EL LOGRO DE SU FORMACIÓN DEPENDE TAMBIÉN DE USTED INSTRUCTOR: ING. JULIO CÉSAR BEDOYA PINO ELECTRÓNICA DIGITAL 2014

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Jesús de la Cruz Sandoval
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1 EL LOGRO DE SU FORMACIÓN DEPENDE TAMBIÉN DE USTED INSTRUCTOR: ING. JULIO CÉSAR BEDOYA PINO ELECTRÓNICA DIGITAL 2014

2 CONTENIDO ELECTRÓNICA DIGITAL SISTEMA DE REPRESENTACIÓN TABLA DE CONVERSIÓN EJERCICIOS COMPUERTAS LÓGICAS COMPUERTAS LÓGICAS COMBINADAS (XOR) FAMILIAS LÓGICAS FIN

3 ELECTRÓNICA DIGITAL Que es Electrónica Digital?... Es una ciencia que estudia las señales eléctricas, pero en este caso son señales discretas, es decir, están bien identificadas, razón por la cual a un determinado nivel de tensión se lo llama estado alto (High) o Uno lógico; y al otro estado bajo (Low) o cero lógico..

señales discretas, es decir, están bien identificadas, razón por la cual a un

4 ELECTRÓNICA DIGITAL Existe otra manera de modificar, almacenar, recuperar y transportar las señales, solucionando los problemas anteriores. Es un enfoque completamente diferente, que se basa en convertir las señales en números. De esta manera, una señal digital, es una señal que está descrita por números. Es un conjunto de números. Y la electrónica digital es la que trabaja con señales digitales, o sea, con números. Son los números los que se manipulan, almacenan, recuperan y transportan. Reflexionemos un poco: Estamos acostumbrados a escuchar el término televisión digital, o radio digital. Qué significa esto? Significa que lo que nos están enviando son números!!!!!

Es un conjunto de números. Y la electrónica digital es la que trabaja con señales digitales, o sea, con números.

5 ELECTRÓNICA DIGITAL Que la información que nos envían está en los propios números y no en la forma que tenga la señal que recibimos. Y que es un sistema digital? Un sistema que trabaja con números. Y un circuito digital? Un circuito electrónico que trabaja con números. Y sólo con números!! Si nos fijamos, con un ordenador, que es un sistema digital, podemos escuchar música o ver películas. La información que está almacenada en el disco duro son números.

Un circuito electrónico que trabaja con números. Y sólo con números!

6 ELECTRÓNICA DIGITAL La señal acústica se convierte en una señal eléctrica, y a través de un conversor analógico-digital se transforma en números, que son procesados por un circuito digital y finalmente convertidos de nuevo en una señal electrónica, través de un conversor digital-analógico, que al atravesar el altavoz se convierte en una señal acústica. Sistema Digital CONTENIDO

digital y finalmente convertidos de nuevo en una señal electrónica, través de un conversor

7 SISTEMA DE REPRESENTACIÓN El concepto de número todos lo tenemos, pero un mismo número se puede representar de muchas maneras. Por ejemplo, el número 10, lo representamos mediante dos dígitos, el 1 y el 0. Si utilizáramos numeración romana, este mismo número lo representaríamos sólo con un único dígito X. Pero está claro que ambas representaciones, 10 y X hacen referencia al mismo número diez. Nosotros estamos acostumbrados a representar los números utilizando diez dígitos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Por eso nuestro sistema de representación se denomina Sistema decimal o sistema en base diez.

Si utilizáramos numeración romana, este mismo número lo representaríamos sólo con un único dígito X.

8 SISTEMA DE REPRESENTACIÓN Sistema Binario (Base 2): Se podrían utilizar sólo dos dígitos para representar cualquier número? Si, se denomina sistema binario. Este sistema de representación sólo utiliza los dígitos 0 y 1 para representar cualquier número. Fijémonos en lo interesante que resulta esto, sólo con dos dígitos podemos representar cualquiera de los infinitos números!!! El número binario se corresponde con el número 41 en decimal.

Este sistema de representación sólo utiliza los dígitos 0 y 1 para representar cualquier número.

9 SISTEMA DE REPRESENTACIÓN Sistema de representación octal (Base 8): Se utiliza sólo ocho dígitos (0,1,2...7) para representar cualquier número y los pesos de los diferentes dígitos serán potencias de 8. En este sistema, si escribimos los dígitos 352 no se corresponden con el número trescientos cincuenta y dos. Para calcular cuál es el número que representa hay que multiplicar cada dígito por su correspondiente peso, obteniendo el número equivalente en el sistema decimal. El número 352 en representación decimal es equivalente al número 234 del sistema octal. El subíndice 8 indica que el número está representado en un sistema octal y con el subíndice 10 se indica que lo está en un sistema decimal.

En este sistema, si escribimos los dígitos 352 no se corresponden con el número trescientos cincuenta y dos.

10 SISTEMA DE REPRESENTACIÓN Sistema Hexadecimal (Base 16): Y sería posible utilizar más de 10 dígitos para representar los números? También es posible. Ese es el caso del sistema hexadecimal, en el que se emplean 16 dígitos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E y F, donde las letras representan los números 10, 11, 12, 13, 14 y 15 respectivamente. Los dígitos son pontencias de 16. CONTENIDO

Ese es el caso del sistema hexadecimal, en el que se emplean 16 dígitos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,

11 TABLA DE CONVERSIÓN PARA LOS SISTEMAS DECIMAL-BINARIO-HEXADECIMAL CONTENIDO

12 EJERCICIOS 1. Pasar los siguientes números al sistema decimal: 2. Pasar de Hexadecimal a binario: 3. Pasar de binario a Hexadecimal: a) b) c) d) Convierta los siguientes valores a decimales a binarios: a) 37 b) 1024 c) 14 d) 189 CONTENIDO

Pasar de binario a Hexadecimal: a) 10110 b) 10001101 c) 01110111 d)

13 COMPUERTAS LÓGICAS Las compuertas lógicas son dispositivos que operan con aquellos estados lógicos mencionados en la página anterior y funcionan igual que una calculadora, de un lado ingresas los datos, ésta realiza una operación, y finalmente, te muestra el resultado. Cada una de las compuertas lógicas se las representa mediante un Símbolo, y la operación que realiza (Operación lógica) se corresponde con una tabla, llamada Tabla de Verdad.

operación, y finalmente, te muestra el resultado.

14 COMPUERTAS LÓGICAS Compuerta NOT: Se trata de un inversor, es decir, invierte el dato de entrada, por ejemplo; si pones su entrada a 1 (nivel alto) obtendrás en su salida un 0 (o nivel bajo), y viceversa. Esta compuerta dispone de una sola entrada. Su operación lógica es s igual a a invertida.

alto) obtendrás en su salida un 0 (o nivel bajo), y viceversa.

15 Compuerta AND: COMPUERTAS LÓGICAS Una compuerta AND tiene dos entradas como mínimo y su operación lógica es un producto entre ambas, no es un producto aritmético, aunque en este caso coincidan. *Observa que su salida será alta si sus dos entradas están a nivel alto*

ambas, no es un producto aritmético, aunque en este caso coincidan.

16 COMPUERTAS LÓGICAS Compuerta OR: Al igual que la anterior posee dos entradas como mínimo y la operación lógica, será una suma entre ambas... Bueno, todo va bien hasta que = 1, el tema es que se trata de una compuerta O Inclusiva es como a y/o b. *Es decir, basta que una de ellas sea 1 para que su salida sea también 1*

.. Bueno, todo va bien hasta que 1 + 1 = 1, el tema es que se trata de una

17 COMPUERTAS LÓGICAS Compuerta OR-EX o XOR: Es OR EXclusiva en este caso con dos entradas (puede tener mas claro...!) y lo que hará con ellas será una suma lógica entre a por b invertida y a invertida por b. *Al ser O Exclusiva su salida será 1 si una y sólo una de sus entradas es 1* CONTENIDO

..!) y lo que hará con ellas será una suma lógica entre a por b

18 FAMILIAS LÓGICAS Existen varias familias lógicas en el mercado, cada una con unas determinadas características. Así dependiendo de cada aplicación habrá que seleccionar la que mejor se adapte a cada caso, ya sea en velocidad, requisitos de consumo o que sea inmune al ruido que exista en una fábrica. Debido a los requisitos de la industria actual las dos familias lógicas que más han proliferado son las CMOS y la TTL, sobre todo la TTL ya que presenta una mayor combinación de circuitos lógicos en sus integrados.

consumo o que sea inmune al ruido que exista en una fábrica.

19 FAMILIAS LÓGICAS FAMILIA TTL: Es la familia lógica más extendida del mercado y por ello es la que mayor combinación de circuitos lógicos digitales presenta. Su alimentación es de +5V con una tolerancia de ± 5V, tiene buena inmunidad al ruido. Su nombre viene de Llógica Transistor Transistor (TTL), que es la tecnología con la que está construido.

Su alimentación es de +5V con una tolerancia de ± 5V, tiene buena inmunidad al ruido.

20 FAMILIAS LÓGICAS Dentro de esta familia existen diversas subfamilias que presentan distintas características en cuanto a velocidad y consumo, estas son: TTL Standard: Se identifica como SN74XX. El consumo por puesta es de 10mW y funciona hasta frecuencia de 35MHz. El retraso por puesta es de 10 ns. TTL de baja potencia: Se identifica como SN74LXX. Se caracteriza por lo poco que consumen. El consumo por puerta es de 1mW y funciona hasta frecuencias de 3Mhz. El retraso por puerta es de 33nS. TTL de alta velocidad: Se identifica como SN74LHXX. Se caracteriza por su velocidad. El consumo por puerta es de 22mW y funciona hasta frecuencias de 50Mhz. El retraso por puerta es de 6nS.

TTL de baja potencia: Se identifica como SN74LXX. Se caracteriza por lo poco que consumen. El consumo por puerta es de 1mW y funciona hasta frecuencias de 3Mhz.

21 FAMILIAS LÓGICAS TTL Schottky: Se identifica como SN74SXX. Es el más rápido de la familia TTL. El consumo por puesta es de 19mW y funciona hasta frecuencia de 125MHz. El retraso por puesta es de 3nS. TTL Schottky de bajo consumo: Se identifica como SN74LS. Se caracteriza para su combinación de bajo consumo y alta velocidad, tiene las siguientes características: el consumo por puerta es de 2mW, funcionando hasta frecuencias de 35MHz, siendo el retraso por puerta de 10nS.

22 FAMILIAS LÓGICAS FAMILIA CMOS: Es la segunda familia lógica más vendida en el mercado. Se caracteriza por el bajo consumo de energía que necesita para funcionar, aunque éste depende de la frecuencia de trabajo del circuito en cuestión.

23 FAMILIAS LÓGICAS FAMILIA CMOS: Como características básicas hay que señalar que se pueden alimentar con un rango de tensiones entre 3 y 15V, presentando un Vout mucho mayor que el que presenta la familia TTL. También presenta una fabulosa inmunidad al ruido, con lo que presentan ningún incoveniente de uso en ambientes muy ruidosos, como son las fábricas.

24 FAMILIAS LÓGICAS DESVENTAJA FAMILIA CMOS: Las principales desventajas que pressenta esta familia son su baja velociad y un cuidado mayor en la manipulación de estos componentes, ya que se pueden romper de forma muy fácil en presencia de electricidad estática.

25 FAMILIAS LÓGICAS SUB-FAMILIA DEL C.I. CMOS: CMOS standartd: Está formado por la serie de circuitos integrados de la serie Esta serie tiene un consumo por puerta de 2.5nW y un tiempo de respuesta de 40nS. HCMOS: Es la familia CMOS de alta velocidad, identificándose por la serie 74HC xx. Su alimentación debe ser en entre 2 y 6V, tiene un retardo de 9nS y un consumo por puerta de 2,5nW. HCMOS compatible con la familia TTL. Pertenece a la serie 74HCTxx. Su tensión de alimentación es de 5V, siendo las demás características similares a las de casos anteriores.

26 FAMILIAS LÓGICAS EN RESUMEN: CONTENIDO

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