UD 1 ELECTRONICA DIGITAL CAST 15 16

Texto completo

(1)digital electrónica. Luis García Molina. I.E.S. Serra Perenxisa (Torrente).

(2) 0.Introduction. Componentes Electrónicos Resistore (valor fijo). LINEALES P1-Resistores. Potenciómetros (valorvariable). NO LINEALES Termo resistor. A-PASIVOS. P2-condensadores. normal. fotoresistor. dieléctrico. P3-inductores (bobinas). B-SEMI CONDUCTORES. S1-Diodos S2-transistores. LEDs. fotodiodos. fototransistor.

(3) 0.Introduction. ELECTRÓNICA:. analógicos y digitales electrónica. electricidad con valores pequeños y componentes pequeños como transistor. Base de la. Transistor como un amplificador. Transistor como un pequeño botón de auto-. ELECTRONICA ANALOGICA. Base de. ELECTRONICA DIGITAL. Que utiliza Señales de voltaje continuas. Que utiliza Señales de voltaje de sólo 2 valores. V. 1. V 0. t. 1 0. 0. t.

(4) DIGITAL ELECTRÓNICA VENTAJAS DE LA ELECTRÓNICA DIGITAL La electrónica digital está basada en sólo estos dos valores: 1 y 0. >¿Qué se puede hacer con 1´s y 0´s? PUES CASI TODO, aunque parezca increíble: música, fotos, vídeo, programas, documentos… >¿Qué ganamos con manejar sólo 1´s y 0´s? GANAMOS VELOCIDAD EN EL TRATAMIENTO DE SEÑALES, porque sólo son dos valores, en vez de muchísimos. Gracias a esto: >Mejora de todos los procesos analógicos en cuanto a calidad: más nítido, más fiable, más rápido. >Mejora en cuanto a tratamiento de la información: -se puede grabar en cualquier formato de memoria informático: disco duro, DVD, flash… -se puede reproducir en multitud de formatos en multitud de aparatos, portátiles y fijos. -se puede transmitir por internet, telefonía móvil, y multitud de sistemas de telecomunicación..

(5) DIGITAL ELECTRÓNICA En este tema vamos a ver tres temas básicos de la electrónica digital: 1-EL SISTEMA BINARIO Y CÓDIGOS ASCII: Cómo expresar los números y las letras empleando sólo “1 ´s” y “0´s” emitidos por transitores. 2-PUERTAS LÓGICAS: Cómo crear dispositivos que se activan de acuerdo a unas condiciones de entrada de SÍ/NO , con transistores que realizan funciones de la lógica de Boole. 3-DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS >obtención de la tabla de verdad >simplificación por karnaugh y obtención de la función canónica >obtención de la función.

(6) YO. DIGITAL 1 Código binario y ASCII.

(7) III.SISTEMA BINARIO. sistema binario TODOS LOS NÚMEROS SE PUEDEN REPRESENTAR COMO CONJUNTOS DE 1´s Y 0´s: SISTEMA BINARIO Con grupos de 8 dígitos (1 byte) se pueden representar en sistema binario desde el 0 al 255. Un byte (8 cifras) es como un panel de 8 luces. -Si hay un 1 es como si se enciende la luz de esa posición. Indica que hay que sumar el valor que tiene esa posición. -Si hay un 0 es como si la luz estuviera apagada. Entonces NO hay que sumar el valor de esa posición.. Posición:. 7ª. 0. NO. 6ª. 1. SÍ. 5ª. 1. SÍ. 4ª. 0. NO. 3ª. 1. SÍ. 2ª. 1. SÍ. 1ª. 0. NO. PARA CONOCER EL VALOR DE ESTE NÚMERO... Hay que tener en cuenta sólo los valores que tengan las posiciones activadas con un 1: 6ª + 5ª + 3ª + 2ª + 0ª. 0ª. 1. SÍ.

(8) BINARIO III.SISTEMA. sistema binario Ahora vamos a ver cómo pasar un número en decimal a binario:. EJ: Escriba en binario el número 150:. 150 10 0. 2 75 15 1. 2 37 17 1. 2 18 0. •Se divide como pueden entre 2 (NO DECIMAL) 2 9 1. 2 4 0. 2 2 0. 2 1. 150 = 1 0 0 1 0 1 1 0. •El número binario es la combinación de los restos y el cociente final. •CUIDADO CON LAS POSICIONES, está al revés!.

(9) BINARIO III.SISTEMA. sistema binario ACTIVIDAD 3.2: Pase los siguientes bytes de números binarios a decimales: a) 00000001. 00000001=1. b) 10000100. 128 + 0 0 0 0 4 0 0 = 132. c) 00010011 d) 01010111 e) 10001010 f) 10101010 g) 11110000 h) 10111111 ACTIVIDAD 3.3: Escriba los siguientes números binarios en código binario: a) 4 b) 10 c) 16 d) 50 e) 55 f) 130 g) 247.

(10) BINARIO III.SISTEMA. sistema binario ¿cómo se podría hacer con transitores? Pues mediante SEÑALES DE ENTRADA se saturan los transistores de la posición adecuada. Por ejemplo, para el número 200 (11001000), tenemos que saturar los transistores de las posiciones 7ª,6ª y 3ª. ENTRADA SEÑALES. SEÑALES DE SALIDA. 1 1 0 0 1 0 0 0.

(11) BINARIO III.SISTEMA. sistema binario ACTIVIDAD 3.4: A) ¿Qué número (en decimal) se indica este circuito integrado?. SEÑALES DE ENTRADA. SEÑALES DE SALIDA. B) Dibuje el circuito integrado y las señales de intensidad Apropiado para indicar los siguientes números decimales: 133, 240, 6 y 129.

(12) BINARIO III.SISTEMA. Código ASCII No sólo se pueden codificar números en forma binaria con 1´s y 0´s. Existe codificación para todo: por ejemplo letras: Aquí tienes un ejemplo: Parte de la cofificación ascii: ACTIVIDAD 3.5: Escribe la siguinte dirección de correo electrónico en código ascii: [email protected]. B) ¿Cómo indicarías número 133?.

(13) IV. Puertas lógicas.

(14) IV.PUERTAS LOGIC. puertas lógicas EJ Partimos de 2 sensores: Uno de luz y otro de calor. A la salida tenemos un toldo. -Si hay sol, queremos que se baje el toldo. o -Si hace calor, queremos que se baje el toldo. Para este caso podemos conseguirlo intercalando UNA FUNCIÓN LÓGICA LLAMADA “O” u “OR”:. A:. Sensor de luz. B:. Sensor de calor. Función lógica "O ". S =Quitasol. -Si la entrada A es 1, la salida S da 1. o -Si la entrada B es 1, la salida F da 1..

(15) IV.PUERTAS LOGIC. puertas lógicas PUERTA "O". SÍMBOLO: FUNCIÓN LÓGICA: A+B. A. S. ≥1. B. A B S TABLA DE VERDAD:. 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1. L A S. CIRCUITO EQUIVALENTE CON INTERRUPTORES:. FRASE: “O UNA U OTRA O LAS DOS”. B.

(16) IV.PUERTAS LOGIC. puertas lógicas Las puertas lógicas son circuitos electrónicos hechos con transistores, resistencias .... Un ejemplo, con la puerta "OR". L A B. SÍMBOLO:. S. L A. En la práctica, estas puertas se implementan en los circuitos integrados (4 puertas en 1 circuito):. Potencia de las piernas +. L A. B. S. B. S. = Potencia de las. 14 pines de circuitos, la puerta O integrado. PIERNAS -2 PARA LA ALIMENTACIÓN -12 PIERNAS PARA 4 PUERTAS O (3 PIERNAS PARA CADA PUERTA).

(17) IV.PUERTAS LOGIC. puertas lógicas LA PUERTA “NEGACIÓN” Es una puerta lógica (todas están hechas de transistores), que simplemente niega la entrada. Es decir, si entra un “1”, sale un “0” y viceversa. SÍMBOLO:. A. TABLA DE VERDAD:. S. 1. A S 0 1 1 0. ACTIVIDAD 4.2: ¿Cuál será el resultado si ponemos un "O" puerta seguido de un "NO" puerta? Dibuja los símbolos y la tabla de verdad..

(18) IV.PUERTAS LOGIC. puertas lógicas LA PUERTA “NO-O” (“NOR”, en inglés)= NOR + OR SÍMBOLO: FUNCIÓN LÓGICA: A+B. A. ≥1. S. B. A B S TABLA DE VERDAD:. 0 0 1. Tenga en cuenta que la salida es justo lo contrario de la puerta "O". 0 1 0 1 0 0 1 1 0 CIRCUITO EQUIVALENTE CON INTERRUPTORES:. Interruptores normalmente cerrados!. FRASE: “SÓLO CON LAS DOS APAGADAS”.

(19) IV.PUERTAS LOGIC. puertas lógicas LA PUERTA “Y” (“AND”, en inglés) SÍMBOLO: FUNCIÓN LÓGICA: A●B ó AB. A B. TABLA DE VERDAD:. &. S. A B S 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 CIRCUITO EQUIVALENTE CON INTERRUPTORES: L A. FRASE: “SE ACTIVA CON LAS DOS A LA VEZ”. B. S.

(20) IV.PUERTAS LOGIC. puertas lógicas LA PUERTA “NO-Y” (“NAND”, en inglés) SÍMBOLO: FUNCIÓN MATEMÁTICA: AxB, AB. L A B. A B S TABLA DE VERDAD:. 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0. CIRCUITO EQUIVALENTE CON INTERRUPTORES: FRASE: “ENCENDIDA SIEMPRE, SE APAGA CON LAS DOS A LA VEZ”. Y. S. Tenga en cuenta que la salida es justo lo contrario de la puerta "Y" (pulsadores normalmente cerrados). L A. B S.

(21) IV.PUERTAS LOGIC. puertas lógicas LA PUERTA “O EXCLUSIVA” (“XOR”, en inglés) SÍMBOLO: FUNCIÓN LÓGICA: AB+AB. A. = 1. S. B. A B S TABLA DE VERDAD:. 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0. CIRCUITO EQUIVALENTE CON INTERRUPTORES:. FRASE: “O UNA U OTRA PERO NO LAS DOS”.

(22) IV.PUERTAS LOGIC. puertas lógicas. ACTIVIDAD 4.1: Describir las características de la puerta de la puerta llamada "NO EXCLUSIVA O" o "XNOR". -Dibuja El símbolo. -Escribir La tabla de verdad. -Escribir La función de las palabras correctamente. -escribe Interruptores de circuitos equivalentes. ACTIVIDAD 4.1: Describir las características de la combinación de 2 Y Swith PUERTA un NOR puertas.. -Dibuja Los símbolos. -Escribir La tabla de verdad. -Escribir La función de las palabras correctamente..

(23) IV. DIGITAL 2 DISEÑO CIRCUITO.

(24) IV.PUERTAS LÓGICAS. 1-Diseño de Tablas de verdad Hemos visto las tablas de verdad de las funciones lógicas básicas. Imagina que queremos un circuito digital que cumpla la siguientes condiciones: -3 entradas A,B,C -1 salida -cuando 2 o 3 de las tres entradas se activen, la salida será 1, en caso contrario 0. Tabla de verdad Es decir, S se activará cuando: >A B se activen y no-C (C) se activen: ABC Ó >Cuando A y C se activen, y no-B: ABC Ó >Cuadno B y C se activen, y no-A: ABC >Cuadno A y B y C se activen: ABC La FUNCIÓN BOOLEANA sería: S= ABC + ABC + ABC + ABC.

(25) IV.PUERTAS LÓGICAS. 2-KARNAUGH. Ahora vamos a trasladar la tabla de verdad a una tabla de Karnaugh Es una tabla parecida a la de verdad, pero con otra disposición.. Valores de AB. Valores de C. Valores de s.

(26) IV.PUERTAS LÓGICAS. 2-KARNAUGH Ahora aplicamos la técnica de Karnaugh, que consiste en hacer los mayores grupos de 1´s que puedas: Reglas: -los grupos NO pueden tomar formas de “L”, sólo formas “rectangulares” -sí pueden atravesar los “extremos de la tabla” -se pueden solapar. Ahora la vamos a aplicar a nuestro ejemplo:. Ejemplo de las reglas de simplificación de Karnough.

(27) IV.PUERTAS LÓGICAS. 2-KARNAUGH Una vez están hechos los grupos de 1´s podemos pasar a expresar la función simplificada con las letras A,B,C…. Reglas de la traducción: Sólo se ponen las letras cuyos valores (grises) NO CAMBIAN en los grupos de 1´s. -si el valor que no cambia es un 1 se pone la letra afirmada -si el valor que no cambia es un 0 se pone la letra negada (con sombrero de negación). C,. A Y B no se ponen porque sus valores cambian.C se pone porque no cambia (1) y como es 1 se afirma. La FUNCIÓN SIMPLIFICADA ES:. S= AB + C. AB. los valores de A Y B no cambian (son 1y1) como son 1 se afirman.

(28) IV.PUERTAS LÓGICAS. 3-IMPLEMENTACIÓN Una vez tenemos la función simplificada:. S= AB + C AB, según función matemática es A AND B. + C, según función matemática es OR B Así pues la implementación con puertas lógicas sería así: Las entradas A y B en una puerta AND, y el resultado en una puerta OR con C. A. A. B. B. C. C. S.

(29) IV.PUERTAS LÓGICAS. 3-IMPLEMENTACIÓN Imaginemos que la función simplificada hubiera sido:. S= AB + AB + C La implementación con puertas lógicas sería así: >Las entradas A y B en una puerta AND, >Las entradas A y B en una puerta AND >La entrada C >Todo en OR. A. A. B. B. C. C.

(30) IV.PUERTAS LÓGICAS. 3-IMPLEMENTACIÓN Sólo nos queda por saber que normalmente, en vez de usar puertas lógicas de diferente tipo, por economía, se suele implementar los circuitos SÓLO CON PUERTAS NAND. Esto quiere decir que cada puerta lógica (AND, NOR, OR, XOR…) tiene su equivalente en puertas NAND:. ACTIVIDAD 4.0: Plantea el diseño de la diapositiva anterior sólo mediante puertas NAND..

(31) IV.PUERTAS LÓGICAS. ACTIVIDAD 4.1: Diseña el circuito digital que cumpla las siguientes condiciones: -3 entradas A,B,C, y 1 salida S. -La salida S se activará cuando se active 1 entrada y no las otras 2. ACTIVIDAD 4.1: Diseña el circuito digital que cumpla las siguientes condiciones: -4 entradas A,B,C,D y 1 salida S. -La salida S se activará siempre que se activen SÓLO dos de las entradas. ACTIVIDAD 4.1: Diseña el circuito digital que cumpla las siguientes condiciones: -4 entradas A,B,C,D y 1 salida S. -La salida S se activará: >cuando se activen las 4 entradas a la vez. O >cuando se activen 3 entradas a la vez O >cuando no se activen ninguna entrada a la vez..

(32) FIN.

(33)