En las escuelas técnicas, ingeniería y de segundo grado se estudia electrónica digital con base en los circuitos integrados de la familia TTL. Evidentemente, los mismos principios aplicados a esta familia también sirven para otras como la CMOS, cambiando apenas características de entrada y salida y tensiones de alimentación. Sin embargo, en esta fase de estudios, lo que los estudiantes necesitan es de circuitos prácticos TTL para ayudarles en el desarrollo de sus proyectos. En este artículo damos una pequeña ayuda, con una selección de estos circuitos.
Normalmente, en la realización de circuitos prácticos TTL sólo unos pocos de los cientos de elementos de la familia se utilizan. Sin embargo, estos pocos elementos, si se utilizan convenientemente, proporcionan posibilidades ilimitadas.
De esta forma, comenzamos con el más conocido y el número 1 de la familia, que es el 7400.
Como los circuitos son TTL, funcionando con 5 V ellos fácilmente pueden ser usados como blindajes para microcontroladores. Uno de los pines del 7400, por ejemplo, se puede utilizar para controlar estos circuitos.
Así, nuestro primer circuito consiste justamente en un oscilador (multivibrador) que aprovecha las 4 puertas de este integrado. En la figura 1 tenemos el diagrama de este oscilador.
El potenciómetro P1, de 4,7 k ohms permite variar la frecuencia en el rango de aproximadamente 300 Hz a 25 kHz, lo que nos da una relación de más de 80 a 1.
El capacitor C1 se puede cambiar a otras bandas de frecuencia.
Observe que cada una de las cuatro puertas está conectada como un inversor, lo que nos lleva a una especie de amplificador digital con retroalimentación positiva.
Para aislar el circuito oscilador de la carga externa, el último puerto se utiliza como buffer.
De esta forma, la presencia de la carga no altera las características del oscilador, que se mantienen estables.
La señal evidentemente es rectangular, y puede ser usado como reloj para circuitos digitales de la familia TTL.
El segundo circuito TTL que presentamos tiene finalidad recreativa, pero eso no significa que no pueda servir de base para un trabajo sobre lógica digital.
Se trata de una sirena de dos tonos, aún con base en el circuito integrado 7400. El circuito se muestra en la figura 2.
En este circuito, dos puertas forman un oscilador de audio controlado por las otras dos puertas, que forman un oscilador lento de modulación.
En el primer oscilador el tono de audio es dado por el condensador de 220 nF. El lector puede experimentar 100 a 470 nF. La modulación es dada por el condensador de 10 a 47 uF.
La señal rectangular intermitente generada por el circuito es amplificada por un BD135, o equivalente como el TIP31, y se juega en un altavoz.
Para mayor potencia de audio, sólo el transistor puede ser alimentado con tensión mayor, manteniendo los 5 V del integrado.
Con el 7400 tenemos un transmisor de onda corta de 4 a 9 MHz, mostrado en la figura 3.
La bobina está formada por 9 + 9 espiras de hilo de 0,3 mm y espesor (28 AWG, por ejemplo) en un tubo de 6 a 8 mm.
El trimmer hace la sintonía de la señal, que, por las características del integrado, produce ondas rectangulares que son ricas en armónicas.
Los capacitores deben ser cerámicos, y la antena puede ser un pedazo de hilo estirado.
Una etapa transistorizada de amplificación permite obtener mayor potencia para este transmisor.
El 7401 es un miembro diferente de la familia TTL porque consta de cuatro puertos NAND pero con los colectores de los transistores de salida abiertos (Esto permite que, con el uso de resistores externos pull-up, podamos alimentar esta etapa con hasta 35 V y excitar cargas externas de mayor potencia.
En la aplicación de la figura 4 tenemos un circuito que convierte señales rectangulares de hasta 1 MHz en señales triangulares de la misma frecuencia pero con una amplitud mucho mayor, dada justamente la tensión de salida de la etapa.
El valor de C2 depende de la frecuencia: podemos usar 470 pF para frecuencias de hasta 100 MHz, 270 pF para hasta 200 kHz y 120 pf hasta 400 kHz. Para frecuencia hasta 1 MHz el valor será de 60 pF.
Los ajustes son de linealidad, hechos en P1 y P2, para obtener con la señal TTL de entrada una salida triangular sin distorsiones.
La linealidad del circuito es excelente, pudiendo llegar al 1% si se consigue un ajuste en hecho.
En lugar del 7401 también se puede utilizar el 7426.
Nuestro quinto circuito es de un juego basado en un integrado TTL del tipo 7473. En la figura 5 tenemos entonces una "lotería deportiva" que sortea 1 de 3 conjeturas posibles, que son indicadas por el encendido de 3 LED.
La base del circuito es un doble flip-flop del tipo JK. En este circuito el reloj es proporcionado por el oscilador con un integrado 555 que opera a una frecuencia suficientemente alta para que el jugador no tenga influencia en el conteo y, por lo tanto, en el resultado.
Los pulsos en cantidad aleatoria se aplican al doble flip-flop cuando presionamos S1. Cuando activamos la posición de sorteo, o el LED encendido, dependerá de la cantidad de pulsos contados.
Los cambios en el circuito se pueden hacer en el sentido de que los transistores exciten los SCR y, por lo tanto, las lámparas conectadas a la red de alimentación.
Un problema que puede ocurrir en un proyecto que involucra un sensor óptico, como por ejemplo un foto-transistor, es como excitar directamente con este componente un puerto
En la figura 6 tramos una configuración que hace uso de un puerta NAND disparador de 4 entradas como, por ejemplo, las 7413, 7414, 74132 o aún 745132.
El valor del resistor R1 dependerá del puerto usado, como se indica en el propio diagrama.
En los casos de puertas con menos entradas, basta con eliminar la resistencia de 1 k ohms o conectar a través de este componente las entradas no utilizadas al +5 V.
