INTRODUCCIÓN

Un circuito interfaz es aquel que se conecta entre el manejador y la carga, su función consiste en tomar la salida del manejador y su condición de manera que sea compatible con los requerimientos de carga. Este tipo de interconexión ocurre usualmente en circuitos complejos, donde los diseñadores utilizan distintas familias lógicas para diferentes partes del sistema, a fin de tomar ventajas de los puntos fuertes de cada familia.

Los CI de la misma lógica están diseñados para ser conectados entre sí sin necesidad de hacer consideraciones especiales, siempre y cuando no se exceda las limitaciones de carga de cada salida. Cuando se conecta la salida de un CI a la entrada de otro que pertenece a una familia lógica diferente o a una serie diferente dentro de la misma familia lógica, en general habrá que preocuparse por los parámetros de voltaje y corriente de los dos elementos.

Los valores de corriente de entrada para CMOS son extremadamente bajos comparados con los de TTL. De este modo, TTL no presenta ningún problema para satisfacer los requerimientos para la corriente de los dispositivos de CMOS. Sin embargo existe un inconveniente cuando se comparan los voltajes de salida TTL con los requerimientos para el voltaje de entrada de CMOS.

La solución es que la salida de TTL se conecte a una fuente de 5V con un resistor activo en alto. La presencia del resistor activo ocasionara que la salida TTL se eleve aproximadamente a 5V en el estado alto, con lo que dará una entrada en CMOS adecuada.

CONFIGURACIÓN ASTABLE

Un astable es un multivibrador que no tiene ningún estado estable, lo que significa que posee dos estados "quasi-estables" entre los que conmuta, permaneciendo en cada uno de ellos un tiempo determinado. La frecuencia de conmutación depende, en general, de la carga y descarga de condensadores.

Entre sus múltiples aplicaciones se cuentan la generación de ondas periódicas (generador de reloj) y de trenes de impulsos.

En nuestra experiencia de laboratorio, elegimos hacer la interface TTL-CMOS con la siguiente configuración:

Cuando hacemos una interfase desde la familia TTL hasta la CMos, debemos tener en cuenta que la tensión que entrega la primera es muy baja en comparación a la que necesita la segunda como entrada; esto quiere decir que lo que una compuerta TTL entrega como un “1” lógico, no será reconocido como tal, por la compuerta Cmos. Para solucionar este inconveniente, colocaremos una resistencia, a la cual llamamos resistencia de “Pull-Up” ,conectada a Vcc, ésta debe tener un valor tal que no produzca una circulación de corriente mayor a la que soporta el componente.El valor predeterminado para esta resistencia, con una Vcc=5V es en un rango entre 2KΩ≤Rp-u≤6KΩ

Listado de los componentes utilizados:

Resistencia de pull-up= 4,7 KΩResistencia de Oscilación=4,7 KΩCapacitor = 0.1 µF2 Chips NAND, uno de cada familia lógica

De este modo, el circuito original, quedo como se puede observar en la foto a continuación:

Luego del armado del circuito, procedimos a la conexión de la fuente de 5V, y un osciloscopio, para poder observar la carga y descarga del capacitor, y lo que sucede tanto en la entrada (sobre R de oscilación) y a la Salida ( Vo).

A bornes de la resistencia se observa:

Chip nand de dos compuertas.CMos

Puesta a tierra de cada Chip

La amplitud es de 3 V, y la frecuencia es:7x10 µs =70 µs 1/70 µs = 14285 Hz Aproximadamente 14 KHzA la salida se visualiza:

La amplitud es de 3,5 V, y la frecuencia es:4x 10 µs=40 µs1/40 µs= 25 KHz

Si bien en las fotos no se puede observar (ya que movimos la señal sobre la pantalla para que la cuantificación resultara mas sencilla a la vista) ambos trenes de impulsos se encuentra desfasado en 180 entre si.

CONFIGURACIÓN MONOESTABLE

El monoestable es un circuito multivibrador que realiza una función secuencial consistente en que al recibir una excitación exterior, cambia de estado y se mantiene en él durante un periodo que viene determinado por una constante de tiempo. Transcurrido dicho periodo de tiempo, la salida del monoestable vuelve a su estado original. Por tanto, tiene un estado estable (de aquí su nombre) y un estado casi estable.

En la entrada comando, es necesario meter un tren de impulsos, de este modo, ésta seria la entrada variable del circuito. Esto se logra ingresando un circuito astable ( como el explicado anteriormente) ,con un integrado 555, o con un tren de impulsos de onda cuadrada ingresado desde un generador.

En principio hicimos un circuito monoestable, sin interface, es decir con dos compuertas nand TTL y luego llevarlo a interfase interface de CMOS a TTL.

Circuito sin interfase:

La imagen tomada con el osciloscopio a la entrada fue:

Y la obtenida a la salida fue:

Como se puede observar, se encuentran desfasadas 180 grados, no las visualizamos a las dos juntas, porque una de las dos señales salía de foco.

INTERFASE CMOS A TTL

Aquí el problema que se nos presenta, es que la compuerta de la Familia CMos no entrega la cantidad de corriente que necesita la TTL, por este motivo se debe colocar

un amplificador de corriente, y el componente adecuado para realizar el acoplamiento es el transistor. Es necesario tener en cuenta para los cálculos, los valores de tensión y corriente de estado inicial, para no alterar esa condición y se produzca una buena adaptación. El modelo es el siguiente:

A continuación se detallan los cálculos, teniendo en cuenta a cada transistor por separado:

Cálculos para T2:

1)Malla de entrada:

5V=Vbe+IbRb+0.001 Ib= 2µA

Rb= (5-0.7-0.01)/IbRb= 2,2 MΩ En el circuito utilizaremos el doble de este valor, por si ocurriera el caso más desfavorable.

2)Malla de salida:

5V= Vce+IeRe

Re= (5-Vce)/βIb Vce= 0.2 ( en caso de saturación)Re= 12 KΩ

Para el cálculo del T1:

1) Malla de entrada:

(Rb del T1 = Re del T2)

VT2 = IbRb+0.7

Ib= (VT2 -0.7)/RbIb= 0.34 mA

2) Malla de salida:

5= IcRc+0.2 Vce=0.2V Rc= (5-0.2)/Ic Ic= βIb= 71mA

Rc= 68 Ω

A continuación presentamos un listado de los componentes utilizados:Resistencias de valores comerciales similares a los calculados en el paso anterior1 capacitor2 Chips Nand, uno de cada familia lógica2 Transistores uno pnp y uno npn con una ganancia de aproximadamente 208 cada uno.

La imagen obtenida del osciloscopio de la entrada del circuito fue:

Esta imagen fue tomada sobre el capacitor.

La imagen tomada a la salida del circuito es la siguiente: