UD 1 ELECTRONICA DIGITAL VALCAT 15 16 traduccion no revisada

Texto completo

(1)digital electrònica. Luis García Molina. I.E.S. Serra Perenxisa (Torrent).

(2) 0.Introduction. Components Electrònics Resistore (valor fix). LINEALS P1-Resistors NO LINEALS A-PASSIUS P2-condensadors. normal. Potenciòmetres (Valorvariable). Termo resistor. fotoresistor. dielèctric. P3-inductors (bobines). B-SEMI CONDUCTORS. S1-Díodes S2-transistors. LEDs. fotodíodes. fototransistor.

(3) 0.Introduction. ELECTRÒNICA:. analògics i digitals electrònica. electricitat amb valors petits i components petits com transistor. Base de la. Transistor com un amplificador. Transistor com un petit botó d'auto-. ELECTRONICA ANALOGICA. Base de. ELECTRONICA DIGITAL. Que utilitza Senyals de voltatge contínues. Que utilitza Senyals de voltatge de només 2 valors. V. 1. V 0. t. 1 0. 0. t.

(4) DIGITAL ELECTRÒNICA AVANTATGES DE L'ELECTRÒNICA DIGITAL L'electrònica digital està basada en només aquests dos valors: 1 i 0. > Què es pot fer amb 1's i 0's? DONCS GAIREBÉ TOT, encara que sembli increïble: música, fotos, vídeo, programes, documents ... > Què guanyem amb manejar només 1's i 0's? GUANYEM VELOCITAT AL TRACTAMENT DE SENYALS, perquè només són dos valors, en comptes de moltíssims. Gràcies a això: > Millora de tots els processos analògics quant a qualitat: més nítid, més fiable, més ràpid. > Millora pel que fa a tractament de la informació: -es pot gravar en qualsevol format de memòria informàtic: disc dur, DVD, flash ... -es pot reproduir en multitud de formats en multitud d'aparells, portàtils i fixos. -es pot transmetre per internet, telefonia mòbil, i multitud de sistemes de telecomunicació..

(5) DIGITAL ELECTRÒNICA En aquest tema veurem tres temes bàsics de l'electrònica digital: 1-EL SISTEMA BINARI I CODIS ASCII: Com expressar els números i les lletres emprant només "1's" i "0's" emesos per transitores. 2-PORTES LÒGIQUES: Com crear dispositius que s'activen d'acord a unes condicions d'entrada de SI / NO, amb transistors que realitzen funcions de la lògica de Boole. 3-DISSENY DE CIRCUITS ELECTRÒNICS >obtenció de la taula de veritat > Simplificació per Karnaugh i obtenció de la funció canònica > Obtenció de la funció.

(6) DIGITAL 1 Codi binari i ASCII. JO.

(7) III.SISTEMA BINARI. sistema binari TOTS ELS NOMBRES ES PODEN REPRESENTAR COM CONJUNTS DE 1's I 0's: SISTEMA BINARI Amb grups de 8 dígits (1 byte) es poden representar en sistema binari des del 0 al 255. Un byte (8 xifres) és com un panell de 8 llums. -Si Hi ha un 1 és com si s'encén la llum d'aquesta posició. Indica que cal sumar el valor que té aquesta posició. -Si Hi ha un 0 és com si la llum estigués apagada. Llavors NO cal sumar el valor d'aquesta posició.. Posició:. 7a. 6a. NO. 0 1 1 0 1 1 0 1 SÍ. 5a. SÍ. 4ª. NO. 3ª. SÍ. 2ª. SÍ. 1ª. 0ª. NO. SÍ. PER CONÈIXER EL VALOR D'AQUEST NÚMERO ... Cal tenir en compte només els valors que tinguin les posicions activades amb un 1: 6a + 5a + 3a + 2ª + 0ª.

(8) BINARI III.SISTEMA. sistema binari Ara veurem com passar un nombre en decimal a binari:. EJ: Escriu en binari el número 150:. 150 10 0. 2 75 15 1. 2 37 17 1. 2 18 0. •Es divideix com poden 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 nombre binari és la combinació de les restes i el quocient final. •COMPTE AMB LES POSICIONS, està al revés!.

(9) BINARI III.SISTEMA. sistema binari ACTIVITAT 3.2: Passada dels següents bytes de nombres binaris a decimals: 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 ACTIVITAT 3.3: Escrigui els següents nombres binaris en codi binari: a) 4 b) 10 c) 16 d) 50 e) 55 f) 130 g) 247.

(10) BINARI III.SISTEMA. sistema binari ¿Com es podria fer amb transitores? Doncs mitjançant SENYALS D'ENTRADA se saturen els transistors de la posició adequada. Per exemple, per al número 200 (11001000), hem de saturar els transistors de les posicions 7a, 6a i 3a. ENTRADA SENYALS. SENYALS DE SORTIDA. 1 1 0 0 1 0 0 0.

(11) BINARI III.SISTEMA. sistema binari ACTIVITAT 3.4: A) Quin nombre (en decimal) s'indica aquest circuit integrat?. SENYALS D'ENTRADA. SENYALS DE SORTIDA. B) Dibuixeu el circuit integrat i els senyals d'intensitat Apropiat per indicar els següents nombres decimals: 133, 240, 6 i 129.

(12) BINARI III.SISTEMA. Codi ASCII No només es poden codificar nombres en forma binària amb 1'sy 0's. Hi codificació per a tot: per exemple lletres: Aquí tens un exemple: Part de la cofificación ascii: ACTIVITAT 3.5: Escriu la siguinte adreça de correu electrònic en codi ascii: [email protected]. B) Com indicarías nombre 133?.

(13) IV. Portes lògiques.

(14) IV.PUERTAS LOGIC. portes lògiques EJ Partim de 2 sensors: Un llum i un altre de calor. A la sortida tenim un tendal. -Si Hi ha sol, volem que es baixi el tendal. o -Si Fa calor, volem que es baixi el tendal. Per a aquest cas podem aconseguir-intercalant UNA FUNCIÓ LÒGICA CRIDA "O" o "OR":. A:. Sensor de llum. B:. Sensor de calor. Funció lògica. S. "O". =Quitasol. -Si L'entrada A és 1, la sortida S dia 1. o -Si L'entrada B és 1, la sortida F dia 1..

(15) IV.PUERTAS LOGIC. portes lògiques PORTA "O". SÍMBOL: FUNCIÓ LÒGICA: A + B. A. S. ≥1. B. A B S TAULA DE VERITAT:. 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1. L A S. CIRCUIT EQUIVALENT AMB INTERRUPTORS:. FRASE: "O UNA O UNA ALTRA O LES DUES". B.

(16) IV.PUERTAS LOGIC. portes lògiques Les portes lògiques són circuits electrònics fets amb transistors, resistències .... Un exemple, amb la porta "OR". L A B. SÍMBOL:. S. L A. A la pràctica, aquestes portes s'implementen en els circuits integrats (4 portes en 1 circuit): Potència de les cames +. L A. B. S. B. S. = Potència de les. 14 pins de circuits, la porta O integrat. CAMES -2 PER L'ALIMENTACIÓ -12 CAMES PER A 4 PORTES O (3 CAMES PER A CADA PORTA).

(17) IV.PUERTAS LOGIC. portes lògiques LA PORTA "NEGACIÓ" És una porta lògica (totes estan fetes de transistors), que simplement nega l'entrada. És a dir, si entra un "1", surt un "0" i viceversa. SÍMBOL:. A. TAULA DE VERITAT:. S. 1. A S 0 1 1 0. ACTIVITAT 4.2: Quin serà el resultat si posem un "O" porta seguit d'un "NO" porta? Dibuixa els símbols i la taula de veritat..

(18) IV.PUERTAS LOGIC. portes lògiques LA PORTA "NO-O" ("NOR", en anglès) = NOR + OR SÍMBOL: FUNCIÓ LÒGICA: A+B. A. S. ≥1. B. A B S TAULA DE VERITAT:. 0 0 1 0 1 0 1 0 0. Recordeu que la sortida és just el contrari de la porta "O". 1 1 0 CIRCUIT EQUIVALENT AMB INTERRUPTORS:. FRASE: "NOMÉS AMB LES DUES APAGADES". Interruptors normalment tancats!.

(19) IV.PUERTAS LOGIC. portes lògiques LA PORTA "I" ("AND", en anglès) SÍMBOL: FUNCIÓ LÒGICA: A●B o AB. A B. TAULA DE VERITAT:. &. S. A B S 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 CIRCUIT EQUIVALENT AMB INTERRUPTORS: L A. FRASE: "S'ACTIVA AMB LES DUES ALHORA". B. S.

(20) IV.PUERTAS LOGIC. portes lògiques LA PORTA "NO-I" ("NAND", en anglès) SÍMBOL: FUNCIÓ MATEMÀTICA: AxB, AB. L A B. A B S TAULA DE VERITAT:. 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0. CIRCUIT EQUIVALENT AMB INTERRUPTORS: FRASE: "ENCESA SEMPRE, S'APAGA AMB LES DUES ALHORA ". I. S. Recordeu que la sortida és just el contrari de la porta "I" (Polsadors normalment tancats). L A. B S.

(21) IV.PUERTAS LOGIC. portes lògiques LA PORTA "O EXCLUSIVA" ("XOR", en anglès) SÍMBOL: FUNCIÓ LÒGICA: AB + AB. A. = 1. S. B. A B S TAULA DE VERITAT:. 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0. CIRCUIT EQUIVALENT AMB INTERRUPTORS:. FRASE: "O UNA O UNA ALTRA PERÒ NO LES DUES".

(22) IV.PUERTAS LOGIC. portes lògiques. ACTIVITAT 4.1: Descriure les característiques de la porta de la porta anomenada "NO EXCLUSIVA O" o "XNOR". -Dibuixa El símbol. -Escriure La taula de veritat. -Escriure La funció de les paraules correctament. -escriu Interruptors de circuits equivalents. ACTIVITAT 4.1: Descriure les característiques de la combinació de 2 I Swith PORTA 1 NOR portes.. -Dibuixa Els símbols. -Escriure La taula de veritat. -Escriure La funció de les paraules correctament..

(23) IV. DIGITAL 2 DISSENY CIRCUIT.

(24) IV.PUERTAS LÒGIQUES. 1-Disseny de Taules de veritat Hem vist les taules de veritat de les funcions lògiques bàsiques. Imagina que volem un circuit digital que compleixi la següents condicions: -3 Entrades A, B, C -1 Sortida -quan 2 o 3 de les tres entrades s'activin, la sortida serà 1, en cas contrari 0. Taula de veritat És a dir, S s'activarà quan: > A B s'activin i no-C (C) s'activin: ABC Ó > Quan A i C s'activin, i no-B: ABC Ó > Cuadno B i C s'activin, i no-A: ABC > Cuadno A i B i C s'activin: ABC La funció booleana seria: S = ABC + ABC + ABC + ABC.

(25) IV.PUERTAS LÒGIQUES. 2-Karnaugh. Ara anem a traslladar la taula de veritat a una taula de Karnaugh: És una taula semblant a la de veritat, però amb una altra disposic. Valors d'AB. Valors de C. Valors de s.

(26) IV.PUERTAS LÒGIQUES. 2-Karnaugh Ara apliquem la tècnica de Karnaugh, que consisteix a fer els majors grups de 1's que puguis: Regles: -els grups NO poden prendre formes de "L", només formes "rectangulars" -sí poden travessar els "extrems de la taula" -es poden solapar. Ara la anem a aplicar al nostre exemple:. Exemple de les regles de simplificació de Karnough.

(27) IV.PUERTAS LÒGIQUES. 2-Karnaugh Un cop estan fets els grups de 1's podem passar a expressar la funció simplificada amb les lletres A, B, C .... Regles de la traducció: Només es posen les lletres els valors (grisos) NO CANVIEN en els grups de 1's. -si el valor que no canvia és un 1 es posa la lletra afirmada -si el valor que no canvia és un 0 es posa la lletra negada (amb barret de negació). C,. AIB no es posen perquè els seus valors cambian.C es posa perquè no canvia (1) i com es 1 s'afirma. La FUNCIÓ SIMPLIFICADA ÉS:. S = AB + C. AB. els valors de A i B no canvien (són 1y1) com són 1 s'afirmen.

(28) IV.PUERTAS LÒGIQUES. 3-IMPLEMENTACIÓ Un cop tenim la funció simplificada:. S = AB + C AB, segons funció matemàtica és A AND B. + C, segons funció matemàtica és OR B Així doncs la implementació amb portes lògiques seria així: Les entrades A i B en una porta AND, i el resultat en una porta OR amb C. A. A. B. B. C. C. S.

(29) IV.PUERTAS LÒGIQUES. 3-IMPLEMENTACIÓ Imaginem que la funció simplificada hagués estat:. S = AB + AB + C La implementació amb portes lògiques seria així: > Les entrades A i B en una porta AND, > Les entrades A i B en una porta AND > L'entrada C > Tot en OR. A. A. B. B. C. C.

(30) IV.PUERTAS LÒGIQUES. 3-IMPLEMENTACIÓ Només ens queda per saber que normalment, en comptes d'usar portes lògiques de diferent tipus, per economia, se sol implementar els circuits NOMÉS AMB PORTES NAND. Això vol dir que cada porta lògica (AND, NOR, OR, XOR ...) té el seu equivalent en portes NAND:. ACTIVITAT 4.0: Planteja el disseny de la diapositiva anterior només mitjançant portes NAND..

(31) IV.PUERTAS LÒGIQUES. ACTIVITAT 4.1: Dissenya el circuit digital que compleixi les següents condicions: -3 Entrades A, B, C, i 1 sortida S. -La Sortida S s'activarà quan s'activi 1 entrada i no les altres 2. ACTIVITAT 4.1: Dissenya el circuit digital que compleixi les següents condicions: -4 Entrades A, B, C, D i 1 sortida S. -La Sortida S s'activarà sempre que s'activin NOMÉS dues de les entrades. ACTIVITAT 4.1: Dissenya el circuit digital que compleixi les següents condicions: -4 Entrades A, B, C, D i 1 sortida S. -La Sortida S s'activarà: > Quan s'activin les 4 entrades alhora. O > Quan s'activin 3 entrades alhora O > Quan no s'activin cap entrada alhora..

(32) FI.

(33)