circuitos
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República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del poder popular para la educación
Instituto Universitario Antonio José de Sucre
Barquisimeto Estado Lara
Integrante:
Arturo Ramones C.I 21.725.354
Circuitos Lógicos
Circuito lógico es aquel que maneja la información en forma de "1" y "0", dos niveles lógicos de voltaje fijos.
"1" nivel alto o "high" y "0" nivel bajo o "low".
Los circuitos lógicos están compuestos por elementos digitales como la compuerta AND (Y), compuerta OR (O), compuerta NOT (NO)......
Y combinaciones pocas o muy complejas de los circuitos antes mencionados.
Estas combinaciones dan lugar a otros tipos de elementos digitales como los compuertas, entre otros.
Compuerta Nand (No Y)
Compuerta Nor (No O)
Compuerta Or Exclusiva (O Exclusiva)
Mutiplexores O Multiplexadores
Demultiplexores O Demultiplexadores
Decodificadores Codificadores
Memorias
Flip-Flops
Microprocesadores
Micro-controladores
La electrónica moderna usa electrónica digital para realizar muchas funciones.
Aunque los circuitos electrónicos podrían parecer muy complejos, en realidad se construyen de un número muy grande de circuitos muy simples.
En un circuito lógico digital se transmite información binaria (ceros y unos) entre estos circuitos y se consigue un circuito complejo con la combinación de bloques de circuitos simples.
La información binaria se representa en la forma de: (ver gráficos arriba)- "0" ó "1",- "abierto" ó "cerrado" (interruptor),- "On" y "Off",- "falso" o "verdadero", etc.
Los circuitos lógicos se pueden representar de muchas maneras. En los circuitos de los gráficos anteriores la lámpara puede estar encendida o apagada ("on" o "off"), dependiendo de la posición del interruptor. (Apagado o encendido)
Los posibles estados del interruptor o interruptores que afectan un circuito se pueden representar en una tabla de verdad.
La Tabla de la Verdad
La tabla de verdad es un instrumento utilizado para la simplificación de circuitos digitales a través de su ecuación booleana.
Las tablas de verdad pueden tener muchas columnas, pero todas las tablas funcionan de igual forma.
Hay siempre una columna de salida (última columna a la derecha) que representa el resultado de todas las posibles combinaciones de las entradas.
El número total de columnas en una tabla de verdad es la suma de las entradas que hay + 1 (la columna de la salida).
El número de filas de la tabla de verdad es la cantidad de combinaciones que se pueden lograr con las entradas y es igual a 2n, donde n es el número de columnas de la tabla de verdad (sin tomar en cuenta la columna de salida)
Ejemplo: en la siguiente tabla de verdad hay 3 columnas de entrada, entonces habrán: 23 = 8 combinaciones (8 filas)
Un circuito con 3 interruptores de entrada (con estados binarios "0" o "1"), tendrá 8 posibles combinaciones. Siendo el resultado (la columna salida) determinado por el estado de los interruptores de entrada.
Los circuitos lógicos son básicamente un arreglo de interruptores, conocidos como "compuertas lógicas" (compuertas AND, NAND, OR, NOR, NOT, etc.). Cada compuerta lógica tiene su tabla de verdad.
Si pudiéramos ver con más detalle la construcción de las "compuertas lógicas", veríamos que son circuitos constituidos por transistores, resistencias, diodos, etc., conectados de manera que se obtienen salidas específicas para entradas específicas
La utilización extendida de las compuertas lógicas, simplifica el diseño y análisis de circuitos complejos. La tecnología moderna actual permite la construcción de circuitos integrados (ICs) que se componen de miles (o millones) de compuertas lógicas.
Circuitos Combinatorios
Un circuito combinatorio es un arreglo de compuertas lógicas con un conjunto de entradas y salidas.
Las n variables de entrada binarias vienen de una fuente externa, las m variables de salida van a un destino externo, y entre éstas hay una interconexión de compuertas lógicas. Un circuito combinatorio transforma la información binaria de los datos de entrada a los datos de salida requeridos.
Un circuito combinatorio puede describirse mediante una tabla de verdad que muestre la relación binaria entre la n variable de entrada y las m variables de salida. Puede especificarse también con m funciones booleanas, una por cada variable de salida. Cada función de salida se expresa en término de la n variables de entrada.
El análisis de un circuito combinatorio comienza con un diagrama de circuito lógico determinado y culmina con un conjunto de funciones booleanas o una tabla de verdad.
El diseño de circuitos combinatorios parte del planteamiento verbal del problema y termina con un diagrama de circuito lógico. Pasos: 1- Se establece el problema 2- Se asignan letras a las variables de entrada y salida 3- Se deriva la tabla de verdad que define la relación entre entradas y salidas 4- Se obtienen las funciones booleanas simplificadas para cada salida 5- Se traza el diagrama lógico
Semisumador
Un circuito combinatorio que ejecuta la suma de dos bits se llama semisumador. Las variables de entrada de un semisumador se llaman bits sumando y consumando. Las variables de salida se llaman suma y acarreo.
Sumador completo o total.
Es un circuito combinatorio que forma la suma aritmética de tres bits de entrada. Consiste de tres entradas y dos salidas. Dos de las variables de entrada representan los dos bits significativos a sumarse. La tercera representa el acarreo de la posición menos significativa previa.
Flip-Flops
El tipo más común de circuitos secuenciales es el tipo síncrono. Estos emplean señales que afectan los elementos de almacenamiento sólo en instantes discretos de tiempo. La sincronización se logra con un dispositivo de tiempo llamado generador de pulso de reloj, que produce un tren periódico de pulsos de reloj. Los elementos de almacenamiento se afectan solo con la llegada del pulso de sincronización. Los circuitos secuenciales síncronos raramente manifiestan problemas de inestabilidad y su temporización se descompone fácilmente en pasos discretos independientes.
Los elementos de almacenamiento empleados en los circuitos secuenciales con reloj se llaman flip-flops. Un flip-flop es una celda binaria capaz de almacenar un bit de información. Tiene dos salidas, una para el valor normal y una para el valor complementario del bit almacenado. Un flip-flop mantiene un estado binario hasta que es dirigido por un pulso de reloj para que cambie el estado. ** Flip-flop SR
Tiene tres entradas, S (de inicio), R (reinicio o borrado) y C (para reloj). Tiene una salida Q, y a veces también tiene una salida complementada. Hay un pequeño triángulo enfrente de la letra C, para designar una entrada dinámica. Denota el hecho de que el flip-flop responde a una transición positiva (de 0 a 1) de la señal de reloj.
Si no hay una señal en la entrada de reloj C, la salida del circuito no puede cambiar independientemente de cuáles sean los valores de las entradas S y R. Sólo cuando la señal cambia de 0 a 1 puede la salida afectarse de acuerdo con los valores de las entradas. Este flip-flop no debe recibir pulsos de reloj cuando S=R=1 ya que produce un estado siguiente indeterminado. ** Flip-flop D
Un flip-flop SR se convierte a un flip-flop D insertando un inversor entre S y R y asignando el símbolo D a la entrada única. La entrada D se muestra durante la ocurrencia de una transición de reloj de 0 a 1. La salida Q recibe su valor de la entrada D cada vez que la señal de reloj pasa a través de una transición de 0 a 1.
Aunque el flip-flop D tiene la ventaja de tener sólo una entrada, tiene la desventaja de que su tabla característica no tiene una condición Q(t + 1) = Q(t) “sin cambio”.
Flip-flop JK
Las entradas J y K se comportan como las entradas S y R para iniciar y reiniciar el flip-flop. Cuando las entradas J y K son ambas igual a 1, una transición de reloj alterna las salidas del flip-flop a su estado complementario.
Flip-flop T
Este flip-flop se obtiene del tipo JK cuando las entradas J y K se conectan para proporcionar una entrada única designada por T. El flip-flop T tiene sólo dos condiciones. Ecuación característica: Q (t + 1) = Q (t) T.
Flip-flop disparado por el flanco
Sirve para sincronizar el cambio de estado durante una transición de pulso de reloj. En este tipo de flip-flop, las transiciones de la salida ocurren a un nivel específico de pulso de reloj.
Cuando el nivel de pulso de entrada excede este nivel de umbral, las entradas se tienen de manera que el flip-flop no responde a cambios adicionales de las entradas hasta que el pulso de reloj regresa a 0 y ocurre otro pulso.
La transición de reloj positiva efectiva incluye un tiempo mínimo llamado tiempo de establecimiento, en el cual la entrada D debe permanecer en un valor constante antes de la transición, y un tiempo definido llamado tiempo de retención, en el cual la entrada D no debe cambiar después de la transición positiva.
Flip-flop amo-esclavo
Este tipo de circuito consta de dos flip-flops. El primero es el amo y responde al nivel positivo del reloj; el segundo es el esclavo y responde al nivel negativo del reloj. El resultado es que la salida cambia durante la transición de la señal del reloj de 1 a 0.