Tema 8. Circuitos electrónicos digitales

Transcripción

1 Tema 8. Circuitos electrónicos digitales Sistemas digitales. Conmutación. Operaciones lógicas. Álgebra de Boole. Síntesis lógica. Mapas de Karnaugh. Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica digital 1

2 Electrónica analógica, señal que toma valores continuos. Electrónica digital, señal que toma valores discretos (0 y 1) codificados. Niveles de voltaje: Obedecen leyes de lógica binaria (álgebra de Boole) Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica digital 2

3 : realización Relés: Transistor BJT: Transistor MOS (CMOS): Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica digital 3

4 Tema 8. Circuitos electrónicos digitales Sistemas digitales. Conmutación. Operaciones lógicas. Álgebra de Boole. Síntesis lógica. Mapas de Karnaugh. Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica digital 4

5 Operaciones lógicas: álgebra de Boole Tres operaciones básicas: Suma, o O (OR) Multiplicación, o Y (AND) Suma lógica: 0+0=0 0+1=1 1+0=1 Producto lógico: 0 0=0 0 1=0 1 0=0 Negación: 0 = 1 1 = 0 Negación, o NO (NOT) 1+1=1 1 1=1 Propiedades: Suma lógica: A+0=A A+1=1 A+A=A A+A=1 Producto lógico: A 0=0 A 1=A A A=A A A=0 Negación: A = A Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica digital 5

6 Operaciones lógicas : álgebra de Boole Propiedades: Conmutativa: A + B = B + A A B = B A Otras: A + (A B) = A A (A + B) = A Asociativa: Distributiva: A+(B+C)=(A+B)+C A (B C)= (A B) C A (B+C)=A B + A C A + (B C)= (A+B) (A+C) Leyes de DeMorgan: A + B = A B A B = A + B Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica digital 6

7 Operación Y: S mbolo y Realizaci n con diodos ípica Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica digital 7

8 Operación O: Símbolo y tabla de verdad Realización con diodos Respuesta típica Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica digital 8

9 Inversor: Símbolo y tabla de verdad Realización con transistores Respuesta típica Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica digital 9

10 Puerta O exclusiva (XOR): Símbolo y tabla de verdad Realización con otras puertas Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica digital 10

11 Puerta No Y (NAND): S mbolo y tabla de verdad ón DTL ípica Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica digital 11

12 O A + B = A + B = A B Ley de DeMorgan Tabla de verdad Realización Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica digital 12

13 Tema 8. Circuitos electrónicos digitales Sistemas digitales. Conmutación. Operaciones lógicas. Álgebra de Boole. Síntesis lógica. Mapas de Karnaugh. Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica digital 13

14 Circuitos lógicos: problemas Análisis Síntesis Obtener la función lógica realizada por un circuito dado Diseñar el circuito que realizada la función lógica deseada Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica digital 14

15 Análisis de circuitos lógicos, ejemplo: Tabla de verdad: Simplificación: (Leyes de DeMorgan) (Propiedad distributiva) (1 + A = 1) Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica (Puerta NAND) digital 15

16 Síntesis o diseño de circuitos lógicos, ejemplo: Construcción de una máquina de votar, con tres votantes (A, B, C). Tabla de verdad: Circuito: Simplificación: Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica digital 16

17 Simplificación utilizando mapas de Karnaugh. 1º se trasladan los resultados de la tabla de verdad al diagrama correspondiente: Cuatro variables: Tres variables: Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica digital 17

18 Simplificación utilizando mapas de Karnaugh. 2º se agrupan términos (1) en conjuntos rectangulares del mayor tamaño posible Ejemplos (3 variables): A + C B Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica digital 18

19 Simplificación utilizando mapas de Karnaugh. Ejemplo: máquina de votar Realización Tabla de verdad: Mapa de Karnaugh ón: puertas NAND A B B C A C Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica digital 19

20 Mapa de Karnaugh con cuatro entradas. Ejemplos:

21 : memoria Unidad de memoria básica: Flip-flop Esquema (Flip-flop RS): Representación S=1, R=0 Q=1 S=0, R=1 Q=0 S=0, R=0 Q conserva su valor S=1, R=1 Prohibido Fundamentos Físicos de la Ingeniería II. Tema 8: Electrónica digital 21