INTRODUCCION ¿Qué entendemos por digital?. Los equipos electrónicos (juegos de video, hornos de microondas y sistemas de control para automóviles, equipos de prueba para medidores, generadores y osciloscopios) actuales están compuestos por circuitos digitales. Las técnicas digitales han reemplazado muchos de los “circuitos analógicos” utilizados en productos de consumo como radios, televisores y equipos para grabación y reproducción de alta fidelidad.
REPRESENTACIONES NUMERICAS REPRESENTACION ANALOGICA. Una cantidad se representa con un voltaje, corriente o movimiento de un indicador o medidor que es proporcional al valor de esa cantidad. Ejemplos: Las agujas del Velocímetro de un automóvil, El termostato de una habitación (flexión de la banda bimetálica es proporcional a la temperatura de la habitación), Micrófono de audio (se genera un voltaje de salida en proporción con la amplitud de las ondas sonoras que chocan en el micrófono). Las cantidades analógicas pueden variar gradualmente sobre in intervalo continuo de valores.
REPRESENTACIONES NUMERICAS REPRESENTACION DIGITAL. Una cantidad NO se representa por un valor proporcional, sino por símbolos llamados DIGITOS (Reloj Digital). Representan cantidades discretas y no continuas. La diferencia principal entre cantidades analógicas y digitales es: analógico es continuo. Digital es discreto (paso a paso). En una representación digital (discreta) no existe ambigüedad en la lectura mientras que en la analógica (continuo) esta abierta a interpretaciones. Ejemplo: lectura de las agujas de un multimetro analógico.
SISTEMAS DIGITALES Y ANALOGICOS. Un Sistema Digital es una combinación de dispositivos diseñado para manipular cantidades físicas o información que estén representadas en forma digital; es decir, que solo puedan tomar valores discretos. En su mayoría son electrónicos, pero también pueden ser mecánicos, magnéticos o neumáticos. Un Sistema Analógico contiene dispositivos que manipulan cantidades físicas representadas en forma analógica. En un sistemas de este tipo, las cantidades varían sobre un intervalo continuo de valores. Ejemplos: Receptor de radio, amplificadores de audio, equipos de cinta magnética para grabación y reproducción y el odómetro (cuenta kilómetros de los automóviles).
Ventajas de las técnicas digitales. Los sistemas digitales generalmente son mas fáciles de diseñar. Emplea circuitos de conmutación donde no es importante los valores exactos de corriente y voltaje, sino únicamente el rango que estos se encuentra (alto o bajo). Facilidad para almacenar la información. La captura y retención de información se realiza basados en circuitos de conmutación especiales. Mayor exactitud y precisión. Permite utilizar la cantidad de dígitos necesarios añadiendo mas circuitos de conmutación. Programación de la operación. Control de las operaciones mediante programas (Conjunto de instrucciones). Los circuitos digitales se afectan menos por el ruido. Porque las variaciones en los voltajes no afectan sustancialmente a la señal, debido a que se manejan rangos interpretados como ALTO o BAJO. Se pueden fabricar mas circuitería digital sobre pastillas de circuito integrado. ¿Cuál es la limitación? El mundo real es fundamentalmente analógico
PROCESO PARA APROVECHAR LA TECNICA DIGITAL CON ENTRADAS Y SALIDAS ANALOGICAS CONVERTIR LAS SEÑALES ANALOGICAS A DIGITAL PROCESAR (REALIZAR OPERACIONES) LA INFORMACION DIGITAL CONVERTIR LAS SALIDAS DIGITALES A SENALES ANALOGICAS Señal Analógica Señal Digital Señal Digital Señal Analógica
SISTEMAS DE NUMERACION DECIMAL. BINARIOS. OCTAL. HEXADECIMAL. BCD (DECIMAL CODIFICADO EN BINARIO).
OPERACIONES SUMA Y RESTA BINARIA. COMPLEMENTO A 1. COMPLEMENTO A 2.
ELECTRONICA DIGITAL SubTEOREMAS DEL ALGEBRA DE BOOLE
TEOREMA DEL ALGEBRA DE BOOLE Ley conmutativa. x+y = y+x x.y = y.x Ley asociativa. x+(y+z) = (x+y)+z=x+y+z x.(y.z)=(x.y).z=x.y.z Ley distributiva. x.(y+z)=x.y+x.z (w+x).(y+z)=w.y+x.y+w.z+x.z Ley de absorción. x+x.y = x x.(x+y) = x
TEOREMA DEL ALGEBRA DE BOOLE Teoremas de DeMorgan. (x+y)’ = x’.y’ (x.y)’=x’+y’ Teoremas de Simplificación. x.y + x.y’ = x (x + y).(x + y’) = x x + x’.y = x + y x.(x’ + y) = x.y Teoremas de consenso. x.y+x’.z+y.z = x.y+x’.z (x +y).(x’+z).(y+z) = (x + y).(x’+z)
Multivibradores monoestables, astables medio sumador, sumador completo
Multivibradores astables
Este tipo de funcionamiento se caracteriza por una salida con forma de onda cuadrada (o rectangular) continua de ancho predefinido por el diseñador del circuito. El esquema de conexión es el que se muestra. La señal de salida tiene un nivel alto por un tiempo t1 y un nivel bajo por un tiempo t2. La duración de estos tiempos depende de los valores de R1, R2 y C, según las fórmulas siguientes: (En segundos) (En segundos)
La frecuencia con que la señal de salida oscila está dada por la fórmula: El ciclo de trabajo o ancho de pulso (D) de la señal de salida según la siguiente expresión:
EJEMPLO: Hallar el periodo, la frecuencia y el ciclo de trabajo del circuito sabiendo que: R1= 10 K? R2= 10 K? C= 22 UF ONDA: PERIODO (forma teórica) T = T1 +T2 SI R1=R2: T=2(0.693)*R*C T= 2(0.693) R2*C T= 2 (0.693) (10000?) (22*10-6F) T=2 (0.15246) T=0.30492 El periodo del circuito es 0.30492 (Gp:) T1 (Gp:) T2
FRECUENCIA (forma teórica) El ciclo de trabajo o ancho de pulso F=4.72255
Multivibradores monoestables
En este caso el circuito entrega a su salida un solo pulso de un ancho establecido por el diseñador. El esquema de conexión es el que se muestra. La fórmula para calcular el tiempo de duración (tiempo en el que la salida está en nivel alto) es: (en segundos). (en segundos). Nótese que es necesario que la señal de disparo, en la terminal #2 del 555, sea de nivel bajo y de muy corta duración para iniciar la señal de salida.
medio sumador (Half Adder) El circuito aritmético digital más simple es el de la suma de dos dígitos binarios. Un circuito combinatorio que ejecuta la suma de dos bits se llama semisumador
Sumador completo (Full Adder) Full Adder F.A. Xi Yi Ci+1 Si Ci Sumador completo de dos palabras de un bit
Implementación de un FA con dos HA Un sumador completo resulta de la unión de dos medios sumadores.
Sumadores en Cascada Es posible realizar sumas de dos palabras de n bits, usando n sumadores completos en cascada, esto quiere decir que los acarreos de salida de los bits menos significativos deberán estar conectadas a las entradas de acarreo de los bits más significativos
Implementación de un sumador en cascada Para dos palabras de 4 bits.
Sumador/Restador A-B = A+B’+1, para realizar el complemento se usan las compuertas x-or.
FAMILIAS LÓGICAS DE CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES
CLASIFICACIÓN DE LOS CIRCUITOS INTEGRALES
VENTAJAS Ahorro de espacio. Circuitos más fiables al disminuir las interconexiones externas entre dispositivos (protegida de defectos como: soldadura, cortocircuitos en las pistas, etc.) Ahorro de potencia, como consecuencia menos calentamiento del C.I. Se utilizan principalmente para llevar a cabo operaciones de en circuitos de baja potencia o en el proceso de información. FAMILIA LÓGICA
TIPOS DE FAMILIA LÓGICA
(Gp:)
LED’s, DISPLAY Y LCD
LED (de la sigla inglesa LED: Light-Emitting Diode: ‘diodo emisor de luz’) es un dispositivo semiconductor (diodo) que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN del mismo y circula por él una corriente eléctrica. El color, depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por el visible, hasta el infrarrojo LED
Representación simbólica del diodo led
Conexión
La diferencia de potencial Vd varía de acuerdo a las especificaciones relacionadas con el color y la potencia soportada. En términos generales, pueden considerarse de forma aproximada los siguientes valores de diferencia de potencial: Rojo = 1,8 a 2,2 volt. Anaranjado = 2,1 a 2,2 volt. Amarillo = 2,1 a 2,4 volt. Verde = 2 a 3,5 volt. Azul = 3,5 a 3,8 volt. Blanco = 3,6 volt.
DISPLAY Los display en electrónica digital son de mucha utilidad, ya que nos muestran en forma visual y en sistema decimal o en caracteres información que los equipos electrónicos digitales procesan en sistema binario. Los displays los hay de siete segmentos y los displays de cristal líquido (LCD).
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