UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA Y ELECTRICALABORATORIO DE CIRCUITOS DIGITALES 1III. CUESTIONARIO PREVIO1. Concepto de sistema analgico y sistema digital. Seal analgica y seal digital.Los sistemas electrnicos procesan la informacin que les llega a sus entradas, esta informacin es transportada mediante una seal elctrica. Por la naturaleza de esta seal podemos diferenciar dos sistemas:Sistema AnalgicoSistema Digital

Es aquel conjunto de dispositivos diseados para manipular cantidades fsicas o informacin que estn representadas en forma analgica, siendo estas transportadas mediante una seal analgica.

Es aquel conjunto de dispositivos diseados para manipular cantidades fsicas o informacin que estn representadas en forma digital, siendo estas transportadas mediante una seal digital.

Como vimos, existen 2 tipos de seal elctrica, ests son:Seal AnalgicaSeal Digital

Es aquella seal que toma el modelo matemtico de una funcin continua, es decir, puede tomar infinitos valores frente al tiempo y transporta una informacin analgica. Vemos que las magnitudes fsicas con las que convivimos son esencialmente analgicas o continuas.

Seal AnalgicaEs aquella seal que toma un conjunto finito de valores, transporta una informacin digital. Particularmente trabajaremos con un caso particular de la seal digital, la seal digital binaria. En la que slo son significativos los valores de tensin comprendidos en dos intervalos de tensin diferentes. A todos los valores dentro de cada uno de los intervalos se le asocia un mismo valor lgico, normalmente uno y cero.

Seal digital binaria

2. Circuitos lgicos integrados: TTL Y CMOS. Definir los niveles de voltaje:VIH,VOL,VIL,VOHLos circuitos digitales emplean componentes encapsulados, los cuales pueden albergar puertas lgicas o circuitos lgicos ms complejos.Estos componentes estn estandarizados, para que haya una compatibilidad entre fabricantes, de forma que las caractersticas ms importantes sean comunes. De forma global los componentes lgicos se engloban dentro de una de las dos familias siguientes:TTL: diseada para una alta velocidad.CMOS: diseada para un bajo consumo.Familia TTL (Lgica de Transistor - Transistor)Esta fue la primera familia de xito comercial, se utiliz entre 1965 y 1985. Los circuitosTTLutilizan transistores bipolares y algunas resistencias de polarizacin. La tensin nominal de alimentacin de los circuitosTTLson5 V DC.Niveles Lgicos TTLEn el estudio de los circuitos lgicos, existen cuatro especificaciones lgicos diferentes:VIL,VIH,VOLyVOH.En los circuitosTTL,VILes la tensin de entrada vlida para el rango0a0.8 Vque representa un nivel lgico0(BAJO). El rango de tensinVIHrepresenta la tensiones vlidas de un1lgico entre2y5 V. El rango de valores0.8a2 Vdetermina un funcionamiento no predecible, por los tantos estos valores no son permitidos. El rango de tensiones de salidaVOL,VOHse muestra en la figura 9.1.4.

Figura 9.1.4. Nivel lgico de entrada de un circuito TTL

Circuitos Lgicos CMOS (Metal xido Semiconductor Complementario)La tecnologaCMOSes la ms utilizada actualmente para la construccin de circuitos integrados digitales, como las compuertas, hasta los circuitos como las memorias y los microprocesadores. La tensin nominal de alimentacin de los circuitos CMOS son+5 Vy +3,3 V.Niveles Lgicos CMOSEn la figura 9.1.5. se muestran las tensionesVIL, VIH, VOL, VOHvlidas para los dispositivosCMOSde nivel+5 VDC.

Figura 9.1.5. Nivel Lgico de Entrada de un circuito CMOS +5 V3. Presente un resumen del sistema de numeracin binario. Muestre otros sistemas de numeracin. El sistema binario, llamado tambin sistema didico es un sistema de numeracin en el que los nmeros se representan utilizando solamente las cifras cero y uno (0 y 1). Es uno de los que se utiliza en las computadoras, debido a que trabajan internamente con dos niveles de voltaje, por lo cual su sistema de numeracin natural es el sistema binario (encendido 1, apagado 0).Un nmero binario puede ser representado por cualquier secuencia de bits (dgitos binarios), que suelen representar cualquier mecanismo capaz de usar dos estados mutuamente excluyentes. Las siguientes secuencias de smbolos podran ser interpretadas como el mismo valor numrico binario:1010011011xoxooxxoxxynynnyynyyEl valor numrico representado en cada caso depende del valor asignado a cada smbolo. En una computadora, los valores numricos pueden representar dos voltajes diferentes; tambin pueden indicar polaridades magnticas sobre un disco magntico. Un "positivo", "s", o "sobre el estado" no es necesariamente el equivalente al valor numrico de uno; esto depende de la nomenclatura usada.Existen tambin otros sistemas de numeracin usados en la informtica y ciencias de la computacin, tales como el sistema octal y hexadecimal, teniendo el octal como base el 8 y el hexadecimal el 16.4. Cdigos binarios: explique las caractersticas del cdigo BCD. Otros cdigos binarios.Cdigo BCDCdigo BCD (Binary-Coded Decimal (BCD) o Decimal codificado). Binario es un estndar para representar nmeros decimales en el sistema binario, en donde cada dgito decimal es codificado con una secuencia de 4 bits.Con esta codificacin especial de los dgitos decimales en el sistema binario, se pueden realizar operaciones aritmticas como suma, resta, multiplicacin y divisin de nmeros en representacin decimal, sin perder en los clculos la precisin ni tener las inexactitudes en que normalmente se incurren con las conversiones de decimal a binario puro y de binario puro a decimal.La conversin de los nmeros decimales a BCD y viceversa es muy sencilla, pero los clculos en BCD se llevan ms tiempo y son algo ms complicados que con nmeros binarios puros. El BCD es muy comn en sistemas electrnicos donde se debe mostrar un valor numrico, especialmente en los sistemas digitales no programados (sin microprocesador o microcontrolador).Utilizando el cdigo BCD, se simplifica la manipulacin de los datos numricos que deben ser mostrados por ejemplo en un visualizador de siete segmentos. Esto lleva a su vez una simplificacin en el diseo fsico del circuito (hardware).Si la cantidad numrica fuera almacenada y manipulada en binario natural, el circuito sera mucho ms complejo que si se utiliza el BCD. Hay un programa que se llama b1411 que sirve para dividir al sistema binario en dos combinaciones. Una por ejemplo es la de sistemas digitales.RepresentacinCada dgito decimal tiene una representacin binaria codificada con 4 bits:Decimal: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9BCD: 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001Los nmeros decimales, se codifican en BCD con los de bits que representan sus dgitos.

Cdigo AikenElcdigo BCD Aikenes un cdigo similar al cdigo BCD natural con los "pesos" o "valores" distribuidos de manera diferente.En el cdigo BCD natural, los pesos son: 8 - 4 - 2 - 1, en elcdigo Aikenla distribucin es: 2 - 4 - 2 - 1La razn de esta codificacin es la de conseguir simetra entre ciertos nmeros.Ver la simetra en elcdigo Aikencorrespondiente a los decimales: 4 y 5, 3 y 6, 2 y 7, 1 y 8, 0 y 9.Analizar la tabla que se muestra al lado derecho.Cada cifra es el complemento a 9 de la cifra simtrica en todos sus dgitos.(los "1" se vuelven "0" y los "0" se vuelven "1")Ejemplo: 3 (0011) y 6 (1100).Tomar en cuenta los nuevos "pesos" en este cdigo.Elcdigo Aikenes muy til para realizar operaciones de resta y divisin.Cdigo Exceso 3Elcdigo Exceso 3se obtiene sumando "3" a cada combinacin del cdigo BCD natural. Ver la tabla inferior a la derecha.Elcdigo exceso 3es un cdigo en donde la ponderacin no existe (no hay "pesos" como en el cdigo BCD natural y cdigo Aiken.Al igual que el cdigo Aiken cumple con la misma caracterstica de simetra. Cada cifra es el complemento a 9 de la cifra simtrica en todos sus dgitos.Ver la simetra en elcdigo exceso 3correspondiente a los decimales: 4 y 5, 3 y 6, 2 y 7, 1 y 8, 0 y 9Es un cdigo muy til en las operaciones de resta y divisin.

5. El algebra de Boole : Presentar los postulados y teoremas.LGEBRA DE BOOLE.A mediados del siglo XIX, George Boole, filsofo y matemtico se bas en el sistema binario de numeracin, es decir, tomando como nicos elementos el cero y el uno lgico. Este sistema establece una serie de propiedades, postulados y teoremas respecto de la suma y el producto para operaciones con las funciones lgicas. Con todo esto se consigue que la resolucin de problemas con automatismos electrnicos sea mucho ms sencilla.Propiedades.

Postulados.

Teoremas.

6. Funciones y circuitos lgicos bsicos. Tablas de verdad y smbolos.FUNCIN INVERSORA.La salida es lo contrario de la entrada. Es la negacin lgica.

FUNCIN AND.Responde a la funcin que da como resultado a su salida el producto lgico, es decir, slo dar uno a su salida si todas las entradas estn a uno tambin.

FUNCIN NAND.Esta funcin es la complementaria de la AND, de manera que slo cuando todas las entradas valen uno la salida es cero.

FUNCIN OR.Responde a la funcin que da como resultado a su salida la suma lgica, es decir, dar uno a su salida siempre que alguna de las entradas est a uno.

FUNCIN NOR.Es la funcin complementaria de la OR, de manera que slo valdr uno la salida cuando todas las entradas estn a cero.

FUNCIN OR-EXCLUSIVA.Se dice que es una funcin generadora de paridad par, ya que da a su salida uno cuando el nmero de unos en sus entradas es impar.

FUNCIN NOR-EXCLUSIVA.Se dice que es una funcin generadora de paridad impar, ya que da a su salida uno cuando el nmero de unos en sus entradas es par.7. Habilitacion/inhabilitacin para el control de datos.Cada una de las compuertas lgicas bsicas puede utilizarse para controlar el paso de una seal lgica de entrada hacia la salida. El nivel lgico en la entrada de control determinar se la seal de entrada est habilitada para legar a la salida o deshabilitada para que no pueda llegar a la salida.HabilitacinA . B F0 1 00 1 01 1 11 1 1

A . B F0 1 10 1 11 1 01 1 0A + B F0 0 00 0 01 0 11 0 1F = AAB = 0F = AAB = 1

A + B F0 0 10 0 11 0 01 0 0F = AAB = 0F = AAB = 1

InhabilitacinA . B F0 0 00 0 01 0 01 0 0

A . B F0 0 10 0 11 0 11 0 1A + B F0 1 10 1 11 1 11 1 1F = 1AB = 1F = 0AB = 0

A + B F0 1 00 1 01 1 01 1 0F = 0AB = 1F = 1AB = 0

8. Mediante lgebra de Boole, Implementar tericamente utilizando solo circuitos NAND un circuito que simule un: UNMSM FIEE LABORATORIO CIRCUITOS DIGITALES I

inversor Compuerta OR de dos entradas Compuerta AND de dos entradas Compuerta XOR de dos entradas Compuerta NOR de dos entradas Compuerta NAND de tres entradas

La compuerta lgica NAND se dice que es una compuerta universal porque cualquier sistema digital puede implementarse con ella.

Inversor

Compuerta AND de dos entradas

Compuerta OR de dos entradas

Compuerta XOR de dos entradas

Compuerta NOR de dos entradas

Compuerta NAND de tres entradas

C