Introducción a los Sistemas Digitales

UNIDAD I

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TEMAS A VER…

• Diferencia entre analógico y digital• Cómo se usan niveles de tensión para

representar magnitudes digitales• Parámetros de una señal de pulsos• Las operaciones lógicas básicas• Las funciones lógicas básicas• Cómo es un Circuito Integrado (IC)• Cómo son algunos instrumentos de medida• Un sistema digital sencillo completo

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Magnitudes analógicas

• Magnitud Analógica: la que toma cualquier valor continuo dentro de un rango.

• Todas las magnitudes físicas son analógicas.El mundo es analógico

• Ejemplos:– Temperatura, velocidad, voz, hora, ...

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Magnitudes digitales

• Magnitud Digital: la que toma un valor discreto dentro de un rango finito.

En la vida real se utilizan valores discretos.

• Ejemplos:– Panel de temperatura en la calle: 21ºC ó 22ºC, no

21.5ºC– Relojes digitales

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Sistemas analógicos vs. digitales

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Codificación digital

• A cada nivel se le asigna un código• Más niveles– Aumento de la resolución– Aumento de la complejidad

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La ventaja digital

• Procesado de datos• Transmisión de datos– Mayor velocidad– Más eficiencia y fiabilidad– Mayor inmunidad al ruido

• Almacenamiento de datos– Más fácil– Más compacto

• Más fácil diseño y mejor integración (chips)7

Electrónica analógica y digital

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Dígitos binarios

• Dentro de las magnitudes digitales la más utilizada es la binaria

• Magnitud Binaria: la que toma 1 de 2 valores posibles– Todas son asimilables a pares de valores (sí/no),

(verdadero/falso), (0/1).– La informática se basa en las magnitudes binarias– Ej: Tener gafas (sí/no)

• Los dos dígitos binarios (0 y 1) se denominan bits. Representan niveles de tensión

• Tensión alta -> 1 Tensión baja -> 09

Niveles lógicos

• 2 niveles porque es muy fácil distinguirlos y los dispositivos son muy fáciles (equivalente a baratos) de fabricar.

• Los niveles lógicos equivalen a niveles de voltaje, que varían según la tecnología empleada

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Ruido

• Señales analógicas: las perturbaciones modifican el valor de la señal

• Señales digitales: la señal sólo se ve afectada si la perturbación es superior al margen de tensión

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Formas de onda digitales

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Período y frecuencia

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Frecuencia (f) se mide en ciclos por segundo o Hertzios (Hz)

El periodo (T) se mide en segundos

f = 1/T

T = 1/f

Ancho de pulso y ciclo de trabajo

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Duty cycle (Ciclo de trabajo) = (tw/T)*100

El reloj

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El cronograma

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Operaciones lógicas básicas

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La operación NOT

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La operación AND

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La operación OR

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Funciones lógicas básicas

• Función comparación• Funciones aritméticas (suma, multiplicación…)• Función conversión de código• Función de codificación• Función de decodificación• Función de selección de datos• Función de almacenamiento (registro, memoria…)• Función de contador

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Comparación

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Codificador

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Decodificador

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Multiplexor / Demultiplexor

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Registro

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Contador

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Circuitos integrados (función fija)

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El chip

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El transistor

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Tecnologías de circuitos integrados

• Silicio:– TTL: Transistor-Transistor Logic– ECL: Emitter Coupled Logic– NMOS: Negative-Channel Metal-Oxide-Semiconductor – CMOS: Complementary MOS

• Arseniuro de Galio (GaAs)• Nivel de Integración– Small/Medium/Large/Very Large/ UltraLarge Scale

Integration SSI / MSI / LSI / VLSI / ULSI.– SSI y MSI usan TTL o CMOS– VLSI y ULSI usan CMOS (antes NMOS)

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Programmable Logic Devices (PLD’s)Dispositivos Lógicos Programables

• Los PLD’s pueden reemplazar a la lógica de función fija

• Su ventaja es que la función lógica del PLD puede cambiarse (no hace falta cambiar el circuito ni cambiar la interconexión)

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Tipos de CPLD’s

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Equipos de medida

• Osciloscopio Analógico• Osciloscopio Digital• Analizador Lógico• Fuente de Alimentación DC• Generador de funciones• Multímetro digital

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Equipos de medida

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Sistema digital sencillo

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Sistema digital un poco más complejo

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Ya sabes…

• Diferencia entre analógico y digital• Cómo se usan niveles de tensión para

representar magnitudes digitales• Parámetros de una señal de pulsos• Las operaciones lógicas básicas• Las funciones lógicas básicas• Cómo es un Circuito Integrado (IC)• Cómo son algunos instrumentos de medida• Un sistema digital sencillo completo

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SEMICONDUCTORES

• RESISTENCIAS• TRANSISTORES• DIODOS• CAPACITORES (ELECTROLITICOS Y

CERAMICOS)BUSCAR SIMBOLO, UNIDAD DE MEDIDA,

FUNCIONAMIENTO.

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• HASTA AQUÍ BEBE

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Circuito Integrado 555

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RELOJ DIGITALTTL

• MATERIAL: 6 - Display de ánodo común

6 - 74ls90 (Contador) 6 - 74ls47 (Decodificador) 6 - Resistencias de 330 Ohms o 680 Ohms. 1 - Compuerta and 74ls08 1 – Fuente de poder 5v.

Generador de pulsos:

1 - CI NE555 o LM555 1 - Capacitor de 100 MF 2 - Resistencias de 4.7 kOhms 1 - Resistencia de 220 o 330 Ohms 1 - LED

DATA SHEET

GENERADOR DE PULSO…

Como Calcular el tiempo en el 555…

Cablear contadores…

Cablear Decodificadores…

Cablear Displays (Ánodo Común)

Circuito terminado…

A CONSIDERAR…• -El "interruptor de pulsos" es opcional, éste sólo autoriza o impide

el paso del pulso al reloj, y utilicé un cable que sólo quitaba y ponía.

-Los Aceleradores de minutos y horas, también son opcionales pero es recomendable ponerlos para ajustar su reloj a la hora deseada y sólo se utilizan dos pulsadores o pueden utilizar un cable.

-El oscilador que genera el pulso al reloj no es exacto, pero es lo más cercano al segundo preciso que encontré.

-El contador (74LS90) se alimenta de la pata 5 a +5v & el Decodificador (74LS47) Se alimenta de la pata16 a +5v y de la 8 a tierra.