Practica 3. Laboratorio Sistemas Digitales-Generadores de reloj

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELÉCTRONICA CARRERA: SISTEMAS INFORMÁTICA NRC: 2433 ASIGNATURA: SISTEMAS DIGITA ES BÁSICOS PRÀCTICA No: 3. 3 TEMA: PRÁCTICA NO INTEGRANTES: ALEJA DAVID P DANN ORE-S DE RELOJ or7 DOCENTE: ELEMBER GUANOLUIZA FECHA IWFEBRERO/2016 INFORME 1 . TEMA: CIRCUITOS GENERADORES DE RELOJ 2. OBJETIVOS GENERAL Comprender el principio de operación de los circuitos generadores de reloj para luego simularlos en un simulador Isis Proteus y posteriormente implementarlos en protoboard. ESPECÍFICOS Estudiar el funcionamiento del circuito NE55 y utilizarlo para generar la señal de reloi. mónicos de alta frecuencia de la onda cuadrada que pueden interferir en el comportamiento de estos sistemas. Clasificación de los generadores de reloj La señal de sincronía (referencia temporal) proviene de un dispositivo denominado «generador de reloj», distinguiéndose: a) Oscilador armónico o lineal: Genera una señal senoidal, se basa en un amplificador realimentado mediante un filtro. Cuando el sistema se conecta a la alimentación sólo existe ruido, que es muestreado, filtrado y aplicado a la entrada del amplificador, transcurrido cierto tiempo dispondremos a la salida e una senoide de frecuencia única.

Debido a que idealmente estos dispositivos poseen una frecuencia de resonancia, en la cual idealmente funcionan, se los suele conocer como resonadores. Dentro de esta categoría se puede distinguir diferentes tecnologías: Osciladores RC. Osciladores CC, donde el filtro es un circuito sintonizado (llamado circuito tanque). Osciladores a cristal (también llamados cuarzos). } SAW (Surface Acoustic Wave), permiten alcanzar frecuencias del GHz para la implementación de los mismos existen diferentes topologías: *Osciladores RC (de desplazamiento de fase, puente de Wien,… *Osciladores LC (oscilador Hartley, oscilador Colpitts… ) *Osciladores a cristal (oscilador Colpitts… ) b) Oscilador de relajación: Genera una señal no senoidal (cuadrada, triangular,… ). Están constituidos por un elemento almacenador de energía (p. e. condensador) y un circuito no lineal (pun Sch un elemento almacenador de energía (p. e. condensador) y un circuito no lineal (pun Schmitt Trigger) que periódicamente modifica la energía almacenada, provocando cambios abruptos en la señal de salida generada Dentro de esta categoría podemos distinguir diferentes Multivibradores (555).

Osciladores de anillo: en los que se basan circuitos como los VCO (Voltage Controlled Oscillator). Especificaciones típicas de las señales de reloj Algunas de las especificaciones a la hora de decidir cuál es el mejor generador de reloj para su respectiva aplicación son las siguientes: Frecuencia nominal de funcionamiento. Orden de sobretono: número de múltiplos impares que se generan de la frecuencia fundamental. Potencia: es el consumo de energía del oscilador. Factor de calidad (Q): es una medida (aplicada sólo a osciladores rmónicos) de la eficiencia de la señal generada.

La máxima estabilidad de un cristal depende del valor de «Q». Cuanto más pequeño esel ancho de banda del oscilador mayor es su Q Jitter: es la desviación del tiempo de muestreo real respecto al nominal. En otras palabras se puede definir como la variabilidad temporal de la frecuencia de una señal periódica. Tolerancia de la frecuencia: se refiere a la máxima desviación permitida y se expresa en partes por millón (PPM) para una temperatura especificada, usualmente 250C. Estabilidad de la frecuencia: se refiere a la máxima desviación en PPM.

La desviación está tomada con referencia a la frecuencia medida a 250C. En I máxima desviación en PPM. La desviacion está tomada con referencia a la frecuencia medida a 250C. En las especificaciones suele darse respecto a la temperatura y al tiempo/ envejecimiento, distinguiéndose entre corto plazo (1 día) y largo plazo año). Osciladores a cristal El cristal de cuarzo es utilizado como componente de control de la frecuencia de circuitos osciladores convirtiendo las vibraciones mecánicas en voltajes eléctricos a una frecuencia específica. Esto ocurre debido al efecto «piezoeléctrico».

La piezo-electricidad es ct icidad creada por una presión mecánica. En un material ele r piezoeléctrico, al aplicar una presión mecánica sobre un eje, tendrá como consecuencia la creación de una carga eléctrica a lo largo de un eje ubicado en un ángulo recto respecto al de la aplicación de la presión mecánica. Por las propiedades mecánicas, eléctricas, y químicas, el cuarzo es el material más apropiado para fabricar dispositivos con una frecuencia bien controlada, ya que sus características son prácticamente constantes respecto al tiempo y la temperatura.

De este modo, cuando se aplica una diferencia de tensión entre dos caras opuestas de este material se generará una frecuencia que vendrá determinada, junto con su factor de calidad, por las características del cristal, tales como su dimensión o la orientación de las superficies respecto a sus eje Algunos valores típicos de las especificaciones de los cristales comerciales son: Frecuencia de funcionamiento: cuando se incrementa la fr de los cristales comerciales son: Frecuencia de funcionamiento: cuando se incrementa la frecuencia solicitada, el espesor del cuerpo del cristal disminuye por supuesto existe un limite en el proceso de fabricaclón. Alrededor de 30MHz, el espesor de la placa del cristal comienza a ser muy delgada. Tolerancia de la frecuencia: los valores típicos están entre 15 y 100 PPM. Estabilidad respecto a la temperatura y el paso del tiempo: sus valores típicos oscilan entre 10 y 20 PPM. Envejecimiento: su valor tipico suele estar entre los 3 y 7 años.

Suele venir determinado por efectos tales como un exceso de potencia disipada, pérdida de elasticidad o efectos térmicos. Potencia disipada por el cristal: siendo un valor típico igual 100 Circuito integrado 555 El 555 es el más popular de los circuitos integrados temporizadores. Existen dos versiones el NE555, fabricado con tecnología bipolar, y el ICM7555, fabricado con tecnología CMOS, pudiéndose sustituir el uno por el otro en la mayoría de las ocaslones, puesto que la disposición de las patillas es la misma, diferenciándose ambos fundamentalmente en la alimentación que necesitan. El 555 se trata de un dispositivo muy estable que puede trabajar como temporizador o como generador de ondas cuadradas y rectangulares (multivibrador).

Funcionando como temporizador el tiempo está controlado por un grupo RC externo formado por una resistencia y un condensador (modo monoestable), mientras que funcionando como generador de impulsos rectangulares la fr condensador (modo monoestable), mientras que funcionando como generador de impulsos rectangulares la frecuencia es controlada por un conjunto externo formado por dos resistencias y un condensador (modo astable). Algunas de las características más importantes de este dispositivo son las siguientes: Máxima frecuencia de operación en modo astable está entre 500 KHz y 2 MHz. Compatible con circuitos integrados de la familia TTL. Estabilidad de funcionamiento frente a la temperatura igual a 0,005 Se presentan en cápsulas DIL de 8 ó 14 terminales Instrumentos y dispositivos utilizados Resistencias Cables de conexión Protoboard Fuente 5(v) Capacitores Clrcuito integrado 555 Amplificador operacional 4MHz Xtal Compuertas inversoras CMOS 4049 4. Desarrollo de la practica 4. 1.

Simule el diseñe con el 555 un generador de relej con un f=1Hz para que el ciclo de trabajo sea: a) 25% 5. RB; c=100uF 5. 7. RA=1k 8. 10. ndas obtenidas en el punto anterior 40. 41. 41 . 1. Arme el protoboard el diseño de reloj de 10kHz 41. 2. Simule un reloj de 1 kHz usando amplificadores operacionales 41. 3. Graficar las formas de ondas obtenidas en el punto anterior 41. 4. Simule un generador de reloj de 4MHz usando Xtal 42. -r: f=l/T 4MHZ=nrr 43. 44. RB—IOO 45. 46. 47. 48. 48. 1. Graficar las formas de ondas obtenidas en el punto anterior 49. 50. 51 . CUESTIONARIO 52. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 53. Conclusiones 54. Recomendaciones 55. 2. 1.

Es necesario verificar que tanto el protoboard como los iferentes elementos electrónicos se encuentren en perfecto estado y aun funcionen (vida útil). Además se debe tomar precauciones para manipular los circuitos. 56. 2. 2. Se debe conectar de manera correcta la compuerta de acuerdo al datasheet correspondiente para evitar fallos inesperados y agregar resistencias al momento de conectar los Leds para que estos no se quemen 57. 58. BIBLIOGRAFÍA («SIN AUTOR»). (2005). Sistemas eléctricos. Pearson Prenteci Hall. Gerez Greise, V. (2001). Teoría de sistemas y circuitos. México: Repres. y ser. ing. Gussow, M. (1985). Funda temas Digitales. México: