CIRCUITOS DIGITALES

CIRCUITOS
DIGITALES
DOCENTE:
Ing. Wilder Enrique Román Munive
ALUMNO(A):
Robles Bellido Fanny Elizabeth
ASIGNATURA:
Dibujo Electrónico
CODIGO:
20112297
sumilda
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La utilización creciente de circuitos digitales ha dado lugar en los últimos tiempos a una
revolución sin precedentes en el campo de la tecnología. Basta observar el interior de una
simple calculadora de bolsillo para darnos cuenta de la gran cantidad de circuitos impresos que
funcionan digitalmente y que constituyen su intrincada anatomía.
A lo largo de esta unidad se analizan los sistemas de numeración que sirven de base al
funcionamiento de los componentes electrónicos de los circuitos digitales y, tras una breve
incursión en el álgebra de Boole, se aborda la manera de diseñar circuitos lógicos elementales
que permiten controlar el funcionamiento de algunos dispositivos sencillos.
No cabe duda de que la Electrónica digital se ha convertido en poco menos que imprescindible
para nuestro actual “estado de bienestar”; sin embargo, no conviene que una automatización
excesiva prive al ser humano de su capacidad de elección consciente entre diversas alternativas
posibles.
Nuestro destino no es convertirnos en esclavos de la automatización
La electrónica moderna usa electrónica digital para realizar perfeccionamientos en la
tecnología, muchas veces nos vemos frente a éstos sin darnos cuenta, el llamado efecto "Caja
Negra".
En el circuito lógico digital existe transmisión de información binaria entre sus circuitos. A
primera instancia esto nos parece relativamente simple, pero los circuitos electrónicos son
bastante complejos ya que su estructura está compuesta por un número muy grande de
circuitos simples, donde todos deben funcionar de la manera correcta, para lograr el resultado
esperado y no obtener una información errónea.
La información binaria que transmiten los circuitos ya mencionados, se representan de la
siguiente forma:
"0" o "1"
"Falso" o "Verdadero"
"On" y "Off"
"Abierto" o "Cerrado"
O cualquier mecanismo que represente dos estados mutuamente excluyentes
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Un circuito digital es aquel que maneja la información en forma binaria, o sea con valores de "1" y "0".
Los cuales representan a "1" nivel alto o "high" y a "0" nivel bajo o "low".
Generalmente, el propósito de un sistema digital es manipular información, esta información pueden
ser, números o letras en una computadora, imágenes en la pantalla en juego de vídeo, ondas sonoras
en un reproductor de CD, el control de válvulas y motores en una lavadora de ropa, o casi cualquier
otra tarea. Dentro del sistema toda esta información está como señales digitales. Esto es, consiste en
bits, o lo que es lo mismo, "ceros" y "unos".
Para operar, un sistema digital primero toma información del exterior. Esta función se llama entrada,
En el caso de una persona
poniendo información en una computadora o calculadora mediante el presionado de teclas
Una vez traducida esta entrada a señales digitales, el sistema la usa para crear cierta nueva
información llamada datos procesados. Estos datos procesados son la base que le permite al sistema
tomar decisiones, como en el caso de cuándo una máquina lavadora debe abrir o cerrar las válvulas de
llenado del tambor, encender y apagar el motor de agitación etc.
Para ayudar a tomar decisiones, la mayoría de los sistemas digitales almacenan cierta cantidad de
información para entonces usarla
después. Esta función se llama
memoria. En la memoria la
información se guarda como 0 y 1
tal y como se mencionó
anteriormente con el fin de no
olvidarla, y se localiza en lugares
específicos para luego recuperarla.
Finalmente el sistema hace uso del
resultado de sus decisiones para
hacer una operación en el exterior.
Esta función se llama salida y en
general se traduce a una señal
utilizable por algún dispositivo
externo. Como por ejemplo,
escribir caracteres o construir
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imágenes en la pantalla de un monitor.
En realidad casi cualquier cosa que pueda llamarse sistema hace uso de esas cuatro funciones: entrada,
decisiones, memoria y salida. El propio cuerpo humano lo hace, por ejemplo; los ojos ven algo
(entrada), el cerebro lo procesa y memoriza, y los músculos finalmente ejecutan la acción (salida).
La base de las operaciones digitales son las compuertas lógicas.
Los sistemas digitales están constituidos por miles de circuitos permutadores, cada uno de los cuales
permuta otros a "apagado" y "encendido".
Estos simples circuitos permutadores que hacen el cambio de encendido y apagado en cadena son la
base de todas las operaciones digitales de las máquinas. Los trabajos complicados se separan en
infinidad de trabajos muy simples, que pueden ser manejados por simples circuitos permutadores
especiales. Hay solo tres tipos de estos simples circuitos, se llaman "compuertas lógicas".
Las compuertas se conectan juntas para formar sistemas de cualquier tamaño y variedad, tal como en
un juego para armar estructuras con bloques de las que se compran para los niños. Veamos.
Una compuerta lógica es un circuito lógico cuya operación puede ser definida por una función del
álgebra lógica o los dispositivos que ejecutan las operaciones lógicas. Cuenta con una serie de entradas
y una serie de
salidas, su
interior está
constituido por
transistores,
diodos,
resistencias
según familia
de fabricación.
Son los
circuitos
digitales
fundamentales
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Las puertas lógicas AND (o Y en castellano) son circuitos de varias
entradas
y una sola salida, caracterizadas porque necesitan disponer de un
nivel 1 en
todas las primeras para que también la salida adopte ese nivel.
Basta con que una o varias entradas estén en el nivel 0 para que la
salida
suministre también dicho nivel. Todas las unidades AND o derivadas del AND, deben tener señal
simultánea en todas sus entradas para disponer de señal de salida
Observando el funcionamiento de la unidad AND se comprende fácilmente que las entradas pueden
ser aumentadas indefinidamente. Las compuertas AND pueden tener más de dos entradas y por
definición, la salida es 1 si cualquier entrada es 1.
La función NO-Y, llamada más comúnmente NAND es la negación de la función Y (AND) precedente. Así
como en una puerta Y se necesita que exista nivel 1 en todas las entradas para obtener el mismo nivel
en la salida, en una NAND el nivel de la salida seria 0 en las mismas condiciones. Por el contrario,
cuando hay un nivel 0 en alguna de las entradas de una puerta Y la salida está a nivel 0, mientras que
en iguales circunstancias en una puerta NAND el nivel de salida seria 1. Una designación más adecuada
habría sido AND invertido puesto que Es la función AND la que se ha invertido
:
La función reunión, también llamada O, al traducir su nombre ingles OR, es la que solo necesita que
exista una de sus entradas a nivel 1 para que la salida obtenga este
mismo
nivel. La expresión algebraica de esta función, suponiendo que
disponga
de dos entradas, es la siguiente: s = a + b. Es suficiente que tenga
señal en
cualquiera de sus entradas para que de señal de salida (OR). Las
compuertas OR pueden tener más de dos entradas y por definición
la salida
es 1 si cualquier entrada es 1.
La función NOR consiste en la negación de la O, o sea, asi como esta
suministra nivel 1 a su salida si cualquiera de las entradas que posee
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está a
nivel 1, una puerta NOR se comporta justamente al revés. En la función NOR es suficiente aplicarle una
cualquiera de sus entradas para que niegue su salida. la NOR pueden tener más de dos entradas, y la
salida es siempre el complemento de las funciones AND u OR, respectivamente.
La función O exclusiva (“exclusive OR” según el idioma ingles) se caracteriza porque
su salida está a nivel 1 siempre y cuando también lo estén un número impar de sus
entradas.
Para conseguir la función O exclusiva de 3 entradas pueden usarse funciones O
exclusiva de dos entradas para acoplarse entre si
La función Y exclusiva (exclusive AND en inglés) se emplea para verificar comparaciones entre sus
entradas. En efecto su salida presenta nivel 1 cuando sus entradas se encuentran en el mismo nivel, sin
importar que dicho nivel sea 1 o 0
Es la función negada de la compuerta EX - OR y es el contrario de la EX - OR, su salida
presenta nivel 1 cuando sus entradas se encuentran en el mismo nivel, sin importar
que dicho nivel sea 1 o 0, al igual que las EX - AND
:
Es la función negada de la compuerta EX - AND y es el contrario de la EX - AND, Para conseguir la
función O exclusiva de 3 entradas pueden usarse funciones O exclusiva de dos entradas para acoplarse
entre si.
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En la figura 3 se muestran los símbolos de una compuerta AND, una OR y una NOT, las que realizan las
respectivas funciones lógicas.
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(Tabla verdadera).
En la figura anterior, la función lógica de cada compuerta está en una tabla próxima a ella. Esta tabla se
le llama truth table. Una truth table completa muestra cada combinación posible de los bits de entrada
recibidos por una compuerta lógica o un circuito, y el estado de la salida para cada combinación.
Para una compuerta de tres entradas, hay 8 (2³) posibles combinaciones de los bits de entrada, los que
corresponden a los números binarios desde 000 (decimal 0) hasta 111 (decimal 7).
La salida de una compuerta AND, mostrada en la figura 3A, es 1 solo si todas las entradas son 1, si una
o mas de las entadas es 0, la salida es 0. Por eso el nombre, ya que la salida será 1 si la entrada A AND
("y" en Inglés) la entrada B AND la entrada C (todas ellas) son 1.
La salida de una compuerta OR, mostrada en la figura 3B, es 1 si al menos una de las entradas es 1. En
otras palabras, si la entrada A OR ("o" en Inglés) la entrada B OR la entrada C es 1, OR si mas de una de
las entradas, OR todas las entradas son 1, la salida será 1.
Para el inversor, siempre el bit de entrada saldrá invertido a la salida, o sea si la entrada es 1, la salida
será NOT ("no" en Inglés) 1, esto es 0, y si la entrada es 0 la salida es NOT 0 o sea 1.
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Ahora que sabemos sobre compuertas lógicas, veamos como se ponen estas a trabajar juntas para
hacer decisiones mas complejas y útiles. Como ejemplo examinemos la red lógica para el sumador total
de números de 1-bit (1-bit full-adder).
La figura 8 muestra un particular diseño para esta función. Este diseño usa siete compuertas AND, dos
compuertas OR y tres inversores. Durante el estudio y desarrollo de diagramas como este, no importa
si se usa lógica positiva o negativa, de cualquier manera el diagrama es el mismo.
Por si mismo, el sumador de 1-bit de la figura 8 simplemente "cuenta" los 1 de las tres entradas. Esta
función se muestra en la tabla verdadera. Como la mayoría de las tablas verdaderas, esta muestra
todas las posibles combinaciones de los bits a las entradas, también muestra la salida resultante de
cada combinación.
El sumador tiene dos salidas en lugar de una como la compuerta simple.
Las tres entradas se llaman A, B y N. Piense en ellas como tres números separados de 1 bit. Los dos bits
de salida se llaman C y S. Estas salidas forman un número de 2 bits. El bit C es el primer lugar
significativo del número con un valor de 1, y el bit S es el segundo lugar significativo del número con el
valor de 2.
En la tabla verdadera, note que si los tres bits de entrada son 0 la suma es 00. Si solo uno de los bit de
entradas es 1, el bit de salida es 01 (C es 0 y S es 1) lo que constituye el número binario
correspondiente al decimal 1. Si dos cualesquiera de las entradas es 1, el bit de salida es 10, que
constituye al binario correspondiente al decimal 2. Si las tres entradas son 1, el bit de salida es 11, que
constituye el binario correspondiente al decimal 3. Por lo tanto, los tres bits de las entradas han sido
sumados para dar una respuesta entre 0, 1, 2 ó 3.
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http://html.rincondelvago.com/circuitos-digitales_2.html
http://html.rincondelvago.com/circuitos-digitales_algebra-de-boole.html
http://gemini.udistrital.edu.co/comunidad/profesores/jruiz/jairocd/texto/capuno.htm
http://www.retrogames.cl/gates.html
http://www.sabelotodo.org/informatica/digitallogico.htm
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