Punta lógica de tres estados
| ||||
Punta lógica de tres estados. Dispositivo electrónico que se cuenta entre los instrumentos electrónicos de gran utilidad en el campo de la electrónica digital. Esta punta lógica sencilla de tres estados permite detectar si el nivel de voltaje en un circuito es alto, bajo o si el punto bajo prueba está abierto o presenta un estado o nivel de voltaje inaceptable.
Sumario
Esquema eléctrico y principio de funcionamiento del circuito
El circuito integrado 74LS04, perteneciente a la familia de circuitos digitales TTL, aunque también existen equivalentes CMOS y de otras tecnologías; facilita el uso de las cinco compuertas, de las seis que dispone, del tipo NOT o inversores, cuyo funcionamiento se describe a partir de establecer su salida en nivel alto ("1" lógico) si su entrada es baja ("0" lógico); y si su entrada es alta, su salida será baja.
En el diagrama electrónico de la punta de prueba que muestra la figura, el transistor NPN que aparece actúa como un simple switch o interruptor, de tal manera que cuando en el punto P (entrada de la punta de prueba) aparece un voltaje bajo, no se origina corriente de base (B) y por tanto tampoco habrá corriente de colector, así que el transistor se abre y no permite flujo de corriente entre su colector (C) y su emisor (E).
Esto hace que el voltaje en la resistencia R3 sea de 0 V, o nivel bajo; lo que a su vez ocasiona que la salida de los dos inversores, el D y el E, en paralelo, alcancen el nivel alto, evitando que el LED D2 se encienda. Simultáneamente, con todo esto, el voltaje bajo en P (en la sonda de la punta lógica) hace que la salida del inversor A se haga alta, y por ende la salida de los inversores en paralelo, B y C, vayan al nivel bajo, garantizando así el encendido del LED D1.
Para el caso en que el nivel de voltaje en P sea alto, la salida de los inversores A, B y C será todo lo contrario a la descrita anteriormente y el LED D1 no se encenderá. Ante un nivel alto de voltaje en P circulará corriente por la base del transistor Q1 que ahora conducirá, haciendo que aparezca un nivel de voltaje alto en la resistencia R3, lo que a su vez causará un "0" lógico a la salida del par de inversores D y E, por lo que el LED D2 se enciende.
Ahora, si el punto P se deja al aire, no habrá corriente de colector por el transistor debido a la ausencia de corriente de base, y por tanto el voltaje en R3 será de 0 V, lo que hará que a la salida de los inversores D y E se tenga un nivel de voltaje alto que impedirá que D2 encienda.
Adicionalmente, la entrada a la compuerta inversora A quedará flotando, lo cual en la familia TTL equivale a un "1" lógico a la entrada. Esto hace que a la salida del inversor se tenga un "0" lógico y por tanto a la salida de la pareja de inversores B y C se tendrá un nivel alto de voltaje, evitando que D1 encienda. Por tanto si la sonda de la punta de prueba se deja al aire, ninguno de los dos LED´s encenderá.
Los inversores B y C, así como los D y E se han conectado en paralelo para incrementar su capacidad de drenar corriente.
Listado de componentes
| Cantidad |
Referencia |
Descripción |
|---|---|---|
| 1 |
IC1 |
Circuito integrado 74LS04 |
| 1 |
R1 |
10 KΩ -1/4W |
| 1 |
R2 |
1 KΩ -1/4W |
| 1 |
R3 |
470 Ω -1/4W |
| 2 |
R4, R5 |
220 Ω -1/4W |
| 1 |
Q1 |
Transistor NPN 2N3904 |
| 2 |
D1, D2 |
LED´s - AL308 (D1 rojo y D2 verde) |
| 1 |
- |
Base de IC de 14 pines |
| 1 |
P |
Punta de prueba metálica |
| 1 |
- |
Conector de 2 pines |
| 2 |
- |
Caimanes miniatura rojo y negro |
| 2 |
- |
Cables rojo y negro No. 24 de 20 cm |
Ensamble y puesta a punto
En el diagrama eléctrico es imprescindible verificar cada componente para proceder primeramente a montar las resistencias, posteriormente se recomienda insertar la base del circuito integrado en el circuito impreso, después el transistor, los dos LED´s y finalmente el conector con los bornes de dos pines en el que se acoplan los cables de polarización de la punta lógica.
Una vez soldados todos los componentes y accesorios se debe fijar la placa del impreso en forma horizontal y fundir abundante soldadura sobre la porción cuadrada de cobre ubicada en la punta del circuito impreso.
Posteriormente, fijando uno de sus extremos con un alicate, se debe fundir abundante soldadura sobre el extremo roscado del terminal de prueba metálico, incluyendo en el calentamiento la soldadura que ya había fundido sobre el cuadro de cobre del impreso. Es importante garantizar que el soldador alcance una elevada temperatura para así evitar una soldadura fría y el consecuente contacto intermitente en el circuito y el desprendimiento de la punta.
Finalmente se debe limpiar con disolvente o alcohol y un cepillo de dientes los residuos de material fundente o soldadura que pudieran quedar sobre el circuito impreso.
Modo de trabajo
Es recomendable antes de proceder a su uso, cortar un pedazo de cinta adhesiva con la forma del circuito impreso para cubrir con ella el lado de la soldadura a fin de evitar posibles daños debidos a contactos indeseados entre los componentes de la punta lógica y el circuito bajo prueba.
La punta lógica de tres estados se energiza con la misma fuente de voltaje del circuito bajo prueba. Como esta punta utiliza un circuito integrado perteneciente a la familia TTL, sólo puede ser utilizada en circuitos digitales a experimentar o diagnosticar cuya polarización sea de 5 V. Generalmente se hace corresponder el "cable del caimán rojo con el positivo de la alimentación."
Una vez que se alimente con 5 V, se puede testear con la punta los diferentes puntos en un circuito digital en los que interese saber el nivel del voltaje, obteniendo como indicación visual el encendido del LED rojo si el punto bajo prueba es de nivel alto, y por el contrario, si el punto es de nivel bajo encenderá el LED verde. Con la punta al aire, ninguno de los dos indicadores debe encender.
Como medida de seguridad, ningún punto del circuito a experimentar en el que se use la punta lógica debe presentar voltajes que excedan los 5 V.
Fuentes
- Baena Oliva, Carmen. [et al]. Problemas de circuitos y sistemas digitales. Departamento de Tecnología Electrónica. Universidad de Sevilla. Editorial McGraw-Hill. España, 1997 ISBN 84-481-096-1
- Bignell, James W. y Robert L. Donovan. Electrónica Digital. CECSA (Compañía Editorial Continental S.A.) México, 1997 ISBN 968-26-1307-8
- Millman, Jacob y Arvin Gravel. Microelectrónica. Sexta Edición. Editorial Hispano América. Hispano Europea, S. A. Barcelona, España, 1995. ISBN 84-255-0885-1
- Revista Electrónica Digital Moderna. CEKIT. Compañía Editorial Tecnológica / Fascículo # 1. Pereira, Colombia, 1999 ISBN 987-9301-25-0
