Electrónica Digital - Guión

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Dolores María Dolores Palma Díaz
hace 9 años
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1 Electrónica Digital - Guión 1. Introducción. 2. El álgebra de Boole. 3. Propiedades del álgebra de Boole. 4. Concepto de Bit y Byte. 5. Conversión del sistema decimal en binario y viceversa. 6. Planteamiento del problema digital. Función canónica 7. Acondicionamiento de las entradas(input) y salidas(output). 8. Circuitos amplificadores : Buffers o Drivers. 8. Puertas lógicas 9. Familias electrónicas digitales. 11. Ejercicios y problemas.

2 Introducción. Una señal o variable analógica es aquella que puede tomar infinitos valores entre dos prefijados. La precisión de esos valores lo determina el instrumento de medida de las mismas. Se dice que dicha variable puede variar entre y +. Una señal o variable es digital cuando solamente puede tomar dos valores: el 0 (nada) o el 1 (todo). Un ejemplo de la transmisión digital se desarrolla en la comunicación neuronal, ya que la descarga de neurotransmisores en el espacio sináptico, se desarrolla cuando el axón ha alcanzado un determinado umbral de potencial.

3 Álgebra de Boole Se define como álgebra a la parte de las matemáticas que relaciona elementos de un conjunto para obtener otro diferente. Los elementos del conjunto se representan por números. La relación entre esos elementos recibe el nombre de operación y ésta se encuentra definida por una serie de propiedades : conmutativa, asociativa, distributiva, etc. Los números se organizan en base a sistemas: a. Sistema decimal, posee diez dígitos diferentes para definir sus unidades : b. Sistema binario, posee dos dígitos para definir sus unidades: 0 y 1

4 Operaciones del Álgebra de Boole 1. Suma ( Disyunción o también llamada OR) a + b = c // = 0 // = 1 // = 1 2. Producto (Conjunción o también llamada AND) a * b = c // 0 * 0 = 0// 0 * 1 = 0 // 1 * 1 = 1 Negación.- 1=0 ; ;0=1

5 Propiedades del Álgebra de Boole (siendo x, y, z tres variables digitales) a. Propiedad conmutativa x + y = y + x // x * y = y * x b. Propiedad asociativa x + ( y + z ) = (x + y ) + z x * ( y * z) = (x * y) * z c. Propiedad distributiva x* ( y + z ) = x * y + x * z x + ( y * z ) = (x + y ) * (x + z ) d. Elemento neutro : x + 0 = x // x * 1 = x e. Elemento negado : x+x=1; ; x x=0 f. Involución : x=x g. Idempotencia : x + x = x // x * x = x h. Absorción : x + x. y = x // x * (x + y) = x

6 Leyes de Morgan 1ª Ley de Morgan : La negada de una suma es el producto de las negadas. x+ y=x y 2ª Ley de Morgan : La negada de un producto es la suma de las negadas. x y=x+ y

7 Concepto de Bit y Byte Un Bit es la unidad básica de información digital. Puede vale el 0 o el 1. Un Byte es el conjunto de 8 bits. El número de caracteres diferentes que se puede codificar mediante un byte es de 255, es decir 2 8. El código ASCII, acrónimo inglés de American Standard Code for Information Interchange,permite traducir una serie de símbolos, numerales o literarios en Bytes diferentes.

9 Conversión de un numero binario a decimal y viceversa. Siendo el número , para transformarlo en decimal se recurrirá a la siguiente expresión: = = =53 Para transformar un número decimal en binario, se divide sucesivamente entre dos y se toma el último cociente seguido de todos los restos comenzando por el último. 21 = 10101

10 Planteamiento del problema digital 1. Identificar cada variable de entrada digital con un elemento control: interruptor o pulsador. (A, B, C, etc) Obtener la respuesta del actuador de acuerdo a una función lógica. Y = f ( A, B, C, ) Esa función recibe el nombre de canónica. La función canónica se determina por la tabla de verdad del proyecto. Se representa por la suma de los productos de las variables digitales, negándola cuando su valor es el cero, o por el producto de la suma de las variables digitales, negándola cuando su valor es el uno. El que se tome un u otra expresión depende del numero de salidas. Si es menor o igual los valores uno frente a los valores cero de las respuestas, se toma el la suma de los productos, si no, al contrario

11 Ejemplo de tabla de verdad Nº de combinaciones de variables digitales (A,B,C): 2 3 = 8

12 Ejemplo de tabla de verdad Nº de combinaciones de variables digitales (A,B,C): 2 3 = 8

13 Simplificación de la función canónica. La simplificación puede ser mediante reducción algebraica o aplicando el teorema de Karnaugh. Por reducción algebraica utilizando las propiedades del álgebra de Boole.

14 Tabla de verdad.- Y = f (A,B,C)

15 Reducción por Karnaugh Y = F (A,B,C) = A + B. C

16 Implementación en puertas.and PUERTA AND.- Conjunción.- Representación: Y = A. B A Símbolos B Y Tabla de verdad Función canónica: F = A. B Símil eléctrico

17 Puertas Lógicas : OR PUERTA OR.- Disyunción.- Representación: Y = A + B Símbolos A B Y Tabla de verdad Símil eléctrico Función canónica: F = A + B

18 Puerta NOT PUERTA NOT.- Negación.- Representación: Y = A A Y A Y Símil eléctrico

19 Puerta NAND Y =A. B A Y B A B Y Símil eléctrico

20 Puerta NOR Y =A+ B A B Y A B Y Símil eléctrico

21 Asociación de puertas(1) Puertas NOR Puerta equivalente 1 NOT 2 OR 3 AND

22 Asociación de puertas (2) Puertas NAND Puerta equivalente 1 NOT 2 AND 3 OR

23 Asociación de puertas (2) Puertas NAND Puerta equivalente 1 NOT 2 AND 3 OR

24 Acondicionamientos de entradas o salidas: Buffers o Drivers INPUT CONTROL O PROCESO AMPLIFICADOR O BUFFER OUTPUT

25 Circuito 2

26 Familia de CI Digitales Familia RTL ( Resistor Transistor Logic). Compuestos por termistores bipolares y resistores. Familia DTL (Diode Transistor Logic) Familia TTL ( Transistor Transistor Logic) La tensión de entrada es de V = 5 V. Se mejoran con los transistores bipolares de emisión multiple. Se identifican por la serie 74. Familia CMOS.- (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Para evitar el excesivo calentamiento de los TTL. Se sustituyen por los transistores de efecto campo (FET). Su alimentación puede ser de 3 a 15 V. La CMOS de serie 4000 son lentos. Los de la serie 74HC son más rápidos y menos delicados.

27 Puerta NOT. Familia RTL.

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