electronica digital blog
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Señal analógica. Señal digital Una señal analógica puede tener infinitos valores, positivos y/o
negativos. La señal digital sólo puede tener dos valores 1 o 0. La gran ventaja es que la señaldigital es más fiable en la transmisión de datos. En el ejemplo, la señal digital toma el valor 1 cuando supera al valor a, y toma valor 0 cuando desciende por debajo del valor b. Cuando la señal permanece entre los valores a y b, se mantiene con el valor anterior.
1.- Introducción
2.1.- Sistemas decimal.Se define la base de un sistema de numeracióncomo el número de símbolos distintos que tiene. Normalmente trabajamos con el sistema decimalque tiene 10 dígitos: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9.
Por ejemplo:a) El número 723,54 en base 10, lo podemosexpresar:723,54 = 7x102 + 2x101 + 3x100 + 5x10-1 + 4x10-2
2.- Sistemas de numeración
2.- Sistemas de numeración (continuación)
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
2.2.- Sistema binario.Consta de dos dígitos el 0 y el 1. A cada uno de ellos se le llama bit.
2.- Sistemas de numeración (continuación)
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
Equivalencia entre los
sistemas Hexadecimal,
Binario y Decimal
Las puertas lógicas son componentes electrónicos capaces de realizar las operaciones lógicas.
A continuación se detallan las más importantes.
3.1.- INVERSORRealiza la función negación lógica. La función toma valor lógico “1” cuando la
entrada a vale “0” y toma el valor “0” cuando la entrada a vale “1”. También se la conoce como función Inversión.
3.- Puertas lógicas
Negación (¯): S = ā
a S = ā
0 1
1 0
Tabla de verdad SímboloSímbolosantiguos
3.1.- INVERSOR (continuación)Implementación de la puerta lógica mediante circuito
eléctrico.Si el interruptor a está sin pulsar (“0”) la bombilla está encendida (S= “1”). Si pulso el interruptor (a = “1”) la bombilla se apaga (S = “0”).
Encapsulado comercial
3.- Puertas lógicas (continuación)
3.2.- PUERTA ORRealiza la función suma lógica o función OR. La función toma valor lógico “1”
cuando la entrada a o la entrada b valen “1” y toma el valor “0” cuando las dos entradas valen “0”.
3.- Puertas lógicas (continuación)
Funciones Tabla de verdad SímbolosSímbolosantiguos
a b S = a+b
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Suma (OR): S = a + b
3.2.- PUERTA OR (continuación)Implementación de la puerta lógica mediante circuito
eléctrico.Si se pulsa cualquier interruptor (a o b estarían en estado “1”) la bombilla se enciende (S= “1”). Si no pulso ninguno (a = “0” y b =“0”) la bombilla se apaga (S = “0”).
Encapsulado comercial
3.- Puertas lógicas (continuación)
3.3.- PUERTA ANDRealiza la función producto lógico o función AND. La función toma valor lógico
“1” cuando la entrada a y la entrada b valen “1” y toma el valor “0” cuando alguna de las dos entradas vale “0”.
3.- Puertas lógicas (continuación)
Funciones Tabla de verdad SímbolosSímbolosantiguos
Multiplicación (AND): S = a · b
a b S = a·b
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
3.3.- PUERTA AND (continuación)Implementación de la puerta lógica mediante circuito
eléctrico.Si se pulsan los dos interruptores (a y b estarían en estado “1”) la bombilla se enciende (S= “1”). Si no pulso alguno (a = “0” o b =“0”) la bombilla se apaga (S = “0”).
Encapsulado comercial
3.- Puertas lógicas (continuación)
3.4.- PUERTA NORRealiza la función suma lógica negada o función NOR. La función toma valor
lógico “1” cuando la entrada a y la entrada b valen “0” y toma el valor “0” en el resto de los casos. Es la función contraria a la OR .
3.- Puertas lógicas (continuación)
Funciones Tabla de verdad Símbolos Símbolosantiguos
Suma negada (NOR):
baS
a b
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
baS
3.5.- PUERTA NANDRealiza la función producto lógico negado o función NAND. La función toma
valor lógico “1” cuando la entrada a y la entrada b valen “0” y toma el valor “0” en el resto de los casos. Es la función contraria a la AND .
3.- Puertas lógicas (continuación)
Funciones Tabla de verdad Símbolos Símbolosantiguos
Multiplicación negada (NAND):
baS
baS a b
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
3.6.- PUERTA OR EXCLUSIVARealiza la función OR EXCLUSIVA. La función toma valor lógico “1” cuando las
entradas a y b tienen distinto valor y toma el valor “0” cuando las entradas a y b son iguales.
3.- Puertas lógicas (continuación)
Funciones Tabla de verdad Símbolos Símbolosantiguos
a b
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
OR exclusiva (EXOR):
baS
baS
babaS ··
4.- Funciones lógicas
cbacabaS )(
Función lógica
a b c S0 0 0 00 0 1 10 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1
Tabla de verdad
cbacbacbacbacbaS
Por Minterms
La función se puede obtener de dos formas, como suma de productos (Minterms) o como producto de sumas (Maxterms).
Por Maxterms
)()()( cbacbacbaS
4.- Funciones lógicas (continuación)4.1.- MAPAS DE KARNAUGH
Dos variables Tres variables Cuatro variables
4.- Funciones lógicas (continuación)4.2.- SIMPLIFICACIÓN POR KARNAUGH
a b c S0 0 0 00 0 1 10 1 0 00 1 1 11 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1
1.-Tabla de verdad2.- Mapa de tres variables
3.- Agrupamos unos
4.- Función obtenida
4.- Funciones lógicas (continuación)4.3.- IMPLEMENTACIÓN CON PUERTAS
babaS
Función Función implementada con puertas de todo tipo
4.- Funciones lógicas (continuación)
4.4.- IMPLEMENTACIÓN CON PUERTAS
cbabcaS )(Función Función implementada con puertas de
todo tipo
OBJETIVOS:
Analizar un circuito lógico para encontrar su ecuación booleana y su diagrama de tiempos.
Analizar una ecuación algebraica para elaborar su diagrama lógico.
Deducir una ecuación booleana a partir de su tabla de verdad.
PRACTICA CON CIRCUITOS DIGITALES
INVESTIGACION:a) Investigar el símbolo y operación de la compuerta XNOR.b) Qué es el álgebra booleana ?c) Investigar los símbolos estándar 91-1984 ANSI/IEEE para las compuertas
básicas yderivadas.d) Deducir una ecuación booleana a partir de la siguiente tabla de verdad.A B C X0 0 0 10 0 1 00 1 0 10 1 1 11 0 0 01 0 1 01 1 0 11 1 1 0e) Elaborar el diagrama lógico con simbología estándar tradicional y con
simbología ANSI/IEEE.f) Elaborar el diagrama de temporización.
PRACTICA CON CIRCUITOS DIGITALES
MATERIAL:
1 74LS08 AND1 74LS04 NOT1 74LS32 OR1 DIP switch5 Resistores 2.2 KWCable para protoboard
PRACTICA CON CIRCUITOS DIGITALES
PRACTICA CON CIRCUITOS DIGITALES
PROCEDIMIENTO:
1.- Encontrar la ecuación que representa el siguiente circuito lógico.
2.- Elaborar la tabla de verdad y deducir a cuál compuerta derivada representa.
3.- Alambrar el circuito en el protoboard utilizando un DIP Switch.4.- Comprobar el paso 2 de manera experimental.5.- Elaborar el diagrama lógico de la siguiente ecuación : X = [ D + (A + B)C ] E6.- Construir el circuito en el protoboard.7.- Obtener la tabla de verdad experimental y compararla con la
tabla de verdad del circuito lógico
Resolución de problemas
Pasos a seguir:
1.- Identificar las entradas y salidas
2.- Crear la tabla de verdad
3.- Obtener la función simplificada
4.- Implementar la función con puertas de todo tipo, puertas NAND y puertas NOR
Para poner en marcha un motor se requiere tres interruptores (a, b y c) de tal forma que el funcionamiento del mismo se produzca únicamente en las siguientes condiciones:
• Cuando esté cerrado solamente b.• Cuando estén cerrados simultáneamente a y b y no lo esté c.• Cuando estén cerrados simultáneamente a y c y no lo esté b.
a) Crea la tabla de verdad que represente el funcionamiento del circuito de control.
b) Obtén la función expresada como suma de productos (Minterms).
c) Obtén la expresión simplificada por Karnaugh de la función.
d) Implementa la función utilizando puertas lógicas de todo tipo.
Enunciado de un problema lógico
1.- Identificar las entradas y salidas
Identificar entradas y salidas
Entradas: serán los interruptores a, b y c.
Interruptor pulsado será “1” y no pulsado será “0”
Salida: será el motor que está gobernado por los interruptores.
Cuando la salida de la función valga “1” indicará que en ese caso el motor funciona.
3.- Obtener la función simplificada
Funciones simplificadas
La función del motor M la obtenemos por Karnaugh
Enunciado de un problema lógico
Máquina expendedora de refrescos Puede suministrar agua fresca, agua con limón y agua con naranja. Pero no puede suministrar nunca limón solo, naranja sola, ni limón con naranja solos o con agua.
La cantidad de cada líquido sale cuando se activa la electroválvula correspondiente, Sa (agua), Sl (limón), Sn (naranja), Y está activada la salida general (ST), y se encuentra el vaso en su sitio (V).
Tenemos tres pulsadores Pa (agua), Pl (limón) y Pn (naranja). Deben pulsarse uno o dos según lo que deseemos.
Identificar entradas y salidas
1.- Identificar las entradas y salidas
Entradas, serán los pulsadores Pa, Pl, Pn y el sensor que detecta la presencia del vaso V.
Pulsador pulsado será “1” y no pulsado será “0”
Salidas, serán todas las electroválvulas sobre las que hay que actuar, Sa, Sl, Sn y ST.
Cuando la electroválvula en cuestión valga “1” permitirá que salga la cantidad de líquido necesario
Tabla de verdadEntradas Salidas
V Pa Pl Pn ST Sa Sl Sn0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 00 1 0 1 0 0 0 00 1 1 0 0 0 0 00 1 1 1 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 01 0 0 1 0 0 0 01 0 1 0 0 0 0 01 0 1 1 0 0 0 01 1 0 0 1 1 0 01 1 0 1 1 1 0 11 1 1 0 1 1 1 01 1 1 1 0 0 0 0
2.- Crear la tabla de verdad
Funciones simplificadas
La función de la electroválvula ST y Sa es la misma, la obtenemos por Karnaugh
El resto de variables no se pueden simplificar puesto que sólo tienen un término en el que vale “1”.
)( PnPlPaVPlPaVPnPaVSaST
PnPlPaVSl
PnPlPaVSn
3.- Obtener la función simplificada
Puertas de todo tipo
4.- Implementar las funciones con puertas de todo tipo
)( PnPlPaVSaST
PnPlPaVSl
PnPlPaVSn
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