Electrónica Digital. Conceptos Digitales. Dr. Oscar Ruano

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1 Electrónica Digital Conceptos Digitales Dr. Oscar Ruano

2 Magnitudes analógicas y digitales Magnitud Analógica: toma valores continuos: Por ejemplo la temperatura no varía de entre 20ºC y 25ºC de forma instantánea, sino que toma todos los infinitos valores intermedios Magnitud Digital: toma únicamente un conjunto de valores discretos:22 Por ejemplo, medir la temperatura obteniendo muestras cada hora. Dr. Oscar Ruano

3 Formato digitalizable Hemos obtenido muestras que representan el valor de la temperatura durante un conjunto de intervalos discretos. Hemos convertido una magnitud de naturaleza analógica en un formato que se puede digitalizar. Es importante tener en cuenta que la figura anterior no es la representación digital de una magnitud analógica, es sólo un formato digitalizable. Dr. Oscar Ruano

4 Conversión analógico - digital Para digitalizar la magnitud es necesario asignar a cada valor muestreado un código digital. Supongamos que creamos dos categorías de temperatura La señal digital correspondiente sería la siguiente Dr. Oscar Ruano

5 Ventajas de las magnitudes digitales El almacenamiento es mas compacto El procesamiento y la transmisión son más eficientes El ruido fluctuaciones de tensión no deseadas tiene un efecto menor. Dr. Oscar Ruano

6 Dígitos binarios La electrónica digital utiliza sistemas y circuitos en los que sólo existen dos estados posibles. Se representan mediante dos niveles de tensión (lógica positiva): ALTO (HIGH) = 1 BAJO (LOW) = 0 Las combinaciones de los estados códigos representan tipos de datos. Este sistema de numeración se conoce como binario (0, 1) Un dígito binario es un bit (binary digit) Dr. Oscar Ruano

7 Niveles lógicos Las tensiones utilizadas para representar un 1 y un 0 se denominan niveles lógicos. Lo ideal es que un determinado valor de tensión represente el nivel lógico alto y otro el nivel lógico bajo. En la práctica esto es imposible de conseguir por lo que los niveles lógicos se asignan a intervalos de tensión que están comprendidos entre un mínimo y un máximo especificados. Dr. Oscar Ruano

8 CMOS Dr. Oscar Ruano

9 TTL Dr. Oscar Ruano

10 Formas de onda digitales Las señales digitales están compuestas por trenes de impulsos valores de tensión que varían entre los niveles lógicos bajo y alto Impulsos ideales Impulso positivo: Impulso negativo Dr. Oscar Ruano

11 Formas de onda digitales Impulsos no ideales t r = Tiempo de subida (10% al 90%) t w = Anchura del pulso (50% a 50%) t f = Tiempo de bajada (90% al 10%) Otros defectos:sobreimpulso, Subimpulso, Rizado Dr. Oscar Ruano

12 Formas de onda digitales Periódicos: Señales periódicas: Ciclo de trabajo No periódicos Dr. Oscar Ruano

13 Información binaria Los trenes de impulsos representan secuencias de bits. La señal a nivel bajo representa un 0 binario La señal a nivel alto representa un 1 binario Cada bit dentro de una secuencia ocupa un intervalo de tiempo definido, denominado período de bit. Reloj: señal que marca el periodo de los bits. Se usa para sincronizar todas las señales presentes en el sistema. Las duraciones de bit, vienen marcadas por la separación de dos flancos consecutivos Dr. Oscar Ruano

14 Información binaria Cronogramas o diagramas de tiempos: gráfica que muestra la relación temporal real entre dos o más señales (A, B, C) y cómo varía cada señal respecto a las demás. Dr. Oscar Ruano

15 Transferencia de datos Modelos Serie: Se usa un solo cable para transferir la información de forma consecutiva mediante una secuencia de bits. Paralelo Utilizamos varias líneas por las que van distintas secuencias de bits referidas a una misma señal de reloj. Dr. Oscar Ruano

16 Operaciones lógicas básicas El álgebra de Boole (1850) define una serie de operaciones que nos permiten expresar proposiciones lógicas mediante símbolos, de forma que un problema lógico pueda resolverse de forma parecida a como se haría con un problema de álgebra ordinario. Los circuitos que realizan operaciones lógicas básicas se denominan puertas lógicas Dr. Oscar Ruano

17 Funciones lógicas básicas Los tres elementos lógicos básicos AND, OR y NOT se pueden combinar para formar circuitos lógicos más complejos del tipo: Comparación, a nivel de bit o entradas de más de un bit. Funciones aritméticas: Suma Resta Multiplicación División Conversiones de códigos Codificador, expresan en binario una entrada discreta. Decodificador, expresan una entrada binaria en una salida discreta. Selección de datos Multiplexor, permite seleccionar entre distintas entradas el dato a utilizar. Demultiplexor, permite direccionar a varias salidas datos de una única entrada. Almacenamiento (Flip-Flops), posee dos estados estables, almacena un bit. o Registros, combinaciones de varios biestables. o Memorias, de semiconductor o magnéticas. Recuento. fundamentalmente cuentan eventos. Necesitan elementos de memoria. Dr. Oscar Ruano

18 Circuitos integrados (CI) Todas las funciones mencionadas están disponibles en circuitos integrados Inserción Montaje superficial (SMT) Inserción: Usan encapsulado DIP (Dual in-line package). Zócalos o PCB taladrado. SMT: Más moderno. Más pequeño. No hay taladros, terminales soldados a pista directamente. Dr. Oscar Ruano

19 Clasificación de los CIs Dr. Oscar Ruano

20 Lógica programable Esta lógica necesita tanto Hardware como software. Pueden programarse con la intención de poder implementar funciones lógicas específicas. Tipos: SPLD CPLD FPGA Dr. Oscar Ruano

21 Sistema de control de recuento y envasado de pastillas Dr. Oscar Ruano

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