Instrucciones para la aplicacion de la PAA-2024b - (Mayo 2024)
Sistemas analógicos y digitales
1. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Electronica digital
2. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
ELECTRÓNICA DIGITAL
Se denomina señal a la información que
representa una determinada magnitud física
( temperatura, presión, velocidad, etc ) y su
evolución en el tiempo.
• Tipos de señales:
– Señales analógicas: aquellas en las que la
variable estudiada es una función continua en el
tiempo.
– Señales digitales: aquellas en la que la variable
estudiada sólo toma valores discretos.
3. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Sistema Analógico
Sistema Digital
4. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Analógico y Digital
5. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
MOTOR
SENSORT
MIC
M
undo
externo
PROCESADO
DIGITAL
solo dos estados
binario
1 y 0
Interface
Interface
Interface
Interface
Interface
1 abierto
0 cerrado
1 arrancado
0 parado
1 alarma
0 correcto
Conversor A/D
Conversor D/A
Digitalizar
Reproducir
7. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
CONVERSIÓN A/D y D/Af(t)
t t
fs(t)
SEÑAL ANALÓGICA SEÑAL DIGITALIZADA
DOS PREGUNTAS CLAVES:
1.- ¿Cuantos bits necesito para
digitalizar la señal?
2.- ¿Cada cuanto muestreo?
El número de bits (n) utilizados
nos define el error:
error( )%
100
2
n
2 4 6 8 10 12
0
10
20
30
40
50
n
error (%)
El ancho de banda (B) de la señal f(t)
nos define la frecuencia de muestreo.
Fmuestreo ≥ 2 B
(Tma
de NYQUIST)
EJEMPLO: Musica en
fichero .WAV
La música se muestrea
44.100 veces en un
segundo (44.1 KHz) y se
emplean 16 bits.
Se toman muestras
separadas en el canal
izquierdo y en el derecho
(estereo).
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Electrónica y Electricidad Ind.
012
105103107735 ⋅+⋅+⋅=
012
212021101 ⋅+⋅+⋅=
Numero decimal
(Base 10)
Numero binario
(Base 2)
Peso 100
Peso 4
Dígitos:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Dígitos:
0 1
DECIMAL VERSUS BINARIO
NOTA: Se utilizan también otras bases (p.e. Hexadecimal para simplificar las notaciones)
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Electrónica y Electricidad Ind.
Sistema Binario - Decimal
El número 11010,11 en base 2 es:
Conversión de Binario a Decimal:
1x24
+1x23
+ 0x22
+ 1x21
+ 0x20
+ 1x2-1
+ 1x2-2
= 16 + 8 + 0 + 2 + 0 + 0,5 + 0,25 =
26,75
El número 26,75 en base
decimal
Conversión de Decimal a Binario:
El número 37 en base decimal es:
37 en base 10 = 100101 en base
binaria
10. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
NOMENCLATURA y CODIGOS INTERESANTES PARA SIMPLIFICAR LAS NOTACIONES
Binario: 10111011110111
LSB (menos significativo)
MSB (mas significativo)
Binario: 10111011110111
Octal: 27367
Binario: 10111011110111
Hexadecimal: 2EF7
El código Hexadecimal está muy extendido en el mundo de los MPU y MCU
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Sistema Hexadecimal – Decimal
El número 3A1 en base 16 es:
Conversión de Hexadecimal a Decimal:
3x162
+ (A)10x161
+ 1x160
= 768 + 160 + 1 = 929
El número 929 en base decimal
Conversión de Decimal a Hexadecimal:
El número 3571 en base decimal es:
3571 en base 10 = DF3 en base
hexadecimal
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Electrónica y Electricidad Ind.
Sistema Hexadecimal – Binario
El número 15E8 en base 16 es:
Conversión de Hexadecimal a Binario:
15E8= 0001,0101,1110,1000 =0001010111101000 en base binaria
Conversión de Binario a Hexadecimal:
El número 11011010110110 en base binaria es:
11,0110,1011,0110 = 36B6en base hexadecimal
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Electrónica y Electricidad Ind.
MAS NOMENCLATURA
BIT = 1
NIBBLE = 4 bits = 1101
BYTE = 8 BITs = 11011110
WORD (Palabra) = 16 bits = 1001 1001 1110 0011 = 99E3 "El hexadecimal es muy útil)
LONG WORD (Palabra larga) = 32 bits , 64 bits y 128 bits
(Se suele emplear también palabra de 32 bits y palabra de 64 bits)
(en ingles 32-bit-word 64-bit-word)
Obviamente el hexadecimal es también muy útil para trabajar con tiras de bits tan largas.
14. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Decimal Binario
0 0000
1 0001
2 0010
3 0011
4 0100
5 0101
6 0110
7 0111
8 1000
9 1001
10 1010
11 1011
12 1100
13 1101
14 1110
15 1111
Interpretación digital de las señales eléctricas/electrónicas
Tensión:
1 Hay tensión 0 No hay tensión
Corriente:
1 Hay corriente 0 No hay corriente
Interruptores (Transistores)
1 Interruptor cerrado (Transistor saturado)
0 Interruptor Abierto (Transistor cortado)
NOTA:
El componente electrónico fundamental en
Electrónica Digital es el transistor MOSFET
(Tecnología CMOS).
Normalmente los "unos" y los "ceros" se interpretan
en tensión:
p.e.: "1" = +5 V "0" = 0 V
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Electrónica y Electricidad Ind.
Códigos de detección de error
Utilizados en transmisiones digitales con el objeto de detectar
errores en la misma.
BCD
0 0000
1 0001
2 0010
3 0011
4 0100
5 0101
6 0110
7 0111
8 1000
9 1001
BCD paridad par
0000 0
0001 1
0010 1
0011 0
0100 1
0101 0
0110 0
0111 1
1000 1
1001 0
BCD paridad impar
0000 1
0001 0
0010 0
0011 1
0100 0
0101 1
0110 1
0111 0
1000 0
1001 1
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Electrónica y Electricidad Ind.
Hexadecimal, Binario y Decimal
Hexadecimal Decimal Binario
0 0 0000
1 1 0001
2 2 0010
3 3 0011
4 4 0100
5 5 0101
6 6 0110
7 7 0111
8 8 1000
9 9 1001
A 10 1010
B 11 1011
C 12 1100
D 13 1101
E 14 1110
F 15 1111
17. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Formas de onda digital: Tensión en un punto del circuito
T
Nivel Alto (1)
Nivel Bajo (0)
Flanco de
subida
Flanco de
bajada
T = periodo
f = 1/T = frecuencia
La filosofía de la Electrónica Digital es muy simple.
Utilizando transistores (MOSFET) se realizan los bloques LSI básicos (puertas lógicas).
Utilizando puertas se hacen bloques mas MSI complejos (Codificadores, ALU, Biestables).
Utilizando Bloques intermedios (MSI) se hacen bloque de mayor complejidad (LSI). Micros, etc
La complejidad aumenta en los bloques VLSI. DSP, Microcontroladores, etc.
18. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
El mercado de las familias lógicas
RTL
DTL
TTL
ECL
I2
L
Bipolar
pMOS
nMOS
CMOS
MOSFET
Tipo de
transistor
19. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Breve comentario sobre familias lógicas BipolaresTecnología TTL
74 LS 00 Número de función implementada (ver catálogo)
nada Serie estándar (10 mW/puerta y 10 nS)
L Serie Bajo consumo (1 mW/puerta y 38 nS)
H Serie Alta velocidad (22 mW/puerta y 6 nS)
S Serie Schottky (20 mW/puerta y 6 nS)
LS Serie bajo consumo Schottky (2 mW/puerta y 10 nS)
AS Serie Schottky avanzada
ALS Serie Schottky avanzada de bajo consumo
HC Serie CMOS compatible TTL
74 Aplicaciones comerciales ( 0ºC hasta 75 ºC)
54 Aplicaciones militares (-55ºC hasta 125 ºC)
NOTA: Conviene mirar siempre la hoja de características ("Datasheet")
20. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Breve comentario sobre familias lógicas BipolaresTecnología TTL
7400 7413 7430
7402 7436 7407
(colector abierto)
21. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
BLOQUES DIGITALES BASICOS
BAJA ESCALA DE INTEGRACION (SSI)
Puertas lógicas (OR, AND, NO, NOR, NAND, ORx, NORx)
MEDIA ESCALA DE INTEGRACION (MSI)
Bloques combinacionales básicos (Decodificador, codificador,
multiplexador, demultiplexador, conversores de código, sumadores
binarios)
Bloques elementales secuenciales asíncronos y síncronos: BIESTABLES
Bloques secuenciales básicos (Contadores, divisores de frecuencia,
registros de deplazamiento)
ALTA Y MUY ESCALA DE INTEGRACION (LSI y VLSI)
Microprocesadores (MPU), microcontroladores (MCU), procesadors digital de
señal (DSP), autómatas programables, Computadores
22. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Operaciones lógicas básicas
Símbolos
Suma (OR):
S = a + b
Funciones
Tabla de
verdad
Multiplicación
(AND):
S = a · b
Negación (¯):
S = ā
b a S = a+b
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
b a S = a·b
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
a S = ā
0 1
1 0
Símbolos
antiguos
23. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Puertas lógicas
Suma (OR): S = a + b
Multiplicación (AND):
S = a · b
Negación (NOT): S = ā
Con interruptores
24. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Símbolos
Suma negada
(NOR):
Funciones Tabla de
verdad
Multiplicación
negada (NAND):
OR exclusiva
(EXOR):
b a
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
b a
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Símbolos
antiguos
baS ⋅=
baS ⋅=
baS +=
baS +=
b a
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
baS ⊕=
baS ⊕=
babaS ·· +=
25. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Suma negada
(NOR):
baS +=
Multiplicación negada (NAND):
baS ⋅=
OR exclusiva (EXOR):
baS ⊕=
26. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Puertas básicas (Bloques LSI)
AND
S = A.B
NAND
S = A.B
OR
S = A+B
NOR
S = A+B
NO
S = A
ORx
S = A ⊕ B
NORx
S = A ⊕ B
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Electrónica y Electricidad Ind.
Generalización a varias entradas
S = A.B.C.D
S = A+B+C+D
S = A.B.C.D S = A+B+C+D
Notaciones simplificadas
S = A.B
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Electrónica y Electricidad Ind.
Propiedades del álgebra de Boole
1 ) Conmutativa
• a+b = b+a
• a·b = b·a
2 ) Asociativa
• a+b+c = a+(b+c)
• a·b·c = a·(b·c)
3 ) Distributiva
• a·(b+c) = a·b + a.c
• a+(b·c) = (a+b)·(a+c) ¡ojo!
4 ) Elemento neutro
• a+0 = a
• a·1 = a
5 ) Elemento absorbente
• a+1 = 1
• a·0 = 0
6 ) Ley del complementario
• a+ā = 1
• a·ā = 0
7 ) Idempotente
• a+a = a
• a·a = a
8 ) Simplificativa
• a+a·b = a
• a·(a+b) = a
9 ) Teoremas de Demorgan
•
•
baba ⋅=+
baba +=⋅
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Electrónica y Electricidad Ind.
Funciones lógicas
cbacabaS ⋅++⋅+⋅= )(
Función lógica
a b c S
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 1
Tabla de verdad
cbacbacbacbaS ⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅=
Por Minterms
Se puede obtener de dos formas, como
suma de productos (Minterms) o como
producto de sumas (Maxterms).
Por Maxterms
)()()()( cbacbacbacbaS ++⋅++⋅++⋅++=
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Electrónica y Electricidad Ind.
Simplificación por propiedades
cbacbacbacbaS ⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅=
Función lógica
)()( bbcaccbaS +⋅⋅++⋅⋅=
11 ⋅⋅+⋅⋅= cabaS
cabaS ⋅+⋅=
Propiedad Distributiva, agrupamos términos en parejas con el
mayor número posible de variables iguales.
Ley del complementario
Elemento neutro
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Electrónica y Electricidad Ind.
Algebra de Boole
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Electrónica y Electricidad Ind.
Algebra de Boole
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Electrónica y Electricidad Ind.
Algebra de Boole
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Electrónica y Electricidad Ind.
Algebra de Boole
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Electrónica y Electricidad Ind.
Algebra de Boole
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Electrónica y Electricidad Ind.
Algebra de Boole
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Electrónica y Electricidad Ind.
Algebra de Boole
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Electrónica y Electricidad Ind.
Algebra de Boole
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Electrónica y Electricidad Ind.
Algebra de Boole
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Electrónica y Electricidad Ind.
Algebra de Boole
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Electrónica y Electricidad Ind.
Algebra de Boole
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Electrónica y Electricidad Ind.
Algebra de Boole
43. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Algebra de Boole
44. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Algebra de Boole
45. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Algebra de Boole
46. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Algebra de Boole
47. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Algebra de Boole
48. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Algebra de Boole
49. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Algebra de Boole
50. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Mapas de Karnaugh
Dos variables Tres variables Cuatro variables
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Electrónica y Electricidad Ind.
Simplificación por Karnaugh
a b c S
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 1
1.-Tabla de verdad 2.- Mapa de tres variables de S
3.- Agrupamos unos
cbabacaS ⋅⋅+⋅+⋅=
4.- Función obtenida
5.- Función más
simplificada
cbabcaS ⋅⋅++⋅= )(
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Electrónica y Electricidad Ind.
Circuitos combinacionales
Clasificación
SSI: 1 a 12 puertas
MSI: 13 a 99 puertas
LSI: 100 transistores/mm2
VLSI: 1000
transistores/mm2
Existen funciones que se repiten de forma habitual:
CIRCUITOS SSI y MSI
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Electrónica y Electricidad Ind.
Bloques MSI combinacionales
Codificadores (CODEC)
Decodificadores (DECO)
Multiplexadores (MUX)
Demultiplexadores (DEMUX)
Convertidores de código
Aritmética en binario
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Electrónica y Electricidad Ind.
Decodificadore
s
Circuito con “n” entradas (pertenceintes a
un código. normalmente binario) y “2n
”
salidas.
El DECO indica a la salida la presencia de
uno de los términos del código
DECO
.
.
.
.
.
m0
m1
m2
n
-
1
Aplicaciones: Selección de dispositivos, realización de
circuitos combinacionales, utilización conjunta con
codificadores...
Disponen de una entrada adicional: CS, que
habilita/deshabilita el dispositivo
CS
ENTRADAS Y SALIDAS PUEDEN SER ACTIVAS EN ALTO O
BAJO
(*** Poner y explicar la tabla de verdad del dispositivo ***)
55. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
A0
A1
m0
m1
m2
m3
DECODIFICADOR
BINARIO DE 2 BITS
DECODEC
ENTRADA
A1 A0 m3 m2 m1 m0
0 0 0 0 0 1
0 1 0 0 1 0
1 0 0 1 0 0
1 1 1 0 0 0
ENTRADA SALIDA
SALIDA
Con un Decodificador seleccionamos una salida del
circuito mediante un código a la entrada.
En el ejemplo con código binario seleccionados la
salida adecuada.
Con 0 seleccionamos la salida 0 (m0)
Con 1 seleccionamos la salida 1 (m1)
Con 2 seleccionamos la salida 2 (m2)
Con 3 seleccionamos la salida 3 (m3)
Los decodificadores pueden ser de muchas entradas y
salidas y trabajar con otros códigos distintos al binario.
Los decodificadores son bloques muy importantes para
las memorias de los computadores.
56. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Decodificadores
Los decodificadores son claves para la realización de memoria de ordenador y
mapear los chips de memoria (MAPAS DE MEMORIA)
Hablaremos de ello
en una lección
específica
Memoria ROM con 8 datos
(tamaño del dato 4 bits)
BUS DE
DIRECCIONES
BUS DE DATOS
58. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
m0
m1
m2
n
-
1
Codificadores
Circuito con “2n
” entradas y “n” salidas
.
.
.
.
.
COD.
Sn
S0
S1
Función: En las salidas se muestra
el código (p.e. binario) de la
entrada activada
Aplicaciones:Teclados, Detección de niveles, transmisión de datos
(en conjunción con decodificador),etc.
¿ Que ocurre si hay mas de una entrada activada ?
Los codificadores suelen ser prioritarios
¿Que pasa si no hay ninguna?
Eliminando entradas o con líneas adicionales de control
59. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
A0
A1
m0
m1
m2
m3
CODIFICADOR BINARIO
PRIORITARIO DE 2 BITS
CODEC
ENTRADA
SALIDA
m3 m2 m1 m0 A1 A0
0 0 0 x 0 0
0 0 1 x 0 1
0 1 x x 1 0
1 x x x 1 1
ENTRADA SALIDA
x = cualquier cosa (1 ó 0)
Un Codificador convierte a un
determinado código la entrada
seleccionada.
Por ejemplo el codificador binario
prioritario de 2 bits de la figura,
codifica en binario la entrada
activada de mayor valor.
Los Codificadores permiten hacer
pequeños teclado.
Son elementos poco utilizados.
60. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Codificadores
TTL comerciales
74148 Binario. 8 entradas y 3 salidas.
Entradas y salidas a nivel bajo.
74147 Decimal a BCD. 10 entradas y 4
salidas. Entradas y salidas a nivel bajo.
63. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Convertidores de Código
64. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
DISPLAYS de siete segmentos
a b c d e f
g
a b c d e f g
Anodo Común
Cátodo Común
Convertidores de Código
a
b
c
d
e
f
g
65. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Convertidores de Código
BCD/7 Sg BCD/7 Sg BCD/7 Sg BCD/7 Sg
DATO
mo
m1
m3
m4
DECO
E0
E1
CONTROL
66. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Aplicaciones: Como conmutador de líneas, en conjunción con el
DMUX, realización de funciones lógicas, etc
Multiplexores
.
.
MU
X
E0
E1
E2
n
-1
n entradas de
selección
..
S
Los CMOS pueden ser analógicos
67. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
CURIOSIDAD: Aunque son circuitos de muchas entradas son relativamente sencillos de
implementar
Multiplexores
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Electrónica y Electricidad Ind.
Demultiplexores
.
.
DEMU
X
S0
S1
S2
n
-1
n entradas de
selección
..
E
Circuito con una entrada, 2n
salidas, n entradas de selección.
El valor de la entrada se transmite a la salida seleccionada por las
entradas de selección.
Aplicaciones: Como conmutador de líneas, en conjunción con el
MUX,etc
69. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Circuitos Secuénciales
70. José Fernández Goicochea jantoniofg@crece.uss.edu.pe
Electrónica y Electricidad Ind.
Circuitos Secuenciales
El circuito secuencial mas básico es el biestable (Flip-Flop).
Solo tiene un estado interno (Q) que coincide con la salida.
Los biestables son las celdas básicas de memoria para construir circuitos secuenciales de
mayor entidad.
Biestables
Dos entradas
RS (puede ser síncrono o asíncrono)
JK (solo tiene sentido síncrono)
Una entrada
D o Latch (Solo tiene sentido síncrono)
Ninguna entrada
T (Solo tiene sentido síncrono)
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Electrónica y Electricidad Ind.
Circuitos Secuenciales
Biestable RS
QT
QT+∆T
R
S
Circuito
Combinacional
R
S
Q
R S QT QT+∆T
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 x 1
1 0 x 0
1 1 x tbd
Conserva
pone a 1
pone a o
sin definir
(Borrado prioritario
o inserción
prioritaria
R S Q
0 0 Q
0 1 1
1 0 0
1 1 tbd
Forma simplificada
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Circuitos SecuencialesBiestable RS
Q
S
R
Inscripción prioritaria
Q
S
R
Borrado prioritaria
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Circuitos Secuénciales
Los biestables síncronos pueden tener entradas asíncronas.
Normalmente una puesta a cero ("Clear"), una puesta a uno ("Preset")
R
S
Q
CLK
Preset Clear
R
S
Q
CLK
P C
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Circuitos Secuenciales
K
J
Q
CLK
P C
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Electrónica y Electricidad Ind.
Circuitos Secuénciales
D Q
CLK
P C
Biestable D
D Q
D D
Copia a la salida el valor de la entrada y la retiene.
Realmente es un bit de memoria.
Solo tiene sentido síncrono
Cuando el reloj es activo por nivel, se le conoce como biestable LATCH
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Electrónica y Electricidad Ind.
Circuitos Secuénciales
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Electrónica y Electricidad Ind.
Circuitos Secuénciales
Q
CLK
P C Biestable T
La salida cambia a cada ciclo de reloj
Q
Q
El biestable T es la base de los contadores digitales y todas sus aplicaciones.
Algunas veces, Se cambia el texto CLK por el texto T para facilitar su identificación
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Circuitos Secuénciales
Utilizando como base los biestables se realizan bloque secuénciales de mayor complejidad.
Contadores
Divisores de frecuencia
Temporizadores digitales
Registros
Conversiones serie-paralelo y paralelo-serie
Rotaciones (multiplicaciones y divisiones por 2)
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Electrónica y Electricidad Ind.
Circuitos Secuénciales: Contadores
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Electrónica y Electricidad Ind.
Circuitos Secuénciales: Contadores
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Electrónica y Electricidad Ind.
Circuitos Secuénciales: Contadores
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Electrónica y Electricidad Ind.
Circuitos Secuénciales:
Divisores de frecuencia
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Electrónica y Electricidad Ind.
Circuitos Secuénciales: Temporizadores
Temporizador
tiempo = TM
Inicio Salida
Salida
Inicio
TM
Contador
descendente
Precarga
Dato inicial (TM)
S
R
Q
PL
CLKReloj
Detector de cero
Inicio
Salida
tiempo
Nota:
Para parar/arrancar la cuenta se debe actuar sobre el Reloj
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Circuitos Secuénciales: Frecuencìmetros / Periodìmetros
Cuenta el número de sucesos que ocurren en un determinado lapso de tiempo
Contador ascendente
Clear
Cadena de biestables D
Sucesos
Reloj
T
BCD
7 sg
BCD
7 sg
BCD
7 sg
retardo
"Cuenta los sucesos que
ocurren en el tiempo T"
Ejemplos a ilustrar:
- Medir una frecuencia
- Medir un periodo
- Corredera de un barco
3600 pulsos/milla
- Sonar (V=1460 m/S)
- Anemómetro
- Velocímetro digital
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Electrónica y Electricidad Ind.
Circuitos Secuénciales: Frecuencìmetros / Periodìmetros
"Cuenta los sucesos que
ocurren en el tiempo T"
Ejemplos a ilustrar:
- Medir una frecuencia
- Medir un periodo
- Corredera de un barco
3600 pulsos/milla
- Sonar (V=1460 m/S)
- Anemómetro digital
- Velocímetro digital
Para frecuencia:
Sucesos = pulsos de red (1 pulso cada 20 mS)
T = 1 segundo (pulsos en 1 segundo)
Para periodo:
Sucesos = reloj de 1 mS (por ejemplo)
T = pulsos de red (medimos tiempo entre dos pulsos de red)
Para corredera de un barco:
Rueda con 3600 pulsos/milla ≅ 2 pulsos/metro
Sucesos = pulsos de la rueda dentada
T = 1 segundo (los pulsos en 1 S coinciden con la millas recorridas
S
pulsos
x
milla
pulsos
S
h
h
millas
xnudosx =⋅⋅⋅=
1
3600
3600
1
Para sonar:
Sucesos = reloj de 730 Hz (1 pulso cada 1.4 mS)
Borramos contador para iniciar medida
capturamos información al recoger el eco
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Electrónica y Electricidad Ind.
Circuitos Secuénciales: Corredera (en nudos = millas/S)
Contador ascendente
Clear
Cadena de biestables D
Rueda
Reloj
1 HzT
BCD
7 sg
BCD
7 sg
retardo
Nudos
T = 1 S
PREGUNTA
¿De que tipo pondríais la rueda
para medir centésimas de nudo?
Respuesta 1.94 pulsos/cm
3600 pulsos/milla
2 pulsos/metro
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Circuitos Secuénciales: Sonar digital
Cuenta el número de pulsos (1 pulso = 1 m) que se reciben entre la emisión y la recepción
Contador ascendente
Clear
Cadena de biestables D
(registro)
reloj
Emisor
BCD
7 sg
BCD
7 sg
BCD
7 sg
730 Hz
T = 1.4 mS
Velocidad del sonido en el agua = 1460 m/S
t = 685 µS/m x2 t = 1.36986 mS/m ≅ 1.4 mS/m
Receptor
Emisor Receptor
distancia recorrida = 2 fondo
Metros
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Electrónica y Electricidad Ind.
OPERACIONES ARITMÉTICAS : Comparadores
A = B
A > B
A < B
A
B
Comparador
Ejemplo
Serie TTL 7485
Comparador de números de 4 bits.
En el tema sobre MCU/PMU se comentará el uso de bits
especiales (FLAGs, Palabra de estado, etc) que informan
sobre resultados de operaciones aritméticas y que son
importantes en la elaboración de programas.
Ejemplo
Flag Z implica que el resultado de una operación ha sido
cero
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Electrónica y Electricidad Ind.
OPERACIONES ARITMÉTICAS : Suma binaria
Sumador
de 1 bit
Ci-1
Ai Bi
Ci
Si
Ai
Bi
Ci-1
Si
Ci
ACARREO
(CARRY)
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Electrónica y Electricidad Ind.
OPERACIONES ARITMÉTICAS : Suma binaria
Sumador
de 1 bit
C-1
A0 B0
C0
S0
Sumador
de 1 bit
A1 B1
C1
S1
Sumador
de 1 bit
A2 B2
C2
S2
B1 A1 A0B0
S1 S0
7482
13 14 3 2
5
CE
11
112
4
10
CS
+Vcc
B3 A2 A0B2
S2 S0
7483
16 4 3 10
13
CE
12
92
5
14
CS
+Vcc
1
A3 A1B1
7 8
B0
11
S3
15
S1
6
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OPERACIONES ARITMÉTICAS : Resta binaria
Es lo habitual en los MPU/MCU
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Electrónica y Electricidad Ind.
OPERACIONES ARITMÉTICAS : Resta binaria
Ejemplos con complemento a 2
8 - 6 = 2
M = 8 1000
S = 6 0110 C2 1010
1000
1010
1 0010
+
REGLA
Si hay acarreo el resultado es positivo
y se obtiene directamente
6 - 8 = -2
M = 6 0110
S = 8 1000 C2 1000
0110
1000
0 1110
+
REGLA
Si no hay acarreo el resultado el negativo
y está en complemento a 2
C2
0010
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Complemento a 2 OPERACIONES ARITMÉTICAS : Resta binaria
M1 M0
S0S1
D1 D0
CE
CS
Sumador de 2 bits
Se requiere interpretar el resultado
Signo en Cs
Cs = 1 positivo
Cs = 0 negativo
"1"
Este sistema es mas rápido que el
otro ya que el Acarreo no tiene que
realimentarse.
NOTA:
Explicar como hacer una pequeña ALU que sume
y reste con complemento a 2.
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OPERACIONES ARITMÉTICAS : Resta binaria
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Con la representación de bit de signo y complemento a 2 (el mas utilizado) se realizan
sumas y restas siempre como sumas y sin preocuparse del acarreo.
(-8)+2
1000
0010
1010
+
C=0
-6
(-2)+(-3)
1110
1101
1011
+
C=1
-5
(-2)-(-3)
1110
0011
0001
+
C=1
+1
Si se modifica el bit de signo, hemos sobrepasado la capacidad (el resultado necesita mas bits)
7+6
0111
0110
1101
+
C=0
¿Sale
negativo
?
En los MPU/MCU se utiliza el bit de signo (N) para indicar que ha pasado esto.
N = 1 indica que se ha modificado el bit de signo en una operación.
(-5)+(-4)
1011
1100
0111
+
C=1
¿Sale
positivo?
NOTAR:
El Acarreo (C) no
representa nada
El resultado no se
puede representar
con 3 bits.