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Electrónica Digital I
(ED21)

Sesión: 1
Introducción a la Electrónica Digital

Ing. José C. Benítez P.

Sesión 1. Temas
Introducción a la Electrónica Digital
Sistemas digitales y analógicos.
Niveles lógicos.
Representación de circuitos Digitales.
Características de pulsos.
Transmisión paralela y serial.
Memoria.

Electrónica Digital I - Prof. Ing. José C. Benítez P. 2

Sistemas Digitales y Analógicos
Mundo analógico
El mundo es analógico, esencialmente.
El hombre tiene la necesidad de
manipular, almacenar, recuperar y
transportar la información.
La electrónica analógica trata con
señales análogas a las que hay en el
mundo real, modificando sus
características (Amplificándola,
Atenuándola, Filtrándola…).


Ejemplo: Tratamiento señal analógica


Los problemas de los sistemas analógicos son:
1. La información está relacionada a la forma de la onda.
Si esta se degrada, se pierde información.
2. Cada tipo de señal analógica necesita de circuitos
electrónicos particulares

No es lo mismo un sistema electrónico para audio que
para vídeo, puesto que las señales tienen
características completamente diferentes.
En las señales analógicas, la información se encuentra
en la forma de la onda.

Mundo digital

Cualquier señal se puede representar mediante
números (dígitos), y con estos números se puede
reconstruir la señal original.
La electrónica digital es la que trabaja con señales
digitales, es decir con números.
Son los números los que se manipulan, almacenan,
recuperan y transportan.


Ejemplo: Tratamiento señal digital


Ventajas de los circuitos digitales

Reproducibilidad de los resultados (misma entrada
misma salida),
Facilidad de diseño (“diseño lógico”),
Flexibilidad,
Funcionalidad,
Programabilidad,
Velocidad ¿?,
Economía,
Fácil integración con nuevos avances tecnológicos.


Desventajas de los circuitos digitales

Tiempo de respuesta.


Magnitud analógica
Es aquélla que puede tomar cualquier valor real dentro
de un margen determinado de forma continua e infinita.
Ejemplos:
La temperatura en la habitación:
---x----x----------------------x------ T
20 21.5 30
La velocidad de un carro: 72,3 Km/h.
La estatura de una persona: 1,83 m.
La cantidad de lluvia precipitada: 13,2 l/m2.
El ritmo cardiaco

Magnitud digital
Es aquélla que sólo puede tomar un valor dentro
de un conjunto finito de valores preestablecidos.
Ejemplos:
El día de la semana (LUNES, MARTES, …)
Los meses del año (ENERO, FEBRERO, ...
DICIEMBRE).
Magnitud digital binaria (magnitud binaria) es
aquélla que sólo puede tomar un valor dentro de
un conjunto de 2 valores posibles.


Magnitud binaria

Toda la electrónica digital se basa en magnitudes
digitales binarias.
Se trabaja con los dos estados de una magnitud
binaria, representados habitualmente como 0 y 1,
o físicamente representados por dos niveles de
tensión distintos (pueden ser 0 V y 5 V) ¿?.


¿Por qué 2 niveles y no más?

Tecnológicamente es muy fácil fabricar
dispositivos que presenten dos estados bien
diferenciados.
Existe una herramienta matemática muy sencilla
y adecuada para representar y procesar la
información binaria: la lógica y la aritmética
binaria.


Niveles lógicos
Tensiones eléctricas y valores lógicos binarios

• Los NL son las tensiones eléctricas que manejan las
compuertas lógicas.
• En la lógica digital se manejan dos niveles que son ALTO
(HIGH) y BAJO (LOW), de manera ideal.
• Pero existen niveles de voltaje en los cuales es difícil
determinar si es un 1 (HIGH) o un 0 (LOW), (niveles de
indeterminación).


Niveles lógicos


Niveles lógicos

• En los CI TTL la tensión de polarización característica se halla
comprendida entre los 4,75V y los 5,25V (muy estrecho).
• Los niveles lógicos vienen definidos por el rango de tensión
comprendida entre 0.2V y 0.8V para el estado L (bajo) y los
2.4V y Vcc para el estado H (alto).
• Las señales de salida TTL se degradan rápidamente si no se
transmiten a través de circuitos adicionales de transmisión
(no pueden viajar más de 2 m por cable sin graves pérdidas).


Circuitos Integrados Digitales
¿Qué son los CID?
Un CID es una pastilla muy
delgada en la que se encuentra
una enorme cantidad (del orden
de miles o millones) de
dispositivos microelectrónicos
interconectados.
¿Que dispositivos DM?
Principalmente diodos y
transistores, además de
componentes pasivos como
resistencias o condensadores.


¿Qué son los CID?

Algunos de los CID más avanzados
son los microprocesadores, que
son usados en múltiples
artefactos, desde computadoras
hasta electrodomésticos, pasando
por los teléfonos móviles.
Otra familia importante de CID la
constituyen las memorias
digitales.


Características:
Características de transferencia:
Dado un circuito con un puerto de entrada y otro de salida,
la característica de transferencia consiste en representar
gráficamente la tensión de salida Vo en función de la
tensión de entrada Vi cuando ésta toma todos los valores
de su rango de variación.
Dicho rango de variación coincide normalmente con el valor
de tensión Vcc de la fuente de alimentación del circuito.
A partir de esta característica se deducen los rangos de
tensión correspondientes a los valores de 0 y 1 lógicos.


Característica de transferencia:


Características:
Características de entrada-salida:
El número de entradas que puede tener una puerta lógica no
es indefinido, está limitado por un número máximo.
A ese número máximo se le llama FAN-IN de la puerta.
En algunos circuitos, a la salida de una puerta deben
conectarse varias entradas de otras puertas.
El número de entradas que pueden conectarse a una misma
salida está limitada por un número máximo denominado
FAN-OUT.
El fan-out debe calcularse siempre conectando puertas
pertenecientes a una misma familia lógica..


Característica de entrada-salida:


Características:
Características de entrada-salida:
El número de entradas que puede tener una puerta lógica no
es indefinido, está limitado por un número máximo.
A ese número máximo se le llama FAN-IN de la puerta.
En algunos circuitos, a la salida de una puerta deben
conectarse varias entradas de otras puertas.
El número de entradas que pueden conectarse a una misma
salida está limitada por un número máximo denominado
FAN-OUT.
El fan-out debe calcularse siempre conectando puertas
pertenecientes a una misma familia lógica..


Pulsos digitales
Pulso:
Un pulso es una señal que realiza una transición de un estado
al otro y regresa al estado inicial después de cierto tiempo.
Si los cambios se producen en forma continua entonces
recibe el nombre de tren de pulsos. Al instante en que la
señal pasa de NA a NB se le conoce como flanco de bajada
y al caso contrario ( NB a NA ) como flanco de subida.

V Flanco de
NA bajada NA NA

NB NB NB

Pulso activo en alto Pulso activo en bajo


Pulsos digitales
Generadores de pulsos:
A los dispositivos generadores de pulsos se le llama
multivibradores.
Existen cuatro tipos:
Los semi-monoestables o multivibradores de flancos,
los monoestables o one-shot,
los astables o relojes y
los osciladores controlados por voltaje.


Pulsos digitales
Características de los pulsos:
Debido a que los dispositivos digitales reales no cambian
de estado en tiempo igual a cero, se hace imposible
obtener señales lógicas ideales.
Los pulsos tienen en realidad la siguiente forma:
V

90 %

Donde: 10 %

tS → tiempo de subida tb
t
ts
tb → tiempo de bajada


Pulsos digitales
Características de los pulsos:
Frecuencia (f): Indica la cantidad de veces que se repite la
onda básica en la unidad de tiempo.
Periodo (T): Es el tiempo que dura un ciclo de la onda.
Ciclo útil (D): Se expresa en porcentaje y es la relación entre
el ancho del pulso y el periodo.
Amplitud (V): Es el valor de voltaje que toma la onda en NA.

Ancho de pulso
D = ∗ 100
T


Transmisión serial y paralela:
Transmisión paralelo:
• Todos los bits de un bloque se transmiten simultáneamente,
existiendo luego un tiempo antes de la transmisión del
siguiente bloque.
• Tiene lugar en el interior de una maquina o entre maquinas
cuando la distancia es muy corta.
• La principal ventaja de este modo de transmitir datos es la
velocidad de transmisión y la mayor desventaja es el costo.
• También puede llegar a considerarse una transmisión en
paralelo, aunque se realice sobre una sola línea, al caso de
multiplexación de datos, donde los diferentes datos se
encuentran intercalados durante la transmisión.


Transmisión serial y paralela:
Transmisión serie:
• Los n bits que componen un bloque se transmiten uno detrás
de otro por la misma línea.
• A la salida de una maquina los datos en paralelo se convierten
a datos en serie, se transmiten y luego en el receptor tiene
lugar el proceso inverso, obteniéndose los datos en paralelo.
• La secuencia de bits transmitidos es por orden de peso
creciente y generalmente el último bit es de paridad.
• Un aspecto fundamental es el sincronismo, que es
procedimiento mediante el cual transmisor y receptor
reconocen los ceros y unos de los bits de igual forma.
• El sincronismo puede tenerse a nivel de bit, de byte o de
bloque; en cada caso se identifica el inicio y fin de los mismos.

Memoria
Objetivo fundamental

• Almacenar datos
• Realizar transformaciones sencillas:
• Desplazar
• Contar


Memoria
Componentes de memorización:

• Registros.
• Contadores.
• Bancos de registros.
• Memorias.


Sesión 1. Introducción a la Electrónica Digital

Electrónica Digital I

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