de voltaje y cero lógico al no hallar tensión.


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7. BIBLIOGRAFIA / CIBERGRAFIA

- CHRISTIAN TAVERNIER, “Circuitos lógicos programables”, Paraninfo, 1994. - NEIL H. E. WESTE, KAMRAN ESHRAGHIAN, “Principles of CMOS VLSI design. A Systemserspective”, Addison Wewsley, 1994. . - Páginas de Internet: http://www.ladelec.com/teoria/electronica-digital http://es.wikipedia.org/wiki/Tecnolog%C3%ADa_TTL

http://www.ladelec.com/teoria/electronica-digital

http://es.wikipedia.org/wiki/Tecnolog%C3%ADa_TTL

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