MANUAL TEÓRICO-PRÁCTICO DEL MÓDULO OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES

Transcripción

1 Manual Teórico Práctico del Módulo Autocontenido: Profesional Técnico Bachiller en: Electrónica Industrial Mantenimiento de Equipo de Cómputo y Control Digital Mantenimiento a Sistemas Automáticos Telecomunicaciones

2 MANUAL TEÓRICO-PRÁCTICO DEL MÓDULO OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES Carrera: Electrónica Industrial, Telecomunicaciones, Mantenimiento de Equipo de Cómputo y Control Digital y Mantenimiento a Sistemas Automáticos Derechos Reservados D.R. 2008, Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio, sin autorización por escrito del Conalep. Primera Edición Calle 16 de Septiembre No. 147 Nte., Col. Lázaro Cárdenas, Metepec, Edo. De México, C.P

3 Índice I. Mensaje al alumno. 6 II. Cómo utilizar este manual. 6 III. Propósito del curso módulo autocontenido transversal. 9 IV. Normas de competencia laboral. 9 V. Especificaciones de evaluación. 9 VI. Mapa curricular módulo autocontenido transversal. 10 Capítulo 1. Operación de circuitos combinatorios. 11 Mapa curricular de la unidad de aprendizaje Características de la electrónica digital. 13 Orígenes. 13 Conceptos básicos. 13 Importancia Análisis de circuitos lógicos empleando sistemas numéricos. 16 Qué son los circuitos lógicos. 16 Los sistemas numéricos. 17 Aritmética y métodos de conversión Identificación de códigos de computadora. 29 Códigos numéricos. 29 Códigos de caracteres y otros códigos. 32 Códigos para la detección y corrección de errores Análisis de circuitos lógicos empleando lógica bolean. 36 Postulados básicos. 36 Dualidad. 37 Teoremas fundamentales Circuitos de conmutación. 38 Formas algebraicas de las funciones de conmutación. 38 Compuertas lógicas Análisis de circuitos lógicos combinatorios. 42 Método algebraico. 42 Método de Tabla de Verdad. 42 Análisis de diagramas de tiempo Síntesis de circuitos combinatorios. 44 Redes. 44 Circuitos AND-OR-INVERSOR. 46 Factorización Simplificación de funciones de conmutación. 47 Caracterización de los métodos de minimización. 47 Mapas de Karnaugh. 47

4 Operación de circuitos mediante lógica modular descendente. 52 Codificadores y Decodificadores. 52 Multiplexores y Demultiplexores Circuitos con elementos de aritmética binaria. 60 Sumadores. 60 Comparadores. 65 La Unidad de Lógica y Aritmética (ALU). 66 Prácticas y Listas de Cotejo del Capítulo Resumen del Capítulo Autoevaluación de conocimientos del Capítulo Respuestas a la autoevaluación de conocimientos del Capítulo Capítulo 2. Operación de circuitos secuenciales. 109 Mapa curricular de la unidad de aprendizaje Modelos de circuitos secuenciales. 111 Representación de diagramas de bloques. 111 Tablas y diagramas de estado Latches. 112 Latch Set-Reset. 113 Latch con retardo Circuitos de tiempo. 115 Circuitos de tiempo en modo Astable. 117 Circuitos de tiempo en modo Monoastable Los Flip-Flop s. 117 El Flip-Flop s Set-Reset(SR) o Set-Clear(SC). 118 El Flip-Flop s D Registros de corrimiento. 121 Registros de corrimiento genérico. 121 Registros de corrimiento MSI. 122 Ejemplos de diseño con registros Contadores. 127 Contadores de tipo binario. 127 Contadores de tipo BCD. 127 Contadores de tipo Ascendente/Descendente. 128 Contadores de tipo Módulo N Memorias. 131 Las memorias ROM. 131 Memoria PROM. 133 Memoria EPROM. 135 Memoria EEPROM El Convertidor Digital- Analógico. 138 El convertidor DAC de Escalera R/2R. 138

5 Funcionamiento. 139 Circuito comercial Los Convertidores ADC. 140 Convertidores tipo Flash. 140 Convertidores A/D tipo Aproximaciones Sucesivas. 141 Convertidores A/D tipo Rampa Binaria. 142 Prácticas y Listas de Cotejo del Capítulo Resumen del Capítulo Autoevaluación de conocimientos del Capítulo Respuestas a la autoevaluación de conocimientos del Capítulo Glosario de Términos E-CBNC. 171 Glosario de Términos Técnicos. 176 Referencias documentales. 178

6 I. Mensaje al alumno CONALEP TE DA LA BIENVENIDA AL MÓDULO AUTOCONTENIDO TRANSVERSAL DE OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES! Este módulo ha sido diseñado bajo la Modalidad Educativa Basada en Normas de Competencia, con el fin de ofrecerte una alternativa efectiva para el desarrollo de habilidades que contribuyan a elevar tu potencial productivo, a la vez que satisfagan las demandas actuales del sector laboral. Esta modalidad requiere tu participación e involucramiento activo en ejercicios y prácticas con simuladores, vivencias y casos reales para propiciar un aprendizaje a través de experiencias. Durante este proceso deberás mostrar evidencias que permitirán evaluar tu aprendizaje y el desarrollo de la competencia laboral requerida. El conocimiento y la experiencia adquirida se verán reflejados a corto plazo en el mejoramiento de tu desempeño de trabajo, lo cual te permitirá llegar tan lejos como quieras en el ámbito profesional y laboral. II. Como utilizar este manual Las instrucciones generales que a continuación se te pide que realices, tienen la intención de conducirte a que vincules las competencias requeridas por el mundo de trabajo con tu formación de profesional técnico. Redacta cuales serían tus objetivos personales al estudiar este módulo autocontenido específico. Analiza el Propósito del módulo autocontenido transversal que se indica al principio del manual y contesta la pregunta Me queda claro hacia dónde me dirijo y qué es lo que voy a aprender a hacer al estudiar el contenido del manual? si no lo tienes claro pídele al PSP que te lo explique. Revisa el apartado especificaciones de evaluación son parte de los requisitos que debes cumplir para aprobar el módulo. En él se indican las evidencias que debes mostrar durante el estudio del curso - módulo autocontenido transversal para considerar que has alcanzado los resultados de aprendizaje de cada unidad. Es fundamental que antes de empezar a abordar los contenidos del manual tengas muy claros los conceptos que a continuación se mencionan: competencia laboral, unidad de competencia (básica, genéricas específicas), elementos de competencia, criterio de desempeño, campo de aplicación, evidencias de desempeño, evidencias de conocimiento, evidencias por producto, norma técnica de institución educativa, formación ocupacional, módulo ocupacional, unidad de aprendizaje, y resultado de aprendizaje. Si desconoces el significado de los componentes de la norma, te recomendamos que consultes el apartado glosario de términos, que encontrarás al final del manual. Analiza el apartado «Normas Técnicas de competencia laboral, Norma técnica de institución educativa». Revisa el Mapa curricular del módulo autocontenido transversal. Está diseñado para mostrarte esquemáticamente las unidades y los resultados de aprendizaje que te permitirán llegar a desarrollar paulatinamente las competencias laborales que requiere la ocupación para la cual te estás formando. Realiza la lectura del contenido de cada capítulo y las actividades de aprendizaje que se te recomiendan. Recuerda que en la educación basada en normas de competencia laborales la responsabilidad del aprendizaje es tuya, ya que eres el que desarrolla y orienta sus conocimientos y habilidades hacia el logro de algunas competencias en particular. En el desarrollo del contenido de cada capítulo, encontrarás ayudas visuales como 6

7 las siguientes, haz lo que ellas te sugieren efectuar. Si no haces no aprendes, no desarrollas habilidades, y te será difícil realizar los ejercicios de evidencias de conocimientos y los de desempeño. 7

8 Imágenes de Referencia Estudio individual Investigación documental Consulta con el PSP Redacción de trabajo Comparación de resultados con otros compañeros Repetición del ejercicio Trabajo en equipo Sugerencias o notas Realización del ejercicio Resumen Observación Consideraciones sobre seguridad e higiene Investigación de campo Portafolios de evidencias 8

9 III. Propósito del Módulo Autocontenido Específico Al finalizar el módulo, el alumno operará circuitos electrónicos digitales combinatorios y secuenciales, considerando las especificaciones técnicas de sus componentes, para la solución de problemas básicos sustentados en leyes físicas que rigen su comportamiento. Al mismo tiempo, estas competencias laborales y profesionales se complementarán con la incorporación de competencias básicas y competencias clave, que le permitan al alumno comprender los procesos productivos en los que está involucrado para enriquecerlos, transformarlos, resolver problemas, ejercer la toma de decisiones y desempeñarse en diferentes ambientes laborales, con una actitud creadora, crítica, responsable y propositiva; así como, lograr un desarrollo pleno de su potencial en los ámbitos personal y profesional y convivir de manera armónica con el medio ambiente y la sociedad. IV. Normas de Competencia Laboral Para que analices la relación que guardan las partes o componentes de la NTCL o NIE con el contenido del programa del módulo autocontenido específico de la carrera que cursas, te recomendamos consultarla a través de las siguientes opciones: Acércate con el PSP para que te permita revisar su programa de estudio del módulo autocontenido específico de la carrera que cursas, para que consultes el apartado de la norma requerida. Visita la página WEB del CONOCER en en caso de que el programa de estudio del módulo autocontenido específico, esté diseñado con una NTCL. Consulta la página de Intranet del CONALEP en caso de que el programa de estudio del módulo autocontenido específico esté diseñado con una NIE. V. Especificaciones de Evaluación Durante el desarrollo de las prácticas de ejercicio también se estará evaluando el desempeño. El docente mediante la observación directa y con auxilio de una lista de cotejo confrontará el cumplimiento de los requisitos en la ejecución de las actividades y el tiempo real en que se realizó. En éstas quedarán registradas las evidencias de desempeño. Las autoevaluaciones de conocimientos correspondientes a cada capítulo además de ser un medio para reafirmar los conocimientos sobre los contenidos tratados, son también una forma de evaluar y recopilar evidencias de conocimiento. Al término del módulo deberás presentar un Portafolios de Evidencias1, el cual estará integrado por las listas de cotejo correspondientes a las prácticas de ejercicio, las autoevaluaciones de conocimientos que se encuentran al final de cada capítulo del manual y muestras de los trabajos realizados durante el desarrollo del módulo, con esto se facilitará la evaluación del aprendizaje para determinar que se ha obtenido la competencia laboral. Deberás asentar datos básicos, tales como: nombre del alumno, fecha de evaluación, nombre y firma del evaluador y plan de evaluación. 1 1El portafolios de evidencias es una compilación de documentos que le permiten al evaluador, valorar los conocimientos, las habilidades y las destrezas con que cuenta el alumno, y a éste le permite organizar la documentación que integra los registros y productos de sus competencias previas y otros materiales que demuestran su dominio en una función específica (CONALEP. Metodología para el diseño e instrumentación de la educación y capacitación basada en competencias, Pág. 180). 9

10 VI. Mapa Curricular del Módulo Autocontenido Transversal Módulo Operación de Circuitos Electrónicos Digitales 90 hrs. 1 Operación de circuitos combinatorios 2. Operación de circuitos secuenciales 40 hrs. 50 hrs. Resultados de Aprendizaje 1.1 Analizar circuitos lógicos combinatorios aplicando sistemas y códigos numéricos. 1.2 Operar circuitos lógicos implementados mediante lógica electrónica combinacional. 1.3 Simplificar funciones de circuitos lógicos combinatorios, empleando mapas de Karnaugh. 1.4 Operar circuitos lógicos combinatorios implementados mediante lógica combinatoria modular. 2.1 Analizar circuitos lógicos secuenciales empleando tablas y diagramas de estado. 8 hrs. 12 hrs. 8 hrs. 12 hrs. 10 hrs. 2.2 Operar circuitos lógicos secuenciales empleando Flip-Flop s. 12 hrs. 2.3 Operar circuitos lógicos secuenciales empleando registros de corrimiento y contadores. 16 hrs. 2.4 Operar circuitos lógicos secuenciales empleando convertidores y memorias. 12 hrs. 10