Introducción a los sistemas digitales

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1 Unidd Introducción los sistems digitles En est unidd prenderemos : Diferencir un sistem digitl de uno nlógico. Utilizr los diferentes sistems de numerción y los códigos. Identificr ls funciones lógics ásics. nlizr los prámetros de ls principles fmilis lógics. Relizr medids en circuitos digitles. Y estudiremos: Los sistems de numerción inrio y hexdeciml. El álger de oole. Los principles tipos de puerts lógics. Ls crcterístics de ls fmilis lógics. Los instrumentos de medid de este tipo de circuitos. Ud0_L.Electronic.indd 7 5/04/0 7:9

2 Introducción los sistems digitles. El módulo de Electrónic El cmio en el perfil del tipo de instlciones que se están relizndo en el ámito de ls empress del sector eléctrico h provocdo un profund trnsformción en l formción de los instldores electricists. El ciclo formtivo de grdo medio Técnico en instlciones eléctrics y utomátics nce pr dr respuest es demnd de nuev formción, con el fin de formr profesionles con un lto grdo de especilizción. unque Electricidd y Electrónic son dos cmpos relciondos entre sí, hy que hcer un distinción entre l Electricidd y l Electrónic como rms del conocimiento: l Electricidd está enfocd l otención y distriución de energí eléctric, y l Electrónic se encrg del estudio y l plicción de los electrones en diversos medios, jo l influenci de cmpos eléctricos y mgnéticos. El perfil profesionl de este título está encmindo l formción de un profesionl polivlente, que se cpz de dptrse ls nuevs necesiddes del mercdo lorl. demás, form un técnico con grn especilizción en l instlción y mntenimiento de infrestructurs de telecomunicciones, sistems de domótic, sistems de energí solr fotovoltic, etc. Un vez relizdos todos los módulos del ciclo formtivo, el lumno estrá cpcitdo pr relizr ls siguientes ctividdes profesionles: montje y mntenimiento de ls instlciones de telecomunicciones en edificios, instlciones domótics, instlciones eléctrics en el ámito industril e instlciones de energí solr fotovoltic, entre otrs. demás poseerá los conocimientos necesrios pr desrrollr su ctividd profesionl tendiendo ls medids de seguridd en cd cso, los protocolos de clidd y respetndo el medio miente. De uno de estos módulos profesionles, que contriuye lcnzr dich competenci, es del que nos vmos ocupr lo lrgo de este liro. El nuevo Técnico especilist en instlciones eléctrics y utomátics dee tener un uen se de conocimientos sore el funcionmiento y l plicción de los circuitos electrónicos que utilizrá en el desrrollo de su profesión de mner hitul (Fig..). El módulo de Electrónic tiene este cometido, portr l lumno y futuro técnico, los conocimientos suficientes, tnto en el ámito de l Electrónic nlógic como en el de l Electrónic digitl, pr entender el funcionmiento de los equipos que utilizrá en su entorno profesionl. Electrónic es un módulo soporte, que proporcion un decud se teóric y práctic pr l comprensión de ls funciones y crcterístics de los equipos y elementos electrónicos utilizdos en instlciones y sistems de instlciones comunes de telecomunicciones, instlciones domótics e instlciones fotovoltics, etc. Por eso, los montjes y plicciones propuestos en este módulo son l se del conocimiento pr entender el funcionmiento de equipos más complejos. Fig... L Electrónic estudi los principios en los que se s el funcionmiento de los equipos con los que el técnico instldor y mntenedor deerá trjr en su entorno profesionl. 8

3 Introducción los sistems digitles En el currículo del ciclo, pulicdo en el Rel Decreto 77/2008, de 8 de ferero (OE de de mrzo), se estlecen un serie de competencis, tnto nivel profesionl como personl, que se pretenden lcnzr l finlizción del mismo. En el cso del módulo de Electrónic plicd, contriuye lcnzr ls siguientes competencis: Configurr y clculr instlciones y equipos teniendo en cuent ls prescripciones y l normtiv vigente. Mntener y reprr instlciones y equipos electrónicos relciondos con su ámito profesionl. Verificr el funcionmiento de ls instlciones o los equipos relizndo prues funcionles y de comproción, pr proceder su puest en funcionmiento. demás, el módulo de Electrónic contriuye lcnzr los ojetivos generles del ciclo formtivo, entre los que podemos destcr: ) Identificr los elementos de ls instlciones y los equipos, nlizndo plnos y esquems. ) Deliner esquems, croquis o plnos de emplzmiento de los circuitos, emplendo los medios y ls técnics de diujo y representción simólic normlizd. c) Seleccionr el utillje, ls herrmient, los equipos, sí como los medios de montje y de seguridd en el desempeño de su función profesionl. d) plicr técnics de mecnizdo, conexión, medición y montje. e) Compror el conexiondo, los prtos de mnior y protección, sí como ls señles y prámetros crcterísticos en ls instlciones y los equipos. lo lrgo del liro desrrollremos los loques de contenidos que nos pemitirán lcnzr los conceptos necesrios pr cumplir estos ojetivos descritos en el prtdo nterior. Estos loques los podemos estructurr de l siguiente mner:. Fundmentos de Electrónic digitl. 2. Componentes electrónicos. 3. Circuitos de plicción de Electrónic nlógic: rectificdores y filtros, oscildores, etc. 4. Circuitos mplificdores. 5. Fuentes de limentción. 6. Sistems electrónicos de potenci. ctividdes. usc en el OE el listdo de competencis profesionles que se dquieren grcis l relizción del ciclo. ñde l list nterior lgun más que no hy sido menciond nteriormente. 2. Reliz un list con ls posiles funciones que puede desempeñr un instldor que hy cursdo este ciclo formtivo. 3. usc en Internet ejemplos de instlciones en ls que podrí intervenir un técnico que hy relizdo el ciclo formtivo de Técnico en instlciones eléctrics y utomátics. Orgniz un list de ls misms con yud de tus compñeros. ñde, demás, cuáles podrín ser ls ctuciones que relizrí este técnico. áste pr ello en l descripción que encontrrás en el OE citdo en est mism págin. 9

4 Introducción los sistems digitles 2. Introducción l Electrónic digitl El grn desrrollo experimentdo por l Electrónic en los últimos ños h propicido que l myorí de los equipos ctules funcionen con sistems digitles. Un sistem digitl se crcteriz por utilizr señles discrets, es decir, señles que tomn un número finito de vlores en cierto intervlo de tiempo. L comprción gráfic entre un señl nlógic y un digitl es l siguiente: En el intervlo de tiempo mrcdo l señl puede tomr infinitos vlores. Señl nlógic En el intervlo de tiempo mrcdo l señl puede tomr un número finito de vlores. Señl digitl Fig..2. Comprtiv gráfic de un señl nlógic frente un señl digitl. En l Figur.2, l señl inferior corresponde l digitlizción de l señl nlógic, y contiene informción suficiente pr poder reconstruir l señl digitl. Tods ls telecomunicciones moderns (Internet, telefoní móvil, etc.) están sds en el uso de este tipo de sistems, por lo que el estudio de ls misms result de grn importnci pr culquier técnico que trje en este ámito. Son muchs ls rzones que hn fvorecido el uso extensivo de los sistems digitles, entre ells: Sís que...? El álger de oole son ls mtemátics de l Electrónic digitl. lo lrgo de l unidd profundizremos en su estudio. Myor fiilidd en el procesmiento y trnsmisión de l informción frente los sistems nlógicos, y que un pequeñ degrdción de l señl no influirá en el sistem digitl en su vlor (o en su influenci como entrd en un circuito digitl). Sin emrgo, en un circuito nlógico, culquier pequeño cmio que se pued producir en l señl propicirá l pérdid de informción en l mism. Disposición de un soporte mtemático decudo pr su desrrollo, en concreto, el álger de oole. Dominio de ls tecnologís de fricción decuds. Contr con un mpli distriución comercil grcis sus diverss plicciones en múltiples cmpos. Podemos clsificr los circuitos digitles en dos grndes grupos: Circuitos comincionles: se crcterizn porque ls slids únicmente dependen de l cominción de ls entrds y no de l histori nterior del cir cuito; por lo tnto, no tienen memori y el orden de l secuenci de entrds no es significtivo. Circuitos secuenciles: se crcterizn porque ls slids dependen de l histori nterior del circuito, demás de l cominción de entrds, por lo que estos circuitos sí disponen de memori y el orden de l secuenci de entrds sí es significtivo. 0

5 Introducción los sistems digitles 3. Sistems de numerción L informción que se v mnejr en culquier sistem digitl tiene que estr representd numéricmente. Pr ello, necesitremos un sistem de numerción corde con ls crcterístics intrínsecs de este tipo de señles. Un sistem de numerción se define como un conjunto de símolos cpces de representr cntiddes numérics. su vez, se define l se del sistem de numerción como l cntidd de símolos distintos que se utilizn pr representr ls cntiddes. Cd símolo del sistem de numerción recie el nomre de dígito. Sís que...? En Informátic, suelen usrse el sistem octl y el hexdeciml. Este último fue introducido por IM en los ordendores en el ño 963. sí, los sistems de numerción más utilizdos son: Sistem deciml o de se 0 Const de diez dígitos: {0,, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}. Sistem inrio o de se 2 Const de dos dígitos: {0, }. Sistem octl o de se 8 Const de ocho dígitos: {0,, 2, 3, 4, 5, 6, 7}. Sistem hexdeciml o de se 6 Const de dieciséis dígitos: {0,, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,,, C, D, E, F}. Tl.. Sistems de numerción más utilizdos. El sistem que utilizmos hitulmente es el sistem deciml, sin emrgo, el sistem empledo en los equipos digitles es el sistem inrio. Por tnto, es necesrio conocer cómo podemos relcionr mos sistems. 3.. Sistem inrio Como y hemos estudido, el sistem inrio o de se 2 solo utiliz dos símolos pr representr l informción: 0 y. Cd uno de ellos recie el nomre de it, que es l unidd mínim de informción que se v mnejr en un sistem digitl. prtir de est informción, vmos nlizr cómo podemos convertir un número ddo en el sistem deciml en un número representdo en el sistem inrio. Convertir el número 34 ddo en deciml su equivlente en inrio. Solución: Cso práctico : Conversión de un número deciml l sistem inrio Los psos que deemos dr son los siguientes:. Relizmos sucesivs divisiones del número deciml, por l se del sistem inrio, 2, hst llegr un número no divisile: En l operción, está mrcdo en rojo el último cociente que otenemos (y no se puede dividir entre 2) y en mrillo los restos de cd un de ls divisiones prciles. 2. El número inrio pedido se form cogiendo el último cociente otenido, y todos los restos, en el orden que está mrcdo por l flech en l figur. De est form, el resultdo será:

6 Introducción los sistems digitles Cso práctico 2: Conversión de un número inrio l sistem deciml Convertir el siguiente inrio 0 en su equivlente número deciml. Solución: En este cso, lo que deemos hcer es multiplicr cd it, empezndo por l izquierd en dirección hci l derech, por ls potencis de 2 y continución summos tl como se muestr en el siguiente ejemplo: 0 2 5? 2 0? 2 0? 2 2? , como podemos ver, el número inrio 0 se corresponde con el número deciml. Luego el inrio será Uniddes de medid Un yte (u octeto) es un secuenci de 8 its. El yte se represent con l letr y es l unidd ásic de lmcenmiento de l informción. Es l unidd que define el tmño de l plr de un ordendor. Suele ponerse l ldo del número inrio, deciml y hexdeciml l se en suíndice pr diferencirl. Ej.: 00 0 serí el número cien decimles por l se 0 en suíndice; 00 2 es el uno, cero, cero, inrio, por l se 2; 00 6 es el, 0, 0 hexdeciml por l se 6. Su uso ctul está muy vinculdo l informátic y los sistems computcionles, pues los ordendores suelen utilizr el yte u octeto como unidd ásic de memori. En principio, y ddo que el sistem usul de numerción es de se deciml y, por tnto, solo se dispone de diez dígitos, se doptó l convención de usr ls seis primers letrs del lfeto ltino pr suplir los dígitos que nos fltn. sí, el conjunto de símolos hexdecimles es: 0,, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,,, C, D, E, F. Donde l letr es el 0 deciml, l letr es el deciml, etc. L Tl.2 recoge l conversión de los números decimles inrios y hexdecimles: N. o deciml N. o inrio N. o hexdeciml N. o deciml N. o inrio N. o hexdeciml C D E F Tl.2. Conversión de los números decimles inrios y hexdecimles. l igul que un número inrio tiene su equivlente deciml, un número hexdeciml tmién se puede convertir deciml, y su vez un número deciml se puede convertir o tiene su equivlenci en uno hexdeciml. Es importnte tener en cuent que el sistem octl utiliz l se 8. El conjunto de símolos octles serí: 0,, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Por otr prte, l conversión de inrio octl se reliz igul que l conversión de inrio hexdeciml pero con grupos de tres its; y en el cso de hexdeciml inrio, igul pero con grupos de tres its pr l conversión de octl inrio. Cso práctico 3: Conversión de un número ddo en deciml l sistem hexdeciml Convertir el deciml 345 en hexdeciml. Solución:. Se divide el número entre 6 tnts veces como se necesrio hst que el último cociente se inferior El número hexdeciml será el formdo por el último cociente y los demás restos de ls divisiones. sí: El número deciml hexdeciml

7 Introducción los sistems digitles Convertir el número 78 6 hexdeciml deciml. Solución: Se multiplic el número hexdeciml por ls potencis de 6 empezndo por l derech hci l izquierd y continución se sum ? 6 0 7? Luego el número 78 6 hexdeciml deciml. Cso práctico 4: Conversión de un número hexdeciml deciml Tmién podemos hcer conversiones de inrio hexdeciml y de hexdeciml inrio, tl como mostrmos en los siguientes csos prácticos. Cso práctico 5: Conversión de un número inrio hexdeciml Ddo el número inrio, vmos convertirlo en un número hexdeciml: = 4F 6 4 F Solución: Ddo un numero inrio, deemos grupr de cutro en cutro empezndo por el ldo derecho; si l llegr l finl no hy un grupo de cutro its, se ñden ceros l izquierd hst completr el grupo y se sustituye por su correspondiente hexdeciml; en este cso el número 2 es el F hexdeciml, y el es el 4 hexdeciml. Luego el número inrio F 6 hexdeciml. Cso práctico 6: Convertir un número hexdeciml inrio Ddo el número hexdeciml 20E 6, convertir en inrio. 2 0 E 6 = Solución: Ddo el número hexdeciml, de derech izquierd sustituimos el número hexdeciml por el correspondiente inrio de cutro its El número hexdeciml 20E inrio. ctividdes 4. Ps los siguientes números decimles inrios: ) 678. ) 2. c) 8. d) 9. e) Ps los siguientes números inrios decimles: ) 000. c) ) 00. d) Ps los siguientes números decimles hexdecimles: ) 456. ) 89. c) 90. d) Ps los siguientes números hexdecimles decimles: ) 23. ) 234D. c) 56FF. d) EF. 8. Ps los siguientes números inrios hexdecimles: ) 00. ) c) 00. d) Ps los siguientes números hexdecimles inrios: ) 23C. ) 456E. c) 234. d) 445. e) 78D. 0. Ps los siguientes números hexdecimles decimles psndo por inrios: ) 546. ) 666. c) 78D. d) 66C. e) 23. 3

8 Introducción los sistems digitles 4. Función lógic. Álger de oole Sís que...? George oole (85-864) fue un mtemático y filósofo ritánico que inventó un serie de regls pr expresr y resolver prolems lógicos que solo podín tomr dos vlores. Ests regls conformn lo que conocemos como el álger de oole. El álger de oole y los sistems de numerción inrios vistos hst hor constituyen l se mtemátic pr construir los sistems digitles. El álger de oole es un estructur lgeric que relcion ls operciones lógics O, Y, NO. prtir de ests operciones lógics sencills, se pueden otener otrs más complejs que dn lugr ls funciones lógics. Por otr prte, hy que tener en cuent que los vlores que se trjn en el álger de oole son de tipo inrio. 4.. Álger de oole En el álger de oole existen tres operciones lógics: sum, multiplicción y complementción o inversión. Sus postuldos son los siguientes: Operción Form de representrl Postuldos ásicos Sum F Multiplicción F 5? 0? 0 5 0? ? 5 0? 5? 5? 5? 5 0 Complementción o inversión F 5 F 5? Tl.3. Postuldos del álger de oole. demás de los postuldos, se definen un serie de propieddes pr sus operciones, que son ls siguientes: Propiedd conmuttiv: 5? 5? Propiedd socitiv:? (? c) 5 (? )? c ( c) 5 ( ) c Sís que...? Ls leyes de De Morgn deen su nomre su credor, ugustus De Morgn (806-87), mtemático de origen inglés ncido en l Indi que fue el primer presidente de l Sociedd de Mtemátics de Londres. Propiedd distriutiv:? ( c) 5?? c (? c) 5 ( )? ( c) Por último, pr l simplificción de circuitos digitles, demás de ests propieddes resultn fundmentles ls leyes de De Morgn: Primer ley de De Morgn: 5? Segund ley de De Morgn:? 5 4

9 Introducción los sistems digitles 4.2. Función lógic Se denomin función lógic tod expresión lgeric formd por vriles inris que se relcionn medinte ls operciones ásics del álger de oole. Un función lógic podrí ser por ejemplo l siguiente: F 5 (función lógic); est función serí o Vrile dependiente, : vriles independientes Sum lógic: o Cso práctico 7: plicción de los postuldos de oole Simplific est función plicndo los postuldos de oole: F 5 (? )?(? )?(? ) (? 0)?(? )?(? ) Solución: plicmos cd préntesis de est función los postuldos de oole: F 5?? 0?? plicmos l propiedd conmuttiv F 5?? 0 F 5? 0 plicndo el postuldo:? plicndo el postuldo:? 5 plicndo el postuldo: 0 5 Solución: F 5? Simplific, plicndo los postuldos de oole y ls leyes de De Morgn: F 5? ( ) Solución: plicmos l primer ley de De Morgn: 5? l función, y qued: F 5??( ); plicndo l propiedd distriutiv: F 5???? ; plicmos los postuldos de oole y l propiedd conmuttiv, y tenemos: El postuldo que plicmos serí:? 5 0; luego F 5 0?? 0 plicmos de nuevo el postuldo:? 5 0 Solución: F 5 0 Cso práctico 8: plicción de l primer ley de De Morgn ctividd. Simplific ests funciones plicndo los postuldos, ls propieddes de oole y ls leyes de De Morgn: ) F 5?? ( 0)? (? 0) ) F 5? F 5 (? )? c) F 5 ( )? ( ) d) F 5 ( )? ( ) e) F 5 ( )? (c d ) f) F 5?? ( c) g) F 5?? c h) F 5 c?? c?? c?? i) F 5 d? c?? d? c?( ) j) F 5 c???(c ) 5

10 Introducción los sistems digitles Importnte Los vlores que pueden tomr ls vriles inris son siempre dos: 0 y, que se representn como verddero o flso. En electrónic digitl, los símolos representn vlores de tensión eléctric. Tendremos lógic positiv cundo el nivel de tensión pr el es myor que pr el estdo 0; pr l lógic negtiv, l contrrio. sí, pr l lógic positiv el estdo es el nivel lto (High) H, y el nivel lógico 0 es el nivel jo (Low) L, y pr l lógic negtiv l contrrio. 5. Tl de verdd de un función lógic. Puerts lógics y circuitos integrdos En el álger convencionl es hitul yudrse de representciones gráfics pr formulr y resolver expresiones. El tipo de representción que se utiliz pr el mismo fin en el álger de oole son ls tls de verdd. 5.. Tl de verdd L tl de verdd es un representción gráfic de todos los vlores que puede tomr l función lógic pr cd un de ls posiles cominciones de ls vriles de entrd. Es un cudro formdo por tnts columns como vriles teng l función más l de l propi función, y tnts fils como cominciones inris se posile construir. El número de cominciones posiles es 2 n, siendo n el número de vriles. sí, si tenemos dos vriles (, ) tendremos: cominciones inris (00, 0, 0, ), etc. Cso práctico 9: Construcción de un tl de verdd prtir de un función lógic Dd l función lógic: F 5, hemos de construir l tl de verdd: 3 columns Solución:. Tenemos dos vriles, y, luego necesitmos dos columns y l de l función. 2. l tener dos vriles, ls cominciones que podemos hcer son cominciones. Luego l tl de verdd será: 4 cominciones, 4 fils F Fig..3. Tl de verdd. ctividdes 2. Diuj l tl de verdd pr ls siguientes funciones, indicndo el número de vriles y ls cominciones posiles: 3. Dd l siguiente tl de verdd incomplet, rellen ls vriles que tiene y sus cominciones: ) F 5?? c ) F 5 c c) F 5?(? c) d d) F 5 ( )?( ) e) F 5 ( )?( ) f) F 5?? c g) F 5 c?? c?? c?? 4. Termin l siguiente tl de verdd de l función F 5? : F 5?

11 Introducción los sistems digitles 5.2. Puerts lógics Ls puerts lógics son pequeños circuitos digitles integrdos cuyo funcionmiento se dpt ls operciones y postuldos del álger de oole. Ls más importntes se muestrn en l siguiente tl: Nomre de l puert Equivlenci eléctric y símolo lógico: ) Equivlente eléctrico ) Símolo NSI c) Símolo lógico trdicionl Tl de verdd y función lógic Puert NOT ) ) c) NOT s s X 0 s 5 0 Puert OR (O) ) ) c) s 5 s s Puert ND (Y) ) ) c) & s 5? s s Puert X-OR (OR exclusiv) ) ) c) = = + s s 5?? s Puert NOR (No O) ) ) c) + + = + s 5 s s s Puert NND (No Y) ) ) c) & = + s 5? s s s Puert X-NOR (NOR exclusiv) ) ) c) =!! = +! s s 5?? s s Tl.4. Principles puerts lógics. 7

12 Introducción los sistems digitles 5.3. Circuitos integrdos digitles comerciles Importnte Existen chips con puerts lógics con más de dos entrds, sí: Puerts NOR: 7427: 3 NOR de dos entrds : 2 NOR de cinco en trds. Puerts NND: 740: 3 NND de tres entrds. 7420: 2 NND de cutro entrds. 7430: NND de ocho entrds. 7433: NND de trece entrds. Un de ls mets de los fricntes de componentes electrónicos es l superción del número de componentes ásicos que pueden integrrse en un sol pstill, y que permite l reducción del tmño de los circuitos, del volumen y del peso. Los componente ásicos de los integrdos son ls puerts (Tl.4), ls cules se encuentrn dentro de un chip o en circuitos digitles integrdos con un tecnologí de fricción que trtremos en el siguiente prtdo: TTL y CMOS. Cd chip o circuito integrdo (Fig..4) tiene un hoj de crcterístics que fcilit el fricnte. su vez, cd tipo de puert tiene su integrdo del tipo 74xx, donde 74 (tecnologí TTL) es l serie con ls crcterístics más importntes: Tensión de limentción: 5 voltios. Tempertur de trjo: de 0 70 ºC. Fig..4. Chip de puerts lógics. Y xx es un número que nos indic de qué tipo de puert se trt. sí lo recoge l siguiente tl: Sís que...? Tmién tenemos ls puerts triestdos, que demás de poseer los estdos lógicos de nivel lto y nivel jo, poseen un tercer estdo llmdo de lt impednci (Z). En este estdo l slid no está conectd ni ms ni l tensión, sino que está como flotnte. Tipo de puert (y nomre del circuito integrdo) L puert lógic NOT (7404) L puert lógic OR (7432) Chip integrdo Vcc D 2D 3D C 2C 3C GND Vcc D 2D 3D C 2C 3C N. o de puerts Tiene seis puerts NOT de un entrd cd un. Tiene cutro puerts OR de dos entrds cd un GND L puert lógic ND (7408) Vcc 4 D 3 2D 2 3D C 0 2C 9 3C 8 Tiene cutro puerts ND con dos entrds cd un. Importnte Los circuitos integrdos con puerts lógics tienen 4 ptills, siendo l numerción como sigue (empezndo por l ptill con el semicírculo nuestr izquierd): L puert lógic X-OR (7486) L puert lógic NOR (7402) GND Vcc GND Vcc Tiene cutro puerts X-OR con dos entrds cd un. Tiene cutro puerts NOR con dos entrds cd un. Vcc Pin GND Noteh L puert lógic NND (7400) Vcc 4 Noteh Pin 8 8 Tiene cutro puerts NND con dos entrds cd un GND GND Tl.5. Chips integrdos y n. o de puerts según el tipo de puert lógic. 8

13 Introducción los sistems digitles Estos chips tienen unos prámetros generles que vienen ddos por el fricnte, como se puede ver en ls hojs de crcterístics. Cso práctico 0: Comproción de l tl de verdd de ls puerts lógics Ddo el siguiente esquem eléctrico (Fig..5), mont y simul el circuito y comprue l tl de verdd. Pr ello utiliz un circuito 7432, que contiene cutro puerts lógics OR de dos entrds. SEÑLES DE ENTRD R 2 0 k V Fig..5. Esquem eléctrico. R 0 k IC 2 74LS32 S Entrds de l tl 3 INDICDOR LUMINOSO DE SLID F D LED R Slid de l tl Tl como indic el enuncido, el circuito integrdo que necesitmos es el 7432 (Fig..6): V cc 4 D 3 2D 2 3D C 0 2C 9 3C 8 5 V Pr todos los integrdos de puerts lógics: En l ptill 4 (V cc ) hy que colocr el positivo de l fuente de limentción del entrendor (5 V). En l ptill 7 (GND) hy que colocr el negtivo de l fuente de limentción del entrendor digitl. Solución: Si simulmos en el entrendor, los elementos medinte los cules vmos plicr los niveles digitles nuestro montje (0 y lógicos) son los interruptores (Fig..8), que su vez son ls vriles de entrd: SW ierto SW Cerrdo Fig..8. Estdos de un interruptor. Estos estdos permiten estos dispositivos introducir un nivel lógico 0 o, según l posición en que se encuentren, cerrdo o ierto, tl como se muestr en l Figur.6 ( l izquierd): Slid (S) 0 k 0 k V 2 2 Fig GND Ms Entrds y Pulsdor Interruptor Fig..9. Interruptores. 5 V 5 V 0 V ierto Cerrdo ierto Fig..0. Cronogrms. t Por su prte, el montje en el entrendor pr l simulción es: Los niveles lógicos se representn en cronogrms como el de l Figur.0. L slid de l tl de verdd irí l LED, y si el LED se enciende es un, y si no se enciende un 0. Con estos dtos podemos construir l tl de verdd (Fig..): Slid Slid 0 LED pgdo Slids LED encendido Fig..7. Fig... Tl de verdd. 9

14 Introducción los sistems digitles 6. Fmilis lógics Como consecuenci de ls diferentes técnics de fricción de los circuitos integrdos, podemos encontrrnos con diverss fmilis lógics, que se clsificn en función de los trnsistores con los que están construids. sí, cundo se utilizn trnsistores ipolres se otiene l fmili denomind TTL, y si se utilizn trnsistores unipolres, se otiene l fmili CMOS. Cd un de ests fmilis tiene sus ventjs e inconvenientes, por eso, pr el diseño de equipos digitles se utilizrá l más decud en cd cso. Ls crcterístics de tods ls fmilis lógics integrds son ls siguientes: lt velocidd de propgción. Mínimo consumo. jo coste. Máxim inmunidd l ruido y ls vriciones de tempertur. continución estudiremos mos tipos de fmilis: TTL y CMOS. 6.. Fmili lógic TTL Ls sigls TTL signifi cn Lógic Trnsistor-Trnsistor (del inglés, Trnsistor-Trnsistor Logic). En este cso, ls puerts están constituids por resistencis, diodos y trnsistores. Est fmili comprende vris series, un de ls cules es l 74, y cuys crcterístics son: Tensión comprendid entre 4,5 y 5,5 V. Tempertur entre 0 y 70 ºC. V IH mín. 5 2,0 V. V IL máx. 5 0,8 V. V OH mín. 5 2,4 V. V OL máx. 5 0,4 V. Tiempo de propgción medio, 0 ns. Disipción de potenci, 0 mw por función. Otr serie es l 54, que present ls misms crcterístics que l serie 74, con l diferenci de que l tempertur de trjo está comprendid entre 255 ºC y 25 ºC. Est serie se utiliz en plicciones espciles. Ls puerts más utilizds son ls de l serie 74, que son más comerciles. En concreto, ls más empleds son ls que tienen como referenci 74Lxx, donde l L signific Low-power, y cuys crcterístics son: Potenci disipd por puerts: mw. Tiempo de propgción: 33 ns. Sís que...? El diodo Schottky está constituido por un unión metl-semiconductor (rrer Schottky), en lugr de l unión convencionl semiconductor N semiconductor P utilizd por los diodos normles. su vez, l S (74Sxx) signific Schottky, y sus crcterístics son: Potenci disipd por puerts: 9 mw. Tiempo de propgción: 3 ns. Finlmente, LS (74LSxx) signific Low-power Schottky, y sus crcterístics son: Potenci disipd por puerts: 2 mw. Tiempo de propgción: 0 ns. 20

15 Introducción los sistems digitles 6.2. Fmili lógic CMOS En est fmili el componente ásico es el trnsistor MOS (Metl-Óxido-Semiconductor). Los circuitos integrdos CMOS son un mezcl entre l NMOS, constituid por trnsistores de cnl N, y l PMOS, cuyo elemento fundmentl es el trnsistor MOS de cnl P. L fmili CMOS ásic que prece en los ctálogos de los fricntes es l serie Sus crcterístics más importntes son: Importnte El componente ásico de culquier circuito integrdo perteneciente un fmili lógic es el trnsistor, que estudiremos en l Unidd 5. L tensión de limentción vrí entre 3 y 8 V. El rngo de temperturs oscil entre 240 y 85 ºC. Los niveles de tensión son: V IL mín. 5 3,5 V; V IL máx. 5,5 V; V OH mín. 5 4,95 V; V OL máx. 5 0,05 V. Los tiempos de propgción vrín inversmente con l tensión de limentción, siendo de 60 ns pr 5 V y de 30 ns pr 0 V. L potenci disipd por puert es de 0 nw. Inicilmente, se fricron circuitos CMOS con l mism disposición de ls puerts en los circuitos integrdos que en ls fmilis TTL. sí, se generó l fmili 74C, comptile con l fmili TTL, cuys crcterístics son muy precids ls de l fmili Deido ls mejors en l fricción, se desrrollron ls series 74HC (lt velocidd) y l 74HCT (lt velocidd comptile con los niveles TTL). Ests series poseen crcterístics muy precids ls LS de l fmili TTL, pero con consumos inferiores. Ls series más utilizds son ls 74HCxx, donde HC signific High speed CMOS. El tiempo de propgción de ests series ofrece vlores del orden de 8 ns y se limentn con tensiones de entre 2 y 6 V Comptiilidd entre ls fmilis lógics TTL y CMOS Si queremos conectr ls distints fmilis lógics entre sí, tenemos que tener en cuent su comptiilidd, tnto de corriente como de tensión. Comptiilidd de corriente Pr conectr l slid de un circuito con l entrd de otro, el circuito de l slid dee suministrr suficiente corriente en su slid, tnt como necesite l entrd del otro circuito. Por tnto se tiene que cumplir que: I OH máx. > I IH máx. nivel lto I OL máx. > I IL máx. nivel jo Comptiilidd de tensión Si queremos conectr l slid de un circuito con l entrd de otro circuito, se tiene que verificr que: V OL máx. < V IL máx. nivel jo V OH mín. > V IH mín. nivel lto Ddo que l primer condición se cumple csi siempre, lo que tenemos es que verificr que se cumple l últim (de nivel lto). 2

16 Introducción los sistems digitles Cso práctico : nálisis de l hoj de crcterístics de un circuito integrdo con puerts continución tenemos ls crcterístics del circuito integrdo 74LS00 (puert NND). Vmos nlizr sus prámetros más importntes, provechndo que son igules pr todos los integrdos de ls demás puerts vistos hst hor (crcterístics generles). Tiempo de propgción medio: es el retrso o el periodo que trnscurre desde que se produce el cmio lógico l entrd, hst que lo hce l slid: t PLH tiempo de propgción de nivel jo nivel lto; t PHL tiempo de propgción de nivel lto nivel jo. Tensión de entrd nivel lto Tensión de entrd nivel jo Tensión de slid nivel lto Tensión de slid nivel jo Intensidd de entrd nivel lto Intensidd de entrd nivel jo Corriente de limentción (Cortesí de ON Semiconductor.) ctividdes 5. Consult l hoj de crcterístics de los siguientes circuitos integrdos: ) 74LS02 ) 74HC02 c) 74LS86 d) 74HC86 Y responde ls siguientes pregunts: Cuánto vle l tensión de entrd cundo hy un 0 lógico? Cuánto vle l tensión de entrd cundo hy un lógico? Cuál es l tensión de limentción pr cd circuito integrdo? Cuánto vle l corriente de entrd nivel jo? Cuál es el tiempo de propgción de los circuitos integrdos? Cuál es el vlor de l corriente de cortocircuito de los circuitos integrdos? 6. usc en Internet l hoj de crcterístics de los siguientes integrdos y explic los prámetros principles de: ) 74HC02 ) 74HC32 c) 74LS00 Señl, demás, qué tecnologí lógic pertenecen. 7. Coge del tller un inyector lógico y detect ls señles lógics de los chips 74LS00 y 74HC00 un vez montdos en el entrendor lógico. 8. Explic qué significn ls letrs de los chips de l ctividd 5 e indic qué puerts lógics son. Un vez hecho esto, reliz l tl de verdd. 9. Detll ls diferencis que oservs entre los circuitos integrdos de ls fmilis lógics TTL y ls fmilis lógics CMOS. 22

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