Sistemas digitales principios y aplicaciones

Conceptos introductorios1-1. representaciones numricas1-2. Sistemas digitales y analgicos1-3. sistemas numricos digitales 1-4. Representacin de cantidades binarias Sistemas digitales principios y aplicaciones1-1. representaciones numricas

En los campos de la ciencia, la tecnologa, los negocios y en la mayora de los campos de trabajo, constantemente tratamos con cantidades. Estas cantidades se miden, se monitorean, se manipulan en forma aritmtica, se observan, o de alguna otra forma se utilizan en los sistemas fsicos. Es importante que al tratar con varias cantidades se puedan representar sus valores con eficiencia y precisin. Bsicamente existen dos maneras de representar el valor numrico de las cantidades: analgica y digital.Representaciones analgicas En la representacin analgica una cantidad se representa mediante un indicador proporcional que vara en forma continua. Un ejemplo es un termmetro con columna de mercurio cuya altura es proporcional a la temperatura; en este ejemplo la cantidad fsica (velocidad y temperatura) se acoplan a un indicador a travs de un medio mecnico solamente En los sistemas analgicos elctricos, la cantidad fsica que se mide o se procesa se convierte en un voltaje o corriente proporcional (seal elctrica). Entonces el sistema utiliza este voltaje o corriente para fines de visualizacin, procesamiento o control.El sonido es un ejemplo de una cantidad fsica que puede representarse mediante una seal analgica elctrica. Un micrfono es un dispositivo que genera un voltaje de salida proporcional a la amplitud de las ondas sonoras que lo golpean. Las ondas sonoras producen variaciones en el voltaje de salida del micrfono.Representaciones digitalesEn la representacin digital las cantidades se representan no mediante indicadores que varan en forma continua, sino mediante smbolos llamados dgitos. Considere como ejemplo el reloj digital, que indica la hora del da en forma de dgitos decimales que representan horas y minutos y algunas segundos. Como es sabido, la hora del da cambia en forma continua pero la lectura del reloj digital no cambia as, sino que cambia en intervalos de uno por minuto (o por segundo). En otras palabras, cambia en incrementos discretos.As, la principal diferencia entre las cantidades analgicas y digitales puedeplantearse de la siguiente manera:analgica =continuadigital =discreta (paso por paso)1-2. Sistemas digitales y analgicos

Un sistema digital es la combinacin de dispositivos diseados para manipular informacin lgica o cantidades fsicas que se representan en forma digital; es decir, las cantidades slo pueden tener valores discretosAlgunos de los sistemas digitales ms comunes son las computadoras y las calculadoras digitales, los equipos de audio y video digital, y el sistema telefnicoUn sistema analgico contiene dispositivos que manipulan cantidades fsicas que se representan en forma analgica. En un sistema analgico, las cantidades pueden variar sobre un intervalo continuo de valores.Existen muchas ventajas al trabajar con sistemas digitales en electrnica, dichas ventajas son las siguientesSon mas fciles de disear y en estos sistemas no importan los valores exactos de voltaje o de corriente, sino solo el intervalo (Alto o Bajo) en el que se encuentren

Es fcil almacenar informacin.Es ms fcil mantener la precisin y la exactitud en todo el sistema. Una vez que se digitaliza una seal, la informacin que contiene no se deteriora a medida que se procesa.Los circuitos digitales son ms resistentes al ruidoLimitaciones de las tcnicas digitalesEn realidad existen muy pocas desventajas al utilizar tcnicas digitales. Los dos problemas principales son:El mundo real es analgico.El procesamiento de las seales digitales lleva tiempo.1-3. sistemas numricos digitales

En la tecnologa digital se utilizan muchos sistemas numricos. Los ms comunes son los siguientes: decimal, binario, octal y hexadecimal. Sistema decimalEl sistema decimal est compuesto de 10 nmeros o smbolos. Estos 10 smbolos son: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9; al utilizar estos smbolos como dgitos de un nmero, podemos expresar cualquier cantidad. El sistema decimal se conoce tambin como sistema de base 10 ya que tiene 10 dgitos, y ha evolucionado en forma natural debido al hecho de que las personas tenemos 10 dedos. El decimal es un sistema de valor posicional, en el cual el valor de un dgito depende de su posicin. Por ejemplo, considere el nmero decimal 453 (Realizar ejemplo Sistema decimalEl sistema decimal esta compuesto de 10 nmeros o smbolos. Estos 10 smbolos son: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9; al utilizar estos smbolos como dgitos de un numero, podemos expresar cualquier cantidad. El sistema decimal se conoce tambin como sistema de base 10 ya que tiene 10 dgitos, y ha evolucionado en forma natural debido al hecho de que las personas tenemos 10 dedos. El decimal es un sistema de valor posicional, en el cual el valor de un digito depende de su posicin. Por ejemplo, considere el numero decimal 453Sistema binarioDesafortunadamente, el sistema numrico decimal no se presta para una implementacin conveniente en los sistemas digitales. Por ejemplo, es muy difcil disear equipo electrnico de manera que pueda trabajar con 10 niveles de voltaje distintos (cada uno representando un carcter decimal, del 0 al 9).En el sistema binario slo hay dos smbolos o posibles valores de dgitos: 0 y 1. An as, este sistema de base 2 puede usarse para representar cualquier cantidad que pueda representarse en decimal o en otros sistemas numricos. Sin embargo, se requerira de un mayor nmero de dgitos binarios para expresar una determinada cantidad.Este sistema tambin es de valor posicional, en donde cada dgito binario tiene su propio peso expresado como potencia de 2. Esto se ilustra en la siguiente figura, donde los lugares a la izquierda del punto binario (contraparte del punto decimal) son potencias positivas de 2, y los lugares a la derecha son potencias negativas de 2

Para encontrar equivalente decimal de 1101.101 slo tomamos la suma de los productos del valor de cada dgito (0 o 1) y su valor posicional.1011.101(binario) = (1 * 23) + (0 * 22) + (1 * 21) + (1 * 20) + (1 * 2-1) + (0 * 2-2) + (1 * 2-3)= 8 + 0 + 2 + 1 + 0.5 + 0 + 0.125= 11.625(decimal)

Representacin de cantidades binariasLas cantidades binarias pueden representarse mediante cualquier dispositivo que slo tenga dos estados de operacin o condiciones posibles.Por ejemplo, un interruptor slo tiene dos estados: abierto o cerrado. De manera arbitraria podemos permitir que un interruptor abierto represente el 0 binario y que un interruptor cerrado represente el 1 binarioEn la siguiente figurase muestra otro ejemplo, en el cual se almacenan nmeros binarios en un CD. La superficie interior (debajo de una capa de plstico transparente) se recubre con una capa de aluminio con alta capacidad de reflexin. Se queman hoyos a travs de esta cubierta reflectora para formar pozos que no reflejan la luz dela misma manera que las reas no quemadas. Estas reas en las que se queman los pozos se consideran como 1s y las reas reflectoras son 0s.

En los sistemas digitales electrnicos la informacin binaria se representa mediante voltajes (o corrientes) que estn presentes en las entradas y salidas de los diversos circuitos. Por lo general, el 0 y el 1 binarios se representan mediante dos niveles de voltaje nominal. Por ejemplo, cero Volts (0 V) podran representar el 0 binario y 5 V podran representar el 1 binario

Cuestionario1.Cules de las siguientes cantidades son analgicas y cules son digitales?(a) Un interruptor de un foco.(b) La corriente que fluye a travs de un contacto elctrico.(c) La temperatura de una habitacin.2.Cules son las ventajas de las tcnicas digitales, en comparacin con las analgicas?3. Cul es la principal limitacin en cuanto al uso de las tcnicas digitales?4. Cul es el equivalente decimal de 1011(binario)?5.