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PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Manual Teórico Práctico del
Módulo Autocontenido Transversal:
Operación de Circuitos Electrónicos Digitales
Profesional Técnico-Bachiller en
Mantenimiento de Equipo
de Cómputo y Control
Electrónica Industrial Mantenimiento a Sistemas Automáticos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 1
e Instalación y Mantenimiento
PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Capacitado por:
e-cbcc
Educación-Capacitación
Basadas en Competencias
Contextualizadas
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 2
e Instalación y Mantenimiento
PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
PARTICIPANTES
Director General
Secretario Académico
Director de Diseño Curricular de la
Formación Ocupacional
Coordinador de las Áreas de
Automotriz, Electrónica y
Telecomunicaciones e Instalación y
Mantenimiento
Autores
Revisor Técnico
Revisor Pedagógico
Revisores de Contextualización
José Efrén Castillo Sarabia
Marco Antonio Norzagaray
Gustavo Flores Fernández
Jaime G. Ayala Arellano
Consultores Formo Internacional, S. C.
Alfonso Cruz Serrano
Virginia Morales Cruz
Agustín Valerio
Armando Guillermo Prieto Becerril
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información e
Instalación y Mantenimiento
Manual Teórico - Práctico del Módulo Autocontenido
Transversal para las Carreras de Profesional Técnico
Bachiller en Electrónica Industrial, Profesional Técnico- Bachiller en
Mantenimiento de Equipo de Cómputo y Control
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 3
e Instalación y Mantenimiento
PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Digital y Profesional Técnico-Bachiller en Mantenimiento a Sistemas
Automáticos. D. R. a 2005 CONALEP.
Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, incluida la portada,
por cualquier medio sin autorización por escrito del CONALEP. Lo
contrario representa un acto de piratería intelectual perseguido por la ley
Penal.
Av. Conalep N° 5, Col. Lázaro Cárdenas, C.P. 52140
Metepec, Estado de México.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 4
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
ÍNDICE
Coordinadores
I. Mensaje al alumno
II. Cómo utilizar este manual
III. Propósito del curso módulo autocontenido transversal
IV. Normas de competencia laboral
V. Especificaciones de evaluación
VI. Mapa curricular módulo autocontenido transversal
Capítulo 1. Operación de circuitos combinatorios
Mapa curricular de la unidad de aprendizaje
1.1.1. Características de la electrónica digital
2
6
8
11
12
13
14
16
17
18
• Orígenes 18
• Conceptos básicos 19
• Importancia 20
1.1.2. Análisis de circuitos lógicos empleando sistemas numéricos 24
• Qué son los circuitos lógicos 24
• Los sistemas numéricos 25
• Aritmética y métodos de conversión 33
• Métodos de conversión 39
1.1.3. Identificación de códigos de computadora 47
• Códigos numéricos 47
• Códigos de caracteres y otros códigos 52
• Códigos para la detección y corrección de errores 56
1.2.1. Análisis de circuitos lógicos empleando lógica boolenas 59
• Postulados básicos 60
• Dualidad 60
• Teoremas fundamentales 61
1.2.2. Circuitos de conmutación 62
• Formas algebraicas de las funciones de conmutación 62
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 5
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Compuertas lógicas 65
1.2.3. Análisis de circuitos lógicos combinatorios 69
• Método algebraico 69
• Método de Tabla de Verdad 71
• Análisis de diagramas de tiempo 72
1.3.1. Síntesis de circuitos combinatorios 73
• Redes 73
• Circuitos AND-OR-INVERSOR 76
• Factorización 78
1.3.2. Simplificación de funciones de conmutación 78
• Caracterización de los métodos de minimización 78
• Mapas de Karnaugh 79
1.4.1. Operación de circuitos mediante lógica modular descendente 89
• Codificadores y Decodificadores 89
• Multiplexores y Demultiplexores 94
1.4.2. Circuitos con elementos de aritmética binaria 101
• Sumadores 101
• Comparadores 109
• La Unidad de Lógica y Aritmética (ALU) 113
Prácticas y Listas de Cotejo del Capítulo 1
Resumen del Capítulo 1
Autoevaluación de conocimientos del Capítulo 1
Respuestas a la autoevaluación de conocimientos del Capítulo 1
CAPÍTULO 2. Operación de circuitos secuenciales
Mapa curricular de la unidad de aprendizaje
2.1.1.Modelos de circuitos secuenciales
120
154
157
159
164
165
166
• Representación de diagramas de bloques 166
• Tablas y diagramas de estado 167
2.1.2. Latches 170
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 6
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Latch Set-Reset 170
• Latch con retardo 173
2.2.1. Circuitos de tiempo 176
• Circuitos de tiempo en modo Astable 176
• Circuitos de tiempo en modo Monoastable 178
2.2.2. Los Flip-Flop's 179
• El Flip-Flop's Set-Reset(SR) o Set-Clear(SC) 179
• El Flip-Flop's D 183
2.3.1. Registros de corrimiento 185
• Registros de corrimiento genérico 185
• Registros de corrimiento MSI 187
• Ejemplos de diseño con registros 191
2.3.2. Contadores 195
• Contadores de tipo binario 195
• Contadores de tipo BCD 196
• Contadores de tipo Ascendente/Descendente 197
• Contadores de tipo Módulo N 201
2.4.1. Memorias 204
• Las memoria ROM 204
• Memoria PROM 207
• Memoria EPROM 211
• Memoria EEPROM 213
2.4.2. El Convertidor Digital- Analógico 216
• El convertidor DAC de Escalera R/2R 216
• Funcionamiento 216
• Circuito comercial 217
2.4.3. Los Convertidores ADC 218
• Convertidores tipo Flash 218
• Convertidores A/D tipo Aproximaciones Sucesivas 220
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 7
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Convertidores A/D tipo Rampa Binaria 223
Prácticas y Listas de Cotejo del Capítulo 2
Resumen del Capítulo 2
Autoevaluación de conocimientos del Capítulo 2
Respuestas a la autoevaluacion de conocimientos del Capítulo 2
Glosario de Términos E-CBNC
Glosario de Términos E-CBCC
Glosario de Términos Técnicos
Referencias documentales 230
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 8
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 9
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
I. MENSAJE AL ALUMNO
¡CONALEP TE DA LA BIENVENIDA AL
MÓDULO AUTOCONTENIDO
TRANSVERSAL DE "OPERACIÓN DE
CIRCUITOS ELECTRÓNICOS
DIGITALES"! El conocimiento y la experiencia
adquirida se verán reflejados a corto Este módulo ha sido diseñado bajo la
plazo en el mejoramiento de tu Modalidad Educativa Basada en
desempeño de trabajo, lo cual te Normas de Competencia, con el fin de
permitirá llegar tan lejos como ofrecerte una alternativa efectiva para
quieras en el ámbito profesional y el desarrollo de habilidades que
laboral. contribuyan a elevar tu potencial productivo, a la vez que satisfagan las
demandas actuales del sector laboral.
Esta modalidad requiere tu
participación e involucramiento activo
en ejercicios y prácticas con
simuladores, vivencias y casos reales para
propiciar un aprendizaje a través de
experiencias. Durante este proceso
deberás mostrar evidencias que
permitirán evaluar tu aprendizaje y el
desarrollo de la competencia laboral
requerida.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 10
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
II. COMO UTILIZAR ESTE MANUAL Las instrucciones generales que a los resultados de aprendizaje de
continuación se te pide que realices, cada unidad.
tienen la intención de conducirte a Es fundamental que antes de
que vincules las competencias empezar a abordar los contenidos del requeridas por el mundo de trabajo
manual tengas muy claros los con tu formación de profesional conceptos que a continuación se
técnico. mencionan: competencia laboral,
Redacta cuales serían tus objetivos unidad de competencia (básica,
personales al estudiar este módulo genéricas específicas), elementos de
autocontenido transversal. competencia, criterio de desempeño,
campo de aplicación, evidencias de
Analiza el Propósito del módulo
autocontenido transversal que se
desempeño,
conocimiento,
evidencias
evidencias
de
por
indica al principio del manual y producto, norma técnica de
contesta la pregunta ¿Me queda claro
hacia dónde me dirijo y qué es
institución
ocupacional,
educativa,
módulo
formación
ocupacional,
lo que voy a aprender a hacer al unidad de aprendizaje, y resultado de
estudiar el contenido del manual? si aprendizaje. Si desconoces el
no lo tienes claro pídele al PSP que significado de los componentes de la
te lo explique. norma, te recomendamos que
Revisa el apartado especificaciones de
evaluación son parte de los requisitos
que debes cumplir para aprobar el
módulo. En él se indican
consultes el apartado glosario de
términos, que encontrarás al final del
manual.
Analiza el apartado «Normas Técnicas
las evidencias que debes mostrar de competencia laboral, Norma
durante el estudio del curso - técnica de institución educativa». módulo autocontenido transversal para considerar que has alcanzado
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 11
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Revisa el Mapa curricular del módulo
autocontenido transversal. Está
diseñado para mostrarte
esquemáticamente las unidades y los
resultados de aprendizaje que te
permitirán llegar a desarrollar
paulatinamente las competencias
laborales que requiere la ocupación para la
cual te estás formando.
Realiza la lectura del contenido de cada
capítulo y las actividades de aprendizaje que
se te recomiendan. Recuerda que en la
educación basada en normas de competencia
laborales la responsabilidad del aprendizaje es
tuya, ya que eres el que desarrolla y
orienta sus conocimientos y
habilidades hacia el logro de algunas
competencias en particular.
En el desarrollo del contenido de
cada capítulo, encontrarás ayudas
visuales como las siguientes, haz lo que ellas
te sugieren efectuar. Si no haces no
aprendes, no desarrollas habilidades, y te
será difícil realizar
los ejercicios de evidencias de
conocimientos y los de desempeño.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 12
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
IMÁGENES DE REFERENCIA
Estudio individual Investigación documental
Consulta con el PSP
Comparación de resultados
con otros compañeros
Trabajo en equipo
Realización del ejercicio
Observación
Investigación de campo
Redacción de trabajo
Repetición del ejercicio
Sugerencias o notas
Resumen
Consideraciones sobre
seguridad e higiene
Portafolios de evidencias
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 13
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
III. PROPÓSITO DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO TRANSVERSAL
Al finalizar el módulo, el alumno operará circuitos electrónicos digitales
combinatorios y secuenciales, considerando las especificaciones técnicas de sus
componentes, para la solución de problemas básicos sustentados en leyes físicas que rigen
su comportamiento.
Al mismo tiempo, estas competencias laborales y profesionales se complementarán con la
incorporación de competencias básicas y competencias clave, que le permitan al alumno
comprender los procesos productivos en los que está involucrado para enriquecerlos,
transformarlos, resolver problemas, ejercer la toma de decisiones y desempeñarse en
diferentes ambientes laborales, con una actitud creadora, crítica, responsable y propositiva;
así como, lograr un desarrollo pleno de su potencial en los ámbitos personal y profesional y
convivir de manera armónica con el medio ambiente y la sociedad.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 14
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IV. NORMAS DE COMPETENCIA LABORAL
para que consultes el apartado de la
Para que analices la relación que norma requerida. guardan las partes o componentes de
la NTCL o NIE con el contenido del • Visita la página WEB del CONOCER en
programa del módulo autocontenido www.conocer.org.mx en caso de que
transversal de la carrera que cursas, te el programa de estudio del módulo
recomendamos consultarla a través de autocontenido transversal, esté
las siguientes opciones: diseñado con una NTCL.
• Acércate con el PSP para que te • Consulta la página de Intranet del
permita revisar su programa de CONALEP http://intranet/ en caso de
estudio del módulo autocontenido que el programa de estudio del
transversal de la carrera que cursas, módulo autocontenido transversal
esté diseñado con una NIE.
I. V. ESPECIFICACIONES DE EVALUACIÓN
Durante el desarrollo de las prácticas de Las autoevaluaciones de conocimientos
ejercicio también se estará evaluando el correspondientes a cada capítulo además
desempeño. El docente mediante la de ser un medio para reafirmar los
observación directa y con auxilio de una conocimientos sobre los contenidos
lista de cotejo confrontará el tratados, son también una forma de
cumplimiento de los requisitos en la evaluar y recopilar evidencias de
ejecución de las actividades y el tiempo conocimiento.
real en que se realizó. En éstas quedarán
registradas las evidencias de desempeño.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 15
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Al término del módulo deberás
presentar un Portafolios de Evidencias1, el cual
estará integrado por las listas de cotejo
correspondientes a las prácticas de ejercicio, las
autoevaluaciones de conocimientos que se
encuentran al final de cada capítulo del manual y
muestras de los trabajos realizados durante el
desarrollo del módulo, con esto se facilitará la
evaluación del aprendizaje para determinar que
se ha obtenido la competencia laboral.
Deberás asentar datos básicos, tales como:
nombre del alumno, fecha de
evaluación, nombre y firma del
evaluador y plan de evaluación.
1 1El portafolios de evidencias es una compilación de
documentos que le permiten al evaluador, valorar los
conocimientos, las habilidades y las destrezas con que cuenta el
alumno, y a éste le permite organizar la documentación que
integra los registros y productos de sus competencias previas y
otros materiales que demuestran su dominio en una función
específica (CONALEP. Metodología para el diseño e
instrumentación de la educación y capacitación basada en
competencias, Pág. 180).
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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VI. MAPA CURRICULAR DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO TRANSVERSAL
Módulo Operación de
Circuitos
Electrónicos
90 hrs.
1 Operación de circuitos combinatorios
2. Operación de circuitos secuenciales
40 hrs. 50 hrs.
Resultados
de
1.1 Analizar circuitos lógicos combinatorios aplicando sistemas y
códigos numéricos. 8 hrs.
Aprendizaje 1.2 Operar circuitos lógicos implementados mediante lógica 12
electrónica combinacional.
1.3 Simplificar funciones de circuitos lógicos combinatorios,
empleando mapas de Karnaugh.
1.4 Operar circuitos lógicos combinatorios implementados mediante
lógica combinatoria modular.
2.1 Analizar circuitos lógicos secuenciales empleando tablas y
diagramas de estado.
2.2 Operar circuitos lógicos secuenciales empleando Flip-Flop's.
hrs.
8 hrs.
12
hrs.
10
hrs.
12
hrs.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 17
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
2.3 Operar circuitos lógicos secuenciales empleando registros de 16
corrimiento y contadores. hrs.
2.4 Operar circuitos lógicos secuenciales empleando convertidores y 12
memorias. hrs.
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
OPERACIÓN DE CIRCUITOS COMBINATORIOS.
Al finalizar el capítulo, el alumno operará circuitos electrónicos digitales de lógica
combinatoria, identificando sus características básicas de funcionamiento para su
análisis e implementación en sistemas de control.
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VI. MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
Módulo Operación de
Circuitos
Electrónicos
90 hrs.
Unidades de
1 Operación de circuitos combinatorios
2. Operación de circuitos secuenciales
40 hrs. 50 hrs.
Resultados
de
1.1 Analizar circuitos lógicos combinatorios aplicando sistemas y
códigos numéricos. 8 hrs.
Aprendizaje 1.2 Operar circuitos lógicos implementados mediante lógica 12
electrónica combinacional.
1.3 Simplificar funciones de circuitos lógicos combinatorios,
empleando mapas de Karnaugh.
1.4 Operar circuitos lógicos combinatorios implementados mediante
lógica combinatoria modular.
2.1 Analizar circuitos lógicos secuenciales empleando tablas y
diagramas de estado.
2.2 Operar circuitos lógicos secuenciales empleando Flip-Flop's.
hrs.
8 hrs.
12
hrs.
10
hrs.
12
hrs.
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2.3 Operar circuitos lógicos secuenciales empleando registros de 16
corrimiento y contadores. hrs.
2.4 Operar circuitos lógicos secuenciales empleando convertidores y 12
memorias. hrs.
SUMARIO RESULTADO DE APRENDIZAJE
CARACTERÍSTICAS DE LA
ELECTRONICA DIGITAL
ANÁLISIS DE CIRCUITOS LÓGICOS
EMPLEANDO SISTEMAS
NUMÉRICOS
IDENTIFICACIÓN DE CÓDIGOS DE
COMPUTADORA
ANÁLISIS DE CIRCUITOS LÓGICOS
1.1 Analizar circuitos lógicos
combinatorios aplicando sistemas y
códigos numéricos
1.1.1 CARACTERISTICAS DE LA
ELECTRONICA DIGITAL
EMPLEANDO LÓGICA BOOLEANA
CIRCUITOS DE COMBINACIÓN
ANÁLISIS DE CIRCUITOS LÓGICOS
•
El
Orígenes
crecimiento explosivo de la
COMBINATORIOS
SÍNTESIS DE CIRCUITOS
COMBINATORIOS
electrónica digital ha penetrado todos los
campos de la actividad humana, desde los
ambientes especializados del
SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES campo militar, la industria, y las
DE CONMUTACIÓN ciencias, hasta las aplicaciones
OPLERACIÓN DE CIRCUITOS
MEDIANTE LÓGICA MODULAR
DESCENDENTE
CIRCUITOS CON ELEMENTOS DE
ARITMÉTICA BINARIA
cotidianas del hogar.
Tal vez la computadora es el aparato
electrónico que más dramáticamente
ilustra el fenomenal desarrollo de la
electrónica digital.
Las primeras computadoras de tipo digital
se construyeron con switches y
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 21
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
relevos constituyéndose en verdaderos entre otros, incorporan micro-
monstruos electromecánicos, los computadoras dedicados que
cuales posteriormente evolucionaron a desempeñan funciones de control de sus
versiones electrónicas construidas manera transparente para el usuario con
tubos de vacío, de las cuales la que no se percata de la existencia de la
primera fue el ENIAC. computadora dentro de su
electrodoméstico. En contraste, las computadoras
modernas, aparte de su reducido • Conceptos Básicos
tamaño y bajo consumo de potencia,
como lo evidencian los lap-tops o
computadoras portátiles, han adquirido
características de tipo genérico que las ha
llevado casi que a convenirse en un
electrodoméstico más en el hogar,
desempeñando funciones tan variadas
La electrónica digital puede definirse como
la parte de la electrónica que estudia los
dispositivos, circuitos y
sistemas digitales, binarios o lógicos.
A diferencia de la electrónica lineal o
análoga, que trabaja con señales que
como las de procesador de texto, pueden adoptar una amplia gama de
juegos, terminal de comunicaciones en
Internet, herramienta de diseño en
ingeniería, controlador de procesos
valores de voltaje, los voltajes en
electrónica digital están restringidos a
adoptar uno de dos valores, llamados
industriales y un sinnúmero de niveles lógicos alto y bajo o estados 1 y
aplicaciones en todos los campos de la
ciencia y la ingeniería.
Una mirada a nuestro alrededor, nos
0.
Generalmente, un nivel lógico alto ó 1,
corresponde a la presencia de voltaje y
muestra manifestaciones de la un nivel lógico bajo ó 0 corresponde a
electrónica digital en la forma de relojes
digitales con precisiones de segundos al
año; en el hogar, los hornos microondas,
la lavadora de ropa, de platos, la video
grabadora,
la ausencia del mismo.
Para entender los circuitos digitales y su
funcionamiento, es preciso conocer la
lógica digital. El propósito de este
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 22
e Instalación y Mantenimiento
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manual es demostrar que la lógica términos bastantes relacionados y que
digital no es sólo "lógica" sino que a la vez representan dos técnicas
también es directa y de fácil distintas; estos términos son
comprensión. Se incluyen muchos ANALOGICO y DIGITAL. La primera
problemas que ejemplifican los denominación tiene su origen en el
métodos y principios del diseño.
La lógica es la aplicación metódica de
vocablo griego "análogos" que puede
traducirse como "una relación exacta", la
segunda acepción se basa en la
principios, reglas y criterios de palabra latina "digitus"(dedo). razonamiento para la demostración y
derivación de proposiciones. Una Una de las acepciones de la palabra
proposición es una sentencia acerca de
algo.
La Lógica Digital es una ciencia de
analógico indica que se trata de una
forma de medida o de representación
de un fenómeno, en la que el indicador que
representa la salida puede variar
razonamiento numérico aplicada a de manera continua, reflejando con sus
circuitos electrónicos que realizaran movimientos los cambios en la
decisiones del tipo "sientonces", es entrada; esto significa que puede
decir, si una serie de circunstancias variar en un intervalo continuo de
particulares ocurren, entonces una posibilidades o valores.
acción particular resulta. El resultado es
siempre el mismo para una serie dada de
circunstancias.
Esa posibilidad de predecir el resultado
final permite el diseño de sistemas
digitales a partir de circuitos básicos
llamados compuertas, que se describen
posteriormente.
Por otra parte, cuando se alude al
término digital, dicha representación
únicamente puede adoptar uno de dos
valores posibles; por ejemplo, falso-
verdadero, alto-bajo, abierto-cerrado, etc..
En este caso no pueden existir valores
intermedios entre 0 y 1.
• Importancia En el vocabulario de la electrónica
actual se vienen manejando dos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 23
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Además de las comodidades 3. Mayor exactitud y precisión. Los
implicadas en el uso de aparatos sistemas digitales pueden manejar el
electrónicos que se comentaron número de dígitos de precisión
anteriormente, los sistemas digitales necesario con sólo agregar más
deben su importancia a una serie de circuitos de conmutación. Por lo
ventajas. A continuación se mencionan
las principales:
1. Los sistemas digitales generalmente
son más fáciles de diseñar. Esto se
debe a que los circuitos que se usan
general, en los sistemas analógicos la
precisión se limita a tres o cuatro dígitos,
ya que los valores de los voltajes y de las
corrientes dependen en forma directa de
los valores que tienen los componentes de
los circuitos
son circuitos de conmutación, donde y son afectados por fluctuaciones
los valores exactos del voltaje o la
corriente no son importantes, sólo el
intervalo o rango (ALTO o BAJO) en el que
se encuentran.
aleatorias del voltaje (ruido).
4. La operación se puede programar.
Es muy fácil diseñar sistemas digitales
cuya operación se controla mediante
2. El almacenamiento de información un conjunto de instrucciones
es fácil. Se logra mediante dispositivos almacenadas llamado programa. Los
y circuitos especiales que se pueden sistemas analógicos también se
pegar a la información digital y pueden programar, pero la variedad y
retenerla el tiempo que sea necesario, y
las técnicas de almacenamiento en masa
que pueden reunir millones de
complejidad de las operaciones son muy
limitadas.
millones de bits de información en un 5. Los circuitos digitales son menos
espacio físico relativamente pequeño. susceptibles al ruido. Las fluctuaciones
En contraste, las capacidades involuntarias en el voltaje (ruido) no
analógicas son extremadamente son tan críticas en los sistemas
limitadas. digitales, puesto que el valor exacto de
un voltaje no es importante, siempre y
cuando el ruido no sea tan intenso
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 24
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como para impedirnos distinguir entre Actualmente la mayor parte de los un
valor ALTO y uno BAJO. aparatos y circuitos electrónicos están
conformados por lo menos por una
6. Se puede fabricar más circuitería sección digital que controla, procesa y
digital en los chips de los circuitos ordena funciones específicas
integrados. Es cierto que la circuitería
analógica también se ha beneficiado
complementadas
analógica.
por la electrónica
del tremendo desarrollo de la
tecnología de los circuitos integrados, La aplicación más común se da en la pero
su complejidad relativa y el uso etapa de control de cualquier equipo
de dispositivos que no pueden ser electrónico
integrados económicamente -televisores, videocasseteras,
(capacitores de alto valor, resistencias videocámaras, etc.-, así como en
de precisión, inductores, procesos de control industrial. Y por
transformadores) han impedido que los supuesto, en la computadora, que
sistemas analógicos alcancen el mismo depende ciento por ciento de la
grado de integración que los digitales. electrónica digital.
En resumen, la electrónica digital En el campo de la música, los discos
tiene una enorme importancia porque compactos (CD's) han invadido el
permite realizar operaciones que serían ambiente dado su reducido costo de
muy costosas de hacer empleando producción; sintetizadores musicales
métodos analógicos. Las aplicaciones de todo tipo, instrumentos tan
de electrónica digital para desarrollar tradicionales y acústicos como los
mecanismos automáticos, así como su tambores, las guitarras y los violines
papel central para el diseño de los han sido reemplazados por versiones
ordenadores o computadoras, completamente electrónicas en donde
confirman sus ventajas en la práctica y ni el cuero, ni la madera, ni las cuerdas
su importancia en el mundo actual. tienen ya nada que ver con la música.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 25
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
En el campo militar, las últimas guerras cómo el control de inventarios y las
han mostrado con lujo de detalle la bodegas están completamente
potencia mortífera de armas tan automatizados gracias a los sistemas
sofisticadas como los misiles de basados en códigos de barras.
crucero que almacenan en su interior Actualmente ya no es extraño
mapas digitalizados del terreno sobre encontrar robots en las fábricas de
el cual vuelan y que reciben tecnología avanzada, e incluso ver en
información de su posición vía operación fábricas en las que todo el
localizadores GPS, o bombas proceso productivo ha sido
inteligentes, entre otras. automatizado y prácticamente ya no
La medicina, por supuesto, también se hay trabajadores.
ha visto beneficiada por la electrónica
digital mediante el diseño de CONTEXTUALIZAR CON: poderosas máquinas de diagnóstico no
invasivo que gracias al poder de Estudio individual
cálculo de las computadoras digitales,
permiten generar imágenes
asombrosas del interior del cuerpo
humano.
Por supuesto, las aplicaciones a nivel
Competencia analítica:
Identificar las características y
industrial son incontables. Baste principios del álgebra booleana y
mencionar cómo trenes de engranajes
para reducción y control de velocidad
su relación con la electrónica
digital
de procesos están siendo • Investiga cuándo y cómo se
reemplazados por motores digitales; originó el álgebra booleana y
cómo los variadores de velocidad - qué papel tuvo en el
otrora complejos mecanismos repletos desarrollo de la electrónica
de piñones- dejan su lugar a digital variadores electrónicos de velocidad, o
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 26
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Analiza la información que y elabora una nota en la que
obtuviste e identifica cuáles explique qué factores
son los principios y económicos y tecnológicos
características del álgebra hicieron posible este cambio
booleana tan importante.
• Elabora un texto en el que • Presenta las conclusiones de
expliques cuáles son l as tu equipo y analizará las del
relaciones más importantes resto del grupo para integrar
entre el álgebra booleana y la una visión má s completa
electrónica digital
Trabajo en equipo
Competencia lógica:
Identificar las condiciones en que
sobre la manera en que surgió la
electrónica digital y los factores
que lo explican.
Investigación documental
Competencia informativa surgieron las primeras
•
aplicaciones de la electrónica
digital
Con base en la información que •
Identificar antecedentes de los
ordenadores actuales
Investiga en textos o en la
presente el PSP, investiga en información disponible en
qué condiciones económicas y Internet, qué es la ENIAC
de desarrollo tecnológico • Analiza la información que
surgieron l as primeras hayas conseguido
aplicaciones de la electrónica
digital. Elabora un resumen en el que
• Analiza la información obtenida expliques
aportaciones
cuáles
de la
son
ENIAC
las
al
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 27
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desarrollo de las computadoras.
1.1.2 ANÁLISIS DE CIRCUITOS LÓGICOS
EMPLEANDO SISTEMAS
NUMÉRICOS
Para comprender lo anterior pueden
analizarse dos ejemplos de circuitos
electrónicos: un circuito para mostrar un
fenómeno analógico y otro circuito de
naturaleza digital.
El primer ejemplo se ilustra en la figura
que aparece enseguida; en ella se
• Qué son los circuitos lógicos representa un circuito analógico en el
cual cuando se hacen variaciones en la
Un circuito lógico es una configuración
electrónica de M entradas y N salidas, en
la que cada salida es una función de una o
más variables de entrada. En otras
palabras, es la representación de
resistencia de regulación se pueden
conseguir una variación continua en la
iluminación, llevándola desde un valor
mínimo hasta un valor máximo.
un árbol de decisiones que sólo utiliza max min
niveles de 0 ó 1, porque tanto las + Regulador
Poca luz
Mucha luz
entradas como las salidas únicamente
pueden adoptar esos dos valores -
lógicos. Su nombre se debe a que por
sus características, los circuitos lógicos
nos permiten utilizar el álgebra Circuito eléctrico analógico simple
booleana como herramienta para el El circuito que muestra un fenómeno
análisis y diseño de circuitos digitales. digital aparece en figura q ue se
Véase la siguiente figura. encuentra debajo de este párrafo.
ENTRADAS SALIDAS
Analizando el circuito se puede CIRCUITO concluir lo siguiente: cuando el
LOGICO interruptor se cierra la lámpara se
enciende, mientras que con el
interruptor abierto la lámpara se
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apaga, así la salida esta en uno de las decimal que emplea 10 dígitos para
dos posibilidades y no en un valor expresar cualquier cantidad; sin
intermedio.
Interruptor cerrado = 1 Interruptor abierto = 0
embargo, existen otros sistemas que
también son muy usados y cuyas
características permiten hacer otro tipo
de manejo en el campo de la +
-
+
-
electrónica.
El sistema binario utiliza solamente dos
números y por ello es perfectamente A B
compatible con los eventos de
Circuito eléctrico digital simple naturaleza digital, en los que existen como ya se ha dicho solamente dos
En este sentido, una diferencia opciones. Así por ejemplo en la figura
fundamental entre los circuitos anterior podemos asignar el número 0
analógicos y digitales radica en la al circuito abierto (foco apagado) y al
cantidad de valores que pueden circuito cerrado el numero 1 (foco
manejarse: mientras que los circuitos
digitales únicamente permiten utilizar el 1
y el 0, los analógicos operan con base
distintos en sistemas numéricos.
encendido), o en todo caso llamarles bajo
o alto.
En el campo de la electrónica se
utilizan los siguientes sistemas
• Los Sistemas Numéricos numéricos:
Un sistema de numeración es un • Sistema Decimal Formado por
conjunto de símbolos y reglas de diez símbolos. Base 10
generación que permiten construir
todos los números válidos en el • Sistema Binario Formado por dos
sistema. símbolos. Base 2
El sistema de numeración más • Sistema Octal Formado por
conocido en el mundo es el sistema ocho símbolos. Base 8
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• Sistema Hexadecimal Formado hay 2 centenas más 3 decenas más 7
por dieciséis símbolos. Base 16
Una vez mencionados los sistemas
numéricos mas usados en electrónica, es
conveniente revisar cómo se cuenta en
cada uno de ellos y, posteriormente, cuáles
son las reglas de conversión que aplican.
Para ello, es útil hacer un breve repaso
sobre el sistema de numeración decimal.
El sistema decimal, se fundamenta en el
uso de 10 dígitos que son 0, I, 2, 3, 4, 5. 6,
7, 8 y el 9. Debido a que utiliza 10 dígitos
para la representación de
unidades de libros en la biblioteca; es
decir. 200 + 30 + 7 = 237 libros,
como se ve en la siguiente figura.
Por lo tanto, el 2 realmente no vale 2 sino
que vale 200, debido a que se sitúa en la
posición de las centenas. De
cualquier número, se dice entonces modo similar, el 3 no representa
que es de base 10. simplemente al 3, sino al 30 ó a 3
decenas debido a que está colocado en
Ahora bien, para representar un la posición de las decenas. Finalmente,
número de cualquier magnitud el 7 sí pesa lo que vale por hallarse en
utilizando para ello sólo 10 dígitos, es
necesario recurrir a la idea de valor
posicional, o peso de cada dígito
dentro del número. Para lograrlo se
asigna a cada dígito un valor o peso
según la posición que ocupe dentro del
número.
el lugar de las unidades, representando
entonces simplemente al 7.
La idea del valor posicional es que entre
más a la izquierda esté un dígito dentro de
un número, mayor será su contribución al
valor total del número. De ahí entonces
que al primer dígito de
Cuando decimos, por ejemplo, que hay la izquierda, en cualquier sistema
237 libros en una biblioteca, lo que
realmente queremos significar es que
numérico, se le conoce como dígito más
significativo, y al dígito que está
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 30
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más a la derecha o de unidades como recurriendo a la técnica de asignar dígito
menos significativo. pesos o valores según la posición o
Hay que anotar, además, que al jerarquía
número.
de los bits dentro del
moverse hacia la izquierda, el peso de
cada dígito es 10 veces mayor que el En el sistema base 10, el valor de las de la
posición anterior. Así tendremos, columnas progresaba de 10 en 10
comenzando por la derecha, que los hacia la izquierda. De manera
pesos según la posición serán: semejante, en el sistema base 2, el
unidades=1, decenas=10, valor de las columnas progresará de 2
centenas=100, miles=1000, y así en 2 a medida que nos desplazamos
sucesivamente. hacia la izquierda del número.
- El Sistema Binario
El sistema binario, por su parte, utiliza
Igualmente, el dígito de la derecha será el
bit menos significativo y el de la izquierda
el bit más significativo. En
sólo dos dígitos para la representación este sistema no existen nombres
de números. Por tanto se dice que su especiales para las columnas, como en
base es 2. decimal, sino que se rotulan de
Dada la importancia de estos dos
dígitos, el O y el 1, se les ha dado el
nombre especial de bits, formado de la
contracción de las palabras del inglés
Binary Digits.
acuerdo a su peso o valor. De este modo
tendremos la columna de las unidades,
que será la primera de la derecha, la
columna del 2, la del 4, la del 8, la del 16.
la del 32 y así
sucesivamente. Para ilustrar esto,
puede analizarse el siguiente ejemplo:
Al igual que el sistema base 10, el Supóngase que se quiere establecer el
binario también es de valor posicional. valor del número binario 1011. Nótese Esto
implica que la representación de que cuando preguntamos por el valor
números superiores a la base se hace de un número binario, lo q ue
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 31
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queremos establecer es a cuanto número octal tienen los pesos
equivale en el sistema decimal o base siguientes:
10, que para es el sistema de
referencia de uso común. El
procedimiento de la conversión se
ilustra en la siguiente figura:
0 = Símbolo octal que denota mínima
expresión, usando sólo un símbolo
7 = Símbolo octal que denota máxima
expresión, usando sólo un símbolo.
Así los ocho símbolos serán:
Esto significa que el número 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 = ocho símbolos
binario1011 equivale al número 11 en
decimal.
- El Sistema Octal
El sistema octal se usa con frecuencia
(BASE 8).
Basándose en los principios del método de
conteo anterior, el conteo octal se
realiza de la siguiente manera:
El sistema numérico octal tiene la base 8;
los ocho símbolos son del 0 al 7, y en el trabajo de computadoras
las columnas se evalúan en potencias digitales. El sistema de numeración
de 8. Por consiguiente, el valor en octal tiene una base de ocho, lo que
decimal del número 123 en octal se significa que tiene ocho dígitos posibles: O, 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7. Por lo
tanto, cada dígito de un número octal
puede tener cualquier valor de O a 7. Las
posiciones de los dígitos en un
obtiene de la siguiente manera:
(123)8 = 1 x 64 + 2 x 8 + 3 x 1 = (83)10.
- El Sistema Hexadecimal
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 32
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El sistema numérico hexadecimal
utiliza 16 símbolos. Por lo tanto tiene una
raíz de 16 ó sistema de base 16. Los 16
símbolos que utiliza son: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6,
7, 8, 9, A, B, C, D, E, F, es decir, diez
números y seis letras que
CONTEXTUALIZAR CON:
Comparación de resultados con otros
compañeros
dan un total de 16 símbolos (BASE DIEZ Y
SEIS), y las columnas se valoran en
potencias de 16. Por ende, (123)16 = 1 teórica
Competencia científico-
x 256 + 2 x 16 + 3 x 1 = (291)10 y
(c4)16 = 12 x 16 + 4 x 1 = (196)10
0 = Símbolo hexadecimal que denota
mínima expresión, usando sólo un
símbolo.
•
Aplicación de los procedimientos de
conversión de cifras binarias, octales
y hexadecimales al sistema decimal
Revisa las reglas que se aplican para
obtener cifras en el sistema binario, el
octal y el hexadecimal y
F = Símbolo hexadecimal que denota asegúrate de que las has
máxima expresión, usando sólo un
símbolo.
•
comprendido
Con base en ellas escribe debajo de
cada uno de los valores que
aparecen en el siguiente cuadro,
las operaciones que deben
realizarse para que dichas cifras
correspondan a las del sistema
decimal que aparece en la primera
columna, según se trate del
sistema binario, del octal o del
hexadecimal.
• Compara tus resultados con los de
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 33
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tus compañeros y si hay 11 1011 B 13 diferencias, analízalas para
identificar a qué se deben. Si 12 1100 C 14
persisten dudas consulta
nuevamente el manual o al PSP.
Equivalencias de notación entre los
sistemas de numeración
13
14
15
1101
1110
1111
D
E
F
15
16
17
Decimal
0
1
2
3
4
5
6
Binario
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
Hexadecimal
0
1
2
3
4
5
6
octal
0
1
2
3
4
5
6
CONTEXTUALIZAR CON:
Realización del ejercicio
Competencia analítica
Explicar la lógica implicada en la
posición y la base de los sistemas de
numeración decimal, binaria,
octal y hexadecimal
7 0111 7 7 • Analiza la información que
8 1000 8 10 aparece en este manual sobre los
sistemas de numeración, y si es
9 1001 9 11 necesario investiga en otras
fuentes, de tal manera que
10 1010 A 12 puedas responder las siguientes
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 34
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preguntas por escrito: acuerdo con la posición que
tienen de derecha a izquierda al
1. ¿Qué diferencia a los sistemas multiplicarlos por 10, 100,
de numeración posicionales de 1000, 10 000, 100 000,
los no-posicionales? Ejemplifica
ambos tipos.
etcétera?
6. ¿Qué ventajas ofrece el uso de
2. ¿Por qué en el sistema binario los exponentes al manejar
los valores se calculan de sistemas de numeración? acuerdo con la posición que
tienen de derecha a izquierda al 7. ¿Por qué en cualquiera de los
multiplicarlos por: 2, 4, 8, 16, sistemas de numeración
etcétera?
3. ¿Por qué en el sistema octal los
valores se calculan de acuerdo
con la posición que tienen de
revisados, conforme se avanza en
la posición de derecha a izquierda
se incrementa una
unidad en el exponente?
derecha a izquierda al 8. ¿Cuáles son las semejanzas y
multiplicarlos por: 8, 64, 512, diferencias que identificas entre
4096, 32768, etcétera? los 4 sistemas de numeración?
4. ¿Por qué en el sistema 9. ¿Consideras que es útil
hexadecimal los valores se disponer de distintos tipos de
calculan de acuerdo con la sistemas de numeración? ¿Por
posición que tienen de derecha qué?
a izquierda al multiplicarlos 10. ¿Cuáles son tus conclusiones
por: 16, 256, 4 096, 65 536, respecto a las ventajas que
1048 576, etcétera? ofrecen los sistemas de
5. ¿Por qué en el sistema decimal numeración posicionales?
los valores se calculan de
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 35
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Realización del ejercicio Los valores posicionales con son
continuos y se incrementan de
uno en uno. El equivalente
Competencia lógica
Identificar la lógica implicada en el
manejo de símbolos para construir
secuencias numéricas.
decimal es el siguiente:
Cero unidades
Una unidad.
Dos unidades.
Tres unidades.
• ¿Podrían utilizarse otros Sugerencias o notas símbolos para representar los
números que conocemos? Para
responder a esta pregunta,
conviene que realices el Competencia científico-
siguiente ejercicio. teórica
Para llevarlo a cabo es Comprender la importancia de los
conveniente que retomes lo que números en el desarrollo de la
has aprendido sobre las ciencia y la tecnología
características y forma de • En virtud de que la comprensión
operación de los sistemas de los principios de la electrónica
numéricos. digital tiene una estrecha
Construye una secuencia relación con el entendimiento de
numérica que inicie en cero y los números y el manejo de llegue
hasta sesenta y que sea cifras como representaciones de
equivalente a la del sistema distintos fenómenos,
decimal, pero tomando grupos probablemente sea de tu interés
de seis símbolos. profundizar tus conocimientos
acerca del origen de los
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 36
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números. Una opción para que te el significado que se da
acerques al tema de manera comúnmente a los términos
sencilla e interesante es la kilobyte, megabyte o gigabyte y
lectura del texto: Ifrah, G., Las cuáles son riesgos que implica su
cifras. Historia de una gran uso.
invención, Madrid, 1988, Alianza • Elabora un reporte en el que
Editorial. presentes los datos más
Investigación documental relevantes sobre la forma
Competencia científico-
teórica
Identificación de los prefijos
binarios y su relación con los del
sistema decimal.
•
correcta de utilizar los prefijos en el
sistema binario.
Aritmética y Métodos de Conversión
- Representación de números con
signo
En cualquiera de los sistemas de • Consulta la página: numeración
hexadecimal,
binaria,
la
octal
forma
y
de
http://es.wikipedia.org/wiki/Pref
ijos_binarios y revisa cuál es la
representación de números con signo es
muy sencilla y similar a la que se
norma establecida por la usa en el sistema decimal:
Comisión Electrotécnica simplemente se antepone el signo a la
Internacional para usar los magnitud del número. No obstante lo prefijos en las cifras del sistema
anterior, su uso en computadoras es
binario y a qué valores muy limitado, debido a que los corresponden
números así representados obligan a
• Analiza esa información e que la máquina tenga que seguir la
identifica por qué es incorrecto pista del signo por separado,
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 37
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complicando la estructura de los manera similar a lo que se hace en el
circuitos donde se llevan a cabo las
operaciones aritméticas.
Por ejemplo, si a una maquina se le
pidiera efectuar 3 - 4, cuyo resultado sería
-1, ésta tendría que estudiar la operación
que se le pide realizar, decidir que el 4 es
mayor que el 3, y que por lo tanto no
puede llevar a cabo la operación de resta
como se la plantea, sino que debe restarle
el 3 al 4 y finalmente anteponerle un
signo
sistema decimal: cuando se agota el
repertorio de dígitos, se coloca un cero en
el lugar de las unidades y se genera un 1
(el acarreo o el "llevo") en la siguiente
columna.
En el sistema binario, la siguiente
columna no corresponde a las decenas
sino que es la columna del 2. Luego
entonces, la secuencia de los tres
primeros números en binario quedaría
como O, 1, 10. Aquí el 10, y esto debe
menos al resultado. Para simplificar quedar bien claro, equivale al número
este procedimiento, cada uno de los 2 en decimal.
sistemas propone una manera más Este pequeño ejercicio de conteo nos
sencilla de codificar el signo y, sobre lleva entonces a establecer las reglas
todo, de realizar operaciones en las básicas de la suma en binario, las
que están implicados números de cuales se resumen, en la figura
distinto signo. siguiente:
- Aritmética Binaria
Para contar en el sistema binario, se comienza
en cero y rápidamente se
avanza hacia el 1, con lo cual,
inmediatamente se agota el repertorio de
dígitos. Esto significa que debemos Aunque las filas 2 y 3 de la tabla son
empezar a reutilizar el I y el O aparentemente redundantes, es
colocándolos estratégicamente en importante considerarlas para
posiciones hacia la izquierda, de confirmar que cuando se realiza una
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 38
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suma, no importa el orden de los El conteo de uno en uno en binario,
sumandos. Esto es, el resultado de añadiendo algunos términos más a la
sumar 1 + O es el mismo de sumar O secuencia ya calculada, procederá
+ I.
Dadas estas sencillas reglas para la
entonces como O, 1, 10, 11. 100,101, 110,
111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100.... Sus
equivalentes decimales
suma en binario -sencillas si se son: considera que para manejar el sistema
decimal se requieren muchas más, ahora
se pueden seguir generando números
consecutivos, de uno en uno, efectuando
las sumas como se muestra
en las siguientes operaciones:
Multiplicación Binaria
La multiplicación no es más que una
suma repetida. Así, por ejemplo
cuando se plantea la necesidad de
multiplicar el número 25 por el número 6,
realmente lo que se quiere averiguar es
cuanto vale el número 25 sumado 6 veces.
Exactamente lo mismo sucede
en binario, así que la operación
aritmética de multiplicación en binario
podría también llevarse a cabo como una
serie de sumas sucesivas.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 39
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Sin embargo, para la operación de
multiplicación se han desarrollado CONTEXTUALIZAR CON:
métodos abreviados, como el que se Realización del ejercicio conoce para el sistema decimal. La
multiplicación binaria procede de
manera idéntica a la multiplicación en
base diez, excepto que es mucho más Competencia científico-
sencilla, pues estaremos siempre teórica
multiplicando por uno o por cero, lo
cual no deja de ser una gran ventaja.
Resta binaria •
Elaborar manualmente operaciones
aritméticas con números binarios
Repasa las reglas para realizar
La operación de resta se resuelve como operaciones aritméticas con
una operación de suma en donde uno números binarios y resuelve los
de los sumandos es un número siguientes casos:
negativo.
Así por ejemplo, cuando se plantea 5- 3, lo
que se hace en la práctica es llevar a
cabo la suma 5 + (-3), lo que equivale a la
misma operación de resta. Esto conduce
entonces a una suma de los números +5 y
-3. El resultado de tal suma, 10010, ha
sido un número de 5 bits, de los cuales
sólo 4 de ellos caben en el registro de la
máquina, por lo que el quinto bit, 1 en este
caso, no
111011 + 110=
111110111 + 111001=
10111 + 11011 +
10111=
11010001101 -
1000111101=
10110011101 -
1110101=
10110101000101 x
forma parte del resultado y es 1011=
guardado en otro lugar como bit de 10100001111011 x
acarreo. 10011=
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 40
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- Aritmética Octal
La suma octal
Para llevarla a cabo se debe restar o
dividir la semisuma de cada columna,
cuando la misma exceda la base del
Multiplicación octal
La operación aritmética de multiplicar
sistema, y colocar en la columna se realiza del mismo modo que en el
inmediata del lado izquierdo, el valor sistema numérico decimal. del acarreo tantas veces se haya
superado la base del sistema. De esta
misma forma cada unidad que se acarree
equivale a ocho unidades de la columna
anterior.
Para ver más claramente cómo se lleva a
cabo esta operación, a continuación
Ejemplo: Multiplicar 672348 y 168
se desarrolla la suma entre los División octal
números 40740647 y 25675300: La división se efectúa del mismo modo
que en el sistema decimal y se realiza
directamente en la misma base del
sistema octal o hexadecimal. Sin
Resta Octal
Para realizar una resta octal se procede de
manera semejante a la resta decimal
considerando que los dígitos válidos sólo
son de 0 a 7.
embargo, también se puede obtener
previamente la conversión en binario y
proceder, como en el caso anterior, a
realizarla en binario; y después el
resultado transformarlo de nuevo al
sistema numérico original.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 41
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"préstamo", como en la suma, equivale
a 16 unidades de la columna anterior.
- Aritmética hexadecimal
Suma hexadecimal
Se debe restar o dividir la semisuma de
Multiplicación hexadecimal
La operación aritmética de multiplicar se
realiza del mismo modo que en el sistema
numérico decimal. Para ilustrar
cada columna, cuando la misma el procedimiento, a continuación se
exceda la base del sistema, y colocar en
la columna inmediata del lado izquierdo,
el valor del acarreo tantas veces se haya
superado la base del sistema. Cada
unidad que se acarree equivale a
dieciséis unidades de la columna anterior.
Para ejemplificar este procedimiento,
se presenta el siguiente caso:
presenta la solución de multiplicar
67D3416
por 1216
División hexadecimal
La división se efectúa del mismo modo
que en el sistema decimal y se realiza
directamente en la misma base del
sistema octal o hexadecimal. Sin
Resta Hexadecimal
Se procede de manera semejante a la
embargo, también se puede obtener
previamente la conversión en binario y
proceder, como en el caso anterior, a
resta decimal sólo que cada realizarla en binario; y después el
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 42
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resultado transformarlo de nuevo al En el otro método para convertir sistema
numérico original. números enteros decimales se usa la
división repetida entre 2. En la
conversión, ilustrada abajo para 2510
, se
requiere la división repetida del número
decimal entre 2, y escribir el residuo
después de cada división hasta obtener un
cociente de 0. Note que el •
Métodos de Conversión
- Sustitución de una serie
resultado binario se logra escribiendo el
primer residuo como el LSB y el último
residuo como el MSB.
De manera genérica, la conversión
entre dos bases no puede hacerse por simple
sustitución, se requiere hacer
operaciones aritméticas. En esta
sección se mostrará cómo convertir un número
en cualquier base a base 10 y viceversa,
usando aritmética de base 10.
La conversión de un número de base
cualquiera a otro de base r está
determinado por la serie:
Este proceso se puede utilizar para
convertir cantidades en decimal a
cualquier otro sistema numérico, como
muestra en los siguientes ejemplos.
Conversión decimal a octal
- División repetida
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• Analiza junto con tus
compañeros de trabajo para
analizar el algoritmo que se usa
para hacer conversiones del
sistema decimal a los otros 3
sistemas. Conversión Decimal Hexadecimal
• Identifiquen cuáles son los pasos
que deben seguirse y con base en
sus conocimientos planteen y
discutan la respuesta a las
siguientes preguntas:
1. ¿Por qué se divide entre 2, 8 ó
16, según se trate de hacer la
conversión a un sistema
CONTEXTUALIZAR CON:
Trabajo en equipo
binario, octal o hexadecimal?
2. ¿Por qué lo que se anota en el
resultado es el residuo?
3. ¿Por qué el residuo de cada
una de las divisiones
Competencia lógica
sucesivas se anota de derecha
a izquierda?
Explicar la racionalidad del 4. ¿Por qué el procedimiento
algoritmo para la conversión de para hacer las conversiones se
cifras decimales a números basa en la división?
binarios, octales y hexadecimales • Elaboren un texto en el que
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 44
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Octal a decimal: expliquen y argumenten lo más
•
ampliamente posible cada una de
sus respuestas.
Compartan con sus compañeros de
los demás equipos su trabajo y
confronten sus ideas y sus Hexadecimal a Decimal:
argumentos con los de los demás
• Si persisten dudas sobre la
validez de sus respuestas
coméntenlas con algún
especialista o PSP.
Es importante observar que en el
segundo ejemplo el valor A fue
- Multiplicación por la base
Cualquier número binario se puede
convertir a su equivalente decimal con sólo
sumar los pesos de las diferentes
posiciones en el número binario que
sustituido por 10 y el valor F por 15 en
la conversión a decimal.
- Números con magnitud y Signo
Representación usando el sistema de
contiene un 1. Para ilustrar esto signo y magnitud
cambiemos el número binario 11011 a
su equivalente decimal: La convención que rige es que el signo
+ se represente por un bit de O y el
signo - por un bit de 1, originando así
el sistema denominado de signo y
magnitud. Adicionalmente, la
convención establece que el bit de
signo sea el primero de la izquierda, es
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decir, el más significativo, y que los
restantes bits del número
correspondan a la magnitud del
mismo.
Debido a que en las computadoras o A manera de ejemplo, en la siguiente
figura se muestran todos los posibles
máquinas de cálculo numérico en números que pudieran almacenarse en
general, todos los datos se almacenan una máquina de 4 bits. en registros de tamaño fijo, todo
número dentro de una de estas Como puede advertirse en ella, en las
máquinas tendrá a su vez un tamaño columnas marcadas b3 b
2 b, b
Q, se han
fijo. Por ejemplo, en una máquina escrito todas las posibles
cuyos registros internos sean de 8 bits,
todo número allí almacenado deberá
combinaciones que se pueden formar con
4 bits, lo que no es otra cosa que
constar de 8 bits, así no sean los números binarios directos desde el
necesarios todos ellos para la 0000 (O en decimal) hasta el 1111 (15
representación del número. Debe en decimal), es decir los primeros 16
utilizarse entonces el relleno con ceros números binarios.
como sea necesario para completar el dato de 8
bits.
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el número original como se advierte en
la siguiente figura:
Como se puede apreciar, esta
operación es de fácil implementación en
una computadora, utilizando para ello
unos cuantos inversores.
En la Representación de signo en el
sistema de complemento a dos, no
solamente se evita el molesto proceso
decisorio anteriormente mencionado, sino
que además ahorra el tener que
construir circuitos de resta,
reemplazando las restas por
operaciones de suma con signo que
- Sistemas numéricos como se verá, son mucho más
complementarios
El complemento a uno de un número
ventajosas desde todo punto de vista. El
complemento a dos de un número,
binario es el número que resulta de es simplemente el resultado de
complementar o negar cada uno de sus sumarle 1 a su complemento a uno.
bits individuales. Por ejemplo, el En este sentido, se dice que el
complemento a uno del número complemento a dos de un número
01101101 será 10010010, el cual se
obtiene como resultado de convertir
binario es su representación negativa en el
sistema de complemento a dos.
los unos a ceros y los ceros a unos en Por ejemplo, para representar el
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número -5 en una máquina de 4 bits, se
comienza con la representación del
número +5 en binario, y a esta
representación se le encuentra su
complemento a dos. El número así
obtenido corresponde al -5 en este
sistema de representación de signo.
Fieles a la norma de que el bit de signo
corresponde siempre al bit más CONTEXTUALIZAR CON:
significativo, igualmente en este sistema, los números que comienzan por
O se consideran positivos y los que
comienzan por 1 se toman como
Comparación de resultados con otros
compañeros.
negativos. Esto guarda estrecha
relación con el hecho de que cuando se
complementa un número, su bit de signo
también cambia. Tomemos como Competencia lógica
ejemplo el caso de +5, cuya Explicar la racionalidad del algoritmo
representación binaria es 0101. Al
calcularle su complemento a dos, se
para obtener el complemento a uno
y a dos de los números binarios
obtiene 1011, cuyo bit más
significativo es 1, indicando que se
tiene ahora un número negativo. • Analiza el procedimiento para
obtener el complemento a uno de
un número binario y plantea cuáles
son las implicaciones que
tiene sobre el signo y la
magnitud del número original. ¿qué
implica cambiar los unos a
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ceros y los ceros a unos? complemento a dos
• Analiza el procedimiento para el • Redacta y expresa gráficamente
complemento a dos de un las implicaciones que tienen el
número binario y plantea por complemento a uno y el
escrito cuáles son las complemento a dos sobre la
implicaciones que tiene sobre el magnitud y signo de los
signo y la magnitud del número números a que se aplica.
original. ¿qué implica agregar un • Analiza y discute con otros
1 al complemento a uno de un compañeros tus argumentos
número binario y por qué se agrega en el valor menos • Si persisten algunas dudas
significativo, es decir, en el que se
encuentra más a la derecha en
la cifra?
consulta a algún especialista o
material complementario
Comparación de resultados con otros • Con base en tus respuestas a las
preguntas anteriores, explica por
qué al manejar el complemento a
dos de un número se evita tener
que construir circuitos de resta,
compañeros
C
o mpetencia de
reemplazando l as restas por información operaciones de suma con signo.
¿qué paralelismos identificas Investigar las aplicaciones de los
entre la suma, la resta, el métodos de complemento a uno y
complemento
complemento
a
a
uno
dos?
y el
¿qué •dos en los números binarios
Investiga con especialistas, en efectos tiene sobre el signo y la
textos o en la Internet para qué magnitud del número sumar el sirven los métodos de
uno para obtener el complemento a uno y dos en los
números binarios y algunas
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aplicaciones. presentes un cuadro
comparativo que permita • Redacta una nota con los entender por qué unos tienen
resultados de tu búsqueda ventajas sobre otros y cómo
• Compárala con las de otros estas ventajas permiten
compañeros y si persisten dudas determinadas aplicaciones, así
sobre la validez de alguna como la importancia de estas en
información, consúltala con el
PSP
Redacción de trabajo
•el campo de la electrónica
Explica tus resultados de manera
escrita.
teórica
Competencia científico- 1.1.3. IDENTIFICACIÓN DE CÓDIGOS
DE COMPUTADORA
Conocimiento del origen, ventajas
y limitaciones de los sistemas
• Códigos numéricos.
- Números de Punto Fijo binario, octal, decimal y
hexadecimal La representación del punto decimal -o
binario- en un registro se complica, • Investiga en textos disponibles debido a que su lugar en él
en la biblioteca o en fuentes de la
Internet, cuándo y por qué
surgieron los sistemas binario,
octal, decimal y hexadecimal, así
como las aplicaciones que tienen
cada uno de ellos
corresponde a una posición entre dos
fiip-flops.
Hay dos maneras de especificar la
posición del punto decimal en un registro:
dándole una posición fija, o
empleándola como una representación • Redacta un trabajo en el que de punto flotante. El método de punto
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fijo supone que el punto decimal está
siempre fijo en una posición, las dos
posiciones más ampliamente utilizadas
son: el punto decimal en el extremo
izquierdo del registro para hacer del
número almacenado una fracción y, el
punto decimal en el extremo derecho del
registro para hacer del número
almacenado un entero. En cualquier
1. La representación de magnitud con
signo
2. La representación del complemento
a 1 con signo
3. La representación del complemento
a 2 con signo.
En la representación de la magnitud
caso, el punto decimal no está con signo de un número negativo, la
actualmente pero su presencia se magnitud del número se inserta a
puede deducir por el hecho de que el continuación del signo negativo. En las
número almacenado en el registro es otras dos representaciones, el número
tratado como una fracción o como un negativo es representado como el
entero. complemento a 1 ó a 2 de su
designación de posición. En la representación del punto flotante
se utiliza un segundo registro para Para ejemplificar, considérese el
almacenar un número que designa la número 9 almacenado en un registro
posición del punto decimal en el de 7 bits. El +9 se representa por un
primer registro. bit de signo O en la posición más a la
izquierda, seguido por el número
Cuando un número binario de punto binario equivalente de 9; 1 001001.
fijo es positivo, el signo se representa por
0 y la magnitud del número binario
positivo. Cuando el número es negativo
Nótese que cada uno de los siete bits del
registro debe tener un valor y por
consiguiente, los 0's se deben insertar
el signo se representa por I pero el en las dos posiciones más
resto del número puede representarse significativas que siguen al bit del
mediante una de las tres siguientes signo. Aunque hay solamente una
maneras: manera de representar
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+9, hay tres maneras diferentes de Los códigos binarios para dígitos
representar — 9. Estas decimales requieren un mínimo de
representaciones se muestran a cuatro bits; numerosos códigos
continuación: diferentes pueden formularse
arreglando cuatro o más bits en 10
a) En la representación de magnitud combinaciones posibles distintas.
con signo 1 001001 Algunas de esas posibilidades se
b) En la representación del muestran en la tabla siguiente:
complemento a I con signo 1
110110
c) En la representación del
complemento a 2 con signo 1
110111
La representación de magnitud con signo de -
9 se obtiene de +9 (0
001001) complementando solamente
el bit del signo. La representación del
complemento a 1 con signo de -9 se
obtiene complementando todos los
bits de 0 001001 (+9), incluyendo el bit
del signo. La representación del
complemento a 2 con signo se obtiene
tomando el complemento de 2 del
El BCD (decimal codificado en binario) ha
sido presentado ya antes. Utiliza una
asignación directa del equivalente
número positivo, incluyendo su bit del binario del dígito. Las seis
signo.
- Representación con exceso
combinaciones de bits no utilizadas
enumeradas no tienen sentido cuando se
utiliza el BCD, precisamente porque la
letra H no tiene significado cuando
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los símbolos del dígito decimal se Sugerencias o notas
escriben hacia abajo. Por ejemplo,
decir que 1001 1110 es un número
decimal en BCD es como decir que 9H
es un número decimal en la Competencia científico-
designación convencional de símbolo.
Ambos casos contienen un símbolo
teórica
Conocimiento del origen y
inválido y. por consiguiente, designan un
número que no tiene significado.
Una desventaja de utilizar BCD es la
dificultad que se presenta cuando el •
características principales de los
códigos BCD 8421, 2421, Exceso-3
y, Exceso-3 Gray
Investiga en Internet o en algún
complemento a 9 del número debe ser texto especializado, cómo se
calculado. Por otra parte, el originaron, en qué consisten y
complemento a 9 se puede obtener
fácilmente con el 2421 y los códigos
de exceso 3 que se enumeran en la
tabla anterior. Estos dos tipos de
códigos tienen una propiedad auto-
complementadora, es decir, que el
complemento de 9 de un número
•
cuáles han sido las principales
aplicaciones de los códigos BCD
8421, 2421, Exceso-3 y Exceso- 3
Gray.
Elabora un cuadro mediante el cual
presentes la información
decimal cuando se representa en uno obtenida y puedan verse
de estos códigos, se obtiene fácilmente fácilmente cuáles son los
cambiando los 1 a O y los O a 1. Esta avances y aportaciones que
propiedad es útil cuando se realizan hacen unos sobre otros
operaciones aritméticas en la
representación de complemento con • Redacta tus conclusiones
signo. respecto a la utilidad eimportancia de estos códigos en
tu formación como técnico CONTEXTUALIZAR CON:
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profesional. BCD y uno para el signo. El punto
decimal no se indica físicamente en el
registro; solamente se supone que está allí.
- Números de Punto Flotante El exponente contiene el número
La representación de punto flotante de decimal +04 (en BCD) para indicar que un
número necesita dos partes. La la posición actual del punto decimal es
primera representa un número de cuatro posiciones a la derecha de
punto fijo con signo, denominado la donde se supone el punto decimal.
mantisa. La segunda parte designa la Esta representación es equivalente al
posición del punto decimal (o binario) y número expresado como una fracción
se denomina el exponente. La mantisa multiplicada por 10 a un exponente,
del punto fijo puede ser una fracción o esto es, +.6132789 X 10+04. Debido a
un entero. Por ejemplo, el número esta analogía, a la mantisa, algunas
decimal +6132.789 se representa en veces se le denomina parte
punto flotante como sigue:
La mantisa tiene un 0 en la posición más
a la izquierda para denotar el signo+. La
mantisa aquí se considera
que es una fracción de punto fijo, de
tal manera que el punto decimal se
supone que está a la izquierda del
fraccionaria.
En el ejemplo previo, se ha supuesto que
la mantisa es una fracción de punto fijo y
que el exponente está asociado con una
raíz de 10. Algunos computadores
suponen un entero de punto fijo para la
mantisa. Además, la raíz supuesta para el
exponente es una función del sistema
numérico que está siendo representado en
el registro.
dígito más significativo. Cuando la Considérese, por ejemplo, un
mantisa decimal se almacena en un computador que supone
registro, requiere por lo menos 29 flip- representación entera para la mantisa y
flops: cuatro flip-flops para cada dígito raíz 8 para los números. El número
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octal +36.754 = 36754 x 83, en su Un número binario de punto flotante se
representación de punto flotante, representa de una manera similar
tendría esta expresión: excepto que la raíz se supone que es
2.
Por ejemplo, el número +1001.11 se
representa en un registro de 16 bits con la
mantisa ocupando diez bits y el
Cuando este número se representa en exponente seis bits, tal co mo se
un registro, en su forma codificada en
binario, el valor real del registro es
entonces:
0 011 110 111 101 100
El punto flotante siempre se interpreta
muestra enseguida:
La mantisa se supone que es una
que representa un número de la fracción de punto fijo. Si la mantisa se
supone que es un entero, el exponente
siguiente manera:
Solamente la mantisa y el exponente e
son representados físicamente en el
registro, incluyendo sus signos. La raíz
r y la posición del punto de raíz de la
mantisa son siempre supuestos. Los
circuitos que manipulan los números de
punto flotante en los registros deben
conformarse considerando estas dos
suposiciones para lograr que los cálculos
sean correctos.
sería 1 00101 (—5).
CONTEXTUALIZAR CON:
Realización del ejercicio
Competencia
teórica
científico-
Aplicar las reglas para hacer la
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conversión de números que codificado. Por ejemplo, un conjunto
emplean punto flotante de cuatro elementos puede codificarse
por un código de dos bits con cada • Haz un repaso al procedimiento uno de los elementos asignado a las
para expresar en el sistema siguientes combinaciones de bits; 00,
binario
flotante
cantidades con punto 01, 10, u 11. Un conjunto de ocho
elementos requiere un código de 3
• Expresa los números bits, un conjunto de 16 elementos
requiere un código de 4 bits, y así 23/8=2.875 y 23/4=5.75 como
sucesivamente. La asignación de los números binarios.
bits más comúnmente utilizada para
• Calcular la suma y resta de los dígitos decimales es la asignación
estos números en forma binaria binaria directa que se puede observar
en las primeras 10 entradas de la Tabla • Pide al PS
P
que revise tus siguiente. Este código particular es
resultados denominado decimal codificado en
binario y se le conoce comúnmente por
su abreviación BCD.
• Códigos de caracteres y otros
códigos
- Decimal Codificado en Binario
(BCD)
Un código binario es un grupo de n
bits que supone hasta 2ⁿ
combinaciones diferentes de l's y 0's,
en donde cada una de las
combinaciones representa un elemento
del conjunto que está siendo
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En la siguiente tabla se muestra una
lista parcial del código ASCII.
Además del grupo de código binario para
cada carácter, en la tabla se dan los
equivalentes octal y hexadecimal.
- Código ASCII
El código alfanumérico más utilizado es el
Código Internacional Estándar
para Intercambio de Información
(ASCII, por sus siglas en inglés). El código
ASCII es un código de 7 dígitos y por ende
tiene 2⁷=128 grupos de
códigos posibles. Esto es más que
suficiente para representar todos los caracteres
estándar de un teclado, así
como funciones de control como
RETURN y LINEFEED.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 57
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- El código Gray Si se observa, por ejemplo, el caso que
corresponde a la transición entre 7 y 8,
Es muy utilizado en sistemas se verá que el código binario muestra
electromecánicos controlados todos sus bits cambiando, se pasa de
digitalmente. Se emplea para codificar 0111 a 1000, mientras que en el Gray
la posición angular o lineal de sólo uno de ellos cambia, al pasar de
dispositivos o piezas mecánicas que giran
o se desplazan.
Este código, al que también se le conoce
como código reflejado, y que pertenece a
una clase de códigos de distancia unitaria,
encuentra aplicación en la simplificación
de expresiones lógicas mediante mapas
de Karnaugh, como se verá más adelante.
La propiedad que lo hace interesante, y
que lo coloca en la categoría de códigos
de distancia unitaria, es que
0100 a 1100.
entre dos posiciones o números
consecutivos cualesquiera del código, sólo
uno de los bits cambia, situación que es
completamente diferente a la del código
binario.
En la siguiente figura se muestran los
números decimales del O al 15 con su
correspondiente equivalente binario y
también su representación en Gray. CONTEXTUALIZAR CON:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 58
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Investigación documental
Competencia de
A menudo se presenta el caso de que los
códigos alfanuméricos anteriores deban
ser transmitidos a otro sitio, lo que
conlleva un alto riesgo de que se cometan
errores en la recepción de la
información información codificada, debido a
Conoce cuáles son las principales ruidos y otras imperfecciones del canal
aplicaciones de códigos alfa- de comunicación. Como resulta
numéricos. imposible evitar estos errores se utiliza una
estrategia con la cual -mediante el
• Investiga en textos disponibles uso de bits adicionales a los de los
en la biblioteca o en fuentes de códigos a transmitir- es posible
la Internet cuáles son las detectarlos. principales aplicaciones del
código Gray y el código ASCCI,
tanto a nivel industrial como de las
computadoras.
Cuando se detecta que la información
recibida contiene errores, se da inicio a una
serie de procedimientos tendientes a
subsanar el problema; uno de ellos
• Elabora un texto en el que consiste simplemente en solicitar la
presentes los resultados de tu
búsqueda y expliques por qué son
importantes este tipo de códigos.
retransmisión del dato errado. Pero
cuando los códigos de detección de error
son lo suficientemente fuertes, no sólo es
posible asegurar que ha
habido una falla sino también
corregirla, sin necesidad de solicitar
retransmisión. • Códigos para detección y corrección
de errores Otro procedimiento para identificar
- Códigos de Paridad errores es el de paridad. En sistemas
digitales, el término paridad se refiere
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 59
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específicamente al número de 1's En consecuencia, antes de enviarlo, se
contenidos en un dato binario. le anexa un octavo bit igual a 1, lo cual
logra que el número total de 1's en el
Existen dos tipos de paridad: la dato se convierta en par porque ahora
paridad par y la paridad impar. Cuando se
dice que un dato binario presenta paridad
par, significa que el número de
1's contenidos en el dato es un número
par.
queda con cuatro 1's. Si el número de 1's
contenidos en el dato ya es par, de todas
maneras se adiciona un octavo bit, pero de
valor igual a 0.
Por el contrario, paridad impar,
significa que el número de 1's
contenidos en el dato es impar.
En sistemas de detección de paridad par,
la técnica consiste en anexar a todo dato
que se vaya a enviar, un bit La transmisión de códigos ASCII de 7 bits
se presta bien al uso de esta
de 1 ó de 0, según sea necesario, con técnica, pues usualmente la
el fin de que los datos que se envíen todos
presenten paridad par.
En la siguiente figura se ilustra la
aplicación del método de paridad par en el
caso de un dato de 7 bits, cuyo contenido
de unos es impar porque contiene tres
unos.
transmisión de datos se realiza en grupos
de 8 bits, por lo cual, al agregar
a estos códigos el bit de paridad, se
completa justamente un dato binario
de 8 bits.
Cuando se recibe un dato, lo primero que
hace el dispositivo receptor es
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 60
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contar el número de 1's en el mismo. no había exactamente dos unos en
Si encuentra que este número no es cada penta-bit.
par, se procede a notificar la Este código seguía únicamente
ocurrencia de un error para que el detectando errores por cambio en un
sistema tome las medidas que sean solo bit; si en un mismo penta-bit un 0
necesarias a fin de garantizar la cambiaba a 1 y un 1 cambiaba a 0, la
integridad de la información recibida.
Es importante anotar que el uso de los
códigos de paridad para la detección de
errores el método más débil para
identificarlos. Por ejemplo, si en la
transmisión, dos unos se cambian a cero
por error, el receptor no será capaz de
detectar la presencia del error, pues el
dato seguirá conteniendo
regla de dos-entre-cinco se seguía
cumpliendo y el error quedaba sin
descubrir.
- Código Hamming
Un error en un dato binario se define como
un valor incorrecto en uno o más
bits. Un error simple es un valor
incorrecto en un solo bit, mientras que
un número par de unos, y por tanto la un error múltiple se refiere a la
paridad del dato no se ve afectada a existencia de dos o más bits
pesar de que existen fallas en la incorrectos. Los errores pueden
recepción. deberse a fallas de los equipos, a
interferencia externa, o a otros - Código 2 entre 5
eventos.
En los años 40, Bell utilizó un código algo más
sofisticado conocido como
dos-entre-cinco. Este código se basa en
que cada bloque de cinco bits En 1950, Richard Hamming publicó la
descripción de una clase de códigos
(conocido como penta-bit) tuviera que permiten, no sólo la detección,
exactamente dos unos. De este modo, sino también la corrección de errores
la computadora podría detectar múltiples en un dato. Los códigos de
posibles errores cuando en su entrada Hamming, como se les conoce, pueden
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ser vistos como una extensión de los Identificación de los orígenes del código Hammi
códigos de paridad simple, en el algoritmo para su obtención
sentido de que se utilizan varios bits de
paridad o, bits de verificación, como se les
conoce también.
• Investiga en la biblioteca o en las fuentes disp
Internet por qué surgió el código Hamming,
algoritmo que se sigue para obtenerlo en caso
Las propiedades de detección y
corrección de errores en un código de
Hamming están determinadas por el
• Analiza detenidamente el algoritmo y con
escribe por qué permite identificar y corregir lo
número de bits de verificación • Si es posible, compara tus conclusiones
utilizados, y por la forma en que se
ubican en relación con los bits de
información.
Existen muchos otros códigos que
compañeros y analiza sus argumentos c
diferencias contigo.
Realización del ejercicio
cumplen funciones similares al de
Hamming, los cuales se utilizan
dependiendo de la aplicación y de los
equipos que intervengan y pueden llegar a
ser muy complejos cuando la
seguridad del sistema así lo requiere.
CONTEXTUALIZAR CON:
Investigación documental
Competencia científico-teórica
•
•
•
Competencia lógica
Elaboración de códigos y detección de errores
Con base en los contenidos que revisaste so
realiza los siguientes ejercicios:
Supóngase que se transmite una palabra de
recibe una palabra que no pertenece al cód
1110101. ¿Cuál sería la palabra transmitida co
Codifique los siguientes números en los có
exceso 3
a) 39
b) 1950
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c) 94704
• Defina un código de 4 bits para la repr2.1. ANción de CIRCUITOS LÓGICOS 1. esenta
ÁLISIS DE
dígitos decimales, con la propiedad de que las pEMPLEANDO ÁLGEBRA
alabras de
código para dos dígitos cualesquiera cuya difeBOncia sea re
OLEANA uno, difieran sólo en una posición de bits, y que esto
también se cumpla para los dígitos 0 y 9. El álgebra Booleana es un álgebra que tiene que ver con las variables binarias
Resumen y con operaciones lógicas. Las
variables se designan por letras tales
como A, B, X, y Y . Las tres operaciones
lógicas básicas son AND, OR y
Competencia analítica complemento. En este contexto, una
Identificación de la forma de operación electrónica deBlos función ooleana es una
expresión algebraica formada con variables
circuitos lógicos binarias, con los símbolos de operación
• Consulta la siguiente página delógila cInternet:ntesis, y con el signo ca,
on paré
http://www.fing.edu.uy/inco/cursos/arqsis/recursosTeóric de igual.
os/ El propósito del álgebra Booleana es
• Elabora un resumen en el que plantees facilitturselpropiasis y diseño de circuitos con a anális
palabras cómo opera cada una de las compgitales, básicacsonstituye una di
uertas pues
en dispositivos electrónicos sencillos. herramienta conveniente para:
RESULTADO DE APRENDIZAJE
1.2 Operar circuitos lógicos
implementados mediante lógica
electrónica combinacional.
•
•
Expresar en forma algebraica
una relación de tablas de
verdad entre las variables.
Expresar en forma algebraica la
relación entrada-salida de
diagramas lógicos.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 63
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• Encontrar circuitos más • Dualidad
simples para la misma Los postulados anteriores han sido
función. listados en pares y repartidos dos
Manipulando una expresión Booleana partes. Una parte puede obtenerse de de
acuerdo a las reglas del álgebra otra si los operadores binarios y los
Booleana, uno puede obtener una elementos de identidad son
expresión más simple que requiere intercambiables; este principio
menos compuertas. Antes de abordar importante del álgebra de Boole se
cómo se logra esta simplificación, es llama principio de DUALIDAD, que
necesario revisar cuáles con las establece que en l as expresiones
posibilidades de manipulación que algebraicas deducidas de los
ofrece el álgebra Booleana. postulados del álgebra de Boole
• Postulados básicos (bivalente), los elementos de identidad son
los mismos que los elementos del
La tabla siguiente enlista las relaciones conjunto "B".
básicas del álgebra Booleana; todas ellas
pueden probarse por medio de • Teoremas Fundamentales.
tablas de verdad. Las primeras ocho que
aparecen en la tabla corresponden a la
relación entre una sola variable y ella
misma, o en conjunto con las constantes
binarias de 1 y 0. Las siguientes cinco
relaciones (9 a 13) son similares a las del
álgebra ordinaria.
El señor DeMorgan, un buen amigo de
Boole, derivó por su cuenta muchas de las
reglas del álgebra Booleana, incluso antes
que Boole. El trabajo de Boole, debido en
parte a su enfoque un poco más práctico,
encontró mejor acogida que el de su
amigo. Sin embargo, Boole, en
reconocimiento a su labor, le
dio crédito nombrando estas dos
importantes leyes en su honor.
Estas dos leyes, o transformaciones como
a veces se les llama, son de
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 64
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mucha importancia y trascendencia
desde el punto de vista de los circuitos, y
también desde el punto de vista teórico, pues
permiten la derivación y
simplificación de un considerable
número de resultados. Dichas leyes
establecen que:
De igual manera, la ecuación (2) indica que
la NAND es entonces equivalente a
una compuerta OR con sus dos
Son leyes poderosas, pero de ninguna
manera obvias. El término A + B indica que
primero se debe efectuar la OR entre las
variables A y B, y después negar el
resultado. De manera similar, el término A
• B requiere que primero se efectúe la
AND entre A y B y luego se invierta el
resultado.
La expresión en el lado izquierdo de la
ecuación (1), no es más que la función
lógica correspondiente a la compuerta
NOR, y por tanto, se concluye, según
esto, que una compuerta NOR es
equivalente a una compuerta AND con sus
dos entradas negadas, como se muestra
en la figura siguiente.
entradas negadas, como se ve en la
siguiente figura:
CONTEXTUALIZAR CON:
Estudio individual
Competencia científico-teórica
Identificar los antecedentes y principios de
proposicional
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 65
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
continuación requieren que la
expresión lógica se presente bajo la
• Consulta la siguiente dirección en Internet:forma de suma de productos (SOP). Los
http://www.monografías.com/trabajos16 enteculo- n algunos ejemplos de sigui/cál
s so
proposicional.shtml esta forma de representación:
• Revisa en el texto có mo se inició el cálculo
proposicional y cuáles fueron las principales
aportaciones que hicieron los distintos teóricos a que
se alude en él. Cada una de estas expresiones de
sumas de productos consta de dos o • Profundiza en los principios del álgebra booleana m
á s términos AND (productos) que se
• Identifica las principales aplicaciones de estaeramacon OR. Cada término AND op ran
de
la matemática consta de una o más variables que
aparecen individualmente, ya sea en • Si persisten algunas dudas sobre el contenido que mplementada
forma co o sin
revisaste, es conveniente que consultes otras fuentes, complementar. Por ejemplo, en la
ya sea textos, compañeros, al PSP o expresión de suma de productos ABC a algún
especialista. + A'BC', el primer producto AND
contiene las variables A, B y C en sus
formas complementadas (no
invertidas). El segundo término AND
1.2.2 CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN contiene A y C en sus formas
complementadas (invertidas). Note que
•Formas algebraicas de las funciones en una expresión de suma de
de conmutación
- Formas SOP y POS
Los métodos de simplificación y diseño
productos, un signo de inversión no
puede cubrir más de una variable en un
término.
de circuitos lógicos que se estudian a Algunas veces se usa otra forma
general de expresiones lógicas para el
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 66
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
diseño de circuitos lógicos llamada Para comenzar se analizará la forma
producto de sumas (POS), la cual canónica de minitérminos. En esta
consiste en dos o más términos OR forma cada uno de los términos se
(sumas) que se operan con AND. Cada integra por productos lógicos de unas
término OR contiene una o variables en variables (negadas una a una o no) con
forma complementada o sin otras (negadas una a una o no),
complementar. Algunas expresiones de teniendo que aparecer finalmente en suma
de productos son: cada término todas y cada una de las
variables que intervienen en la función
(negadas o no una a una). Por último,
todos los términos involucrados
- Formas Canónicas
Toda función lógica puede expresarse
deberán sumarse lógicamente en una
única expresión. Esta expresión es la
forma canónica de minitérminos. El
aspecto de una forma canónica de este
en cualquiera de las dos formas tipo tendrá un aspecto similar a los
canónicas que existen. Estas dos siguientes: formas de representación universales
son: por un lado, la forma de
maxitérminos o maxterms y, por otro
lado, la forma de minitérminos o
minterms. Cada una de estas formas
canónicas está formada por un número de
términos variable. En cada uno de esos
términos deben aparecer todas las
Veamos ahora la forma canónica de
maxitérminos. En ella los términos se
forman no con el producto lógico, sino
variables de la función, ya sea en forma con la suma lógica; la expresión
negada o en forma directa (sin negar).
Además, en las formas canónicas no
completa de maxitérminos se consigue
multiplicando lógicamente todos los
existen términos repetidos. términos y no sumándolos como
pasaba en la otra forma canónica.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 67
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Ejemplos de formas canónicas de aquellas filas de la tabla en las que
maxitérminos son ser los siguientes: W=1. Cada una de estas filas
corresponderá a un término de la
forma canónica. Dentro de cada
término, si una variable tiene valor 0
deberá negarse. Por contra, si tiene valor
1 deberá aparecer sin negar.
Entonces, la forma canónica de
minitérminos correspondiente a la
La relación existente entre tablas de la
verdad y formas canónicas:
Supongamos que tenemos una tabla de la
verdad de una función lógica tal como la
que sigue (W es la función y a,
función W es la siguiente:
Véase ahora la forma canónica de
b y c las variables de dicha función): maxitérminos. En este caso es
a
0
b
0
c
0
W
1
necesario identificar las filas de la tabla en
las que W=0. Igual que antes, cada una de
estas filas corresponderá a un término de la forma canónica de
0
0
0
1
1
1
1
0
1
1
0
0
1
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
0
0
maxitérminos. Ahora bien, dentro de
cada término la variable que tenga
valor 0 debe aparecer sin negar, y negada
la que tenga valor 1. Así pues,
W en forma canónica de maxitérminos
es la siguiente:
Para expresar W en forma canónica de • Compuertas lógicas-AND, OR,
minitérminos es necesario identificar NAND, NIR, XOR, XNOR
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
La lógica binaria tiene que ver con enumeran en la tabla que aparece en
variables binarias y con operaciones la página siguiente:
que toman un sentido lógico. Es Como puede advertirse en ella, cada
utilizada para describir, en forma compuerta tiene una o dos variables
algebraica o tabular, la manipulación y binarias de entrada designadas por A y
procesamiento de información binaria. B y una salida binaria designada por x.
La manipulación de información binaria La compuerta AND produce la unión
se hace mediante circuitos lógicos que lógica AND: esto es, la salida es 1 si la
se denominan compuertas. Las entrada A y la entrada B están ambas
compuertas son bloques del hardware en el binario 1; de otra manera, la
que producen señales del binario 1 ó 0 salida es 0. Estas condiciones también
cuando se satisfacen los requisitos de son especificadas en la tabla de verdad
la entrada lógica. Las diversas para la compuerta AND. La tabla
compuertas lógicas se encuentran muestra que la salida x es 1 solamente
comúnmente en sistemas de cuando ambas entradas A y B están en
computador digital. 1.
Cada compuerta tiene un símbolo El símbolo de operación algebraico de
gráfico diferente y su operación puede la función AND es el mismo que el
describirse por medio de una función símbolo de la multiplicación de la
algebraica. Las relaciones entrada- aritmética ordinaria, aunque no
salida de las variables binarias para significa lo mismo. Para representar
cada compuerta pueden representarse esta compuerta puede utilizarse un
en forma tabular en una tabla de punto entre las variables o
verdad. simplemente ponerlas juntas sin
Los nombres, símbolos gráficos, ningún símbolo de operación entre
funciones algebraicas, y tablas de ellas. Las compuertas AND pueden
verdad de ocho compuertas lógicas se tener más de dos entradas y, por
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 69
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definición, la salida es 1 si y solamente entrada. Este circuito se utiliza
si todas las entradas son 1.
La compuerta OR produce la función OR
inclusiva, esto es, la salida es 1 si la
entrada A o la entrada B o ambas
entradas son 1; de otra manera, la salida
es 0. El símbolo algebraico de la función
OR es + ,similar a la operación aritmética
de suma. Las compuertas OR
simplemente para amplificación de la
señal.
Por ejemplo, un separador que utiliza 3 V
para el binario 1 producirá una salida de 3
V cuando la entrada es 3 V. Sin embargo,
la corriente suministrada en la entrada es
mucho más pequeña que la corriente
producida en la salida. De
pueden tener más de dos entradas y esta manera, un separador puede
por definición la salida es 1 si excitar muchas otras compuertas que
cualquier entrada es 1. requieren una cantidad mayor de
Lo que hace el circuito inversor es
precisamente invertir el sentido lógico de
una señal binaria. Produce el NOT, o
corriente que de otra manera no se
encontraría en la pequeña cantidad de
corriente aplicada a la entrada del
separador. función, complemento. Los símbolos
algebraicos utilizados para representar el
complemento de una señal pueden ser el
correspondiente a prima (') o una
barra sobre el símbolo de la variable
El círculo pequeño en la salida de un
símbolo gráfico de un inversor designa un
complemento lógico. Un símbolo triángulo
por sí mismo designa un circuito
separador. Un separador no
La función NAND es el complemento de la
función AND, como se indica por el
símbolo gráfico que consiste de un
símbolo gráfico AND seguido por un
pequeño círculo. La designación NAND se
deriva de la abreviación de NOT- AND.
Una designación más adecuada habría
sido AND invertido puesto que es la
función AND la que se ha invertido.
produce ninguna función lógica
particular puesto que el valor binario La compuerta NOR es el complemento de
la salida es el mismo que el de la de la compuerta OR y utiliza un
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 70
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
símbolo gráfico OR seguido por un círculo
pequeño. Tanto las compuertas NAND como la
NOR pueden tener más de dos entradas, y la
salida es siempre el complemento de las
funciones AND u OR, respectivamente.
La compuerta OR exclusiva tiene un símbolo
gráfico similar a la compuerta OR excepto por
una línea adicional curva en el lado de entrada.
La salida de esta compuerta es 1 si cada
entrada es 1 pero excluye la combinación
cuando las dos entradas son 1. La función OR
exclusiva tiene su propio símbolo algebraico, y
también puede expresarse en términos de
operaciones complementarias AND u OR como
se muestra en la tabla anterior.
El NOR exclusivo es el complemento del
OR exclusivo como se indica por el círculo
pequeño en el símbolo gráfico. La salida
de esta compuerta es 1
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 71
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solamente si ambas entradas tienen el general están disponibles con dos
mismo valor binario. En este sentido, la entradas.
función NOR exclusivo puede
entenderse como la función de CONTEXTUALIZAR CON: equivalencia. Otra forma de identificar
la operación OR exclusivo sería la de Comparación de resultados con tus
una función impar: esto es, la salida es compañeros
1 si un número impar de entradas es 1.
Así, en una función OR (impar)
exclusiva de tres entradas, la salida es 1 si
solamente la entrada es I ó si todas las tres
entradas son 1.
La función de equivalencia es una
Competencia lógica
Interpretar circuitos lógicos con base
en la simbología establecida
función par: esto es, su salida es 1 si • Con base en el significado de
un número par de entradas es 0. Para los símbolos que se utilizan para
una función de equivalencia de tres representar circuitos lógicos,
entradas, la salida es 1 si ninguna de elabora un texto en el que
las entradas son 0 (todas las entradas interpretes cada uno de los dos
son l)o si dos de las entradas son 0 (una
entrada es 1). Si se analiza el
comportamiento de las compuertas se
diagramas
enseguida.
que aparecen
evidencia que el OR exclusivo y las • Consulta nuevamente la
funciones de equivalencia son el información si tienes dudas para
complemento la una de la otra cuando las
compuertas tienen un número par de
entradas, pero las dos funciones son
iguales cuando el número de entradas es
impar. Cabe señalar que
•
•
interpretarlo correctamente
Compara tus resultados con los
de tus compañeros
Si persisten dudas, consulten
estos dos tipos de compuertas por lo con el PS
P
o con otros
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 72
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especialistas en el tema aplicación de este método incluye dos
pasos esenciales:
• La expresión original se pone en
forma SOP mediante la aplicación 1.2.3 Análisis de Circuitos
repetida teoremas de DeMorgan y Combinatorios
la multiplicación de términos.
• Método Algebraico • Una vez que la expresión original
Para simplificar la expresión de un esté en forma SOP, los términos
circuito lógico complejo pueden del producto se verifican para ver
aplicarse los teoremas del álgebra si hay factores comunes, y se
booleana, aunque por desgracia no realiza la factorización donde sea
siempre es obvio cuáles de ellos deben posible.
aplicarse para obtener el resultado más Para simplificar el circuito mostrado en
simple. Además, no hay una forma fácil la figura siguiente:
para afirmar si la expresión simplificada está en su forma más simple o si
se podría simplificar aún
más. Por ello, a menudo la
simplificación algebraica se convierte en un
proceso de ensayo y error que es más eficiente
en la medida en que se obtiene experiencia al
hacerlo.
El siguiente ejemplo ilustra algunas
aplicaciones de los teoremas del El primer paso consiste en determinar
álgebra booleana para simplificar una la expresión para la salida:
expresión. Es importante observar que
en éste como en cualquier otro caso, la
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 73
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Una vez que se ha determinado la Una tabla de verdad es un medio para
expresión, se procede a descomponer describir cómo la salida lógica de un todos
los signos de inversión grandes circuito depende de los niveles lógicos
usando los teoremas de DeMorgan, y presentes en las entradas de un
luego multiplicar todos los términos. circuito.
Para explicar cómo funciona este
método para análisis de circuitos
combinatorios basado en tablas de
verdad, es conveniente recurrir al
ejemplo basado en las figuras a, b y c Ahora, con la expresión en forma SOP,
que aparecen a continuación. se buscan variables comunes entre los diversos términos con la intención de
factorizarlos. El primer y tercer
términos del párrafo anterior tienen AC
en común, los cuales se pueden
factorizar:
En la imagen (a), se presenta la tabla de
verdad para un circuito lógico de
Este resultado ya no se puede dos entradas; en ella aparecen todas
simplificar más. las combinaciones posibles de niveles lógicos presentes en las entradas A y B,
• Método de Tabla de verdad junto co n el nivel de salida
correspondiente x. La primera
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 74
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anotación de la tabla muestra que circuito combinacional cambian en un
cuando A y B están en el nivel 0, la intervalo de tiempo definido.
salida Yestá en el nivel 1, o, de manera Este método se ilustra en el siguiente
equivalente, en el estado 1. En la
segunda anotación se muestra que
cuando la entrada B se cambia al
estado 1, de manera que A =0 y B=1,
la salida x se convierte en 0. De
manera similar, en la tabla se muestra
qué le sucede al estado de la salida para
cualquier conjunto de condiciones de
entrada.
En las figuras (b) y (c) se muestran
ejemplos de tablas de verdad para los
circuitos de tres y cuatro entradas. De
nuevo, en cada tabla se listan todas las
ejemplo:
Para el diagrama de tiempo y el circuito
mostrado determine la forma de onda en la
salida de la compuerta OR.
combinaciones posibles de niveles
lógicos de entrada a la izquierda, con el nivel
lógico resultante para la salida a la derecha. Por
supuesto, los valores reales dependerán del
tipo de circuito lógico.
• Análisis de diagramas de tiempo Solución
Para este tipo de análisis se suponen
cambios de estado en función del tiempo,
es decir, durante un intervalo de tiempo
definido las entradas de un
• Las tres entradas de la compuerta
OR: A, B y C varían, tal y como lo
muestran sus diagramas en forma de
onda.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 75
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• La salida de la compuerta OR se tamaño (amplitud y anchura)
determina tomando en cuenta que dependen de la velocidad a la cual
será ALTA cuando cualquiera de ocurren las transiciones de la
las tres entradas esté en un nivel entrada.
ALTO. Usando este razonamiento,
la forma de onda de salida es
como se muestra en la figura.
• Se debe poner especial atención a
lo que sucede en el tiempo t1. En el
diagrama se muestra que en ese
instante la entrada A pasa de ALTA a
BAJA, en tanto que la entrada B pasa
de BAJA a ALTA.
• Considerando que estas entradas
están haciendo sus transiciones
RESULTADO DE APRENDIZAJE
Simplificar funciones de circuitos
lógicos combinatorios, empleando
mapas de Karnaugh.
1.3.1 SÍNTESIS DE CIRCUITOS
COMBINATORIOS
aproximadamente al mismo • Redes
tiempo, y como dichas - AND, OR y NAND
transiciones toman una cierta
cantidad de tiempo, existe un Cualquier circuito lógico, sin importar
intervalo corto cuando ambas qué tan complejo sea, puede ser
entradas de la compuerta OR están
en el rango indefinido entre 0 y 1.
• Cuando esto ocurre, la salida de la
compuerta OR también adopta un
valor en este rango, como lo
evidencia el "pico", o impulso, en la
forma de onda de la salida en ti.
completamente descrito mediante el uso
de las tres operaciones básicas
booleanas, ya que la compuerta OR, la
compuerta AND y el circuito NOT son los
bloques de construcción básicos de los
sistemas digitales. Por ejemplo, el circuito
que aparece en la siguiente
figura tiene tres entradas: A, By C, y
La ocurrencia de ese pico y su una sola salida, x. Utilizando la
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 76
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expresión booleana para cada combinación adecuada, se pueden usar
compuerta, se puede determinar para realizar cada una de las
fácilmente la expresión para la salida. operaciones booleanas OR, AND e
INVERSIÓN.
La expresión para la salida de la
compuerta AND se escribe A • B. Esta
salida AND está conectada como una
entrada a la compuerta OR junto con C.
otra entrada. La compuerta OR opera
sobre sus entradas de manera que su
salida es la suma OR de las entradas. Así,
se puede expresar la salida OR
como x = A • B + C. Esta expresión
Esto puede demostrarse mediante el
análisis de la siguiente figura:
final también se podría escribir como X
= C + A • B. puesto que no importa
cuál término de la suma OR se escriba
primero. Primero, en la figura (a) tenemos una
compuerta NAND de dos entradas Como se dijo antes, todas las
conectadas de tal manera que la expresiones booleanas se conforman
variable A se aplica a ambas entradas. con base en distintas combinaciones
En esta configuración, la compuerta de las operaciones básicas OR, AND e
NAND simplemente actúa como un INVERSIÓN, por lo tanto, también es
INVERSOR, puesto que su salida es x = cierto que cualquier expresión se
A • A = A. puede integrar usando únicamente
compuertas NAND. Esto se explica En la figura (b) tenemos dos
porque las compuertas NAND, en la compuertas NAND conectadas de
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 77
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manera que se lleva a cabo la dichos diagramas
operación AND. La compuerta NAND 2
se usa como un INVERSOR para • Para cada una de l as
cambiar AB a AB = AB, la cual es la
función AND deseada.
La operación OR se puede implementar
usando compuertas NAND, como se
muestra en la figura (c). Aquí las •
transformaciones implicadas en
cada tipo de negación, toma una de
las copias de los diagramas y
márcala con marca con color
Compara todos los diagramas y
compuertas NAND 1 y 2 se usan como observa qué semejanzas y
INVERSORES para invertir las entradas, diferencias hay entre ellos
de manera que la salida final es v = A • • Explica con base en dichas
B, la cual se puede simplificar a x = A semejanzas y diferencias por qué
+ B usando el teorema de DeMorgan. la compuerta OR se puede
CONTEXTUALIZAR CON:
Observación
Competencia analítica
implementar usando compuertas
NAND
- OR, AND y NOR
En ocasiones puede haber confusión
respecto a cuál es la operación que se
realiza primero en una expresión. La
expresión A • B + C se puede Identifica las transformaciones a que
interpretar de dos formas: como A • B conducen las tres operaciones
opera con C, o bien, como A opera con básicas del álgebra booleana
AND con el término B + C. Para evitar
• Copia 4 ó 5 veces los diagramas esta confusión, se entenderá que si
que aparecen en la hoja anterior una expresión contiene ambas
• Relee la explicación que operaciones AND y OR, las operaciones
AND se realizan primero, a menos que acompaña la descripción de
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 78
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existan paréntesis en la expresión, en utilizarse para implementar cualquiera
cuyo caso la operación dentro del de las operaciones booleanas; para
paréntesis se llevará a cabo primero. ello, véase la siguiente figura:
Esta es la misma regla que se usa en el
álgebra común para determinar el
orden de las operaciones.
Para ilustrar esta regla considérese el
siguiente circuito:
La expresión para la salida de la
compuerta OR es simplemente A + B.
Esta salida sirve como una entrada para la
compuerta AND junto con otra
entrada, C. De esta manera, la salida
•
•
En la parte (a) se muestra que una
compuerta NOR con sus entradas
conectadas juntas se comporta como
un INVERSOR, ya que su
salida e x=A + A =A
En la figura (b) se muestran dos
de compuerta AND se expresa como X compuertas NOR dispuestas de
= (A + B} • C. Obsérvese aquí que el
uso del paréntesis indica que A y B
operan primero con OR, antes que su
suma OR realice la operación AND con
manera que se lleva a cabo la
operación OR. La compuerta NOR 2
se usa como un INVERSOR para
cambiar (A + B)´a (A + B)´´ = A +
C. Sin el paréntesis se interpretaría B, la cual es la función OR
incorrectamente, puesto que A + B • C
significa que A se opera con OR con el
deseada.
producto B • C. • La operación AND se puede
De manera similar, puede demostrarse implementar con compuertas NOR.
Aquí las compuertas NOR 1 y 2 se
que las compuertas NOR pueden usan como INVERSORES para las
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 79
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entradas, de manera que la salida • En la figura (a) la entrada A se
final es x = A + B, la cual s puede alimenta a través de un INVERSOR,
simplificar a x = A • B mediante el cuya salida, por lo tanto, es A.
uso del teorema de DeMorgan. • La salida del INVERSOR se alimenta
• Como cualquiera de las a una compuerta OR junto con B, de
operaciones booleanas se puede manera que la salida OR es igual a A
llevar a cabo usando únicamente + B. Es conveniente observar que la
compuertas NAND, cualquier barra sólo está sobre A, lo que
circuito lógico se puede construir indica que A se invierte primero y
usando únicamente compuertas luego se hace la operación de OR
NAND. Lo mismo es válido para con B.
compuertas NOR. Esta • En la figura (b) la salida de la
característica de las compuertas
NAND y NOR puede ser muy útil para
el diseño de circuitos lógicos.
- Circuitos AND-OR-INVERSOR
compuerta OR es igual a A + B y se
alimenta a través de un INVERSOR.
Por lo tanto, la salida del INVERSOR
es igual a (A + B\ puesto que
invierte la expresión de entrada
Siempre que un INVERSOR esté completa. Note que la barra cubre
presente en un diagrama de un circuito toda la expresión (A + B). Esto es
lógico, su expresión de salida será importante porque, como se
simplemente igual a la expresión de demostrará más adelante, las
entrada con una barra sobre ella.
En la figura siguiente se muestran dos
ejemplos usando INVERSORES.
expresiones (A + B) y (A + B) no son
equivalentes. La expresión (A + B)
significa que A opera con OR con B
y luego se invierte su suma OR. en
tanto que la expresión (A + B) indica
que A se invierte y B se
invierte, y luego ambos resultados
se operan con OR.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 80
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En la figura siguiente se muestran dos operaciones
ejemplos más que es necesario
estudiar con mucho cuidado. • Analiza el tipo de compuertas implicadas en la siguiente
ecuación:
• Elabora el diagrama
correspondiente a dicha
ecuación
• Si es posible compara tus
resultados con los de otros
compañeros e identifica si hay
diferencias en sus
CONTEXTUALIZAR CON: interpretaciones
hiciste
y la que tú
Realización del ejercicio • Si persisten tus dudas respecto a la
forma de representación o al
orden de las operaciones,
consulta al PSP o algún
•
Competencia lógica
Elaboración de diagramas de
circuitos lógicos
Revisa la simbología utilizada
•
especialista para que te ayude a
resolverlas
Factorización
para representar los circuitos
lógicos y las reglas respecto al
orden en que se realizan las
La factorización de funciones lógicas
se basa en la Ley Distributiva, la cual
estipula que una expresión se puede
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 81
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desarrollar multiplicando término por
término, como en el álgebra común.
El siguiente ejemplo ilustra lo anterior.
1.3.2 SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES
DE CONMUTACIÓN
de producir el circuito que se muestra en
la figura (b). Como ambos circuitos siguen
la misma lógica, es obvio que el circuito
más simple es el mejor porque contiene
menos compuertas y entonces será más
pequeño y barato que el original.
Además, la confiabilidad del circuito
mejorará debido a que hay menos
interconexiones que puedan ser fallas
potenciales de circuitos.
• Caracterización de los métodos de
minimización
Una vez obtenida la expresión para un
circuito lógico, puede ser reducida a una
forma más simple que contenga
• Mapas de Karnaugh
menos términos, o menos variables en Un mapa de Karnaugh, al que también
uno o más términos. La nueva se conoce como tabla de Karnaugh o
expresión se puede usar para Mapa K es un diagrama que se utiliza
implementar un circuito que sea para lograr la minimización de
equivalente al circuito original, pero funciones algebraicas booleanas. El
que tenga menos compuertas y mapa de Karnaugh fue inventado en
conexiones.
Para ilustrar lo anterior, el circuito de la
figura(a) que aparece debajo de este
párrafo se puede simplificar con el fin
1950 por Maurice Karnaugh, un físico y
matemático de los laboratorios Bell.
Cuando se habla del mapeo de
Karnaugh se alude a la aproximación
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 82
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sistemática que se hace a través de los colocarse los 1's y obviarse los
mapas para llevar a la simplificación 0's).
del circuito. • Los términos que difieren en una
- Relación entre Tablas de Verdad y variable resultan "vecinos" en la
Diagramas de Venn tabla. Esta relación de vecindad, se
entiende horizontal y/o
El método de Karnaugh para definir verticalmente (no diagonal) y se
una expresión de manera más simple complementa: en el caso de 3 y 4
se basa en la elaboración de de los variables, considerando que el
mapas de karnaugh, que no es sino la
utilización de diagramas de Venn con
las distintas regiones arregladas en
mapa se cierra sobre sí mismo,
formando un cilindro horizontal o
vertical, tal que se interpretan
cuadros dentro de un rectángulo. como "líneas medianeras
- Mapas K de 4 ó más variables.
Son cuadriláteros que representan la tabla
de verdad de una función lógica,
coincidentes" los límites derecho e
izquierdo y el superior con el inferior.
En las representaciones de 5 y 6
variables, las vecindades
con las siguientes características: se determinan superponiendo
mapas para 4 variables. No se • Están divididos en tantas casillas
como renglones tiene la tabla de
verdad de la función a representar,
utilizan, en general, para más de 6
variables.
o sea para n variables de entrada, • Se traza un mapa para cada
resultan mapas de 2n casillas. función de salida.
• Cada celda del mapa se De acuerdo a estas consideraciones,
corresponde con un renglón de la resultarán mapas de 4 celdas si se tabla y
contiene el valor de la opera con 2 variables; de 8 celdas para
función para esa combinación de 3 variables y de 16 celdas para 4 las
variables (generalmente suelen variables. Para representar funciones
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de 5 variables se trazan 2 mapas de 4 tener en cuenta el conteo en binario
variables que se consideran natural.
superpuestos y para 6 variables, deben
construirse 4 mapas en una disposición de
2x2, considerados superpuestos de a 2.
Los ejemplos que siguen y la elaboración
de mapas de acuerdo con
Cuando se observa en el mapa la
vecindad de dos 1's ,y haciendo una
simplificación por minitérminos que es la
más frecuente, eso significa que es
posible absorber la variable en que las especificaciones seguramente
difieren, ya que admiten un factor permitirán una mejor comprensión de
común del tipo V+V' = 1 sobre este lo que se ha expuesto.
término.
Mapas de Karnaugh
B B BC B
En la siguiente figura se ilustra un caso en
que el circuito lógico depende de cuatro
variables de entrada, A, B, C y D.
A01 A 00 01 11 Tal y como se ha mencionado, se sabe
10 de antemano que esta condición genera una tabla de verdad de 16 filas
que corresponden a cada una de las
combinaciones posibles de las cuatro
variables de entrada.
a) 2 variables AB
Los números colocados en las celdas
indican su correspondencia con los
renglones de las respectivas tablas de
verdad, construidas con las variables que se
colocaron en las columnas en el orden A, B,
C,... etc. (declaración de variables). Esta
numeración surge de
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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valdrán 1 y 0 respectivamente y que las
variables A y B tienen valores 1 y 0 en
cuatro ocasiones.
De manera similar, en las líneas
horizontales del mapa se registran los
valores de las variables C y D, también por
parejas; de acuerdo con ellas, por
ejemplo, 01, corresponde al caso en
que C tiene valor 0 y D vale 1 y, por tanto,
los cuatro cuadros directamente debajo de
01 serán aquellos para los
Esta Tabla de Verdad representa una cuales las variables C y D valgan 0 y 1,
función cualquiera, y se usa respectivamente.
simplemente para ilustrar cómo se Vale la pena señalar que la secuencia
elabora el mapa de Karnaugh de numeración 00, 01, 11, 10
correspondiente.
El mapa debe contener l6 cuadros, uno por
cada hilera de la tabla de verdad; en el
costado izquierdo del mapa se
representan verticalmente las variables A y
B, cuyos valores de pareja serán 00,
01, 11 y 10, y donde el primer bit de la
pareja el de la izquierda- corresponde
al valor de la variable A y el segundo a
corresponde a una secuencia de conteo en
Gray de 2 bits, y, es sobre esto que se
fundamenta el mapa, pues entre dos
cuadros vecinos o adyacentes, sólo
cambiará una variable, tanto en el
sentido vertical como en el horizontal.
En las figuras que aparecen debajo de
estos párrafos se ilustra el proceso de
llenado del mapa de Karnaugh con los
la variable B. De esta manera, 10 datos de la tabla de verdad
corresponde a la pareja en que los
valores son A= 1 y B=0. Nótese también
que sobre los cuatro cuadros a la derecha
de 10, las variables A y B
correspondiente a la variable de salida Z.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 85
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De manera análoga a como se procedió en
el caso de las tres variables, ahora se
deben identificar aquellas entradas de la
tabla cuyas salidas sean iguales a 1. En
este caso, la primera de ellas
corresponde a la octava fila: 0111, es
decir, que A=0, B=l, C=l y D=l. Como la
pareja AB vale 01, hay que ubicarse en la
segunda hilera del mapa y, como
- Trazo de funciones en forma
canónica sobre un mapa K
Este procedimiento será mostrado a
través de un ejemplo, en donde se
incluyen tres variables de salida (F, G, H),
por cuatro de entrada (a, b, c, d). Las
funciones para cada salida se obtienen
por separado ya sea en forma de
Mintérminos (SOP) o bien en forma la pareja BC vale 11, es preciso
de Maxtérminos (POS). ubicarse sobre la columna que corresponde a 11 en el mapa. El cuadro
donde se cruzan estas dos referencias, se
indica en la figura.
La siguiente tabla servirá para explicar
cómo se lleva a cabo la simplificación
gráfica de Karnaugh.
a b c d F G H
0 0 0 0 1 0
00 0 0 1 1 0
00 0 1 0 0 0
10 0 1 1 1 0
10 1 0 0 1 0
00 1 0 1 0 1
00 1 1 0 1 0
10 1 1 1 1 1
11 0 0 0 1 0
11 0 0 1 0 0
01 0 1 0 1 0
11 0 1 1 1 1
01 1 0 0 1 0
0
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 86
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1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
0
1
0
0
1
0
0
0
0
1
1
o de maxitérminos de las funciones F, G y
H y, que a partir de estas formas
canónicas, se pudiera implementar el
circuito lógico correspondiente a cada
En esta tabla se han diferenciado las
funciones de salida de las variables de
función.
Sin embargo, esta forma de proceder
entrada gracias al empleo de no es la más adecuada por motivos de
mayúsculas (para las funciones) y economía de medios, ya que las formas
minúsculas (para las variables).
Se tienen entonces cuatro variables de
entrada y tres funciones de salida.
canónicas no son las expresiones más
simples de una función y, como se
mencionó antes, mientras más simple
Cada una de estas funciones sea una función más simple será el
corresponde a una salida del circuito circuito que la implemente y mayores
combinacional. Precisamente por eso las ventajas de costo y posibles
se les denomina funciones de salida. riesgos de error. Así pues, se hace
necesario simplificar las formas
Por el contrario, cada una de las canónicas para obtener otras
variables de entrada corresponde a una
entrada del circuito. Entonces, la tabla
expresiones más simples y es para esta
tarea para la que resultan útiles los
de la verdad indica cómo se mapas de Karnaugh.
comportará el circuito, desde el punto de
vista de sus salidas, ante cualquier
combinación lógica en sus entradas.
La simplificación se puede llevar a cabo de
la forma canónica de minitérminos
Como puede observarse, en la tabla o de la forma canónica de
aparecen todas las combinaciones maxitérminos. ¿con base en qué
lógicas posibles de entrada.
Para comenzar puede decirse que con
base en esta tabla podrían obtenerse las
formas canónicas de minitérminos
decidir cuál de las dos usar?Un criterio
sumamente lógico para hacerlo es partir
de la forma canónica que de por sí sea
más simple, es decir, de la que tenga
menos términos. En el caso de la
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 87
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función F de la tabla correspondería a agrupamientos sean del mayor tamaño
la forma canónica de maxitérminos. posible. Los agrupamientos que
pueden realizarse en el mapa con el
Una vez hecha esta elección, lo primero que se está desarrollando este ejemplo
que debe hacerse es simplificar F en son los siguientes: su forma canónica de maxitérminos.
Para hacerlo, habrá que trabajar un mapa de
Karnaugh de igual número de variables que las
que tenga la función a simplificar; en este caso
será de cuatro variables. A continuación, se
deben registrar 0's en las casillas del mapa
cuyas coordenadas correspondan con
los valores de las variables que La simplificación de la función se
producen los ceros de F: producirá en los agrupamientos. Como se
advierte en el mapa, ninguno de los dos
0's de la línea inferior se han podido
agrupar; por lo tanto, cada uno de ellos
dará lugar a un maxitérmino que se
expresará de la siguiente forma:
Una vez concluido esto, deben
intentarse agrupamientos de los 0's colocados
en el mapa. Sólo se permiten agrupamientos de
número de 0's que sean potencias de dos (2, 4,
8, 16 , etc.) y nunca en diagonal. Además,
debe procurarse que los
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O sea, la variable que tenga valor cero ¿Sería posible simplificar aún más la
aparece en el maxitérmino de forma función F? Sí, pero ahora aplicando
directa y la que tenga el valor uno métodos de simplificación algebraica.
aparece de forma negada. Esto Por ejemplo, se podría sacar factor
respecto a los términos que no se común c + d', con lo que quedaría:
simplifican. Respecto a los que sí se
simplifican lo hacen de la siguiente
forma: Para reforzar esta explicación, se
tomará un ejemplo más de la misma tabla:
la simplificación de la función G. Esta
función tiene menor número de
1's que de 0's. Por tanto, la
simplificación se hará por
minitérminos; además, como G tiene
cuatro variables deberá usarse un
Como puede concluirse, en este último
caso se sigue la misma regla que en los
términos no simplificados en cuanto a la
negación o no de una variable, pero
además, cada agrupamiento -no cada
casilla- da lugar a un término en el que la
variable que cambia de valor en las
casillas del agrupamiento desaparece del
término directamente, o sea, no se incluye
en él. La función F simplificada
tendrá el siguiente aspecto:
mapa de Karnaugh para ese número de
variables. Enseguida se irán rellenando las
casillas igual que en el caso anterior pero
con unos en lugar de con ceros; ésta es
una convención que permite saber con un
simple vistazo si se está trabajando con
base en minitérminos o en maxitérminos.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 89
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Agrupando según la regla que ya se ha
visto tendremos:
Ahora se desarrollará la simplificación de
la tercera función, la función H. Esta
función tiene igual número de 0's que
En el agrupamiento cambia la variable de 1's, así que pueden usarse tanto
c, y por tanto desaparece de su minitérminos como maxitérminos. Si
término correspondiente, y en el 1 no la simplificación se hace con
agrupado no se puede hacer minitérminos, el mapa de Karnaugh
simplificación alguna -lo que significa con los agrupamientos resultantes
que su expresión contendrá todas las quedaría de la siguiente manera:
variables. Así pues: La función H simplificada según
Como puede concluirse, el criterio que se
ha seguido para negar o no una variable,
es el contrario que en el caso de los
maxitérminos, es decir, en minitérminos
una variable se niega si su valor es 0 y se
deja sin negar si su valor es 1.
Karnaugh es:
De manera algebraica, la función H se
podría simplificar hasta conseguir la
siguiente expresión:
Por tanto, como resumen de las
funciones simplificadas se tendría
que:
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GyH
• Explica las decisiones que vas
tomando en cada paso y verifica que
sean correctas conforme al
procedimiento y los criterios que se
te señalaron en este manual
CONTEXTUALIZAR CON: para poder simplificar la
Repetición del ejercicio expresión de las 3 funciones
incluidas: F, G y H.
Competencia lógica
RESULTADO DE APRENDIZAJE Simplificar funciones de
•
conmutación mediante el uso de
mapas de Karnaugh
Repasa el procedimiento seguido
para simplificar las expresión de las
funciones con apoyo de los mapas
de Karnaugh y toma nota de los
criterios que aplicar para
hacerlo
Operar circuitos lógicos combinatorios
implementados mediante lógica
combinatoria modular
1.4.1. OPERACIÓN DE CIRCUITOS
MEDIANTE LÓGICA MODULAR
DESCENDENTE.
• Con base en la siguiente tabla, que
es la misma que se usó para
explicar el procedimiento para el
trazado canónico en los mapas
• Codificadores y Decodificadores
- Codificadores y Decodificadores
MSI
de Karnaugh, realiza la Un codificador es un circuito lógico
simplificación de las funciones F, combinatorio implementado con
compuertas básicas AND, OR y NOT.
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Su función principal es asignar un cada dígito decimal- y 4 salidas que
código de salida único un número corresponden al código BCD.
binario a cada uno de los datos El diagrama se ilustra a continuación.
aplicados en su entrada.
En este sentido, puede decirse que un
Codificador es un dispositivo
combinatorio para el cual el número de
entradas es mayor al número de salidas.
El proceso de codificación consiste
básicamente en el monitoreo de un
grupo de líneas o entradas en el En este ejemplo, si la entrada
circuito, para producir un código en la corresponde al número 3 decimal
salida que corresponde a cada una de las
entradas en el sistema; este código de
salida indica cuál de las entradas ha sido
activada.
- Aplicaciones
Existen numerosas aplicaciones en las
entonces se activa a la salida el número
BCD 001; si se activa la entrada
correspondiente al número 9 decimal
entonces la salida correspondería al
número BCD 1001.
Uno de los dispositivos codificadores
comerciales es el 74LS148 que además
cuales resultan útiles los tiene una línea de selección
codificadores; por ejemplo la denominada Enable. Cuando esta línea
codificación de paridad en sistemas recibe un nivel alto, el dispositivo pasa
computarizados, la codificación de a un estado de alta impedancia y
teclados y la multiplexación de datos.
Un ejemplo muy común es el circuito
Codificador de Decimal a BCD el cual
posee diez líneas de entrada -una por
queda inhabilitado, y cuando recibe un
nivel bajo el dispositivo está listo para
operar en condiciones normales.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 92
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bajas dependiendo de la aplicación y el
diseño que se desee.
El circuito de decodificación mas
ampliamente usado es el denominado
Decodificador de N a 2^N también
conocido como Decodificador Binario.
En la siguiente figura se muestra el caso
de un Decodificador (DEC) de 2 a 4 que
consta de dos líneas de entrada A y B,
cuatro líneas de salida Y0, Y1,
Un Decodificador es un circuito lógico Y2, Y3, y una línea de habilitación.
combinacional de múltiples entradas y
múltiples salidas. Las entradas
generalmente son codificadas en un
cierto código y las salidas son
presentadas en un código distinto al código de
entrada.
No existe una regla general que
determine cuántas líneas de entrada y
salida debe tener un decodificador; por
En un decodificador como este, por
ejemplo, si la línea de habilitación se
ello, igual que en el caso de los encuentra en alto y además A=0 y B=0,
codificadores, se dice que un el dispositivo responderá con un
decodificador es un circuito voltaje alto en la salida
combinatorio que posee más líneas de
entrada que de salida.
correspondiente a Y0. En general, para
cualquier combinación de las entradas sólo
se activa una y sólo una línea de
Un circuito decodificador posee salida.
además líneas auxiliares o de
habilitación l que pueden ser activas o
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Existen decodificadores comerciales Con base en este circuito, por ejemplo,
por ejemplo el 74LS139 que tiene dos si en la entrada BCD se tiene el número
decodificadores internos de 2 a 4, el 0101 la salida Y5 del decodificador
decodificador 74LS138 que es un estará en alto mientras las demás
decodificador de 3 a 8 y, el permanecen apagadas, mientras que si
decodificador 74LS 154 que es un la entrada marca el número BCD 1001
decodificador de 4 a 16. No importa el la salida Y9 se activará.
número de entradas o salidas que Uno de los chips comerciales más
tenga un decodificador, el principio de comunes es el 74LS42 en este
funcionamiento es siempre el mismo.
Decodificador BCD a Decimal
Este circuito decodificador tiene cuatro
líneas de entrada que corresponden al
código BCD y posee diez líneas de salida
una por cada dígito decimal-. En
dispositivo si se tiene un número BCD no
válido en sus entradas todas las salidas
permanecerán en alto.
Decodificador BCD a 7 segmentos
Uno de los dispositivos de mayor popularidad y aplicación es el
la siguiente figura se muestra el decodificador BCD a 7 segmentos o
circuito correspondiente a un DEC. BCD display. Un display es un arreglo de
a Decimal: leds dispuestos de tal forma que en
ellos pueden visualizarse números
arábigos. Cada una de las salidas del
decodificador se conecta al display con la
finalidad de ver los números binarios
transformados en su correspondiente
número arábigo.
Los circuitos integrados de mayor uso son
el 7447 de colector abierto activa en bajo,
por lo que deben conectarse resistencias
limitadoras de corriente en
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 94
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cada una de las salidas. Por sus salidas
activas en bajo deben utilizarse
displays de ánodo común.
El 7448 funciona de manera casi
idéntica al 7447 con la diferencia que sus
salidas son activas en bajo por lo que deben
usarse displays de cátodo común. A
continuación ilustramos una conexión típica del
7447 con display de 7 segmentos.
CONTEXTUALIZAR CON:
Trabajo en equipo
Competencia tecnológica
El terminal indicado como LT sirve para Identificar las tendencias en el
probar todos los segmentos del desarrollo de los codificadores y
display, el terminal BI/RBO blanquea el decodificadores en el mundo
display, es decir, deja todos los contemporáneo
segmentos en cero. • Junto con tus compañeros de
equipo investiguen en textos o
revistas, especializados o en las
fuentes disponibles en la
Internet cuáles son 10 de las
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áreas de aplicación de los decodificadores en áreas del
codificadores y los transporte y las
decodificadores, especialmente telecomunicaciones.
las relacionadas el sector • Investiga si existe alguna
industrial. normatividad internacional que
• Investiguen a qué tipo de sea aplicable al uso de los
codificadores y decodificadores codificadores y decodificadores
ofrecen más ventajas y hacia en el área de cómputo.
dónde evoluciona su desarrollo • Elabora un reporte con los
• Analicen la información obtenida resultados de tu investigación
y elaboren un trabajo en el que en el que incluyas también tus
presenten la información comentarios sobre la
obtenida y sus conclusiones información obtenida.
acerca de este tipo de
tecnologías.
Investigación documental • Multiplexores y Demultiplexores
El multiplexor es un dispositivo que
puede recibir varias entradas y
Competencia de calidad transmitirlas por un medio de
Identificar la normatividad aplicable
al uso de los codificadores y
transmisión compartido.
Para ello lo que hace es dividir el medio
decodificadores comerciales en de transmisión en múltiples canales,
distintas áreas. para que varios nodos puedan
• Investiga qué normatividad es comunicarse al mismo tiempo. Una
aplicable en nuestro país para el señal que está multiplexada debe
uso de codificadores y demultiplexarse en el otro extremo.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 96
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- Multiplexores y Demultiplexores Los multiplexores digitales son
MSI también conocidos como selectores de
datos. En la figura de la derecha se
muestra el diagrama esquemático de un
selector de datos 8 a 1 con tres líneas de
selección.
Las líneas indicadas como A, B y C son
La multiplexación consiste en la denominadas líneas selectoras. Estas
canalización de información de varias
líneas de entrada hacia una sola línea de
salida. En la siguiente figura se ilustra
este principio.
De acuerdo con la figura, dependiendo del
selector rotatorio, la información de
cualquiera de los seis canales es
transferida a la única salida, por lo tanto,
no se puede tener a la salida la
tres líneas son suficientes para generar un
total de 2³ = 8 combinaciones que
corresponden a las ocho entradas del
multiplexor.
Por ejemplo, si la combinación en las
entradas A, B y C fuera 000 se
selecciona la información presente en la
entrada D0 y se "enruta" a la salida. Si se
tuviera la combinación 101, entonces la
información que se enviaría a la salida W
sería que esté en la entrada D5. Por lo
tanto, las líneas de selección determinan
qué información presente en las entradas
(D0 a D7)
debe enviarse a la única salida W.
En general un Multiplexor tiene 2^N
entradas, en donde N es el número de
líneas de selección. información simultánea de dos
entradas distintas.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 97
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Comúnmente estos dispositivos Al aplicar un multiplexor se puede
cuentan también co n líneas de seleccionar cada una de las cámaras
habilitación o Enable.
- Aplicaciones
del sistema y ver las imágenes en el
monitor una a la vez según la cámara que
ha sido seleccionada.
La aplicación más importante de estos Multiplexores comerciales son por
dispositivos se encuentra en la ejemplo: el 72LS151 que es un MUX 8 a
multicanalización de datos y la 1; el 74LS150 que es un MUX de 16 a
selección de los mismos, así como en la
multicanalización de comunicaciones y
adquisición de datos.
En este sentido, supóngase que deben
monitorearse distintos puntos de un
sistema de enfriamiento, para lo cual se
dispone de varios sensores ubicados en
puntos estratégicos del sistema. Sería
complicado tener que enviar un
1.
Existen también multiplexores capaces de
seleccionar palabras completas, por
ejemplo el 74157 que es un MUX
cuádruplo de 2 a 1 palabras.
CONTEXTUALIZAR CON:
Comparación de resultados con otros
cableado para cada uno de los compañeros sensores hasta el procesador central,
así que una mejor alternativa consiste
en multiplexor las salidas de los
sensores a un solo par de líneas con el
consiguiente ahorro de cableado y
espacio.
Competencia analítica
Interpretar circuitos en los que se
aplican multiplexores. Otra aplicación importante de los
multiplexores puede verse en los • Revisa la figura que aparece en
sistemas de circuito cerrado de la siguiente página; en ella se
televisión en los cuales se cuenta con muestra un circuito de aplicación
más de una cámara y un solo monitor. práctica para Multiplexores
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 98
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(MUX). muestra a continuación se ilustra un
circuito demultiplexor de 1 a 4 líneas. • Interpreta el diagrama de
acuerdo co n lo que has
aprendido hasta este momento
• Identifica qué ventajas ofrece el
multiplexor en este caso
• Elabora un reporte escrito en el
que presentes tanto tu
interpretación como tus
comentarios
• Compara tus resultados con los
de tus compañeros y analiza sus La línea de entrada de datos se conecta
argumentos directamente a todas las compuertas
AND, mientras que las dos líneas de • Si persisten diferencias o dudas selección activan una de las
sobre la interpretación de los compuertas a la vez. Por consiguiente,
circuitos que analizaron, los datos que aparecen en la línea de
consulten con el PSP o con algún
otro especialista.
Los demultiplexores llevan a cabo la
entrada pasan a través de la compuerta
habilitada hasta la línea respectiva de
salida del dispositivo distribuidor de datos.
función opuesta a la de los
multiplexores, por lo cual, en
ocasiones, se les conoce como
distribuidores de datos, ya que su función
puede resumirse como la de distribuir datos
de una sola línea a varias salidas. En la
figura que se
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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99
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Como se observa, el dispositivo se
compone, además de sus ocho salidas, de
3 líneas de habilitación y de 3 líneas de
selección de línea de salida. El
El Demultiplexor de 1 a 8 líneas. El
74138
Este dispositivo es el más utilizado de los
demultiplexores de 1 a 8 líneas. En la
figura que aparece enseguida se muestra
su configuración de pines y el diagrama
lógico que lo implementa.
74138 se ha diseñado esencialmente
como un decodificador de 3 a 8, por lo cual
las entradas Gl, G2A y G2B se rotulan
como entradas de habilitación. No
obstante, cuando se le utiliza como
demultiplexor, los datos de entrada
pueden introducirse por la línea G2A o por
la G2B.
-Aplicaciones
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 100
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Por lo general, los demultiplexores, funcionamiento de un sistema
complementan o revierten el proceso multicanalizado en el tiempo.
llevado a cabo por los dispositivos
multiplexores.
Una de las aplicaciones más usuales e
interesantes de esta clase de
dispositivos, es aquella en la cual el par
multiplexor/demultiplexor se utiliza
para la multicanalización de datos en el
tiempo. El concepto de
multicanalización hace referencia a la técnica
por la cual un mismo canal es
utilizado para la transmisión
simultánea de dos o más señales o
mensajes.
Una forma de utilización de un canal con
este propósito hace uso de la Al revisar la figura, es conveniente
denominada multiplexación por observar la línea que va del multiplexor
división en el tiempo o TDM (Time
División Mul-tiplexing).
al demultiplexor. Si ésta es corta, puede
no ser necesario el esquema, ya
Cuando un sistema utiliza la que las entradas podrían conectarse
multiplexación en el tiempo en el extremo
de envío de información, debe
directamente a las salidas mediante el uso
de líneas o canales adicionales. No
complementar el proceso con la obstante, si la línea es larga, tal vez
demultiplexación de los datos en el unos cuantos kilómetros o más, el
extremo de recepción del canal de circuito permite economizar en la
transmisión. El circuito de la figura cantidad de líneas de comunicación.
siguiente ilustra el principio de
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 101
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Este último podría ser el caso de varias manera diferente para evitar el uso de
terminales de computadora en un las tres líneas adicionales que se
cierto sitio de una ciudad cuyos datos
deben ser enviados a una computadora
principal o mainframe localizada a una
distancia considerable dentro de la misma
ciudad o incluso en una ciudad diferente.
En este caso, los datos de las
muestran para la selección de la línea de
salida en el extremo receptor.
CONTEXTUALIZAR CON:
Realización del ejercicio
terminales deben multiplexarse,
transmitirse hasta el mainframe por
una sola línea, y finalmente
demultiplexarse al llegar al sitio donde se
encuentra la computadora principal El
circuito de la figura muestra cómo las 8
terminales pueden multiplexarse
Competencia lógica
Elaboración de circuitos sencillos
mediante el uso de multiplexores y
demultiplexores haciendo uso de un 74151 y
transmitirse a su destino para Analiza la siguiente información para
posteriormente ser demultiplexados que propongas la solución al
por un 74138 que actúa en este caso problema:
como un demultiplexor de división en
el tiempo. • Dada una situación en la que se dispone de 4 computadoras
Con el propósito de ilustrar este (A1,B1,C1 y D1) desde las cuales
proceso, en el diagrama se muestra el se requiere enviar datos a las caso
en que el dato correspondiente a personas que se encuentran en
la línea 6 está siendo transmitido. otras cuatro computadoras
El esquema que se presenta está muy
simplificado, pues en la práctica la
similares ( A2, B2, C2 y D2). Lo
importante es que el dato que se
envié desde A1 debe llegar a A2,
sincronización del selector y del el de B1 por B2 y as í
distribuidor de datos se lleva a cabo de sucesivamente. Como
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 102
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únicamente existe una línea de sustentabilidad
comunicación entre ambas Identificar las ventajas que ofrecen los
redes, sólo puede pasar un dato multiplexores y demultiplexores para
a la vez. el ahorro de energía.
• En la figura que aparece debajo • Revisa la información contenida
de este párrafo se muestra la en esta sección del manual y
topología de la red compleméntala con la que
• Si lo consideras necesario, revisa consideres necesaria para
nuevamente cómo funcionan los responder mediante un resumen
multiplexores y los y tus comentarios al respecto,
demultiplexores por qué el uso de multiplexores
y demultiplexores ofrece • Diseña gráficamente un circuito ventajas para el ahorro de
que permita coordinar la energía que no se lograrían de
comunicación entre los pares de no existir este tipo de
computadoras
•
tecnologías
Comenta tus resultados con los
de otros compañeros o con
algún especialista en el tema y si
persisten algunas dudas procura
resolverlas por alguna otra vía
Consideraciones sobre seguridad e
higiene
Resumen
Competencia de calidad. Competencia para la
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 103
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Reconocer los lineamientos sobre • Sumadores
seguridad e higiene aplicables a - Tabla de verdad y diseño
codificadores, decodificadores, multiplexores o demultiplexores Para ilustrar con un ejemplo el
usados a nivel comercial. problema de diseñar dispositivos
• Investiga en algunos manuales de
los equipos de este tipo que
capaces de realizar la operación de suma,
y además para introducir el tema del
diseño intuitivo, considérese el fueron mencionados en la
caso en que se desea construir una sección anterior, cuáles son las
unidad capaz de realizar la suma de recomendaciones más
dos números binarios de 4 bits cada importantes sobre la seguridad
uno. En la figura siguiente se muestra de higiene que debe procurarse
un diagrama de bloques con el cual se cuando se manejan estas
ilustra el concepto del dispositivo que tecnologías.
se intenta construir.
• Con base en los resultados de la
investigación, elabora un listado con las
recomendaciones sobre
seguridad e higiene que
•
consideres más importantes.
Coméntalas con tus compañeros y
complementa tu listado con
aquéllas que hayan hecho tus
compañeros y que consideres
importantes. Los números a sumar son A y B, y cada
uno consta de 4 bits, denominados
a3a2a1 y a0 en el caso del número A, y
1.4.2 CIRCUITOS CON ELEMENTOS DE
ARITMÉTICA BINARIA
b3b2b1 y b0 en el caso de B. De manera
similar, el resultado de la
suma, denominado S, consta, en
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 104
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
general, de 5 bits, de tal manera que Para reforzar el proceso de
S=S4S3S2S1S0. Dependiendo del pensamiento que genera la suma, se
tamaño de los sumandos, el quinto bit de
la suma, S4, podrá ser 0, en cuyo caso se
puede omitir.
Puesto que el problema combinatorio que
se está planteando conduce a la
comienza sumando los dos bits menos
significativos, a0 y b0, cuyo resultado
es el bit So y un posible bit de acarreo,
al cual se ha denominado Cl. Esta
operación podría leerse como " a0 más b0
es igual a S0, y llevo C1". Es
construcción de un dispositivo que debe
aceptar dos datos binarios de 4 bits cada
uno, se puede partir de la
idea de que el número de variables de
entrada del circuito es de 8 y, por lo tanto,
de que habrán de considerarse un total de
28 = 256 combinaciones posibles en la
tabla de verdad. Como si esto fuera poco,
el sumador propuesto
importante señalar que
igual a 0 ó a 1.
Cl podría ser
Por ejemplo, si a0 fuera igual a 1 y b0 debe presentar un total de 5 salidas, lo
también, al sumarlos se dirá que 1 más que obliga al diseño, por separado, de
1 igual a 10; se anota el 0 y se lleva 1 5 circuitos combinatorios de 8
En este caso, S0 sería igual a 0 y Cl variables de entrada cada uno.
sería igual a 1.
Una situación como la anteriormente Para continuar con esta suma, habría
descrita motiva el uso de diferentes que pasar ahora a la columna
estrategias para reducir la complejidad siguiente. Evidentemente, ahora es
del problema. La búsqueda de necesario hacer la suma de tres bits, a
alternativas exige analizar con más saber: el acarreo de la columna
detenimiento el procedimiento, tal y anterior, o acarreo previo como se le
como se muestra en la siguiente figura: denomina, y los bits a2 y b2. Si el
resultado es de dos bits, se escribirá el
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 105
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menos significativo como S2 y el más Los bloques restantes todos idénticos
significativo será ahora el acarreo que entre sí- son un poco mas complejos, se
lleve a la tercera columna, C2. ya que deben estar en condiciones de
aceptar como entradas a los dos bits
El procedimiento para la tercera cuya suma se quiere obtener, más un
columna es idéntico al de la segunda, y lo
mismo se aplica para la cuarta columna,
con la diferencia de que el acarreo
resultante de la cuarta columna
se constituye ahora en el quinto bit del
resultado de la suma, es decir S4.
Este breve ejemplo permite concluir que
el proceso de sumar números de varios
bits es repetitivo y que podría
tercer bit que corresponde al acarreo
generado en la suma de la columna
anterior. Es decir, debe poseer tres
entradas, y las dos salidas necesarias
para el bit de suma y el de acarreo del
resultado.
Al primero de los bloques descritos, por
tener sus entradas limitadas a 2, se le
conoce como un semisumador. y al
implementarse fácilmente utilizando segundo tipo de bloque se le denomina
unos bloques, o subsistemas sumador completo. El problema se
combinacionales
enseguida:
como se ilustra reduce ahora a diseñar e implementar
estos dos bloques, cuya complejidad dista
mucho de la que originalmente se
planteo cuando fue necesario
considerar la posibilidad de un diseño con
8 variables de entrada.
A este tipo de solución también se le
Siguiendo la imagen anterior, el primer conoce como un diseño iterativo, pues
bloque de la derecha sólo necesita lo que se hace es utilizar
recibir como operandos a los dos bits repetidamente, en cascada, el mismo
a0 y b0, y debe poder generar los bits elemento, tantas veces como sea
de suma y de acarreo resultantes de la
suma de los dos bits de entrada.
necesario para lograr las metas de diseño
propuestas.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 106
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Nótese que si el problema en cuestión Para elaborar esta tabla, se analizaron
no fuera sumar dos números de 4 bits cada una de las posibles
cada uno sino dos números de 8 bits, combinaciones a la entrada del bloque sólo
tendríamos que utilizar 4 bloques semisumador; la primera combinación
más en la cascada, sin tener que corresponde al caso en que los dos bits
recurrir a dispendiosos diseños de entrada, a y b son iguales a 0. Por
combinatorios adicionales.
Diseño de un semisumador
Como se mencionó en la sección
supuesto, su suma es igual a 0, por lo
cual el bit de suma S será igual a 0 y de
la misma manera el de acarreo C
también será 0. La siguiente entrada de
anterior, un semisumador es un la tabla corresponde al caso en que
dispositivo combinacional que admite
dos bits a su entrada y que presenta
como resultado la suma de ambos, la
cual puede ser de 2 bits, expresada en
a= y b=0, y el resultado de la suma
es igual a 1; el bit de suma sea S=1 y
el de acarreo sea C=0.
un bit de suma y un bit de acarreo. El La tercera entrada de la tabla-es
bit de acarreo corresponde al bit más idéntica a la anterior. Finalmente, la
significativo del resultado de la suma. cuarta posibilidad corresponde al caso
en que a=1 y b=1, lo que da como
En la siguiente figura se muestra el resultado 10 y, por ende, el bit de
símbolo correspondiente a un suma es S=0, y el de acarreo C=1.
semisumador acompañado por su tabla de
verdad. La implementación, se puede llevar a cabo
por el método de suma de productos,
tanto para el caso de S como para el de
C, lo que da como
resultado para S que:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 107
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la expresión obtenida para S no es otra a continuación se muestra el símbolo cosa
que la operación XOR entre las para el sumador completo y la tabla de
variables a y b. Es decir, verdad correspondiente.
Y, por lo tanto, el semisumador se
lleva a la práctica como se indica en la
figura siguiente:
Si se decide implementar el dispositivo
por suma de productos, las
expresiones resultantes para S y Co
serán:
S = abC¡ + IbCi + + abC¡ + abCi
Diseño de un sumador completo
El proceso para diseñar un sumador
completo es similar al anterior, pero con la
diferencia de que por incluir una
Co = abCi + abCi + + abCi + abCi
Para la reducción de estas expresiones,
pueden usarse mapas de Karnaugh,
entrada más, el número de como se muestra en las figuras que
combinaciones a considerar será de 8 y aparecen a continuación:
por lo tanto las posibilidades serán
mayores. Esto hará necesario
simplificar las expresiones booleanas obtenidas
de la tabla de verdad con el
fin de reducir el número de
componentes involucrados en su
construcción. En la figura que aparece
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 108
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sumador completo sobre la base del
diseño simplificado que se obtuvo de la
manipulación algebraica de las
expresiones para S y Co,
En el caso de la variable de salida S, el
mapa deja claro que no pueden
hacerse ningún tipo de agrupaciones, de lo que
se deduce que la expresión
Booleana para S no admite Asimismo, en la siguiente figura se
simplificación. ilustra cómo el sumador completo puede obtenerse a partir de dos
En lo que respecta a Co, en el mapa de
Karnaugh correspondiente se advierte que
hay tres adyacencias posibles. Por tanto, la
expresión para Co simplifica
a:
Co = ab + aCi + bC¡
La versión del sumador completo que se
ha obtenido por este método es
suficientemente buena.
En la figura que aparece enseguida se
muestra cómo se puede construir un
semisumadores y una compuerta OR.
Aunque una primera impresión haría
parecer que el módulo correspondiente
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 109
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al semisumador fuera más universal o útil
que el del sumador completo, cabe
señalar que el sumador de 4 bits puede
implementarse mediante el uso de
sumadores completos, en donde el
primero de la secuencia se conecta
tierra en las esquinas del chip. El modelo
74HC283 es la versión CMOS de alta
velocidad del mismo sumador en paralelo
de cuatro bits.
En la figura siguiente se muestra el
símbolo funcional del sumador en para que su bit de acarreo previo sea
paralelo de cuatro bits 74HC283 y sus igual a cero. Por esto, el sumador
equivalentes. Las entradas de este CI completo resulta de mayor utilidad.
son dos números de cuatro bits.
- Sumador MSI
Existen varios sumadores en paralelo
disponibles como circuitos integrados. El
más común es un CI sumador en paralelo
de cuatro bits, que contiene
A3,A
2A1A
oí y B3B2B1Bo y el acarreo,
Co, a la posición del LSB.
cuatro CIs interconectados y la
circuitería de acarreo anticipado
necesaria para la operación a alta
velocidad. Los modelos 7483ª,
74LS83A, 74283 y 74LS283 son chips
sumadores en paralelo cíe cuatro bits TTL. La
serie 283 es idéntica a la 83,
salvo porque tiene las conexiones Vcc
y
a tierra en los pines 16 y 8,
respectivamente.
En este sentido, se ha convertido en una
norma que todos los nuevos chips tengan
los pines de alimentación y a
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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110
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
CONTEXTUALIZAR CON:
- Aplicaciones Investigación documental
La suma es la operación aritmética que
más se realiza en los sistemas
digitales. Desde el punto de vista Competencia lógica
aritmético, la suma es la más utilizada de todas las operaciones básicas. Identificar la presencia de
Como se vio en secciones anteriores de semisumadores y sumadores
este manual, además es posible llevar a
cabo la resta de dos números por medio
de la suma del complemento a
completos en equipos de distintos
tipos
dos del sustraendo. Asimismo, la • Investiga en los textos
multiplicación puede considerarse especializados o en las fuentes
como una suma repetida del disponibles en la Internet, qué
multiplicando. equipos industriales, del área de telecomunicaciones, del
De ahí que se pueda asegurar que si se transporte o de otro tipo que sea
tiene la capacidad de sumar, también de tu interés, incorporan
es posible sino también multiplicar y semisumadores y de suma
restar. Si a esto se añade que la división,
por ser el proceso contrario al de la
multiplicación, es una sucesión de restas
repetidas, resulta claro que la suma es la
operación aritmética por
•
completa como parte de sus
mecanismos de operación
Con base en la función que
cumplen estos circuitos para la
excelencia. operación de los equipos, explica qué pasaría si no
Esto explica por qué los circuitos de contaran con los dispositivos
suma se utilizan en las calculadoras,
las computadoras, etcétera,
semisumadores
completa.
o de suma
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 111
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• Comparte tus resultados con los un bit. Para facilitar la comprensión de
de otros compañeros para que esto, conviene recordar la tabla de
enriquezcas tu visión sobre la verdad que corresponde a una XOR; en
importancia y aplicaciones de esta tabla se incluyó además una
este tipo de dispositivos en el cuarta columna cuyo valor corresponde
mundo contemporáneo. al de la salida de la XOR, pero negada.
Obsérvese que cuando las dos entradas
• Comparadores
- Tabla de verdad y diseño
a la compuerta son iguales, su salida
negada, S, se hace igual a 1.
La comparación de dos palabras
binarias es una operación común en
los sistemas de computadoras y
dispositivos digitales en general. Un
circuito que compara dos palabras
binarias e indica si son iguales se
denomina un comparador.
Es posible que un circuito comparador no
sólo informe a su salida si los datos que se
aplican a su entrada son iguales o no, sino
que, además, se puede obtener a la
salida la información que establezca cuál
de los dos datos que se comparan es
mayor, en caso de no darse la igualdad.
Es decir, una compuerta XOR con su
salida negada es equivalente a un
comparador de un bit, en el sentido de
que si a su entrada se aplican dos bits,
a y b, este arreglo de compuertas nos
dirá si el bit a es igual al bit b. De no
serlo, su salida será igual a 0.
Si se quisiera extender la utilidad del
Las compuertas XOR pueden circuito comparador a palabras de
considerarse como comparadores de mayor tamaño por ejemplo de 4 bits-
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 112
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simplemente habría que utilizar una compuerta
XOR con su correspondiente NEGADOR para
analizar los 8 bits correspondientes por
parejas, de tal manera que si todas las parejas
de bits resultaren iguales, la conclusión será
que las dos palabras son idénticas y,
por tanto la salida del circuito
comparador se hará igual a 1. En el
diagrama que se presenta enseguida
puede verse con más claridad cómo se
lleva a la práctica esta idea. - Comparadores MSI
Otro miembro útil de la categoría MSI de
CI es el comparador de magnitud que
confronta dos cantidades binarias
de entrada y genera salidas para
indicar cuál tiene mayor magnitud. El
circuito se muestra a continuación:
Es posible reducir un poco este circuito si se
recuerda que una AND con sus entradas
negadas es equivalente a una OR, por lo cual,
el circuito reducido
quedará como en la figura siguiente:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 113
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aplica a las entradas A de un
comparador.
La temperatura ambiente deseada,
ingresada mediante un teclado
- Aplicaciones
numérico, se almacena en un registro
que está conectado a las entradas B. Si
A < B, el horno se debe activar para
calentar el espacio. El horno debe
continuar calentando mientras A=B y
desconectarse cuando A>B. A medida
que el espacio se enfríe, el horno debe
permanecer apagado mientras A=B y
encenderse de nuevo cuando A<B. ¿Qué
circuito digital se podría usar
Los comparadores de magnitud para interconectar un comparador de
también son útiles en aplicaciones de
control donde un número binario que
representa la variable física que está
magnitud con un horno y llevar a cabo la
aplicación de control del termostato
antes descrita?
siendo controlada -por ejemplo,
posición, velocidad o temperatura- se compara
con un valor de referencia. Las salidas del
comparador se usan para accionar la
circuitería y excitar la
variable física hacia el valor de
referencia. El siguiente ejemplo ilustra una
aplicación en este sentido.
Considere un termostato digital en el cual la
temperatura ambiente medida se convierte a
un número digital y se
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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114
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Solución dispositivos muy versátiles que pueden
programarse para llevar a cabo una
Usar la salida OA<B para excitar gran variedad de operaciones
directamente el horno el resultado
provocaría que el horno se apagara tan
pronto como los valores sean iguales.
Esto puede ocasionar un ciclo severo
aritméticas y lógicas entre dos palabras
binarias. En la figura se muestra el
diagrama de pines del 74LS181, una ALU
de 4 bits en tecnología TTL. de encendido-apagado del horno
cuando la temperatura real esté muy
próxima al límite entre A<B y A=B.
Empleando un circuito de compuerta
Como se observa en ella, el dispositivo
consta de dos grupos de líneas de
entrada (A3A2A1A0 y B3B2B1B0), un
grupo de líneas de salida (F3F2F1F0),
NOR con latch SET-CLEAR, como se un grupo de líneas selectoras de
muestra en la figura, el sistema sí puede
operar tal y como se requiere.
función (S3S2SISO), una línea selectora de
modo (M), una entrada de acarreo
Conviene notar que OA<B
está previo (Cn), una salida de acarreo
conectada a la entrada SET y OA>B
está resultante (Cn+4), una salida de
conectada a la entrada CLEAR del match,
de tal modo que cuando la temperatura
es más caliente de la deseada, borra el
latch y se apaga el horno, y cuando la
temperatura es más fría, restablece el latch
y se enciende el
comparación (A=B) y dos salidas de
expansión (P,G).
Si se programan adecuadamente las
líneas de selección, S3S2S1 SO y la de
modo M junto con la de acarreo previo,
horno. Cn, la ALU puede ejecutar 16
• La Unidad de lógica y aritmética operaciones lógicas y 32 operaciones
aritméticas diferentes con los datos
(ALU) A=A3A2A!A0 y B=B3B2B1B0. Estas
- Tabla de verdad y diseño operaciones, con sus respectivos
códigos de selección, se relacionan en
Las ALU (Arithmetic Logic Units), o la tabla de la figura siguiente. Se
unidades de lógica y aritmética, son
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 115
e Instalación y Mantenimiento
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asume que tanto las entradas como las salidas
son activas en alto.
Competencia lógica
Interpretación de tablas de verdad
y funciones lógicas usadas en los
circuitos electrónicos
• Retoma los conocimientos que
has ido adquiriendo mediante el
estudio de este manual y de la
información complementaria que has
obtenido para que hagas una
correcta interpretación de los
símbolos
• Con base en la tabla que aparece
antes de este ejercicio,
selecciona 5 renglones y elabora la
interpretación por escrito de la
información que aparece a lo largo
del mismo.
• Relaciona el sentido de lo que
representa la tabla de verdad, las
funciones lógicas, y las
CONTEXTUALIZAR CON: funciones aritméticas
Realización del ejercicio • Pide al PS
P
que revise tus
respuestas o compáralas con las
de tus compañeros
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 116
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• Si persisten algunas dudas, la tabla que aparece a continuación se
busca la manera de resolverlas muestran las ocho operaciones
por tu cuenta
- Unidades de lógica y aritmética MSI
En la figura siguiente se muestra el
símbolo de bloque para una ALU que
está disponible como 74LS382 (TTL) y
como 74HC382 (CMOS).
disponibles y enseguida se describe cada
una de ellas.
Operación de borrado
Con S2S1S0 = 000 la ALU borrará
todos los bits de la salida F. de modo
que F3F2F1F0 = 0000.
Operación de suma
Con S2S
}S0 =011 la ALU sumará
Este CI de 20 pines opera en dos A3A2A1A0 a B3B2B1B0 para producir
números de entrada de cuatro bits, la suma en F3F2F1F0. En esta
A3A2A1A0 y B3B2B1B0, para producir
un resultado de salida de cuatro bits
F3F2F1Fo. Esta ALU puede realizar ocho
diferentes operaciones. En
operación, CN es el acarreo a la posición
del LSB y se debe hacer un 0. CN+4, es la
salida de acarreo de la posición del MSB,
OVR es la salida de
cualquier tiempo determinado, la indicación de desbordamiento; dicho
operación que se realiza depende del desbordamiento se detecta cuando se
código de entrada aplicado a las emplean números con signo. OVR será entradas SELECT de función S2S1S0. En
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 117
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un 1 cuando una operación de suma o Con S2S1S0=101 la ALU llevará a cabo
resta produzca un resultado demasiado una operación OR bit por bit en las
grande como para que quepa en cuatro entradas A y B. Por ejemplo, con
bits, incluyendo el bit de signo. A3A2A1A0=0110 y B3B2B1B0=1100 la
ALU generará un resultado de
Operación de sustracción
Con S2S1S0=001 la ALU restará el
número de la entrada A del número de la
entrada B. Con S2S1S0=010 la ALU
restará B de A. En cualquier caso la
diferencia aparece en F3F3F3F0. Es
F3F2F1F0=1110.
Operación AND
Con S2S1S0=110, la ALU realizará una
operación AND bit por bit en las
entradas A y B. Por ejemplo, con
importante hacer notar que las A3A2A1A0=0110 y B3B2B1B0=1100 la
operaciones de sustracción requieren ALU generará un resultado de
que la entrada CN sea un 1.
Operación XOR
Con S2S1S0=100 la ALU realizará una
operación XOR bit por bit en las
entradas A y B. Esto se ilustra a
continuación para A3A2A1A0=0110 y
b3b2b1b0= 1100.
Operación OR
F3F2F1F0=0100.
Operación PRESET.
Con S2S1S0=111 la ALU establecerá
todos los bits de la salida, de manera que
F5F2F1F0=1111.
- Aplicaciones
Todas las operaciones aritméticas se
llevan a cabo en la Unidad Aritmética
Lógica (ALU, por sus siglas en inglés) de
una computadora. En la figura siguiente
se muestra un diagrama de bloques con
los elementos principales que se incluyen
en una ALU común.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 118
e Instalación y Mantenimiento
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memoria, especificando que un
número almacenado en una
localidad de memoria particular -
dirección- se sumará al número
que está almacenado en ese
momento en el registro
acumulador.
• El número que se sumará se
El propósito principal de la ALU es
aceptar los datos binarios que se
transfiere
registro B.
de la memoria al
almacenan en la memoria y ejecutar
operaciones aritméticas y lógicas con
estos datos, según las instrucciones de la
unidad de control.
La unidad aritmética-lógica contiene
cuando menos dos registros de flip-
• El número en el registro B y el
número en el registro acumulador se
suman en los circuitos lógicos
mediante un comando desde la
unidad de control. Luego la suma
resultante se envía al acumulador
para su almacenamiento. flop: el registro B y el registro
acumulador. También contiene lógica • El nuevo número en el acumulador
combinatoria, la cual realiza las puede permanecer allí, de manera
operaciones aritméticas y lógicas con que se le pueda sumar otro
los números binarios que están número, o si el proceso aritmético
almacenados en el registro B y en el
acumulador.
Una secuencia típica de operaciones
puede ocurrir de la siguiente forma:
particular ha terminado, se puede
transferir a la memoria para ser
almacenado.
Estos pasos deben hacer evidente de
dónde deriva su nombre el registro • La unidad de control recibe una acumulador. Este registro "acumula" las
instrucción de la unidad de sumas que ocurren cuando se realizan
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 119
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adiciones sucesivas entre nuevos las máquinas que ellos utilizan.
números adquiridos de la memoria y la Al hacerlo, no sólo aprenderás
suma previamente acumulada. De cómo operan algunas
hecho, para cualquier problema aplicaciones que probablemente
aritmético que conste de varios pasos, no conozcas sino que también te el
acumulador normalmente contiene dará cuenta del grado en que los
los resultados de los pasos intermedios profesionales estarían
a medida que se van completando, así preparados para modificar la
como el resultado final cuando tecnología en este tema
concluyó el problema. particular
• Con base en la información que
CONTEXTUALIZAR CON: has revisado sobre el tema
Investigación de campo elabora una serie de 4 ó 5
preguntas sobre la manera en
que operan algunas MHCNC u
Competencia analítica
Identificar los pasos que siguen los
circuitos lógicos en que se apoyan
otros dispositivos de control que se
manejen dentro de la escuela o en
alguna empresa del entorno
(5 casos distintos)
algunos equipos de control • Determina cuándo, dónde y a
numérico quién aplicarás el cuestionario e
incluye tres o cuatro preguntas • El propósito de esta sobre el perfil de los
investigación de campo es que entrevistados ( escolaridad,
entres en contacto con personas profesión, ocupación, edad, años
que también utilizan los circuitos de experiencia laboral, por
lógicos e investigues en qué
medida conocen la forma en que
operan en el caso específico de •
ejemplo).,
Lleva a cabo las gestiones para
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 120
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que tengas acceso a las fuentes de
información de acuerdo al plan que te
hayas trazado y a los
plazos para concluir esta
pequeña investigación de campo
• Aplica los cuestionarios y agrega
tus comentarios sobre la actitud y el
manejo del tema por parte
de los entrevistados
• Analiza la información que
obtuviste poniendo énfasis en las
semejanzas y diferencias más
importantes en las respuestas.
• Elabora un informe en el que
incluyas la descripción de los
objetivos, la manera en que
recogiste la información, la lista de
preguntas, la descripción del perfil
general de las personas
que entrevistaste y, por
supuesto, los resultados y su
análisis
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 121
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PRÁCTICAS DE EJERCICIOS Y LISTAS DE COTEJO
Unidad de
aprendizaje
Práctica número:
Nombre de la
práctica:
Propósito de la
Práctica
Escenario
Duración
1
1
Operación de compuertas electrónicas básicas
Al finalizar la práctica el alumno identificará la operación de las compuertas
electrónicas básicas OR, AND y NOT según las características de operación en
manuales de fabricantes.
Taller
3h
Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta • Una Compuerta AND • Una fuente de • Unas pinzas de punta.
(7408) alimentación DC de 5 V/1 • Unas pinzas de corte.
• Una Compuerta A. • Unas pinzas pelacable
OR.(7432) • Un multímetro.
• Una Compuerta • Un protoboard.
NOT.(7404)
• Un Manual ECG de
reemplazos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 122
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Procedimiento
Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
recomendaciones del fabricante.
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 123
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Desarrollo
1. Dibuje el símbolo de cada una de las compuertas mencionadas en el propósito, escribiendo
también la ecuación lógica y la tabla de verdad de cada una
Compuerta AND.
2. Con ayuda de tu protoboard Arma el circuito mostrado en la figura 1 de una compuerta AND.
Consulta el manual ECG de reemplazos, o bien, revisa si se han colocado pequeños números a
las entradas y a la salida de la compuerta para ayudar en el ensamblado. Estos números
corresponden a los pines del circuito integrado.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 124
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
Figura 1.
3. Si al conectar la fuente, notas que el voltaje de la misma cae demasiado, es posible que haya
una situación de cortocircuito en su ensamblado, y debes entonces retirar la fuente hasta tanto sea
verificada la condición del circuito.
4. La fuente de 5V no debe conectarse hasta tanto no se haya verificado que el circuito ha sido
correctamente alambrado, con el fin de evitar posibles cortocircuitos y otras situaciones de riesgo con
el posible daño a la fuente o a los elementos del circuito. Una vez estés seguro de que todo está en
orden, procede a conectar la fuente de potencia.
5. Cumplidos los pasos anteriores procede entonces a alimentar la compuerta con diferentes
valores de entradas y a anota los resultados en una tabla de verdad. Comienza por la primera
combinación de la tabla de verdad que corresponde a valores de entrada 0 y 0. Recuerda que el nivel
de 0 se consigue conectando la entrada a 0 voltios, es decir a la tierra (el común) del
circuito. Si la compuerta opera normalmente, su salida debe ser también 0 y por lo tanto el
LED no debe encender. Anote 0 en la salida correspondiente a la combinación de entrada (0, 0).
La siguiente combinación de entradas corresponde a un valor de O para la variable A,y a un
valor de 1 para la variable B. Conecta entonces la entrada A a tierra, y la B llévala a 5V. Anota el
resultado obtenido.
6. Sólo con el ánimo de investigar el comportamiento de la compuerta, ensaye a dejar sus dos
entradas sin conectar (al aire), y establezca el nivel lógico que se obtiene a la salida.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 125
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
7. Limpia tu área de trabajo
8. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Compuerta OR
incluyendo los
9. Con ayuda de tu protoboard Arma el circuito mostrado en la figura 2 de una compuerta AND.
Consulta el manual ECG de reemplazos, o bien, si existen, apóyate directamente en los o
pequeños números a las entradas y a la salida de la compuerta para ayudar en el ensamblado. Estos
números corresponden a los pines del circuito integrado.
Figura 2.
10. Elabora una tabla de verdad donde se muestren las posibles combinaciones de entrada a que
pueda ser sometida la compuerta, lo que servirá de guía para no omitir ninguna..
11. Conecta ahora las entradas de la compuerta A y B a niveles de voltaje altos y bajos de acuerdo
a lo especificado en la tabla de verdad del paso 2, y escribe el resultado obtenido para cada caso en la
tabla, recordando que si el LED enciende, el nivel de salida habrá sido alto 1 lógico, y en caso contrario
el nivel de salida habrá sido bajo o cero lógico. No olvides conectar el pin 14 a cinco volts y el pin 7 a
tierra.
12. Aunque no es una práctica recomendable de utilización de entradas de compuertas, establece
el nivel lógico que se obtiene a la salida cuando uno de sus pines de entrada, o ambos, se dejan al
aire. Anota lo que sucede.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 126
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
Compuerta NOT
13. Arma el circuito de la figura 3 en tu protoboard.
Figura 3.
14. Elabora una tabla de verdad para la compuerta NOT según se ha visto en el curso
15. Conecta ahora la entrada a un nivel alto y observa el estado del LED anotando lo que sucede
16. Conecta ahora la entrada a un nivel de cero volts o tierra y anota lo que sucede en tu Tabla
de Verdad
17. Discute con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas de manera particular
18. Anota las conclusiones que considere más relevantes
19. Presenta sus conclusiones y discútelas en grupo.
20. Desarma el circuito según las normas de seguridad aplicables
21. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
22. Guarda los manuales de fabricante utilizados
Lista de cotejo de la práctica Operación de Compuertas electrónicas básicas
número 1:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 127
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Nombre del alumno:
Instrucciones: A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante
su desempeño.
Desarrollo Sí No No
aplica + Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Dibujó el símbolo las compuertas AND, OR y NOT, así como la
ecuación y la Tabla de Verdad correspondiente a cada una e ellas.
2. Armó el circuito para la compuerta AND conforme al diagrama de la
figura 1.
3. Si el voltaje de la fuente cayó demasiado, retiró la fuente hasta que
se verificó el circuito
4. Antes de conectar la fuente de 5V, verificó que ele circuito hubiera
sido alambrado correctamente
5. Alimentó la compuerta con diferentes valores de entradas y los
registró en la Tabla de Verdad correspondiente
6. Ensayó y registró el comportamiento de la compuerta AND cuando
se dejan sus dos entradas sin conectar
7. Limpió su área de trabajo
8. Entregó un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control en el que incluyo la descripción de los procedimientos
realizados, las observaciones y las conclusiones
9. Armó el circuito OR conforme a la figura 2
10. Elaboró la Tabla de Verdad para mostrar las posibles combinaciones
de entrada para la compuerta OR
11. Conectó las entradas de las compuerta A y B a niveles altos y bajos
conforme lo especificado en la Tabla de Verdad respectiva y registró
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
128
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Desarrollo
los resultados para cada una de ellas.
12. Estableció el nivel lógico que se obtiene cuando uno o ambos pines
de entrada del circuito se dejan al aire y registró lo que ocurría
13. Armó el circuito NOR de acuerdo con la figura 3
14. Al terminar de armar el circuito limpió su área de trabajo
15. Elaboró una Tabla de Verdad para la compuerta NOT
16. Conectó la entrada a un nivel alto y anotó lo que ocurría con el LED
17. Conectó la entrada a nivel de cero volts y anotó en la Tabla de
Verdad el resultado
18. Discutió con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas de
manera particular
19. Anotó las conclusiones más relevantes
20. Presentó sus conclusiones y las discutió en el grupo
21. Desarmó el circuito según las normas de seguridad aplicables
22. Guardó los dispositivos, materiales y equipos utilizados
23. Guardó los Manuales del Fabricante utilizados
Observaciones:
PSP:
Sí No No
aplica
Hora de Hora de Evaluación:
inicio: término:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 129
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Unidad de
aprendizaje
Práctica número:
Nombre de la
práctica:
1
2
Implementación
combinatorios
y operación de Circuitos
Propósito de la
Práctica
Escenario
Duración
Al finalizar la práctica el alumno implementará circuitos lógicos combinacionales como
solución a necesidades de la vida cotidiana empleando procedimientos
sencillos de diseño
Taller
3h
Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta
• 2 Compuertas AND • Una fuente de • Unas pinzas de
(7408) alimentación DC de 5 punta.
V/1 A. • 2 Compuertas • Unas pinzas de corte.
OR.(7432) • Un multímetro. • Unas pinzas
• 2 Compuertas • Un protoboard. pelacable
NOT.(7404)
• Un Manual ECG de
reemplazos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 130
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Procedimiento
Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
recomendaciones del fabricante.
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 131
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Desarrollo
PROBLEMA REAL.
1. En una habitación se desea implementar un sistema de alarmas que prevenga incendios. El sistema
debe contar con dos detectores de humo, un sistema de riego y una sirena. Se desea que cuando uno o
ambos detectores de humo se activen indicando la presencia de humo, se dispare el sistema de riego, sin
embargo, la sirena sonará solamente cuando ambos detectores se activen.
2. Diseña el CLC (Circuito Lógico Combinacional) que resuelva la necesidad planteada.
3. Elabora la tabla de verdad que describa el circuito solución
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 132
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4. Obtén la función o funciones lógicas que describa el circuito ya sea en forma SOP o POS
5. Elabora el dibujo del diagrama del circuito que implemente la función o funciones obtenidas
6. Implementa en protoboard el circuito obtenido
7. Comprueba la tabla de verdad del circuito
8. Muestra al PSP funcionamiento del circuito para que te califique.
9. Limpia tu área de trabajo
10. Guarda las herramientas que utilizaste y los manuales empleados
11. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control, incluyendo los
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 133
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Lista de cotejo de la práctica
número 2:
Nombre del alumno:
Instrucciones:
Implementación y operación de Circuitos combinatorios
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante
su desempeño.
Desarrollo
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Leyó detenidamente el problema planteado
2. Diseñó el circuito lógico combinacional para resolver la necesidad
planteada en el problema
3. Elaboró la Tabla de Verdad que describe el circuito solución
4. Obtuvo la función o funciones lógicas que describe el circuito, ya
sea en forma SOP o POS
5. Elaboró el dibujo del diagrama del circuito que implementaba la
función o funciones obtenidas
6. Implementó en protoboard el circuito obtenido
7. Comprobó la Tabla de Verdad del circuito
8. Mostró al PSP el funcionamiento del circuito
9. Limpió el área de trabajo
10. Guardó las herramientas utilizadas y los manuales empleados
11. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones
y las conclusiones
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
Sí No No
aplica
134
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Observaciones:
PSP:
Hora de Hora de Evaluación:
inicio: término:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 135
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Unidad de aprendizaje
Práctica número:
Nombre de la
práctica:
1
3
Implementación
Exceso de tres.
de un codificador Octal a
Propósito de la Al finalizar la práctica el alumno implementará circuitos lógicos
Práctica
Escenario
Duración
combinacionales codificadores para transformar un código binario de entrada en
uno diferente a la salida.
Taller
3h
•
•
•
•
Materiales
2 Compuertas AND
(7408)
2 Compuertas
OR.(7432)
2 Compuertas
NOT.(7404)
Un Manual ECG de
reemplazos
•
•
•
Maquinaria y Equipo
Una fuente de
alimentación DC de 5 V/1 A.
Un multímetro.
Un protoboard.
Herramienta
• Unas pinzas de punta.
• Unas pinzas de corte.
• Una pinzas pelacable
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 136
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
recomendaciones del fabricante.
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 137
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Desarrollo 1. Diseña e implementa un circuito Codificador de números binarios que cumpla con lo siguiente:
a) El circuito debe aceptar en sus entradas números binarios del 0 al 7. (Numeración Octal)
b) El código a la salida debe ser Exceso-3. NOTA: el código Exceso-3 se obtiene sumando a
cada combinación de entrada un tres, por ejemplo, si tenemos a la entrada la
combinación 000 (CERO) a la salida tendremos 011 (TRES), debido a que 0 + 3 = 3
2. Elabora la tabla de verdad del circuito.
3. Obtén las funciones de salida (deben ser cuatro salidas) por el método de mapas K
4. Implementa tu circuito en protoboard
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 138
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
5. Verifica todas y cada una de las combinaciones de entrada de tu tabla de verdad.
6. Limpia tu área de trabajo
7. Guarda las herramientas que utilizaste y los manuales empleados
8. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control, incluyendo los
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 139
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Lista de cotejo de la práctica
número 3:
Nombre del alumno:
Instrucciones:
Operación de Compuertas electrónicas básicas
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante
su desempeño.
Desarrollo
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Diseñó el circuito codificador de números binarios conforme a las
especificaciones dadas
2. Elaboró la Tabla de Verdad del circuito
3. Obtuvo las 4 funciones de salida por el método de mapas K
4. Implementó el circuito en su protoboard
5. Verificó todas y cada una de las combinaciones de entrada de la
Tabla de Verdad del ejercicio
6. Limpió su área de trabajo
7. Guardó las herramientas y los manuales empleados
8. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control, en el que incluyó la descripción de los procedimientos, las
observaciones y las conclusiones de la práctica
Observaciones:
PSP:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
Si No No
aplica
140
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Hora de Hora de Evaluación:
inicio: término:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 141
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Unidad de
aprendizaje
Práctica número:
Nombre de la
práctica:
Propósito de la
Práctica
Escenario
Duración
1
4
Operación de Decodificadores Digitales
Al finalizar la práctica el alumno, identificará la operación de los diferentes
tipos de decodificadores digitales mediante su implementación
Taller
3h
•
•
•
Materiales
CI 74LS11
CI 74LS04
4 Resistor de 330 Ohms
•
•
Maquinaria y Equipo
Una fuente de
alimentación DC de 5 V/1 A.
Un multímetro.
Herramienta
• Unas pinzas de punta.
• Unas pinzas de corte.
• Unas pinzas pelacable
•
•
4 led's 1
Manual ECG de
reemplazos
• Un protoboard.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 142
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
recomendaciones del fabricante.
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 143
e Instalación y Mantenimiento
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• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Desarrollo 1. Obtén la función de cada una de las salidas para un decodificador 2 a 4 con la tabla de verdad
que se muestra.
NOTA: X = "no importa".
ENTRADAS SALIDAS EN B A Y3 Y2 Y1 Y0 0XX0 0 0
01000 00 11010 0 101100 10 01111 0 0 0
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 144
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SALIDAS
Y0
Y1
Y2
Y3
FUNCIÓN
2. Dibuja el circuito correspondiente que implemente las funciones obtenidas.
3. Arma el circuito en tu protoboard
4. Verifica todas y cada una de las funciones de salida probando cada combinación de entrada en
tu circuito.
5. Discute con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas de manera particular
6. Anota las conclusiones que considere más relevantes
7. Presenta sus conclusiones y discútelas en grupo.
8. Desarma el circuito según las normas de seguridad aplicables
9. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
10. Guarda los manuales de fabricante utilizados
11. Limpia tu área de trabajo
12. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control, incluyendo los
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 145
e Instalación y Mantenimiento
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Lista de cotejo de la práctica
número 4:
Nombre del alumno:
Instrucciones:
Operación de Decodificadores Digitales
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante
su desempeño.
Desarrollo
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Obtuvo la función de cada una de las salidas para un decodificador
2 a 4 con la Tabla de Verdad que se le entregó
2. Dibujó el circuito correspondiente para implementar las funciones
obtenidas
3. Armó el circuito en su protoboard
4. Verificó todas y cada una de las funciones de salida probando cada
combinación de entrada en su circuito
5. Discutió con sus compañeros de equipo sus anotaciones
6. Anotó las conclusiones más relevantes
7. Presentó sus conclusiones y las discutió en el grupo
8. Desarmó el circuito según las normas de seguridad aplicables
9. Guardó los dispositivos, materiales y equipos utilizados
10. Guardó los Manuales del Fabricante utilizados
11. Limpió su área de trabajo
12. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
Sí No No
aplica
control en el cual incluyó la descripción de los procedimientos
realizados, las observaciones y las conclusiones
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 146
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Observaciones:
PSP:
Hora de Hora de Evaluación:
inicio: término:
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Unidad de
aprendizaje
Práctica número:
Nombre de la
práctica:
Propósito de la
Práctica
Escenario
Duración
1
5
Operación de un circuito decodificador MSI; BCD a 7
segmentos.
Al finalizar la práctica el alumno identificará la operación de un decodificador de
BCD a 7 segmentos (display) observado la concordancia de operación de acuerdo
a los manuales del fabricante.
Taller
3h
Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta
• 1 CI 7447 • 1 fuente de alimentación • 1 pinzas de punta.
DC de 5 V/1 A. • 7 Resistores de 220 • 1 pinzas de corte.
Ohms • 1 multímetro. • 1 pinzas pelacable
• 1 Display de 7 • 1 protoboard.
segmentos ánodo
común
• 1 Manual ECG de
reemplazos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 148
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
recomendaciones del fabricante.
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 149
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• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Desarrollo
Decodificador de BCD a 7 Segmentos.
EL CI 7447
Por sus salidas activas en bajo, este decodificador se utiliza con displays de ánodo común. El 7447 tiene
capacidad de aceptación de 40mA por salida, mientras que su versión LS está
capacitada para 24mA.
1. Con ayuda de tu protoboard arma el circuito de la figura 1. Consulta en el manual ECG la
configuración de pines para el display y el 7447.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 150
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
2. Verificación de los segmentos. Aplica un nivel bajo (un cero) en el pin indicado como LT
(led tester) mientras la entrada BI/RBO se mantiene en bajo.
3. Anota lo que sucede como consecuencia de lo realizado en el punto 2.
4. Blanqueo de salida. Manda todas la entradas ABCD a cero (tierra) junto con RBI.
5. Anota lo que sucede como consecuencia de lo realizado en el punto anterior.
6. Explica lo observado en el punto anterior.
7. Activa la señal (A) del 7447 y anota lo que visualizas en el display.
8. Específica qué entrada se debe activar en el 7447 si se desea ver un número "8" en el
display de 7 segmentos.
9. Explica lo anterior.
10. Propón ante tus compañeros de equipo una posible aplicación del circuito anterior
11. Explica qué harías para que el display muestre los números de manera automática.
12. Discute con sus compañeros de equipo las propuestas hechas de manera particular
13. Guarda tus herramientas, materiales y equipo utilizados.
14. Limpia tu área de trabajo
15. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control, incluyendo los
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 151
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 152
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Lista de cotejo de la práctica
número 5:
Nombre del alumno:
Instrucciones:
Operación de un circuito decodificador MSI; BCD a 7
segmentos
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante
su desempeño.
Desarrollo
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Armó el circuito planteado en la figura 1
2. Verificó los segmentos mientras la entrada se mantiene en bajo
3. Anotó las consecuencias de aplicar un nivel bajo en el LT mientras
la entrada BI/RBO se mantiene en bajo
4. Mandó todas las entradas ABCD a cero (tierra) junto con RBI 5.
Anotó los resultados de la manipulación del punto anterior
6. Explicó los resultados del punto anterior
7. Activó la señal A del 7447 y anotó lo que vio en el display
8. Especificó qué entrada activar en el 7447 para ver el número "8"
en el display
9. Explicó cómo ocurre lo anterior
10. Propuso ante sus compañeros de equipo la posible aplicación del
circuito anterior
11. Explicó qué haría para que el display mostrara los números de
manera automática
12. Discutió con sus compañeras las propuestas que hizo
13. Guardó las herramientas, materiales y equipo utilizados
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
Sí No No
aplica
153
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
14. Limpió su área de trabajo
15. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control, en el cual incluyó la descripción de los procedimientos
realizados, las observaciones de las conclusiones de la práctica
Observaciones:
PSP:
Sí No No
aplica
Hora de Hora de Evaluación:
inicio: término:
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e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Unidad de
aprendizaje
Práctica número:
Nombre de la
práctica:
Propósito de la
Práctica
Escenario
Duración
1
6
Operación de Circuitos Multiplexores MSI
Al finalizar la práctica el alumno identificará la operación de un Multiplexor MSI
observando la concordancia de operación en manuales de fabricantes.
Taller
3h
•
•
•
•
•
•
•
•
Materiales
Un Mux 74LS151 (8
entrdadas)
Un 74C14 (Hex Shmitt)
Un LED
Un resistor de 330
Ohms
Un resistor de 100K
Un capacitor de 10uF,
10V
4 Interruptor SPST
Un Manual ECG de
reemplazos
•
•
•
Maquinaria y Equipo
Una fuente de
alimentación DC de 5 V/1 A.
Un multímetro.
Un protoboard.
Herramienta
• Unas pinzas de punta.
• Unas pinzas de corte.
• Unas pinzas pelacable
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e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
recomendaciones del fabricante.
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 156
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Desarrollo
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 157
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
MUX 74LS151.
1. Con ayuda de tu protoboard, arma el circuito mostrado en la figura 1. Este es un
multiplexor MSI de ocho entradas y una sola salida. En este caso, se implementará un circuito
oscilador con el CI 74C14 que es un buffer Shmitt que oscila a una frecuencia determinada por el
resistor de 100K y el capacitor de 10uF generando así, una onda cuadrada. Los interruptores S1 a
S4 pueden ser sustituidos por pequeños trozos de alambre.
2. Es deseable que previamente a la verificación del funcionamiento del multiplexor, te
asegures que el circuito oscilador opera correctamente; para ello puedes, haciendo uso de una punta
lógica o de un testigo tal como un led con su respectiva resistencia limitadora, verificar que a la
salida de la segunda compuerta se dispone de una señal oscilante a razón de un ciclo por segundo
aproximadamente.
3. Cumplido lo anterior, programa todos los interruptores de tal manera que se obtengan
niveles de entrada bajos en todas las entradas del circuito integrado que son afectadas por el estado
de tales interruptores. Verifica que a la salida Y del multiplexor, pin 5, el led parpadea a razón de 1
Hz.
Figura
Desarrollo
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 158
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4. Cambia ahora el estado de todos los interruptores a fin de obtener niveles altos de salida
en todos ellos. Verifique que a la salida Y el led ilumina sin parpadear.
5. Ensaya ahora diferentes combinaciones de los interruptores, tanto de entrada de datos,
S4, como de selección de entradas, S1 - S3, y verifique que a la salida el led se ilumina de acuerdo
a la entrada seleccionada y al estado de tal entrada.
6. ¿Qué sucede si la línea de habilitación, pin 7, se lleva a nivel alto?
7. Discute con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas de manera particular
8. Anota las conclusiones que considere más relevantes
9. Presenta sus conclusiones y discútelas en grupo.
10. Desarma el circuito según las normas de seguridad aplicables
11. Limpia tu área de trabajo
12. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
13. Guarda los manuales de fabricante utilizados
14. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control, incluyendo los
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 159
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Lista de cotejo de la práctica
número 6:
Nombre del alumno:
Instrucciones:
Operación de Circuitos Multiplexores MSI
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante
su desempeño.
Desarrollo
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Armó el circuito mostrado en la figura 1 con ayuda de su protoboard
2. Se aseguró que el circuito oscilador operaba correctamente
3. Programó todos los interruptores de tal manera que se obtuvieran
niveles de entrada bajos en todas las entradas del circuito integrado
que son afectadas por el estado de los mismos
4. Cambió el estado de todos los interruptores para obtener niveles
altos de salidas en todos ellos y verificó que a la salida Y el led
iluminara sin parpadear
Sí No No
aplica
5. Ensayó distintas combinaciones de los interruptores, tanto de
entrada de datos (S4), como de selección de entradas(S1-S3) y
verificó que a la salida el let se iluminara de acuerdo con la entrada
seleccionada y el estado de tal entrada
6. Anotó sus observaciones sobre el resultado de llevar a alto la línea
de habilitación pin 7
7. Discutió con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas por
él
8. Anotó las conclusiones más relevantes
9. Presentó sus conclusiones y las discutió en el grupo
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
160
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Desarrollo
10. Desarmó el circuito según las normas de seguridad aplicables
11. Limpió su área de trabajo
12. Guardó los dispositivos, materiales y equipos utilizados
13. Guardó los Manuales del Fabricante que utilizó
Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
en el que incluyó la descripción de los procedimientos realizados y las
observaciones y conclusiones de la práctica
Observaciones:
PSP:
Sí No No
aplica
Hora de Hora de Evaluación:
inicio: término:
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Unidad de
aprendizaje
Práctica número:
Nombre de la
práctica:
Propósito de la
Práctica
Escenario
Duración
1
7
Operación de Circuitos de comparación binaria
MSI
Al finalizar la práctica el alumno identificará la operación de un Comparador MSI
de dos palabras de cuatro bits cada una observando la concordancia de operación
en manuales de fabricantes.
Taller
3h
•
•
•
•
Materiales
Un CI, 74LS85
8 LED
8 resistor de 330
Ohms
Un Manual ECG de
reemplazos
•
•
•
Maquinaria y Equipo
Una fuente de
alimentación DC de 5 V/1 A.
Un multímetro.
Un protoboard.
Herramienta
• Unas pinzas de punta.
• Unas pinzas de corte.
• Unas pinzas pelacable
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
recomendaciones del fabricante.
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 163
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• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Procedimiento
COMPARADOR 74LS85
1. Consulta en tu manual de reemplazos ECG la configuración de pines del CI 74LS85.
2. Elabora un esquema mostrando la configuración de pines según muestra el manual.
3. Una vez que has investigado la configuración de pines, arma el circuito de la figura 1 que se
muestra a continuación.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 164
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Procedimiento
Fig. 1
4. Coloca a cada salida de comparación del circuito (A>B, A<B y A=B), un resistor en serie con
un LED conectado hacia tierra para que puedas visualizar los resultados de las comparaciones.
5. Cada entrada deberá tener un segmento de alambre para que puedas activarlas según el nivel
deseado (0 ó 1).
6. Coloca las entradas de las palabras A y B todas en cero, de esta forma tendrás que: A= 0 y B=
0.
7. Indica qué LED del comparador se iluminó.
8. Explica por qué se iluminó el LED anterior.
9. Configura la palabra A de tal forma que tengas a su entrada: A0= 1, A1= 0; A2= 0 y A3= 1 y
a su vez configura la palabra de tal forma que tenga en sus entradas: B0= 1; B1= 1; B2= 0 y B3= 0.
10. Observa cuál es el Led que se ilumina con las configuraciones anteriores
11. Explica lo sucedido en el punto 10.
12. Por último, configura las entradas de cada palabra como sigue: A0= 1; A1= 0; A2= 0 y A3=
0; B0= 1; B1= 1; B2= 1 y B3= 1.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 165
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Procedimiento
13. Observa qué Led se ilumina con las combinaciones anteriores.
14. Explica lo ocurrido en el punto 12.
15. Anota las conclusiones que considere más relevantes
16. Presenta sus conclusiones y discútelas en grupo.
17. Desarma el circuito según las normas de seguridad aplicables
18. Limpia tu área de trabajo
19. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
20. Guarda los manuales de fabricante utilizados
21. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
incluyendo los
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Lista de cotejo de la práctica
número 7:
Nombre del alumno:
Instrucciones:
Operación de Circuitos de comparación binaria MSI
A continuación se presentan los criterios que van a ser verificados
en el desempeño del alumno mediante la observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su
desempeño.
Desarrollo + Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Consultó la configuración de pines del _CI 74LS85 len el manual
de reemplazos ECG
Sí No No aplica
2. Elaboró un esquema para mostrar la configuración de pines
según se muestra en el manual
3. Armó el circuito que se ilustra en la figura 1
4. Colocó a cada salida de comparación del circuito A>B, A<B y
A=B), un resistor en serie con Led conectado hacia tierra
5. Se aseguró que cada entrada tuviera un segmento de alambre
para activar el nivel deseado
6. Colocó en cero todas las entradas de las palabras A y B
7. Indicó qué Led comparador se iluminó después de haber
realizado la operación anterior
8. Explicó por qué se iluminó el Led anterior
9. Configuró la palabra A de tal forma que a la entrada tuviera A0=
1, A1= 0; A2= 0 y A3= 1 y, a su vez, configuró la palabra de tal forma
que tenga en sus entradas: B0= 1; B1= 1; B2= 0 y B3= 0.
10. Observó cuál es el Led que se ilumina con las configuraciones
anteriores
11. Explicó lo sucedido en el punto anterior
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
167
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Desarrollo Sí No No aplica 12. Configuró las entradas de cada palabra de la siguiente manera:
A0= 1; A1= 0; A2= 0 y A3= 0; B0= 1; B1= 1; B2= 1 y B3= 1.
13. Observó qué Led se ilumina con cada una de las configuraciones
anteriores
14. Explica lo que ocurrió en el punto 12
15. Anotó las conclusiones más relevantes
16.Presentó sus conclusiones y las discutió en el grupo
17. Desarmó el circuito según las normas de seguridad aplicables
18. Limpió su área de trabajo
19. Guardó los dispositivos, materiales y equipos utilizados
20.Guardó los Manuales del Fabricante que utilizó
21. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control, en el cual incluyó la descripción de los procedimientos realizados,
así como las observaciones y las conclusiones de la práctica.
Observaciones:
PSP:
Hora de Hora de Evaluación:
inicio: término:
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RESUMEN DEL CAPÍTULO 1
En la actualidad el uso de la electrónica resultado el diseño de computadoras
digital se ha incrementado debido a de gran tamaño, las cuales al paso del
que tiene una amplia gama de tiempo han evolucionado hacia otras
aplicaciones, sobre todo en los mucho más fáciles de trasladar y, sobre
sistemas de control de uso industrial, todo, con una mayor capacidad para
pero también en campos como la almacenar y procesar la información;
medicina o las comunicaciones. en gran medida, esta evolución ha sido
Si bien es cierto, los sistemas posible gracias al desarrollo de
analógicos siguen siendo dispositivos electrónicos en un solo
chip o circuito integrado. imprescindibles debido a que el mundo
real es analógico, también deben Para llevar a cabo el estudio de
reconocerse las múltiples ventajas que sistemas digitales es necesario recurrir
tiene la transformación de señales a algunos conocimientos matemáticos;
analógicas a códigos digitales que los sistemas numéricos,
facilitan su manipulación. particularmente el binario, el octal y el
Las primeras aplicaciones de la hexadecimal y, desde luego, los
electrónica digital dieron como algoritmos para llevar a cabo las
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 169
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operaciones aritméticas en cada uno de Entre los códigos más comunes pueden
ellos, son recursos indispensables para mencionarse el BCD, el Exceso 3, el
poder trabajar en el diseño y análisis
de los circuitos electrónicos.
De entre esos sistemas numéricos,
probablemente el binario sea el que
tiene mayor importancia en el campo
de la electrónica digital, ya que -como
Código Hammingh y, el Código 2 de 5.
La manipulación de información binaria
también implica el conocimiento de
algunos postulados que son aplicables
a los sistemas digitales; tal es el caso
de las Leyes y postulados del álgebra
se dijo antes- los sistemas digitales Booleana, que constituye una
sólo pueden adoptar dos valores. herramienta indispensable para la
Para que un sistema digital funcione
correctamente es necesario que pueda
"entender" la información que recibe y
manipulación de las funciones digitales
binarias en ese tipo de sistemas.
Las funciones digitales son generadas
enviarla de tal forma que pueda por un circuito electrónico binario
descifrarse también. Con ese propósito conocido también como circuito lógico.
se han generado distintos símbolos, ya Uno de los tipos de circuito lógico es el
sea números o códigos que no sólo denominado circuito combinatorio o de
sirven para que la señal ingrese, se conmutación. Este tipo de circuito
procese y salga, sino incluso para lógico tiene la característica especial de
detectar errores durante ese proceso. que sus salidas están en función de las
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 170
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entradas en el tiempo presente es son usadas para representar funciones
decir, en el momento preciso en que se lógicas mediante diagramas.
está observando la salida. Estas puertas lógicas puede ser
Una función digital se puede implementadas en un circuito
representar mediante una función integrado ya sea de manera individual
algebraica que puede ser de dos tipos:
una suma de productos o un producto
de sumas. En cualquier caso, el álgebra
booleana y los Mapas de Karnaugh son
herramientas útiles para el análisis de
los circuitos lógicos; en el caso de las
mapas, su uso permite simplificar la
función lógica de tal forma que el
o bien a pequeña, mediana y gran
escala; esto significa que en un circuito
integrado pueden haber desde una
hasta cientos o miles de compuertas.
Cuando la cantidad de compuertas que
incluye un circuito es de mediana
escala, el circuito se denomina MSI.
En la actualidad se fabrican distintos
circuito final sea lo más compacto dispositivos MSI, entre los que
posible. destacan los codificadores y
Toda función digital se basa en tres decodificadores. Los codificadores son
operaciones básicas a saber: OR, NOT y dispositivos capaces de transformar un
AND, las cuales se conocen también código de entrada a un sistema en otro
como puertas o compuertas lógicas y código diferente a la salida; los
decodificadores son elementos MSI
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 171
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que realizan la función contraria a los Otros elementos MSI que también son
codificadores. En el manual se de enorme importancia en la actualidad
incluyeron ejemplos de estos son aquéllos que permiten realizar
dispositivos, entre ellos, los operaciones aritméticas o hacer
codificadores BCD a siete segmentos y comparaciones y que se integran en
los que pueden decodificar información unidades aritmético lógicas conocidas
BCD a sistema decimal. también como ALU´s.
Los multiplexores son otro tipo de Todos y cada uno de los conceptos
dispositivos MSI; son capaces de anteriormente mencionados, así como
manejar un número determinado de otros más que ayudan a entenderlos
entradas hacia una y solo una salida, con mayor profundidad, han sido
es decir, son elementos selectores de presentados a lo largo de esta primera
datos. La contraparte de estos unidad del módulo. Esperamos que al
selectores son los denominados haberlos estudiado y al desarrollar las
demultiplexores, los cuales a partir de actividades que se te sugieren hayas
una sola entrada pueden enviarla a logrado los propósitos del primer
diferentes salidas; de ahí que se les capítulo; en caso contrario, te
conoce también como distribuidores de invitamos a que repases los temas que
datos. no hayas comprendido suficientemente
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 172
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y que recurras a otros compañeros o al combinatorios; ahora, en la segunda el
propio PSP para resolver tus dudas. interés se centra en el estudio de los
circuitos secuenciales, es decir, de En la primera unidad se revisaron los
distintos tipos de circuitos circuitos
tiempo.
que integran la variable
AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS DEL CAPÍTULO 1
1. ¿Qué es la electrónica digital?
2. ¿Qué es la lógica digital?
3. ¿Cuál es la diferencia fundamental entre un esquema digital y uno analógico?
4. Menciona tres ventajas de los sistemas digitales
5. ¿Qué es un circuito lógico?
6. ¿Qué es un sistema de Numeración?
7. ¿Qué es el valor posicional de un dígito y de qué depende?
8. ¿Cuáles son las reglas básicas para la suma en el sistema binario?
9. Realiza la conversión de los siguientes números binarios a sistema decimal:
00000011, 00000110, 00001001, 00010001, 11001100.
10. Realiza la conversión de los dos siguiente números ya sea del sistema octal al
correspondiente en el sistema decimal, o viceversa: 2738₈ y 122₁₀.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 173
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11. ¿Cuáles son los métodos de conversión que pueden aplicarse para hacer
conversiones entre los distintos sistemas numéricos utilizados en el campo de la
electrónica digital?
12. ¿Cómo se resuelve plantea la resta binaria?
13. ¿Cómo se representa el signo de un número en estos sistemas?
14. ¿Qué son los sistemas numéricos complementarios?
15. ¿Qué es un número de punto de punto fijo?
16. ¿Qué partes integran a un número de punto flotante?
17. ¿Qué es un código binario?
18. ¿Qué es el código ASCII?
19. ¿Qué tipo de códigos se utilizan para la detección y corrección de errores?
20. ¿Qué es el álgebra booleana, y cuáles son las operaciones básicas que maneja?
21. Completa las siguientes igualdades con base en los principios del álgebra
booleana
(1) x+0= (2) x0= (3) x+1= (4) x1= (5) x+x=
(6) xx= (7) x+x'= (8) xx'= (9) x+y= (10) xy=
(11) x+ (y+z)= (12) x(zy= (13) x(y+z)= (14) x+ yz= (15)
(x+y)'=
(16) (xy)'= (17) (x')'=
22. Escribe las dos leyes de Morgan
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 174
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23. ¿Qué significan los términos SOP y POS en el lenguaje utilizado para el diseñoo
de circuitos lógicos?
24. ¿Cuáles son las dos formas canónicas que existen para expresar las funciones
lógicas?
25. ¿En qué consiste la lógica binaria?
26. ¿Qué es una compuerta lógica?
27. Expresa algebraicamente cada una de las siguientes compuertas o funciones
lógicas: AND, OR, INVERSOR, NAND, NOR, XOR,XNOR.
28. ¿Qué métodos existen para llevar a cabo el análisis de circuitos combinatorios?
29. ¿En qué consiste y para qué sirve el análisis de diagramas de tiempo?
30. De acuerdo con las reglas,¿en qué orden deben realizarse las operaciones AND y
OR cuando aparecen en una misma expresión?
31. ¿Cuál es la diferencia entre la factorización que se usa en el álgebra común y la
que se aplica a las funciones lógicas?
32. ¿Qué es un mapa de Karnaugh?
33. ¿En qué consiste un codificador y para qué sirve?
34. ¿En qué consiste el proceso de codificación?
35. En qué consiste el decodificador Decodificador BCD a 7 segmentos?
36. ¿Qué es un multiplexor?
37. ¿Qué es un demultiplexor?
38. ¿En qué consiste un semisumador?
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 175
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39. ¿Para qué sirve un circuito comparador?
40. ¿A qué se denomina ALU?
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 176
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RESPUESTAS A LA AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS DEL
CAPÍTULO 1
1. La electrónica digital puede definirse como la parte de la electrónica que estudia
los dispositivos, circuitos y sistemas digitales, binarios o lógicos.
2. La Lógica Digital es una ciencia de razonamiento numérico aplicada a circuitos
electrónicos que realizaran decisiones del tipo "sientonces", es decir, si una
serie de circunstancias particulares ocurren, entonces una acción particular
resulta. El resultado es siempre el mismo para una serie dada de circunstancias
3. Un esquema de digital sólo puede adoptar uno de dos valores posibles 1 ó 0,
mientras que el analógico puede maneja un intervalo continuo de valores.
4. Puedes haber mencionado 3 cualesquiera de las siguientes:
• Los sistemas digitales generalmente son más fáciles de diseñar.
• El almacenamiento de información es fácil
• Mayor exactitud y precisión.
• La operación se puede programar.
• Los circuitos digitales son menos susceptibles al ruido.
• Se puede fabricar más circuitería digital en los chips de los circuitos
integrados.
5. Un circuito lógico es una configuración electrónica de M entradas y N salidas, en
la que cada salida es una función de una o más variables de entrada
6. Un sistema de numeración es un conjunto de símbolos y reglas de generación
que permiten construir todos los números válidos en el sistema
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 177
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7. El valor posicional de un dígito es el peso que tiene dicho número en función del
lugar que ocupa dentro de la cifra -mayor valor entre más a la izquierda se encuentre-;
dicho peso depende del sistema de numeración con que se esté trabajando.
8. Las reglas básicas de la suma en binario son: 0+0=0; 0+1=1; 1+0=0 y,
1+1=10
9. La conversión de los números binarios a decimales queda como sigue:
00000011=3, 00000110=6, 00001001=9, 00010001=17, 11001100=204.
10. a)La conversión del número 2738₈ a sistema decimal se resuelve de la
siguiente manera:
2 X 8³+ 7X8²+ 3X8¹= 2X512 + 7X64 + 3X8 = 1496₁₀
273₈ = 1496₁₀
b) La conversión del número decimal 22 a su correspondiente en el sistema
octal se resuelve de la siguiente forma:
122 : 8 = 15 Resto: 2
15 : 8 = 1 Resto: 7
1:8=0 Resto: 1
Tomando los restos obtenidos en orden inverso tendremos la cifra octal: 122₁₀
= 172₈
11. Los métodos de conversión numérica son: Sustitución de una serie, División
repetida, y Multiplicación por la base
12. La operación de resta se resuelve como una operación de suma en donde uno
de los sumandos es un número negativo
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 178
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13. La convención que rige es que el signo + se represente por un bit de O y el
signo - por un bit de 1, originando así el sistema denominado de signo y mag-
nitud.
14. Son sistemas a través de los cuales se obtiene el número que resulta de
complementar o negar cada uno de los bits individuales que integran la cifra.
15. Es un número en el que la posición del punto siempre está en el mismo lugar.
Opera colocando el punto en el punto decimal en el extremo izquierdo del registro
para hacer del número almacenado una fracción y, el punto decimal en el extremo
derecho del registro para hacer del número almacenado un entero.
16. La mantisa y el exponente
17. Un código binario es un grupo de n bits que supone hasta 2ⁿ combinaciones
diferentes de l's y 0's, en donde cada una de las combinaciones representa un
elemento del conjunto que está siendo codificado
18. El código alfanumérico más utilizado es el Código Internacional Estándar para
Intercambio de Información (ASCII, por sus siglas en inglés). El código ASCII es un
código de 7 dígitos y por ende tiene 2⁷=128 grupos de códigos posibles.
19. Para la detección y corrección de errores pueden utilizarse los Códigos de
Paridad, Códigos 2 de 5 y Códigos Hamming.
20. El álgebra Booleana es un álgebra que tiene que ver con las variables binarias y
con operaciones lógicas. Las variables se designan por letras tales como A, B, X,
y Y . Las tres operaciones lógicas básicas son AND, OR y Complemento.
21. Las 17 relaciones básicas del álgebra booleana que debes manejar con fluidez
son las siguientes:
(1) x+0=x (2) x0=0 (3) x+1=1 (4) x1=x (5) x+x=x
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 179
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(6) xx=x (7) x+x'=1 (8) xx'=0 (9) x+y=y+x (10) xy=yx
(11) x+ (y+z)=(x+y) +z (12) x(zy=(xy)z (13) x(y+z)=xy+xz
(14) x+ yz= (x+y) (x+z) (15) (x+y)'= x'y' (16) (xy)'= x'+y'
(17) (x')'=x
22. Las leyes de Morgan establecen que:
23. Cuando se trabaja en el diseño de circuitos lógicos, los términos SOP y POS
significan Suma de Productos (SOP) y Producto de Sumas(POS)
24. Las dos formas canónicas que existen para expresar funciones lógicas son la
forma de maxitérminos o maxterms y la de minitérminos o minterms.
25. La lógica binaria tiene que ver con variables binarias y con operaciones que to-
man un sentido lógico. Es utilizada para describir, en forma algebraica o tabular, la
manipulación y procesamiento de información binaria.
26. Es un circuito lógico mediante el cual se manipula la información binaria.
Desde el punto de vista de la operación, una compuerta es un bloque del
hardware que produce señales del binario 1 ó 0 cuando se satisfacen los requisitos de
la entrada lógica.
27. Las expresiones algebraicas correspondientes a las 7 compuertas planteadas
son las siguientes:
AND: x=AB ó x=AB OR: x=A+B
INVERSOR: x=A' NAND: x=(AB)'
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 180
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NOR: x=(A+B)' XOR: x=A⊕B ó A'B+AB'
XNOR: x=A⊙B ó x=A'B'+AB
28. Los métodos para hacer el análisis de circuitos combinatorios son: El Método
Algebraico y el Método de Tabla de Verdad
29. Es un método que permite obtener el tipo de ondas que corresponden a las
salidas provocadas por los cambios en las entradas de un circuito combinacional durante
un período de tiempo.
30. Cuando en una expresión aparecen funciones AND y OR, las operaciones AND
se realizan primero, a menos que existan paréntesis en la expresión, en cuyo
caso la operación dentro del paréntesis se llevará a cabo primero.
31. Ninguna. La factorización de funciones lógicas se basa en la Ley Distributiva, la
cual establece que una expresión se puede desarrollar multiplicando término por
término, como en el álgebra común.
32. Un mapa de Karnaugh, al que también se conoce como tabla de Karnaugh o
Mapa K es un diagrama que se utiliza para lograr la minimización de funciones
algebraicas booleanas.
33. Un codificador es un circuito lógico combinatorio implementado con
compuertas básicas AND, OR y NOT; su función principal es asignar un código de
salida único -un número binario- a cada uno de los datos aplicados en su entrada.
34. El proceso de codificación consiste básicamente en el monitoreo de un grupo
de líneas o entradas en el circuito, para producir un código en la salida que
corresponde a cada una de las entradas en el sistema; este código de salida indica
cuál de las entradas ha sido activada.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 181
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35. El decodificador BCD a 7 segmentos es uno de los dispositivos de mayor
popularidad y aplicación; también se conoce como display. Un display es un
arreglo de leds dispuestos de tal forma que en ellos pueden visualizarse
números arábigos; así que cada una de las salidas del decodificador se conecta
al display para ccon la finalidad de ver los números binarios transformados en el
número arábigo correspondiente.
36. El multiplexor es un dispositivo que puede recibir varias entradas y
transmitirlas por un medio de transmisión compartido.
37. Los demultiplexores llevan a cabo la función opuesta a la de los multiplexores,
por lo cual, en ocasiones, se les conoce como distribuidores de datos, ya que su función
puede resumirse como la de distribuir datos de una sola línea a varias salidas.
38. Un semisumador es un dispositivo combinacional que admite dos bits a su
entrada y que presenta como resultado la suma de ambos, la cual puede ser de
2 bits, expresada en un bit de suma y un bit de acarreo. El bit de acarreo
corresponde al bit más significativo del resultado de la suma.
39. Como su nombre lo indica, un circuito comparador permite comparar dos
palabras binarias e indicar si son iguales y también si uno es mayor que otro.
Las salidas del comparador se usan para accionar la circuitería y excitar la
variable de interés.
40. Las ALU (Arithmetic Logic Units), o unidades de lógica y aritmética, son
dispositivos muy versátiles que pueden programarse para llevar a cabo una gran
variedad de operaciones aritméticas y lógicas entre dos palabras binarias.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 182
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS SECUENCIALES.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 183
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Al finalizar el capítulo, el alumno operará circuitos electrónicos digitales de lógica
secuencial, identificando sus características básicas de funcionamiento para su
análisis e implementación en sistemas de control.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 184
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VI. MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
Módulo Operación de
Circuitos
Electrónicos
90 hrs.
Unidades de
1 Operación de circuitos combinatorios
2. Operación de circuitos secuenciales
40 hrs. 50 hrs.
Resultados
de
1.1 Analizar circuitos lógicos combinatorios aplicando sistemas y
códigos numéricos. 8 hrs.
Aprendizaje 1.2 Operar circuitos lógicos implementados mediante lógica 12
electrónica combinacional.
1.3 Simplificar funciones de circuitos lógicos combinatorios,
empleando mapas de Karnaugh.
1.4 Operar circuitos lógicos combinatorios implementados mediante
lógica combinatoria modular.
2.1 Analizar circuitos lógicos secuenciales empleando tablas y
diagramas de estado.
2.2 Operar circuitos lógicos secuenciales empleando Flip-Flop's.
hrs.
8 hrs.
12
hrs.
10
hrs.
12
hrs.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 185
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2.3 Operar circuitos lógicos secuenciales empleando registros de 16
corrimiento y contadores. hrs.
2.4 Operar circuitos lógicos secuenciales empleando convertidores y 12
memorias. hrs.
SUMARIO • Representación de diagramas de
MODELOS DE CIRCUITOS bloques
SECUENCIALES Un diagrama de bloques puede
LATCHES definirse como una representación
CIRCUITOS DE TIEMPO FLIP-FLOP'S
REGISTROS DE CORRIMIENTO
CONTADORES
MEMORIAS
CONVERTIDOR DIGITAL-
ANALÓGICO
CONVERTIDOR ANALÓGICO-
DIGITAL
RESULTADO DE APRENDIZAJE
compuesta de bloques, o de bloques
funcionales, que enlazan las variables del
sistema.
En el caso que nos ocupa, hasta el
momento la atención se ha centrado en los
circuitos lógicos combinacionales. Como
se ha visto, en este tipo de tipo de
circuitos los niveles de salida en un
momento particular dependen de los
niveles presentes en las entradas, es
decir, que cualquier condición que el
Analizar circuitos lógicos secuenciales nivel de entrada haya tenido
empleando tablas y diagramas de
estado
anteriormente, no tendrá efecto alguno
sobre las salidas. Sin embargo, es
importante señalar que la mayoría de los
sistemas digitales integra tanto los
circuitos combinacionales como
2.1.1 MODELOS PARA CIRCUITOS
SECUENCIALES
elementos
constituirse
de memoria
como
para
circuitos
secuenciales y, en este sentido, tanto
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 186
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su diseño como su operación se elementos de memoria. Las salidas de
apoyan en el uso de diagramas de
bloques que relacionen las distintas
variables del sistema.
En la figura siguiente se muestra un
diagrama de bloques de un sistema
algunos de los elementos de memoria, a
su vez, van a las entradas de compuertas
lógicas en los circuitos combinacionales.
Este proceso indica que las salidas
externas de un sistema digital son una
función de sus entradas
digital general que combina externas y de la información
compuertas lógicas combinacionales almacenada en sus elementos de
con dispositivos de memoria. memoria.
El elemento más importante de la
memoria es el Flip-Flop, el cual está
constituido por un ensamble de
compuertas lógicas.
Aunque una compuerta lógica, por sí
misma no tiene capacidad para
almacenarlo que sí es posible es
conectar varias a la vez, de tal manera que
permitan el almacenamiento de la
información. Para producir los Flip- Flops
-cuya abreviatura es FF- se usan
La parte combinacional acepta señales
lógicas desde las entradas externas y
varias configuraciones de compuertas.
las salidas de los elementos de En la figura siguiente se muestra el
memoria. El circuito combinacional tipo de símbolo general usado para
opera en estas entradas para producir representar un fiip-flop. El símbolo
diversas salidas, de las cuales algunas muestra dos salidas, designadas Q y se
usan para determinar los valores Q´. que son opuestas entre sí. Q y Q´
binarios que se almacenarán en los
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son las denominaciones más comunes binario dentro del círculo. Por ejemplo,
para designar las salidas de un FF. el círculo que contiene el número 100
representa el estado 100 (es decir,
Q2=1, Q
l=0, Q
0 = 0).
• Tablas y diagramas de estado
- Los diagramas de transición Las flechas que conectan un círculo
Todo circuito secuencial depende de con otro muestran cómo cambia un los
elementos denominados FF; por lo estado a otro cuando se aplica un
tanto, un diagrama de estados pulso de reloj.
representa las transiciones que sufre
un FF debido a un pulso de nominado Al ver en un círculo de estado
Pulso de Reloj. El diagrama de estados particular, podemos observar qué
para un sistema secuencial se define de la
siguiente manera.
estado le precede y cuál le sigue.
Por ejemplo, si se analiza el estado
Para mostrar cómo cambian los 000, puede verse que éste se alcanza
estados de los FF´s con cada pulso de
reloj aplicado se puede elaborar un
diagrama de transición de estados, como
se ilustra en la figura que aparece en la
siguiente página.
Como puede observarse en ella, cada
cuando el contador está en el estado 111 y
se aplica un pulso de reloj.
Asimismo, se observa que al estado
000 siempre le sigue el estado 001.
Los diagramas de transición ayudan a
describir, analizar y diseñar contadores
círculo corresponde a un posible y otros circuitos secuenciales. estado, como lo indica el número
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 188
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- Las Tablas de Estado
Para mostrar un ejemplo de este tipo de tabla
para un circuito secuencial,
considérese un contador de tres bits de
módulo 8, es decir, que se trata de un
contador que comienza a contar desde 000
hasta 111 y una vez que llega a esta última
combinación comienza de nuevo en 000 de
manera repetitiva
hasta que el sistema se desenergiza.
CONTEXTUALIZAR CON:
Realización del ejercicio
Competencia lógica
Elaboración de diagramas y tablas
La Tabla que aparece enseguida de estado para la representación de
circuitos sencillos
permite ver qué ésta no es sino una
opción más para la representación de los
estados en un circuito, aunque
• Repasa la sección dedicada a los
diagramas de bloques, a los
básicamente incluye la misma diagramas de estado y a las
información que el diagrama tablas de estado
• Analiza la situación que se
describe enseguida para que
desarrolles el diagrama de
estados y la tabla de estados
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correspondiente la aplicación y funcionamiento
existen latches de varios tipos. El de • Se requiere diseñar una uso común se conoce como el SET-
máquina de estados RESET o biestable D. sincronizada por reloj en la cual
dependiendo de los datos de Para implementar un latch SET-
una entrada X produzca una RESET(SR) pueden usarse compuertas
cuenta binaria ascendente (X=1) NOR, o bien emplear compuertas
o descendente (X=0) para NAND. Ahora bien, una vez que se
números en la secuencia define el tipo de relación -NOR o
0,1,2,3, 0, 1, 2, 3,. El circuito NAND- se debe construir la Tabla de
debe producir una salida Y=1, Excitación correspondiente, es decir, si el
número en la secuencia es la tabla en la que se muestre qué par y
Y=0 si es impar entradas hay que introducir en el
biestable para gobernar sus • Compara tus resultados con los de
otros compañeros y si tienes
transiciones entre estados.
dudas consulta con algún Dependiendo de la compuerta que se
especialista o con el PSP elija para implementar la tabla de
excitación de un biestable D, los
datos quedarán de la siguiente
manera:
2.1.2 LATCHES Tabla de Excitación SR con NOR
• Latch SET-RESET S R Qn-1
Un latch es un elemento biestable, es 0 0 Qn
decir, es un elemento que tiene la 0 1 0
capacidad mínima de memoria 1 0 1
porque almacena bit de información. 1 1 Prohibido
Hay distintas formas de implementar
un latch, por ello, y dependiendo de
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Tabla de Excitación SR con NAND
_ _
S R Qn-1
0 0 Qn
0 1 0
1 0 1
1 1 Prohibido
- Características de tiempos Las formas de onda aplicadas a las
entradas R y S han sido escogidas con El funcionamiento de muchos sistemas
el fin de ilustrar los diferentes modos secuenciales puede describirse, al
de comportamiento del cerrojo, pero menos parcialmente, por medio de
pueden programarse como se desee. diagramas de tiempos. La variable de
Asimismo, es posible suponer un tiempo adquiere ahora un mayor
estado inicial para la salida del circuito: interés, en razón de que el
en este caso,0. Sin embargo, los comportamiento de los circuitos
estados subsiguientes que adopte la involucra elementos del pasado y del
salida del sistema, sólo dependerán del presente, para determinar el estado
estado inicial del que se haya partido y hacia el cual se dirigen.
de las entradas R y S. Es decir, la
El resultado de aplicar variables que historia de este circuito está
cambian con el tiempo a un latch SR se
muestra en la siguiente figura:
representada por el valor inicial de su
salida.
Para el análisis de los diagramas de
tiempo de la figura anterior, se ha
supuesto que el latch utilizado es del
tipo RS, que se ha implementado con
compuertas NOR y, en consecuencia, de
activación en alto.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 191
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De acuerdo con la tabla de verdad, Posteriormente, en t₆, R adopta de hasta
el instante de tiempo t₁, el nuevo el nivel bajo, lo que genera una
sistema se encuentra en estado de condición de reposo y el estado a la
reposo y su salida es de 0. Justo en salida se mantiene igual. Los dos
este instante, la entrada S del pulsos, o cambios de estado de R,
dispositivo se lleva hacia "alto", lo que tiene
como efecto cambiar su salida, Q, a 1
lógico. Naturalmente, su salida negada,
así que 0' asumirá el valor de 0.
En el instante t₂, el nivel lógico a la
entrada S cambia a 0, por lo cual sus dos
entradas adoptan niveles lógicos
entre t₆, y t₇, no tienen ningún efecto sobre
el circuito, pues simplemente le ordenan
colocarse en 0, situación en la que ya se
encuentra el sistema.
En t₇, el cerrojo recibe nuevamente la
orden de ponerse en 1, por lo cual su
salida Q asume el nivel lógico alto. Sin
embargo, en t₈, R y S se han activado
de cero. Esto nuevamente lleva al ambos, instruyendo al cerrojo a
sistema a su condición de reposo, y, ponerse simultáneamente en 1 y en 0.
por tanto, su salida se mantiene igual. Esta combinación de entradas es
En t₃, la entrada S acepta otra vez un nivel
de 1 lógico; la tabla de verdad especifica
que la salida Q del cerrojo debe ponerse
en 1. Como su salida ya se encuentra en
1, no se produce
ningún cambio en el estado del latch.
considerada como ilegal o inválida, y el
efecto sobre la salida del cerrojo es
impredecible.
Conviene notar que en el diagrama de
tiempos que se viene analizando, se han
asumido cerrojos ideales cuya
respuesta es instantánea, y por
En t₅ la entrada R se lleva a 1 mientras que
S se mantiene en 0. El resultado es que la
salida del cerrojo cambia a cero,
consiguiente, los cambios en el estado del
sistema coinciden exactamente con los
instantes de activación de las
de acuerdo con su tabla de entradas correspondientes. funcionamiento.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 192
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- Estructura y funcionamiento del En la figura (C) se muestra el mismo
circuito circuito de la figura (B), pero
Latch SET-RESET con estructura NOR
Los dispositivos que estabilizan en un solo
estado lógico no resultan de mucha
utilidad, excepto en situaciones de diseño
excepcionales. En cambio, si se combinan
las características de los dos cerrojos
descritos anteriormente en un solo
circuito, es posible obtener como resultado
la opción de llevar la salida del sistema a
uno de los dos estados estables posibles,
0 ó 1: una compuerta NOR con sus dos
entradas conectadas entre sí para emular
el funcionamiento del inversor. El circuito
presentado de tal manera que se destaca
la interconexión de las salidas con las
entradas. Conviene hacer notar que los
dos circuitos son equivalentes en todo
sentido. En figura (D) se muestra la
representación simbólica del circuito
implementado por las dos compuertas
NOR.
se muestra en la figura (A) de la
siguiente hoja; como se advierte en ella, el
comportamiento de este circuito continúa
siendo el de un latch-reset.
Si a ese circuito se le desconecta la
entrada inferior de la compuerta N2, tal y
como se muestra en la figura (B),
entonces se dispondrá de una entrada de
reset al latch. De esta manera se ha creado
una latch o cerrojo SET-RESET o un latch
SR.
Latch SET-RESET con estructura NAND
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 193
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ahora corresponderá a R=1 y S=1,
mientras que la combinación prohibida
será S=O y R=0.
• Latch con retardo
- Tabla de excitación
En el esquema que aparece enseguida, se
muestra la tabla de verdad que resume el
funcionamiento del cerrojo D con su
correspondiente diagrama de
estados. Al analizarla se puede
También es posible implementar un
circuito de comportamiento similar al latch
RS que se describió anteriormente
observar que la operación de este cerrojo
es mucho más sencilla que la del RS, ya
que el estado de su salida se
pero utilizando ahora compuertas determina por una sola variable de
NAND. En la figura se muestra cómo se
pueden interconectar dos compuertas
control, D, siempre y cuando el cerrojo se
encuentre habilitado por una señal
NAND
similares.
para obtener resultados alta en la entrada C. Es decir, el estado del
cerrojo se determina por el valor de
El comportamiento de un circuito como
éste es idéntico al que se implementa
mediante las compuertas NOR, excepto
porque que las entradas R y S resultan de
activación en bajo. Esto significa
que se desea llevar el latch a 1, será
necesario conectar un 0 a la entrada S
(activarla en bajo), mientras que la
D, siempre y cuando el cerrojo se
encuentre habilitado para cambiar.
- Características de tiempos entrada R debe llevarse a 1
(desactivarla). La condición de reposo
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 194
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En el diagrama de tiempos de la valor es transferido a su salida,
siguiente figura se muestra una
secuencia de eventos que ilustran la
operación del cerrojo.
haciéndola igual a 0.
Entre t2 y t3 se presenta un pulso de valor
igual a 1 en D; sin embargo, el cerrojo no
está en disposición de atender la solicitud
de cambio ya que
su entrada de habilitación está
desactivada. En consecuencia, el pulso
en D es ignorado y el latch mantiene su
estado.
Ahora, entre t3 y t6, el nivel en C se hace
alto, con lo cual el cerrojo se
En este diagrama se puede observar
que antes del momento t1 el estado del
cerrojo es tal que su salida, Q,
habilita, quedando así en capacidad de
seguir las variaciones de valores a su
entrada D; es así como su salida, Q,
presenta un valor de 1, mientras que sigue fielmente las variaciones
su entrada de habilitación, C, se presentes desde su entrada.
encuentra a nivel bajo, inhibiendo así los
cambios de estado en el cerrojo; en
consecuencia, el estado del cerrojo se
mantiene así hasta en tanto no se
Para consolidar la comprensión de lo
que es el latch D, uno de los más útiles
y usuales en la implementación de
circuitos digitales., se recomienda al
produzca la activación de C. lector continuar el análisis del
Ahora, entre t1 y t2, se ha producido la
activación de C, lo que causa que el
diagrama
secuencia
.
hasta concluir toda la
cerrojo esté en disposición de seguir los
valores presentes a su entrada D. En este
intervalo D=0, por lo que este
- Estructura y funcionamiento del
circuito
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 195
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cerrojo para recibir datos con una señal
de 1 en su entrada C. La
coincidencia de estas dos señales
produce como resultado que la salida del
cerrojo adopte el nivel lógico de 1. Una vez
el cerrojo haya adoptado su
En esta figura se representa el símbolo nuevo nivel, las señales que lo
lógico del latch D, así como su indujeron, en D y en C, pueden
implementación a partir de un cerrojo retirarse. El cerrojo mantendrá su
RS convencional.
En esencia, el latch D es el mismo
cerrojo RS con habilitación, con la
diferencia de que la entrada R al cerrojo
se ha hecho igual a la entrada S negada.
Como resultado, el conjunto
estado mientras no se le ordene lo
contrario.
CONTEXTUALIZAR CON:
Trabajo en equipo
cerrojo-inversor sólo presenta dos
entradas que son la D y la de
habilitación C. Competencia tecnológica
El inversor utilizado para generar la
entrada R ayuda además para eliminar la
ambigüedad resultante de activar
simultáneamente las dos entradas del
cerrojo.
Identificar cuáles son los
más avanzados para
información y cuáles
tendencias de desarrollo
este campo
biestables
almacenar
son las
futuro en
Por ejemplo, supóngase que se desea • Junto con tus compañeros de
almacenar el número 1 en un latch D. equipo, investiga en revistas, Para
el efecto, simplemente se coloca textos especializados, o en las
el valor de 1 en la entrada D, mientras fuentes disponibles en la
que simultáneamente se habilita al Internet:
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- Qué tipo de biestables mediano plazo
existen en el mercado, cómo
se clasifican y co n qué
criterios se agrupan.
RESULTADO DE APRENDIZAJE - Cuáles son las aplicaciones
más importantes de cada tipo 2.1 Operar circuitos lógicos
de biestables. Indaguen secuenciales empleando Flip-Flop's
especialmente aquéllas que
sean relevantes para la
carrera que estudian
- Cuáles son los biestables más
2.2.1 CIRCUITOS DE TIEMPO
Los circuitos de tiempo son útiles para
avanzados para el control de eventos en sistemas
almacenamiento
información
de digitales, o bien como divisores de
frecuencia en diversas aplicaciones e
- Qué tipo de biestables se
desarrollarán en el futuro
incluso como sistemas de control de
disparo.
• Analicen
obtuvieron
la información que Uno de los circuitos temporizadores de uso
más generalizado es el conocido como
LM555. Este circuito puede ser • Elaboren un trabajo en el que configurado en dos modalidades:
presenten los resultados de la
búsqueda
Astable, con oscilador o reloj y,
Monoestable, con un solo pulso.
y
• Incluyan en el trabajo una • Circuitos de tiempo en modo
sección en la que presenten sus
conclusiones acerca de estos
dispositivos, su importancia y la
evolución que tendrán en el
Astable
-Funcionamiento
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 197
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Cuando el LM555 es configurado en RA = el valor de resistencia
modo oscilador genera un tren de para variar la frecuencia
pulsos con una frecuencia definida C = el valor del capacitor para
por componentes externos (un variar la frecuencia
resistor RA y un capacitor C2); variando el valor de estos En cualquiera de los dos casos debe
componentes se puede también elegirse un valor de resistencia o de
variar la frecuencia. capacitor de manera arbitraria; es
recomendable que dicho valor sea La siguiente figura muestra al LM55
comercial para poder efectuar los en su configuración Astable.
cálculos como se muestra en el
siguiente ejemplo:
1. Se solicita el diseño de un
oscilador de 400Khz utilizando
un LM555,
Para desarrollarlo habría que
utilizar la ecuación f =
144/((RA + 2RB)C) y seleccionar
- Cálculo del circuito un capacitor comercial.
Cuando el circuito se estructura en
modo Astable, la ecuación que lo
describe es:
f = 144/((RA + 2RB)C)
Donde: f = la frecuencia de la señal
generada
Suponiendo que éste fuera de 0.01
F, habría que despejar la ecuación de
la siguiente manera:
f = 144/((RA + 2RB)C)
(RA + 2RB) = 144/fC de
donde se obtiene que
(RA + 2RB) = 360Ω
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 198
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Ahora se selecciona RA =
120Ω; así RB = (360-120)/2 =
120Ω
Por lo tanto los valores que
generan una señal de
400Khz son:
RA = 120Ω - Funcionamiento
RB = 120Ω La función de un monoestable es la de
C = 0.01 f generar un pulso de salida cuya
duración está determinada por las
El Diagrama final con el necesidades de implementación, y
resultado de los valores cuya activación se da a través de
calculados, y la forma de onda
de la señal se muestran
en la siguiente figura:
circuitos externos al diseño. En este
sentido, el pulso de salida depende
directamente de un flanco de disparo.
La siguiente figura muestra el pulso de
salida de un monoestable ocasionado por
un flanco positivo de disparo.
La configuración en el modo
Diagrama de un oscilador de 400Khz
utilizando un LM555
Monoastable para el LM555 se ilustra
en la siguiente figura
• Circuitos de tiempo en modo
Monoestable
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 199
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Investigación documental
Competencia de
información
Identificar los principales tipos de
- Cálculo del circuito temporizadores disponibles en el
mercado. Para el modo Monoastable, la ecuación
que describe la duración del pulso es: • Investiga a través de la
Internet cuáles son los
Tw = 1.1RAC principales temporizadores
disponibles en el mercado y Donde, Tw = la duración del
cuál es su función; si es pulso
posible averigua también el
RA= el valor de resistencia costo de cada uno de ellos
C= el valor del capacitor • Elabora un cuadro
comparativo con los
De la misma manera que en el modo
Astable, cuando se trabaja con el
Monoastable como hay que elegir
resultados de tu búsqueda en el
que puedan identificarse con
facilidad las ventajas de
arbitrariamente el valor del capacitor, unos sobre otros, tanto
se recomienda seleccionar un valor funcionales como de costo comercial que facilite la
implementación del circuito • Analiza la información que
obtuviste y redacta algunos
comentarios a manera de CONTEXTUALIZAR CON:
conclusión sobre el tema
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 200
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los requisitos de establecimiento y
retención se cumplieran en todos los
2.2.2 LOS FLIP-FLOP´S casos, el análisis sería como sigue:
• El Flip-flop Set-Reset(SR) o Set-
Clear(SC)
- Tabla de excitación
• Inicialmente todas las entradas son 0
y se supone que la salida Q es 0; es
decir Qo = 0.
La tabla de excitación para un Flip- • Cuando ocurre el primer pulso de
flop Set-Reset o Set-Clear se reloj (punto a), las entradas S y C
muestra enseguida; este e FF son 0, por lo tanto el FF no se
responde cuando recibe un pulso de
reloj de subida (positivo).
•
afecta y permanece en el estado Q
= 0, es decir, Q = Qo.
Cuando ocurre el segundo pulso de
reloj (punto c) la entrada S ahora es
alta, con C aún baja. Así, el FF se fija
al estado 1 en el borde
ascendente -transición con
pendiente positiva- del pulso de reloj.
• Cuando el tercer pulso de reloj
hace su transición positiva (punto
e), en ciM que S=0 y C= , lo que
- Características de tiempos
En la figura que aparece en la siguiente
ocasiona que el FF se borre al
estado 0.
página se representan las formas de • El cuarto pulso nuevamente
onda presentes en la operación del flip-
flop sincronizado por reloj. Con base en
esa figura, y considerando que
establece el FF al estado Q=1
(punto g), porque S=1 y C=0
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 201
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cuando ocurre la transición La circuitería interna de un FF
•
positiva.
El quinto pulso también encuentra
sincronizado por pulsos de reloj no
requiere un análisis detallado porque
todos los tipos de FF están fácilmente
que S=1 y C=O cuando hace su
transición de pendiente positiva. Sin
embargo, Q ya es alta y, por lo
disponibles
integrados.
en forma de circuitos
tanto, permanece en ese estado. A manera de ejemplo, en la figura se
muestra una versión simplificada de la • La condición S=C=1 no se debe usar
porque da como resultado una
condición ambigua.
circuitería interna de un FF SC
disparado por el borde.
S-C
Como se advierte en el esquema, el
circuito tiene tres secciones:
1) Un latch básico de compuertas
NAND formado por NAND-3 y
NAND-4
2) Un circuito conductor de pulsos
- Estructura y funcionamiento del
circuito
formado por NAND-1 y NAND-2
3) Un circuito detector de bordes
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 202
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El análisis del mismo, permite ver • Revisa la información que se
cómo el detector de bordes produce un presenta en este manual sobre los
pico (CLK*) de corta duración que va flip-flops y si lo consideras
hacia positivo, al mismo tiempo que la necesario, compleméntala para
transición activa el pulso de entrada que resuelvas el siguiente
CLK. El circuito conductor del pulso
"dirige" el pico impulso de muy corta
duración- a la entrada SET o CLEAR del
latch, de acuerdo con los niveles
presentes en S y C. Por ejemplo, con
S=1 y C=0 la señal CLK* se invierte y
pasa por la compuerta NAND-1 para
producir un pulso bajo en la entrada
SET del latch que resulta en Q=1. Con
•
ejercicio.
En la figura que aparece debajo de
este párrafo se muestra el registro
de desplazamiento de 4 bits;
suponiendo que inicialmente
Q0=Q1=0 y Q2=Q3=1, dibuja la
señal de salida de cada flip-flop, si
se aplica una secuencia de
S=0 y C=1 se invierte la señal CLK* y entrada 10101 de manera
pasa por NAND-2 para producir un pulso
bajo en la entrada "BORRAR" del
latch que restablece Q=0.
PAEA CONTEXTUALIZAR CON:
Realización del ejercicio
Competencia analítica
Definir las salidas de los FF de
•
sincrónica con el reloj.
Compara tus resultados con los de
tus compañeros y si persisten dudas
sobre la solución correcta,
consúltalas con algún especialista
o con el PSP
acuerdo con las especificaciones Estudio individual
recibidas.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 203
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
En la figura siguiente se muestran el
símbolo y la tabla de verdad para un
Competencia científico- flip-flop D sincronizado por reloj que
teórica dispara en una transición positiva del
pulso de reloj. A diferencia de los flip-
Describir los distintos tipos de flip- flop SC y JK, este flip-flop sólo tiene
flops de acuerdo con sus una entrada síncrona de control, D,
características. que significa datos.
• Consulta en algún texto
especializado o en las fuentes
disponibles en la Internet cuáles son
los diferentes tipos de flip- flops que
pueden ser activados por nivel y en
qué consisten los flip-flops maestro-
esclavo. - Características de tiempos
En la figura que aparece debajo de este • Elabora una cuadro en el que párrafo se presentan una figura que
expliques cuáles son sus ayuda a comprender cómo se
características y en qué se comportan los tiempos. Con base en
diferencian unos de otros ella, supóngase que inicialmente Q es
alta. Cuando ocurre la primera
•Estudia el cuadro hasta que transición positiva en el punto a, la consideres que puedes hacer una
entrada D está en bajo; de esta
descripción completa de cada uno
de esos flip-flops
manera, Q pasará al estado 0. Aunque el
nivel en la entrada D cambia entre los
puntos a y b, no tiene efecto en Q: Q
almacena el nivel bajo que estaba en D en
el punto a. Cuando ocurre la • El Flip-flop D
- Tabla de excitación
transición positiva en b, Q pasa a alto
puesto que D está en ALTO en ese
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 204
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
momento. Q almacena este estado alto
hasta que la transición negativa en el
punto C ocasiona que Q pase a baja,
puesto que D está en bajo en ese
momento.
Como puede verse en la figura que
aparece enseguida, la operación del flip-
flop es muy simple: Q pasará al mismo
estado que esté presente en la entrada D
cuando ocurra una transición positiva del
reloj. En otras palabras, el nivel presente
en D se almacenará en el flip´flop en el
instante en que ocurra la transición positiva
del reloj.
De manera similar, la salida Q adopta
los niveles presentes en D cuando
ocurre la transición positiva en los
puntos d. e, f y g.
Asimismo, se puede observar que Q
permanece en alto en el punto e
porque D aún está en alto.
También es importante recordar que Q
sólo puede cambiar cuando 001 es
una transición negativa. La entrada D no
tiene efecto entre las transiciones con
pendiente positiva.
- Estructura y funcionamiento del
circuito
CONTEXTUALIZAR CON:
Comparación de resultados con
otros compañeros
Competencia para la vida
Presentar sus ideas y argumentarlas
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 205
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con claridad, en un ambiente de RESULTADO DE APRENDIZAJE
respeto. 2.3 Operar circuitos lógicos
• Con base en tus conocimientos secuenciales empleando registros de
sobre la operación de circuitos corrimiento y contadores.
lógicos secuenciales empleando
flip-flops, redacta 3
conclusiones sobre el tema y 2.3.1. REGISTROS DE CORRIMIENTO
escribe los argumentos en los
que te basaste para Cuando se lleva a cabo el
establecerlas. procesamiento digital de datos es
común que se requiera retenerlos en • Compártelas
compañeros y
con
plantea
tus
tus
ubicaciones
almacenamiento
intermedias
temporal
del
para argumentos para explicarlas
manipularlos y modificarlos antes de
• Escucha y analiza atentamente que se envíen a otra localización
las observaciones que te hagan similar.
tus compañeros A los dispositivos digitales que
• Contra-argumenta si lo permiten llevar a cabo este
consideras necesario almacenamiento temporal se les conoce como registros de corrimiento
• Mantente respetuoso de las o registros de desplazamiento. intervenciones de tus
compañeros, utiliza un lenguaje En virtud de que las características
adecuado para la discusión y básicas de dichos registros son la
cuida que tus intervenciones memoria y el desplazamiento de
sigan el orden establecido por el
grupo.
información, se trata de registros son
circuitos secuenciales constituidos por flip-
flops, cada uno de los cuales
maneja un bit de la palabra binaria.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 206
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Por lo general se da el calificativo de El registro PIPO (Parallel in - Parellel
registro a un conjunto de 8 o más flip- Out) permite hacer tanto la carga
flops. Muchos registros usan flip-flops tipo
D aunque también es común el uso de
flip-flops JK.
Ambos tipos pueden obtenerse sin
dificultad como unidades comerciales. Son
muy populares los de 8 bits, ya
como la lectura en forma paralela y
también tiene la posibilidad de hacerlo en
forma serial; de ahí que se le considere
como el registro universal. El principio de
funcionamiento de este
tipo de registro en paralelo
que en los computadores con se muestra a continuación.
frecuencia manipulan bytes de
información.
• Registros de corrimiento genéricos
Un registro de desplazamiento es un
grupo de FF conectados de tal manera
que cada uno transfiere su bit de - Entrada serial-salida serial
información al siguiente FF más Este registro se conoce como Registro
significativo del registro en presencia de
un pulso adecuado del reloj.
Los registros de desplazamiento se
pueden clasificar de acuerdo con la forma
en que reciben y entregan los
datos como sigue:
- Entrada en paralelo y Salida en
paralelo
SISO (Serial In - Serial Out) y recibe
datos en forma serial, es decir, el
primer FF está conectado a una fuente de
datos binarios, de tal forma que a cada
pulso de reloj cada uno de estos datos es
transportado a lo largo de toda la cadena
de FF's. El principio de operación se
muestra en el siguiente
esquema:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 207
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- Pulso de corrimiento
Un registro de desplazamiento consiste
en un grupo de flip-flops conectados de
tal manera que cada uno transfiere su bit
de información al siguiente flip-
flop más significativo del registro en - Control Clear
presencia de un pulso adecuado de Algunos registros de corrimiento
reloj denominado también pulso de cuentan con una entrada asincrónica
corrimiento. denominada Clear o CLR que se
En la siguiente imagen se muestra su utiliza para poner todos los bits del
forma básica de operación; como se registro en ceros; de ahí se deriva el
advierte en ella, los bits se desplazan una
posición hacia la derecha con cada pulso
de reloj, de manera tal que los bits de la
extrema derecha se pierden
cuando son desplazados al tiempo que
se reciben ceros en la posición vacante
que deja el bit más significativo de la
secuencia, es decir, el de la izquierda.
nombre de control clear.
- Control Preset
En algunos registros de corrimiento se
utiliza este control porque permite
"precargar" información en el registro; es
decir, esta función permite ingresar datos
al registro antes de iniciar el pulso de
corrimiento.
• Registros de corrimiento MSI
Los diversos tipos de registros se
clasifican como sigue de acuerdo con
la forma en que pueden ingresar los
datos para su almacenamiento, y a la
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 208
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forma en la cual se les da salida del configurarse de tal forma que opere
registro. como registro del tipo paralelo-
Entrada en paralelo-salida en
paralelo
Entrada serial-salida serial
Entrada en paralelo-salida serial
paralelo o bien serie-serie.
En este tipo de registro todos los flip-
flop's son enviados a un estado bajo
cuando se aplica un nivel bajo en la
entrada indicada como CLEAR, siempre
y cuando la entrada PRESET se
Entrada serial-salida en paralelo encuentre inactiva (nivel bajo); el
Cada uno de tipos de registro, así como
algunas variaciones de ellos, se
encuentran disponibles en forma de
control de CLEAR es independiente del
pulso de reloj.
El registro puede ser operado para
circuito integrado, así que es muy carga en paralelo usando de manera
probable que un diseñador de circuitos conjunta las entradas CLEAR y PRESET.
lógicos encuentre en el mercado
exactamente lo que se requiere para una
aplicación determinada.
Enseguida se describen algunos de los
Después que se han colocado todos los FF
en cero, los datos son cargados de manera
individual en cada una de las entradas
señaladas como A, B, C, D y E,
registros de corrimiento disponibles en y cuando un pulso alto ha sido
el mercado.
- El registro SN 7496
Se trata de un registro de corrimiento tipo
serie-paralelo o bien paralelo- serie
compuesto internamente por 5
colocado en la entrada PRESET para
habilitar el modo de carga.
La tabla de verdad y el símbolo lógico de
este tipo de registro se muestran a
continuación.
flip-flop's RS configurados como
maestro-esclavo; así que tanto las
entradas como salidas pueden
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 209
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En virtud de que este circuito es obsoleto,
difícilmente se encuentra en el mercado.
Sin embargo, se presenta por si lo
encontraran en algún circuito lógica ya
implementado. Su tabla de
verdad y su símbolo lógico se
muestran a continuación.
- El registro de corrimiento SN74165
Se trata de un registro de ocho bits de
carga paralela. La carga de datos se
hace de manera directa en cada una de las
entradas, siempre y cuando el - El circuito SN74179
terminal SHIFT/LOAD se encuentra activado con un pulso bajo de señal.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 210
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Este es un registro de carga paralela de Este registro es conocido como registro 4
bits que realiza de manera síncrona, bidireccional universal de cuatro bits. su
frecuencia de operación es de 39 Funciona con carga paralela síncrona y
Mhz y el desplazamiento de la puede tener desplazamientos hacia la
información se hace hacia la derecha. Su
tabla de verdad y su encapsulado se
muestran en la siguiente figura.
derecha y hacia la izquierda.
Está diseñado para programarse en
cualquier tipo de configuración y según las
necesidades de diseño; la carga síncrona
en paralelo se logra enviando a los
terminales S0 y S1 un pulso positivo
(alto). Durante la carga de datos la
función de corrimiento está inhabilitada.
Su tabla de verdad y su símbolo se
muestran a continuación.
- El registro de corrimiento
SN74194
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 211
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implementación
• Repasa nuevamente la sección
dedicada a los registros de
corrimiento y elabora un
resumen en el que describas las
principales características de
cada uno de los tipos revisados
• Agrega también q ué efectos
tiene el pulso de corrimiento, el
control Clear y el Control Preset
• Estudia el resumen que
elaboraste.
• Ejemplos de diseño con registros
CONTEXTUALIZAR CON:
Resumen
Competencia lógica
- Unidad sumadora Serial
En una sección anterior a ésta, se explicó
que al circuito lógico que
forma la suma aritmética de dos bits y
un acarreo previo se le conoce como
"Sumador completo". Los dos números
binarios pueden sumarse en forma
Identificar los distintos tipos de serie desplazando pares o bits
registros de corrimiento y las significativos en forma secuencial a
funciones relacionadas con su través de un sumador completo. El bit de suma de salida de un sumador
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 212
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completo es desplazado al registro que a través de un registro de corrimiento
retiene la suma y el acarreo del SISO o bien un registro SIPO ya que,
sumador completo es almacenado en puede interesarnos la recepción y
un flip-flop especial; entonces, dicho flip-
flop proporciona el acarreo para el
siguiente par de bits significativos que
están saliendo de los registros de
desplazamiento en los que se retienen
descarga de datos de manera serial, o bien
sólo la carga puede ser de manera serial y
la entrega de datos a la salida de manera
paralela.
La Figura ejemplifica un circuito de el sumador y el sumando.
acumulador que incluye tanto carga
El Circuito lógico correspondiente se paralela como serial además de
muestra en el siguiente esquema: desplazar la información de ambas
formas. Este circuito ejemplifica
además los dos tipos de acumuladores
tanto serial como paralelo.
-Acumuladores seriales
Un Acumulador no es más que un
registro donde se almacenan
temporalmente los datos que serán tratados
por la unidad aritmético lógica entro de un
sistema digital que realice
operaciones aritméticas o de
comparación.
El acumulador serial, se encarga de recibir de
manera serial la información - Registros o acumuladores paralelos
que proporciona la ALU. Esto puede ser
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 213
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Se mencionó previamente que un variedad de compuertas. Cuando se
registro o acumulador es un grupo de
flip-flop's y compuertas que afectan
las transiciones del flip-flop. El número de
flip-flop's en el registro indica el número
de bits almacenados en él.
Un registro de n bits consta de n flip-
flop's y puede almacenar cualquier
información binaria que contenga n
bits. En la siguiente figura se muestra
un ejemplo de registro de cuatro bits.
incluye en un paquete CI tendrá cuatro
salidas de A1 a A4, cuatro entradas I1
a I4, y tres entradas comunes de
control.
Cada una de las entradas de control tiene
un separador un amplificador no inversor
cuyo propósito es reducir la carga de la
señal de control de entrada. Esto se debe
a que cada entrada de control se conecta
solamente con una entrada del separador
en lugar de hacerlo a las cuatro entradas
de la compuerta que habrían sido
requeridas
si la compuerta separadora no
estuviera presente.
La entrada aclarar llega a una terminal
especial en cada flip-flop, la cual
aparece marcada con un círculo.
Cuando este terminal alcanza el 0, el flip-
flop es aclarado asincrónicamente, es
decir, sin que necesite un pulso de reloj.
Esta entrada es útil para llevar todos los
flip-flops del registro al estado inicial
aclarado antes de la operación con su
reloj. La entrada
aclarar debe llegar al estado 1 durante
De acuerdo con la figura, este registro las operaciones normales de reloj. consta de cuatro flip-flops y de una
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 214
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El pulso de entrada de reloj del registro Para cada I que es igual a 1, las
recibe continuamente pulsos entradas del flip-flop correspondiente
sincronizados que son aplicados a se mantienen en S=1 y R=0. Para cada
todos los flip-flops. La entrada CP en I que es igual a 0, las correspondientes
cada uno de los flip-flops está entradas del flip-flop son R=1 y S=1;
marcada con un pequeño triángulo. El esta información es trasferida al
círculo pequeño debajo del triángulo registro, siempre y cuando la entrada
indica que las transiciones de salida del carga esté en 1, la entrada aclarar esté
flip-flop ocurren durante el flanco en 1, y ocurra un pulso de reloj. Este
descendente del pulso de reloj tipo de transferencia se designa como
(transiciones de 1 a 0). Sin embargo, el transferencia de carga paralela debido
hecho de que ocurra o no una a que todos los bits del registro se
transición de salida se debe a la cargan simultáneamente.
entrada carga y al estado de las Cuando el registro está dentro de un
entradas /¡ e /4.
paquete CI tendrá cuatro terminales de
Las dos compuertas AND y el inversor salida, cuatro terminales de entrada,
en cada flip-flop determinan los tres terminales de control y dos o tres
valores de las entradas R y S. Si la terminales de suministro de potencia.
entrada de carga es 0, tanto R como S Por consiguiente el registro puede
están en 0 y no puede ocurrir cambio encerrarse en un paquete estándar de
de estado con ningún pulso de reloj. 14 patas, puede expandirse a cinco
Así, la entrada carga es una variable de bits en un paquete de 16 patas, oa
control que puede prevenir cualquier
cambio de información en el registro,
siempre y cuando su entrada esté en
0. Cuando la entrada carga alcanza el
1, las entradas I1 a I4 determinan la
nueve bits en un paquete de 24 patas. Si
se necesitan más de cuatro bits para el
registro, se tendrán que utilizar dos o más
CI's de 14 patas. Así, un registro de 8 bits
requiere dos CI's y un registro
información binaria que debe ser de 16 bits requiere cuatro CI's.
trasferida al registro en el siguiente pulso de
reloj.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 215
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CONTEXTUALIZAR CON:
Elaboración de trabajo
Competencia lógica.
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Secuenciadores (luces y
anuncios publicitarios).
Multiplicaciones y divisiones
por 2, 4, 8, 16 bits.
Operaciones que se hacen en
forma secuencial.
Describir el papel de los registros • Si es necesario, consulta
de corrimiento en distintas
aplicaciones prácticas.
información adicional para que
puedas realizar la tarea.
• Repasa la sección dedicada a • Elabora un trabajo en el que
los registros de corrimiento y presentes por escrito tu
analiza cuidadosamente cuál explicación sobre la utilidad y
es el papel que tienen para el papel de los registros de
procesamiento
información
digital de la corrimiento en la cada una de las
aplicaciones anteriores.
• Identifica por qué son útiles • Incluye en el trabajo los
los registros de corrimiento en
cada una de las siguientes
argumentos en que te basaste
para sacar tus conclusiones aplicaciones y qué papel
juegan dichos registros • Comparte tus ideas a con tus compañeros y analiza las
Transmisión de datos. semejanzas y diferencias que
encuentres entre tus
Conversión de protocolo
serie en paralelo y viceversa.
Puertos de salida de los •
explicaciones y las que ellos
propongan
Si persisten dudas al respecto,
microcomputadores. consúltalas con algún
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 216
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especialista o con el PSP.
Contadores
Los contadores son circuitos de
propósitos específicos construidos a
partir de Flip-flop´s y diseñados
especialmente para las tareas de
conteo de eventos en un sistema digital.
Pueden clasificarse en dos grandes
grupos: el de Contadores síncronos y el de
Contadores asíncronos.
Este tipo de contador es semejante al
asíncrono pero con la diferencia de que la
señal del reloj está conectada a todos y
cada uno de los FF, es decir, el
• Contadores binarios
-Contadores binarios síncronos
reloj es común a los FF's y se han
añadido dos compuertas AND.
- Contadores binarios asíncronos
Para que un contador opere de manera
síncrona la señal de reloj debe llegar al
mismo tiempo a los FF que componen
El más sencillo de los contadores
digitales es el conocido como
"Contador de rizado" o "Contador de 4 el circuito. Esto se ilustra en el
bits"; el esquema que tiene aparece en siguiente diagrama.
la siguiente figura.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 217
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Este tipo de contadores tienen una
secuencia definida; esto significa que
llevan a cabo el conteo según el código
BCD (Binary Code Decade) y, por lo tanto,
las combinaciones de conteo válidas para
este contador serán desde 0000 hasta
1000 (0 a 9) que son las diez
combinaciones válidas en código BCD.
De acuerdo con el diagrama, la señal de reloj
se conecta al primero de los
Flip-flop´s y los relojes de los FF
siguientes se derivan de las salidas de
los FF que los preceden. Los leds
colocados en las salidas de los FF
indican de manera visual el conteo
ascendente.
Debido a que los relojes de los FF
dependen de las salidas de los FF
La figura anterior muestra el circuito de un
Contador BCD.
- Contadores BCD asíncronos
anteriores, se considera que este Una característica de los contadores
contador opera de manera asincrónica. asíncronos es -como su nombre lo
indica- que no poseen una entrada de • Los Contadores BCD
-Contador BCD síncrono
reloj común a todos los flip-flop´s. En este
sentido, los últimos FF tienen como
entrada de reloj la salida de los FF en
etapas anteriores a ellos. Este
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 218
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comportamiento en los contadores BCD
asíncronos se ilustra con el siguiente
diagrama:
Siguiendo la imagen de la figura, la
entrada de control • Contadores "ascendente/descendente" es la que
Ascendente/Descendente
- Contadores
Ascendente/Descendente
síncronos
controla y determina si las salidas
normales del FF o las salidas invertidas
del FF se alimentan a las entradas J y K
de los flip-flop's sucesivos.
Cuando "ascendente-descendente" se
mantiene en ALTO, las compuertas AND
1 y 2 se habilitan, mientras que
las compuertas AND 3 y 4 se
En la siguiente figura se muestra cómo
formar un contador ascendente-
descendente en paralelo.
deshabilitan (nótese el inversor). Esto
permite que las entradas A y B pasen a
través de las compuertas 1 y 2 hasta las
entradas J y K de los flip-flop's B y C.
Si "ascendente-descendente" se
mantiene en BAJO, las compuertas AND 1
y 2 se deshabilitan, mientras que las
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 219
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compuertas AND 3 y 4 están operación de conteo ascendente es
habilitadas. Esto permite que las activa en ALTO y la operación de
salidas A y B pasen a través de las conteo descendente es activa en BAJO.
compuertas 3 y 4 hacia las entradas J y - Contadores Ascendente/Descendente
K de los flip-flop's B y C. Las formas de asíncronos
onda que aparecen en la siguiente figura muestran cómo se realiza esta Es relativamente fácil construir
operación. contadores descendentes (de rizo) que
permiten contar hacia abajo hasta
llegar a cero a partir de un conteo
máximo. Antes de analizar el circuito para
un contador descendente de rizo conviene
examinar la secuencia de conteo
descendente para un contador
de tres bits:
De acuerdo con la figura de un
contador descendente MOD-8 q ue
Es importante notar que para los aparece debajo de este párrafo,
primeros cinco pulsos de reloj, supóngase que A, B y C representan los
"ascendente-descendente"= 1 y el estados de salida del FF a medida que
contador cuenta hacia arriba, mientras el contador pasa por su secuencia.
que para los últimos cinco pulsos, Como se observa en ella, el flip-flop A
"ascendente-descendente"=
contador cuenta hacia abajo.
O y el (LSB) cambia estados (conmuta) en cada
etapa de la secuencia como lo
hace en el contador ascendente. El flip-
La nomenclatura empleada para la flop B cambia estados cada vez que A
señal de control ("ascendente- pasa de BAJO a ALTO; C cambia
descendente") se eligió para dejar en estados cada vez que B pasa de BAJO a
claro cómo afecta al contador: la ALTO. Así, en un contador descendente
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 220
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cada FF, excepto el primero, debe cambiar
estados cuando el FF anterior
pasa de BAJO a ALTO. Si los flip-flop's
tienen entradas CLK que responden a
transiciones negativas (de ALTO a
BAJO), entonces se puede colocar un
inversor enfrente de cada entrada CLK:
sin embargo, se puede lograr el mismo
efecto excitando cada entrada CLK del
FF desde la salida invertida del FF
anterior.
Los pulsos de entrada se aplican al Los contadores descendentes no se
flip-flop A. La salida A' sirve como la utilizan tanto como los ascendentes. Su
entrada CLK para el flip-flop B; la principal aplicación corresponde a
salida B' sirve como entrada CLK para situaciones en las que se debe saber
el flip flop C. Las formas de onda en A, cuándo ha ocurrido un número
B y C muestran que B cambia de estado
cuando A pasa de BAJO a ALTO (de
manera que A pasa de ALTO a BAJO) y C
cambia de estado cuando B pasa de BAJO
a ALTO. Esto da como resultado la
secuencia de conteo descendente
deseada en las entradas C, B y A. Esta
deseado de pulsos de entrada. En estas
situaciones el contador descendente se
preestablece con el número deseado y
luego se permite que cuente hacia abajo
a medida que se apliquen los pulsos.
Cuando el contador llega al estado cero
esto se detecta mediante
secuencia se representa en el diagrama una compuerta lógica cuya salida
de transición de estados que aparece un
poco más adelante.
indica que el número prefijado de pulsos
ha ocurrido.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 221
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
información adicional si lo
consideras necesario, elabora el
diagrama de estados y el circuito
para implementar el contador
digital que usa un reloj digital.
• Redacta la explicación de la
forma en que opera el
Diagrama de transición de estados contador y el diagrama
estados respectivo
CONTEXTUALIZAR CON:
Realización del ejercicio • Los Contadores de Módulo N
- Los contadores de Módulo N
síncronos Competencia analítica
Interpretar la operación de los
contadores con base en diagramas
de los circuitos y en diagramas de
estados de acuerdo con el
propósito de diseño
La manera más sencilla de diseñar
contadores que dividan por N, esto es,
módulo N, con circuitos tipo 74192 y
74193, es decodificando la cuenta
deseada y conectando la salida del
decodificador a la entrada de borrado,
• Revisa nuevamente la sección CLEAR. Así, cuando el contador llega al
anterior, pon especial cuidado número N, el decodificador lo inicializa
a los ejemplos de operación de a cero, forzándolo a reanudar su
los contadores. secuencia de conteo.
• Con base en lo que has En este sentido, se dice que el
revisado sobre el tema, y en contador es borrado por un glitch. A
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 222
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continuación se desarrolla un ejemplo para
ilustrar este proceso.
Si se trata de diseñar un contador
compuerta AND se conecta a ambas
entradas de borrado de los contadores, por
lo cual, cuando el sistema llega a la cuenta
de 147, todo el contador se
Módulo 147, utilizando contadores inicializa a cero, reanudando a partir
74LS193, lo primero que hay que hacer de este valor su conteo ascendente
es la conversión del 147 decimal en otra vez. Obsérvese entonces cómo
sistema binario: 10010011.
Es decir, un número de 8 bits. Por
cada 147 pulsos de reloj el contador se
inicializa.
tanto, es necesario disponer de dos Es importante, sin embargo, tener
contadores de 4 bits en cascada para presente que durante un tiempo muy
poder contener números de esta breve, tal vez 30 ó 40 nanosegundos,
magnitud.
En la figura siguiente se muestra el
circuito con el cual se consigue el
objetivo planteado:
el contador ha ocupado un estado que sólo
sirve para generar la condición de
inicialización a cero.
Esto origina un glitch que puede o no
resultar perjudicial, dependiendo de las
características de funcionamiento del
circuito o del ambiente en al cual opere el
divisor.
- Los contadores de Módulo N
asíncronos
El contador asíncrono básico está
Como se advierte en la figura, la
compuerta AND decodifica la presencia del
número 147 en binario a las salidas de los
contadores, y en respuesta pone
limitado a números MOD que son iguales
a 2N, donde N es el número de flip-flop's.
En realidad, este valor es el número MOD
máximo que se puede
su salida en nivel alto. La salida de la obtener usando N flip-flops. El
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 223
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contador básico se puede modificar compuerta NAND sea ALTA, no
para producir números MOD menores tendrá efecto en el contador. No que
2N, permitiendo que el contador obstante, cuando pase a BAJA
omita estados que normalmente son borrará todos los flip-flop's, de
parte de la secuencia de conteo. Uno tal forma que el contador
de los métodos más comunes para hacer
esto se ilustra mediante un contador de
tres bits que se representa en la figura
enseguida.
inmediatamente pasará al estado
000.
Las entradas a la compuerta NAND
son las salidas de los flip- flop's By
C, y por ende, la salida de la
compuerta NAND pasará a
BAJO cuando B=C=1. Esa
condición ocurrirá cuando el
contador pase del estado 101 al
estado 110 en el pulso de
De acuerdo con la imagen, y sin
entrada 6. El estado en BAJO de la
salida de la compuerta NAND
inmediatamente por lo general en
unos cuantos nanosegundos-
considerar por un momento la restablecerá el contador al
compuerta NAND, se ve que el estado 000. Una vez que los flip-
contador es un MOD-8 binario que
contará en secuencia de 000 a 111. Sin
embargo, la presencia de la compuerta
NAND modificará esta secuencia como
sigue:
La salida de la compuerta NAND
está conectada a las entradas
asíncronas CLEAR de cada flip-
flop. Mientras que la salida de la
flop's se hayan restablecido, la
salida de la compuerta NAND
retornará a ALTO, ya que la
condición B=C=1 ya no existe.
Por lo tanto, la secuencia de
conteo es:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 224
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electrónica digital y sus
características.
• A continuación se presenta una
lista de algunos contadores en
circuito integrado de uso
difundido en Electrónica Digital,
investiga cuáles son sus pines o
terminales y elabora un cuadro Aunque el contador pasa al
en el que describas para que se estado 110, permanece allí sólo
usa cada uno de ellos durante algunos nano segundos antes de reciclarse a 000. Así,
podemos decir que este contador
cuenta de 000 (cero) a 101
Contador
Up/Down
Binario Decadal
(cinco) y luego se recicla a 000. En
esencia omite 110 y 111, de tal
forma que pasa por seis estados
diferentes, por lo cual se trata de un
contador MOD-6.
Contador Binario (14 bits)
Contador Binario (12 bits)
Contador Decadal (4 bits)
Contador Decadal Up/Down (4
bits)
CONTEXTUALIZAR CON: • Investiga también si están
Investigación documental
Competencia
Tecnológica
Identificar los principales contadores
utilizados en el campo de la
disponibles en el Mercado y cuál es
cu costo y complementa el reporte
de la investigación con la
información que obtengas sobre
esto.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 225
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fabricación y, por lo tanto, no pueden
ser alterados por el usuario. RESULTADO DE APRENDIZAJE
Estructura de las memorias ROM 2.4 Operar circuitos lógicos
secuenciales empleando Evidentemente, la estructura de las
convertidores y memorias. memorias tiene que ver con el
almacenamiento de bits de
información. Sin embargo, cuando
2.4.1 MEMORIAS como en el caso de las memorias
modernas, se almacenan millones de
• Las memorias ROM bits, dicha estructura debe organizarse
de tal manera que los bits formen
- Funcionamiento y características
de las memorias ROM
La memoria ROM pertenece a las
"grupos" o "palabras" mediante las
cuales se facilite su manipulación.
En este sentido, se dice, por ejemplo,
denominadas memorias que un microprocesador es de 8 bits
semiconductoras. Aunque, como su
nombre lo indica (Read Only Memory),
se trata de memorias en que las que los
datos almacenados sólo pueden ser leídos,
tienen la ventaja de no perder
cuando el número de bits que se
transfieren simultáneamente es ocho;
una "palabra" es el número de bits que
se transfieren simultáneamente desde,
o hacia, la memoria. Por ejemplo, los
su información cuando se les retira el microprocesadores de 8 bits
voltaje de polarización. transfieren palabras o grupos de 8 bits.
Procesadores más poderosos
Existe una variedad de memorias de este
tipo, pero la más básica de ellas es la que
se conoce con el nombre de memoria
ROM, propiamente dicha; en
transfieren grupos de 16, de 32 y algunos
lo hacen en grupos de 64 bits.
Cada una de las palabras de una
esta memoria los datos han sido memoria se almacena en una dirección
incorporados durante su proceso de particular. Los datos que se almacenan
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 226
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se escriben en la memoria, palabra por para facilitar el manejo de los datos.
palabra. Allí se guardan para ser Luego entonces, puede decirse que en
usados o leídos posteriormente. Así, la posición de memoria No. 6 está
toda palabra almacenada en una almacenado el dato 11100001.
memoria semiconductora posee dos En la práctica, cuando a una memoria
atributos fundamentales: su dirección, como la anterior se le pide q ue
lo que la ubica en cierta parte de la entregue el dato correspondiente a su
memoria, y el dato, que es el conjunto posición de memoria No. 6, ésta
de bits que se guardan en esta procederá a colocar en sus pines de
localización. salida la palabra cuyo contenido es
11100001.
Para lograrlo, el dispositivo de
memoria contiene un subsistema
decodificador de direcciones, q ue
permite el uso de unas cuantas líneas de
dirección para localizar cualquiera de los
datos almacenados.
En la siguiente figura se muestra cómo
opera este sistema de decodificación:
En la figura siguiente se muestra el a partir de n líneas de
caso de una memoria que contiene un
total de 128 bits organizados en 16
palabras de 8 bits cada una. Los
números a la izquierda indican la
dirección de cada uno de los datos o
localidades de memoria.
Conviene notar que en este ejemplo la
numeración que se usa es hexadecimal
direccionamiento el decodificador es
capaz de generar un total de 2n
direcciones diferentes.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 227
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que la interfaz se realice fácilmente
con un bus de datos de una
computadora. Además de las 14
entradas de datos, tiene dos entradas de
habilitación, E y S. Ambas entradas deben
estar en BAJO para habilitar las salidas de
la MROM. La entrada E
también realiza una función de
Por lo tanto, para el caso de una
reducción de potencia. Cuando E se
mantiene en ALTO, la circuitería interna
del chip se pone en un estado de espera
de bajo consumo de potencia
memoria de 16 x 8 (16 palabras de 8 donde utiliza aproximadamente un
bits), sólo serán necesarias 4 líneas, lo
cual es suficiente para generar en el
cuarto de la corriente de alimentación
normal. El TMS47256 tiene un tiempo
decodificador un total de 24=16 de acceso de 200 ns y su consumo de
direcciones necesarias. Si se tratase, por
ejemplo, de una memoria con capacidad
de un Megabyte (1.048.576), se
necesitarían un total 20 líneas de
potencia en el modo de espera de
82.5mW.
La versión CMOS, el TMS47C256, tiene
direccionamiento,
1.048.576.
puesto que 220= un tiempo de acceso de 100ns y un
consumo de potencia en el modo de
espera de sólo 2.8mW. - Circuito Comercial
El TMS47256 es una versión NMOS que tiene
una capacidad de 32K X 8. Su símbolo se
muestra en la figura que
aparece enseguida. Como puede
advertirse en ella, este circuito tiene
salidas de tres estados para permitir
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 228
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Para aplicaciones de este tipo de
memoria los fabricantes han
desarrollado PROM's con enlace de
fusible que el propio usuario
programa; se trata de memorias que no
son programadas durante el proceso de
manufactura.
Sin embargo, una vez que se programa
una PROM es similar a una MROM (Mask
Read-Only Memory) en la que no
• La Memoria ROM Programable se puede borrar o reprogramar.
(PROM)
También es una memoria digital pero se
caracteriza porque el valor de cada bit
depende del estado de un fusible que
puede ser quemado una sola vez. Esto
significa que en este tipo memoria los
datos pueden ser escritos una sola vez a
través del programador PROM. Este tipo
de memorias igual que las ROM se
utilizan para grabar datos de manera
permanente, la diferencia es
Es decir, si el programa en la PROM es
defectuoso o hay que cambiarlo, se debe
desechar la PROM. Por esa razón, con
frecuencia a estos dispositivos se les
denomina ROM's "programables una sola
vez;".
La estructura de la PROM con enlace de
fusible es muy similar a la estructura
MROM porque ciertas conexiones se
dejan intactas o abiertas con el fin de
que las memorias PROM guardan programar una celda de memoria como
cantidades de información menores , o un 1 ó un 0, según corresponda.
bien, se trata de datos que deben El usuario puede elegir fundir
cambiar en muchos o todos los casos. cualquiera de estos enlaces de fusibles
- Funcionamiento y características para producir el almacenamiento
deseado de datos.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 229
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En general, un valor de datos se dejándolo abierto y almacenando de
programa o "quema" en la ubicación de manera permanente un 0 lógico. Las
una dirección, aplicándola a l as columnas que tengan un 1 lógico por
entradas de ésta y colocando la ejemplo, Q()-
tienen Vpp en un lado del
información deseada en los pines de
datos para luego aplicar Vpp de alto
voltaje (10-30 V) a un pin especial de
programación en el CI. En la siguiente
figura se muestra la programación
descrita.
fusible, y Vdd en el otro lado por lo cual
consumen mucho menos corriente y dejan
intacto el fusible.
Una vez que todas las ubicaciones de
dirección hayan sido programadas de
esta manea, los datos quedarán
permanentemente almacenados en la
PROM y se podrán leer una y otra vez
ingresando a la dirección apropiada.
Los datos no cambiarán cuando se
remueva la energía del chip PROM,
porque nada causará que un enlace de
fusible abierto se cierre de nuevo.
- Circuito Comercial
Como puede deducirse con base en el
diagrama, todos los transistores en la
fila seleccionada se encienden y Vpp
se
aplica a las terminales.
El TMS27PC256 es una PROM que se
fabrica con tecnología CMOS para alta
velocidad y una simple interfaz con
circuitos MOS y circuitos bipolares.
Todas las entradas pueden ser
Las columnas o líneas de datos que manejadas por tecnología TTL sin
tienen un 0 lógico en ellas por ejemplo, Q1
proporcionarán una trayectoria de
necesidad de resistores de Pull up.
Cada salida puede manejar circuitos
alta corriente a través del enlace de TTL sin necesidad de resistores
fusible, quemándolo y por consiguiera externos.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 230
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Las salidas de datos son tri-estado para
conectar múltiples diseños a un
bus común. El TMS27PC256 es
totalmente compatible con ROM´s
MOS, PROM´S Y EPROM´S de 28 pines y 256K.
El TMS27PC256 se ofrece en dos tipos de
encapsulado, el primero es de doble línea para
montaje en circuito impreso
en perforaciones; el segundo
encapsulado es el denominado montaje de
superficie.
El símbolo lógico según la norma
IEEE/ANSI se muestra a continuación:
CONTEXTUALIZAR CON:
Investigación documental
Competencia de calidad. El encapsulado correspondiente adoble línea y la disposición de pines se
muestra en las siguientes figuras: Conocer las normas aplicables a la
representación de los circuitos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 231
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lógicos. que tú como profesional técnico
• Investiga en textos puedas
correctamente.
interpretarlos
especializados o en las fuentes
disponibles en la Internet en qué • Por ello, y con base en tus
consisten las normas IEEE/ANSI, conocimientos y -si lo requieres quién
las establece y para qué en información complementaria,
sirven explica qué significan los
• Elabora una nota en la que
presentes los resultados de tu
distintos elementos incluidos en la
nomenclatura que se utiliza
comercialmente para identificar
búsqueda e incluye también tus los circuitos para
comentarios sobre la importancia almacenamiento de información
y utilidad de manejar estas más usados.
normas en el campo profesional.
Realización del ejercicio
• Confirma con tus compañeros, con
los propios vendedores de estos
productos o en alguna otra
fuente, que tu interpretación
Competencia lógica.
Interpretar la nomenclatura utilizada •
haya sido correcta.
Si persisten dudas, consúltalas
en circuitos comerciales para con el PSP o con algún otro
almacenamiento de datos especialista
• Es lógico suponer que los
nombres de los dispositivos
tecnológicos que se encuentran en
el mercado traen aparejada
información útil para el usuario. En
este sentido, es conveniente
• La Memoria Sólo de Lectura
Reprogramable (EPROM)
- Funcionamiento y Características
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 232
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Las EPROM, o Memorias sólo de Lectura
Reprogramables, se programan
mediante impulsos eléctricos y su
contenido se borra exponiéndolas a la luz
ultravioleta (de ahí la ventanita que
suelen incorporar este tipo de
circuitos), de manera tal que estos
rayos atraen los elementos
fotosensibles, modificando su estado. Celda de memoria de una EPROM
Cada transistor tiene una compuerta
flotante de SiO2 (sin conexión eléctrica)
que en estado normal se encuentra
apagado y almacena un 1 lógico. Durante
la programación, al aplicar una tensión (10
a 25V) la región de la
compuerta queda cargada
Vista de la Ventanita de una EPROM - eléctricamente, haciendo que el
La memoria EPROM, se compone de un transistor se encienda, almacenando de
esta forma un 0 lógico. Este dato
arreglo de transistores MOSFET de queda almacenado de forma
Canal N de compuerta aislada. En la permanente, sin necesidad de
figura se observa el transistor mantener la tensión en la compuerta ya
funcionando como celda de memoria
en una EPROM.
que la carga eléctrica en la compuerta
puede permanecer por un período
aproximado de 10 años.
Las EPROMs también emplean
transistores de puerta dual o FAMOS
(Floating Gate Avalanche-Injection
Metal-Oxide Semiconductor) de cargas
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 233
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almacenadas. Estos transistores son vez hecha la nueva programación, la
similares a los transistores de efecto de EPROM puede instalarse de nuevo y se
campo (FETs) canal-P, pero tienen dos volverá a comportar como una
compuertas. La compuerta interior o memoria de sólo de lectura.
flotante está completamente rodeada Es conveniente aclarar que una EPROM
por una capa aislante de dióxido de no puede ser borrada parcial o
silicio; la compuerta superior oselectivamente; de ahí que por más
compuerta de control es la que está pequeña que fuese la eventual
efectivamente conectada a la circuitería modificación a realizar en su
externa. contenido, inevitablemente se deberá
Para complementar la explicación de borrar y reprogramar en su totalidad.
las EPROM's conviene apuntar qué son Los tiempos medios de borrado de una
las memorias de acceso aleatorio, EPROM, por exposición a la luz
generalmente leídas y eventualmente ultravioleta, oscilan entre 10 y 30
borradas y reescritas. minutos.
Una vez grabada una EPROM con la Con el advenimiento de las nuevas
información pertinente, se instala en el tecnologías para la fabricación de
sistema en que será utilizado como circuitos integrados, se pueden
dispositivo de lectura solamente. emplear métodos eléctricos de borrado
Eventualmente, y ante la necesidad de que permiten hacerlo sin necesidad de
realizar alguna modificación en la extraerlas de la tarjeta del circuito. Las
información contenida o bien para ser memorias de sólo lectura presentan un
utilizada en otra aplicación, la EPROM esquema de direccionamiento similar
puede retirarse del sistema para al de las memorias RAM. El
borrarla mediante su exposición a luz microprocesador no puede cambiar el
ultravioleta con una longitud de onda contenido de la memoria ROM.
de 2537 Angstroms (unidad de longitud A = 10-10 m), y después - Circuito Comercial programarse con los nuevos datos. Una
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 234
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La siguiente figura muestra el símbolo proviene de las siglas en inglés
lógico de una EPROM típica fabricada Electrical Erasable Programmable Read
en tecnología CMOS. Como puede Only Memory. Actualmente estas
verse en la figura, el dispositivo está en memorias se construyen con
capacidad de almacenar un total de transistores de tecnología MOS (Metal
2048 palabras de 8 bits cada una. Sus Oxide Silice) y MNOS (Metal Nitride-
salidas, una por cada bit de la palabra, Oxide Silicon).
son triestado lo que se representa en Las celdas de memoria en las EEPROM
los pequeños triángulos en el son similares a las celdas EPROM , y la
diagrama. El dispositivo opera a partir diferencia básica con aquéllas es la
de una fuente de 5V, el positivo de la capa aislante alrededor de cada
cual se conecta a los pines Vcc, pin 24, y al de programación, pin 21. compuesta flotante, la cual es más
delgada y no es fotosensible.
Las memorias EEPROM son memorias no-
volátiles y eléctricamente borrables
a nivel de bytes. La posibilidad de
programar y borrar las memorias a
nivel de bit's supone una gran
flexibilidad, pero también una celda de
memoria más compleja. Además del
transistor de puerta flotante anterior, es
preciso un segundo transistor de
selección. El tener 2 transistores por celda
hace que las memorias EEPROM
• La memoria EEPROM
- Funcionamiento y Características
sean de baja densidad y mayor coste. La
programación requiere de tiempos
que oscilan entre 157 s y 625 s=bit.
Frente a las memorias EPROM, las
La memoria EEPROM es programable y
borrable eléctricamente y su nombre
EEPROM's ofrecen la ventaja de
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 235
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permitir su borrado y programación en
placa, aunque tienen mayor coste
debido a sus dos transistores por celda.
En cuanto a la organización y
asignación de patillas, estas memorias se
presentan como la UVPROM cuando En cuanto a la forma de referenciar los
están organizadas en palabras de 8 circuitos, estas memorias suelen
bits. comenzar con el prefijo 28, de forma
Se programan de forma casi idéntica que la 2864 indica una memoria
pero tienen la posibilidad de ser EEPROM de 64Kbytes, equivalente en
borradas eléctricamente. Esta cuanto a patillaje y modo de operación
característica permite que puedan ser de lectura a la UVPROM 2764.
programadas
circuito".
y borradas "en el Una ventaja adicional de este tipo de
memorias radica en que no necesitan
Debido a que la celda elemental de de una alta tensión de grabado porque
este tipo de memorias es más los 5 voltios de la tensión de
complicada que sus equivalentes en
EPROM o PROM y por consiguiente,
alimentación
hacerlo.
habitual sirven para
bastante más cara-, en el mercado no se
dispone de una variedad muy amplia y es
habitual que para conseguirla haya
- Circuito Comercial
Una de las memorias de este tipo es la
que recurrir a fabricantes memoria EEPROM - 28C64A que tiene
especializados; por ejemplo, a Xicor. una capacidad de 8K X 8 (64 KB).
24LC256 En la figura que aparece a continuación
se representa la disposición de los
pines de esta memoria; este tipo de
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 236
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memoria se encuentra disponible en
dos tipos de encapsulado: DIL yPLCC.
Características
Técnicas información
C
Referencia Identifica las principales aplicaciones
28C64A de las memorias tipo RAM, ROM,
Tipo EEPROM PROM, EPROM y EEPROM
CMOS • Tomando en cuenta que conocer
Capacidad l as aplicaciones de los
(bits) dispositivos tecnológicos es una
8192 X 8 forma de entender también la
Tipo de salida forma en que operan, y
5V viceversa, sería muy útil
Tiempos de complementar tus
Acceso conocimientos sobre las
120/150/200 características y forma de
ns operación de los distintos tipos
Encapsulado de memoria con una visión
DIL-28 y general sobre el tipo de
PLCC-32
EEPROM 28C64A •
aplicaciones prácticas que tiene
cada una de ellas.
Investiga en textos o revistas
especializados, o en las fuentes
CONTEXTUALIZAR CON: disponibles en la Internet,
cuáles son algunas de las Redacción de trabajo
principales aplicaciones que
tienen las memorias RAM, ROM,
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 237
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PROM, EPROM y EEPROM. EEPROM
• Elabora un cuadro en el que • Aprovecha el significado de los
concentres la información nombres para organizar
obtenida y analízala. acumulativamente las
características de estas formas • Elabora una breve explicación de de almacenamiento de
la forma en que opera la información memoria para conseguir los
objetivos en cada aplicación y
agrégala al reporte con los
resultados de la búsqueda que
hiciste. 2.4.2 EL CONVERTIDOR DIGITAL-
ANALÓGICO
Estudio individual • El Convertidor DAC de Escalera
R/2R
Competencia científico- Esta versión, conocida como de red en
escalera, sólo requiere dos valores de
teórica resistencias, por lo cual su
Describir las principales diferencias implementación es muy sencilla.
entre las memorias para el
almacenamiento de datos de sólo lectura.
• Repasa los contenidos que
revisaste sobre el tema y elabora un
esquema que te permita
estudiar las principales
características las memorias
RAM.ROM, PROM. EPROM y
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 238
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Como ya se mencionó, en el sistema
binario, el bit más significativo es el de
mayor peso, o importancia; el bit que
le sigue, hacia la derecha, posee la
mitad de este peso y así
sucesivamente.
En la siguiente figura se muestra un
diagrama circuital simplificado que
ilustra el principio de funcionamiento de un
convertidor D/A. Puesto que el
amplificador operacional funciona
realimentado, el voltaje en el punto A es
cero, por ser una tierra virtual. Por tanto, la
corriente por cada una de las
resistencias es inversamente • Funcionamiento proporcional a sus respectivos valores.
La operación de los convertidores Esto significa que la corriente por la
digital/analógico, o DACs (Digital to
Analog Converters) es muy sencilla.
Un convertidor de digital a analógico
resistencia R/2 será el doble de la
corriente por la resistencia R y así
sucesivamente. Por esto, el bit de más
funciona básicamente como un peso, b5, en este caso, aporta la mayor
sumador, convirtiendo una palabra cantidad de corriente.
digital a un voltaje análogo equivalente
sumando todos los unos de la palabra digital,
pero asignándoles un peso de acuerdo a su
posición dentro de la palabra.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 239
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Las corrientes que fluyen por las seis
resistencias también lo hacen por la
resistencia de realimentación, Rf; por • Circuito Comercial
ello, la magnitud del voltaje a la salida del
amplificador es igual al producto de la
corriente total la suma de todas
Los convertidores de la serie DAC0800
fabricados por National Semiconductor
son convertidores DAC de 8 bits y de
las corrientes por el valor de esta velocidades elevadas, lo que les
resistencia. permite tiempos de estabilización de
A pesar de que este circuito es su salida de 100 ns.
conceptualmente sencillo, no se utiliza La salida del dispositivo es una fuente
con frecuencia debido a que requiere de corriente, así que debe ser
de varias resistencias de valores convertida a voltaje, utilizando una diferentes cada una, las cuales deben
simple resistencia, o un convertidor cumplir con requisitos estrictos de activo de corriente a voltaje con
precisión para garantizar la exactitud amplificadores operacionales. En la
en la operación del convertidor. figura se muestra la manera típica de
conexión de este dispositivo.
Es importante observar que este
convertidor tiene dos salidas de
corriente balanceadas, lo que permite
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 240
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
generar voltajes diferenciales a su El circuito que se representa en la
salida. figura de la siguiente página
Como se muestra en la siguiente corresponde a un convertidor flash de 3
bits. figura, también es posible utilizar
únicamente una de las fuentes de Para entender su funcionamiento,
corriente a la salida. supóngase que el voltaje de referencia,
Vref. es igual a 8V y que el voltaje de
entrada que se desea convertir es de
5.5 V. Debido a la red de divisores de
tensión implementada por las 8
resistencias de valor R, la entrada
positiva al comparador superior es de 7V,
la del siguiente comparador hacia abajo es
de 6V y así sucesivamente. Si el voltaje de
entrada que se aplica por
2.4.3 LOS CONVERTIDORES ADC igual a todas las entradas negativas de
los 7 comparadores es de 5.5V, • Convertidores tipo FLASH
- Funcionamiento
entonces los 5 comparadores inferiores
presentarán niveles bajos a sus salidas,
mientras que en los dos superiores los
Los convertidores Flash son los más niveles de salida serán altos. Es así
veloces, pero también los más entonces que la entrada al 74LS148
complejos y costosos. Se utilizan será interpretada como la de más alta
ampliamente en osciloscopios digitales prioridad.
donde las velocidades de conversión
son extremadamente altas. Uno de
tales convertidores para "n" bits
requiere de 2n-1 comparadores, pero
la conversión se lleva a cabo en un solo
ciclo.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
241
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Este convertidor, además de requerir
un número muy reducido de
componentes externos para su
funcionamiento, ofrece internamente la
función de muestreo y retención. Sus
salidas son triestado y opera a partir de
fuentes de voltaje de 3V, lo que le permite
funcionar con consumos de potencia muy
bajos (40 mW). En su fabricación se
emplea tecnología CMOS y se ofrece en
encapsulados TS-SOP de 20 pines.
En la figura siguiente se muestra la
configuración de pines del convertidor y un
diagrama esquemático en el que se le
muestra conectado para convertir
señales de una fuente de baja
- Circuito Comercial impedancia.
El ADC08351 es un convertidor
"FLASH" de muy alta velocidad y sus
aplicaciones están relacionadas con la
digitalización de video, cámaras
fotográficas digitales, comunicaciones,
imágenes médicas y otras, donde son
necesarias velocidades de conversión
bastante altas. El ADC08351, con
capacidad para 42 MSPS (Mega Samples
Per Second: Millones de muestras por
segundo) y con una resolución de 8 bits es
una buena alternativa.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
242
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
La técnica de aproximaciones sucesivas es
una de las de más amplio uso para la
fabricación de convertidores A/D. Su
tiempo de conversión es inferior al de
las otras modalidades de
convertidores, y, además, es constante,
independientemente de la magnitud del
dato a convertir. En la figura siguiente se
muestra el diagrama de bloques que
representa en forma muy
simplificada el principio de
funcionamiento de un convertidor de 4 bits.
Obsérvese el circuito de desacoplo del
reloj y las precauciones en el
suministro de voltaje para desacoplar la
entrada de potencia análoga y la digital. La
inductancia FE es en núcleo de ferrita y se
utiliza para evitar que debido a la velocidad de
operación tan elevada el ruido de la sección
digital se filtre hacia la parte analógica.
• Convertidores A/D tipo
Aproximaciones Sucesivas
Para ponerlo en operación, además de los
elementos de control los cuales no se
muestran en el diagrama se requiere
- Funcionamiento un registro de aproximaciones
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 243
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
sucesivas (SAR), un DAC y un uno de los dispositivos más populares;
comparador. el ADC0804.
Al iniciar un ciclo de conversión, el En la imagen que aparece a
control del dispositivo comienza por continuación se muestra la
aplicar un 1 lógico al bit más configuración de pines del ADC0804,
significativo del SAR. La salida del DAC el cual es un CI CMOS de 20 pines que
se compara con el voltaje de entrada a realiza conversión A/D usando el
ser convertido: si ésta es mayor que el
voltaje de entrada, el 1 lógico se elimina y
en su lugar se pone un 0. Por el contrario,
si la comparación indica que la salida del
DAC es menor que el voltaje de entrada,
el 1 lógico en la
método de aproximaciones sucesivas.
Algunas de sus características más
importantes son las siguientes:
posición más significativa se deja.
Cumplida esta fase, el control procede ahora a
colocar un 1 en el siguiente bit
más significativo y a repetir el
procedimiento descrito. Un convertidor de 8 bits,
por tanto, solo requerirá de 8 ciclos cómo estos
para completar una conversión.
- Circuito Comercial
Los ADC's los comercializan varios
Tiene dos entradas analógicas,
VENT
(+) y VENT
(-), que permiten
tener entradas diferenciales. En
fabricantes de CI y cuentan con un otras palabras, la entrada
amplio rango de características y analógica real, VENT
, es la
rasgos de operación. Para tener una diferencia en los voltajes
idea de lo que en realidad se usa en
aplicaciones de sistemas se analizará
aplicados a estos pines (VENT
analógico=VENT
[+] — VENT
[—]). En
mediciones en un solo punto,
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 244
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
la entrada analógica se aplica a reloj de 606 kHz el tiempo de
VENT
(+), en tanto que VENT
(—) conversión es de
está conectada a tierra analógica. aproximadamente 100ns.
Durante la operación normal, el • Convertidores A/D tipo Rampa
convertidor usa Vcc
=+5 V como Binaria
voltaje cíe (bajo voltaje) referencia y la entrada analógica
puede variar de 0 a 5 V a límite de
escala.
Convierte el voltaje analógico de
entrada a una salida digital de
ocho bits. Las salidas digitales
- Funcionamiento
En una de las versiones más simples del
ADC de rampa, se usa un contador binario
como registro y se permite que el reloj
incremente el contador un
escalón a la vez hasta VAX
> VA. Se
tienen búferes de triestado, de denomina ADC de rampa digital
modo que se pueden conectar porque la forma de onda en VAX
es una
con facilidad en una especie de rampa escalón por escalón.
configuración de bus de datos. También se denomina ADC tipo
Con ocho bits, la resolución es 5
V/255 - 19-6 mV.
contador. En el siguiente esquema se
ilustra el diagrama de una ADC de rampa
digital. Tiene un circuito interno generador de reloj que produce
una frecuencia f=l/(l.lRc), donde
R y C son valores de
componentes conectados
externamente. Una frecuencia de reloj
común es 606 kHz usando R=0k y C=
150 pF. Si se desea se puede usar
una señal de reloj externa
conectándola al pin CLK IN. Si se usa
una frecuencia de
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
245
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
La figura que aparece enseguida A medida que el contador
permite complementar la explicación. avanza, la salida del DAC, VAX
. se
Como puede observarse en ella, el incrementa un escalón a la vez.
convertidor contiene un contador, un DAC, un
comparador analógico y una compuerta AND
de control. La salida del contador sirve como la
señal activa en BAJO de fin de conversión FDC.
Si se supone que VA el voltaje analógico que
será convertido es positivo, la
operación sería la siguiente:
Se aplica un pulso de INICIO para
restablecer el contador a 0. El
estado ALTO de INICIO también
inhibe el escalón de los pulsos de
reloj por la compuerta AND hacia el
contador.
Con ceros en su entrada, la
salida del DAC será VAX
= 0 V,
Como VA > V
AX, la salida del
comparador, FDC, será ALTA.
Cuando INICIO retorna a BAJO, la
compuerta AND se habilita y los
pulsos de reloj pasan hacia el
contador.
Esto continúa hasta que VAX
alcanza un escalón que excede VA
en una cantidad igual o mayor que
VT (comúnmente de 10 a 100 /uV).
En este punto. FDC pasará a BAJO
e inhibirá el flujo de pulsos hacia el
contador y entonces éste dejará de
contar.
Ahora el proceso de conversión
está completo de acuerdo con lo
señalado mediante la transición de
ALTO a BAJO en FDC y el
contenido del contador es la
representación de VA.
El contador mantendrá el valor
digital hasta que el siguiente pulso
de INICIO comience una nueva
conversión.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 246
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
- Circuito Comercial Necesita una sola fuente de
voltaje Uno de los convertidores de rampa
binaria comerciales y de común Interface TTL compatible
aplicación es el HI 5703 fabricado por Salidas digitales de 3.3 Volts
Intersil.
Algunas de sus aplicaciones Se trata de un convertidor monolítico
importantes son: analógico/digital de 10 bits está diseñado para aplicaciones de grandes
velocidades y de bajo consumo de Digitalización
profesional
de video
potencia. Tiene una frecuencia de
muestreo de 40 Mb/s. Esta frecuencia Diagnóstico médico
de muestreo se ha logrado con una Sistemas digitales de
arquitectura completamente diferencial con
circuitos internos de Simple &
Hold. Los latches de salida de datos
permiten tener la información de una
señal analógica de entrada con tan solo
comunicación
Adquisición
velocidad
de datos a alta
siete ciclos de reloj.
Algunas características importantes y de
mayor relevancia para este ADC se
enlistan a continuación.
Velocidad de muestreo: 40 MSPS
Bajo consumo de potencia
Gran ancho de banda de entrada
Incluye un chip de sample & hold
En la siguiente figura se muestra la
disposición de pines para el ADC HI5703.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 247
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
En el esquema que aparece
enseguida se ejemplifica el
alambrado
típica.
para una aplicación CONTEXTUALIZAR CON:
Redacción de trabajo
Competencia tecnológica
Identificar las tendencias en el
desarrollo de los convertidores A/D y
D/A
• Revisa nuevamente la sección de
este manual que se dedicó a
revisar los convertidores
analógico-digital y digital-
analógico y saca tus propias
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 248
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
conclusiones sobre la
importancia que tienen este tipo de
dispositivos en el mundo
contemporáneo.
• Investiga en textos
especializados, en centros de
documentación del área
tecnológica o en fuentes
disponibles en la Internet, ¿qué
limitaciones presentan
actualmente este tipo de
dispositivos?¿ Cómo están
evolucionando y por qué? ¿qué
características tendrán a futuro y
para qué?
• Elabora un trabajo escrito en el
que presentes los resultados de
tu investigación y analízalos
• Revisa las conclusiones que
habías planteado el iniciar esta actividad
y actualízalas con base en las respuestas
que diste a las
interrogantes que se te
plantearon para realizar este
trabajo.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 249
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
PRÁCTICAS DE EJERCICIOS Y LISTAS DE COTEJO DEL CAPÍTULO 2
Unidad de
aprendizaje
Práctica número:
Nombre de la
práctica:
Propósito de la
Práctica
Escenario
Duración
2
8
Operación de elementos biestables (Latches).
Al finalizar la práctica, el alumno operará diferentes circuitos de memoria básicos
implementados con compuertas (Latches).
Taller
3h
Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta • Cl 74LS32 (OR) • Una fuente de • Unas pinzas de punta.
• CI 74LS02 (NOR) alimentación DC de 5 V/1 • Unas pinzas de corte.
• CI 74LS04 (NOT) A. • Unas pinzas pelacable
• CI LS08 (AND) • Un multímetro.
• CI 74LS00 (NAND) • Un protoboard.
• 4 Resistores de 330
Ohm
• Manual ECG de
reemplazos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 250
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
recomendaciones del fabricante.
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 251
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Desarrollo
1. Consulta en tu manual de reemplazos ECG la configuración de pines de todos y cada uno
de los CI´s.
2. Una vez que has investigado la configuración de pines, arma el circuito de la figura 1.
Este es un circuito biestable formado por dos inversores interconectados con realimentación.
Los otros dos inversores conectados en cascada cumplen el propósito de proveer aislamiento entre
la carga (led) y el arreglo biestable.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 252
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
3. Energiza el circuito y verifica el estado de los dos leds a la salida del biestable .
4. Lleva a cabo la tarea de encender y apagar la fuente de voltaje observando que el estado
inicial de los leds es aleatorio (al azar) pero que mientras no se apague la fuente el circuito
mantendrá el estado de salida sin variación alguna.
5. Explica el funcionamiento del biestable de acuerdo a lo observado
LACTH SET"
6. Arma el circuito de la Figura 2 en protoboard, realiza el "Análisis de Estados" visto en
clase para obtener su tabla de verdad. NOTA: el switch S1 puede ser un alambre conectado a
tierra.
Nuevamente en este circuito el elemento responsable de almacenar la información es la primera
de las compuertas OR. La otra se coloca con el fin de suministrar el aislamiento necesario para
que el led no perturbe el funcionamiento del LATCH.
7. Acciona el "interruptor" S1 para introducir diferentes estados lógicos (0 ó 1) a la entrada
del LATCH
8. Observa lo que sucede cuando la salida queda en nivel alto y accionamos nuevamente el
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 253
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
switch S1.
9. Explica lo ocurrido en el punto anterior.
10. Anota el tipo de LATCH que es el circuito anterior.
11. Explica por qué es de este tipo.
LATCH SR"
12. Arma el circuito de la figura 3. Este es un cerrojo o Latch RS para el cual se verificarán los
estados lógicos a la salida
13. Lleva los dos interruptores S1 y S2 a su posición cerrada, con lo cual las entradas a las
compuertas se harán ambas cero.
14. Energiza el sistema y toma nota de su estado utilizando el led como indicador.
15. Explica el estado de la salida cuando ambos switches se encuentran en cero
16. Acciona el interruptor S1, llevándolo a su posición abierta, activando así la entrada S (set
poner en 1) del cerrojo y forzando la salida del mismo a 1.
17. Explica cómo ocurre lo anterior
18. Regrese el interruptor S1 a su posición cerrada, dejando nuevamente al cerrojo en estado
de reposo.
19. Repite el procedimiento indicado en el paso 4 pero ahora con e! interruptor S2
20. Anota lo que sucede cuando se realiza el procedimiento anterior
21. Regresa S1 a su posición original cerrado, colocando el sistema en reposo nuevamente.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 254
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Desarrollo
22. Ensaya ahora la activación o apertura simultánea de ambos interruptores
23. Anota lo que pasa cuando se lleva a cabo una activación de este tipo
24. Elabora la tabla de verdad correspondiente al Latch SR de acuerdo con las observaciones
realizadas durante el desarrollo de la actividad
25. Anota las conclusiones que consideres más relevantes
26. Presenta tus conclusiones y discútelas en el grupo
27. Desarma el circuito según las normas de seguridad aplicables
28. Limpia tu área de trabajo
29. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
30. Guarda los manuales de fabricante utilizados
31. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control, incluyendo los
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 255
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Lista de cotejo de la práctica
número 8:
Nombre del alumno:
Instrucciones: A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante
su desempeño.
Desarrollo
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Consultó en el Manual de Reemplazos ECG la configuración de pines
de todos los CI's
2. Armó el circuito de la figura 1
3. Energizó el circuito y verificó el estado de los led's a la salida del
biestable
4. Llevó a cabo el encendido y apagado de la fuente de voltaje e hizo
las observaciones requeridas
5. Explicó el funcionamiento del biestable de acuerdo con sus
observaciones
6. Armó el circuito que se muestra en la figura 2 en protoboard, realizó
Si No No
aplica
el "análisis de estados" y elaboró la Tabla de Verdad"
correspondiente
7. Accionó el interruptor S1 para introducir diferentes estados lógicos
(0 ó1) a la entrada del Latch
8. Observó lo que ocurría cuando la salida queda en nivel alto y
nuevamente se acciona el switch S1
9. Explicó lo ocurrido en el punto anterior
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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256
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Desarrollo
10. Respondió por escrito qué tipo de Latch es el del circuito anterior
11. Explicó por qué lo clasificó de esa manera
12. Armó el circuito que aparece en la figura 3.
13. Llevó los idos interruptores S1 y S2 a su posición cerrada para que
las entradas se colocaran en cero.
Si No No
aplica
14. Energizó el sistema y tomó nota de su estado, utilizando al Led
como indicador
15. Explicó el estado de la salida cuando ambos switches se encuentran
en cero
16. Accionó el interruptor S1, llevándolo a su posición abierta para
activar así la entrada S del cerrojo y forzar su salida en 1
17. Explicó el punto anterior
18. Regresó el interruptor S1 a su posición cerrada, dejando nuevamente
el cerrojo en estado de reposo
19. Repitió el procedimiento indicado pero ahora con el interruptor S2
20. Anotó lo que ocurre cuando se realiza el procedimiento anterior
21. Regresó S1 a su posición original cerrado, colocando al sistema
nuevamente en reposo
22. Ensayó la activación o apertura simultánea de ambos interruptores
23. Anotó lo que ocurre cuando se lleva a cabo una activación de este
tipo
24. Elaboró la Tabla de Verdad correspondiente al Latch SR de acuerdo
con las observaciones
25. Anotó las conclusiones más relevantes
26. Presentó sus conclusiones y las discutió en el grupo
27. Desarmó el circuito según las normas de seguridad aplicables
28. Limpió su área de trabajo
29. Guardó los dispositivos, materiales y equipos utilizados
30. Guardó los Manuales del Fabricante que utilizó
31. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control, en el que incluyó también la descripción de los
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones de
la práctica
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 257
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Observaciones:
PSP:
Hora de Hora de Evaluación:
inicio: término:
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Unidad de
aprendizaje
Práctica número:
Nombre de la
práctica:
Propósito de la
Práctica
Escenario
Duración
2
9
Operación de contadores MSI
AL finalizar la práctica, el alumno operará elementos contadores implementados
en MSI, observando la concordancia de operación con lo que se especifica en
manuales de fabricantes.
Taller
4h
Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta • Cl 74LS193 • UnA fuente de • Unas pinzas de punta.
• 2 interruptor SPTS alimentación DC de 5 V/1 • Unas pinzas de corte.
• 4 pulsadores NA A. • Unas pinzas pelacable
• Un resistor de 10K • Un multímetro.
• 10 resistores de 330 • Un protoboard.
Ohm
• Manual ECG de
reemplazos
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Procedimiento
Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
recomendaciones del fabricante.
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 260
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• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Procedimiento
1. Consulta en tu manual de reemplazos ECG la configuración de pines de todos y cada uno
de los CI´s.
2. Una vez que has investigado la configuración de pines, arma el circuito de la figura 1.
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Procedimiento
3. Lleva todos los interruptores a su posición cerrada y energiza el circuito.
4. Prefija en los interruptores de datos, SA - SD, el número 0111 (710).
5. Carga este dato en el contador pulsando momentáneamente el interruptor de carga SL.
6. Observa las líneas de salida del contador.
7. Explica qué es lo que ves después de hacer estos movimientos.
8. Decrementa el contador accionando repetidamente el interruptor SP
9. Anota cuántos pulsos de SP son necesarios para que el contador llegue a cero.
10. Anota las posibles diferencias en el conteo decreciente.
11. Ensaya a prefijar diferentes valores en el contador
12. Anota, en cada caso, lo que sucede.
13. Anota las conclusiones que consideres más relevantes
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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262
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Procedimiento
14. Presenta tus conclusiones y discútelas en grupo.
15. Desarma el circuito según las normas de seguridad aplicables
16. Limpia tu área de trabajo
17. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
18. Guarda los manuales de fabricante utilizados
19. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control, en el que incluyas
la descripción de los procedimientos realizados, y las observaciones y las conclusiones de la práctica.
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Lista de cotejo de la práctica
número 9:
Nombre del alumno:
Instrucciones:
Operación de contadores MSI
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante
su desempeño.
Desarrollo
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Consultó en el Manual de Reemplazos ECG la configuración de todos
y cada uno de los CI's
2. Armó el circuito de la figura 1
3. Llevó todos los interruptores a su posición cerrada y energizó el
circuito
4. Prefijó en los interruptores de datos SA-SD, el número 0111(710)
5. Cargó en el contador el dato anterior pulsando momentáneamente
el interruptor de carga SL
6. Observó las líneas de salida del contador
7. Explicó por qué ocurren los cambios que registró en sus
observaciones
8. Decrementó el contador accionando repetidamente el interruptor SP
9. Anotó cuántos pulsos de SP fueron necesarios para que el contador
llegara a cero
10. Anotó las posibles diferencias en el conteo decreciente
11. Ensayó a prefijar diferentes valores en el contador
12. Anotó lo que sucedió al realizar la actividad anterior
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
Si No No
aplica
264
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
13. Anotó las conclusiones más relevantes
14. Presentó sus conclusiones y las discutió en el grupo
15. Desarmó el circuito según las normas de seguridad aplicables
16. Limpió su área de trabajo
17. Guardó los dispositivos, materiales y equipos utilizados
18. Guardó los Manuales del Fabricante que utilizó
Si No No
aplica
19. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control en el que incluyó la descripción de los procedimientos
realizados, y las observaciones y las conclusiones de la práctica
Observaciones:
PSP:
Hora de Hora de Evaluación:
inicio: término:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 265
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Unidad de
aprendizaje
Práctica número:
Nombre de la
práctica:
Propósito de la
Práctica
Escenario
Duración
2
10
Operación de registros de corrimiento como
retardadores de datos
Al finalizar la práctica el alumno manejará circuitos de corrimiento para retardar la
información en circuitos de control de tiempos.
Taller
3h
•
•
•
•
•
Materiales
2 CI 74LS74
2 led
Un resistor de 1K Ω
2 resistor de 330 Ω
Manual ECG de
reemplazos
•
•
•
Maquinaria y Equipo
Una fuente de
alimentación DC de 5 V/1 A.
Un multímetro.
Un protoboard.
Herramienta
• Unas pinzas de punta.
• Unas pinzas de corte.
• Unas pinzas pelacable
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 266
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
recomendaciones del fabricante.
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 267
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Procedimiento
1. Arma, en protoboard, el circuito de la Figura 1 que se muestra utilizando los manuales del
fabricante.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 268
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
2. Verifica todas y cada una de las conexiones del circuito antes de energizar
3. Energiza el circuito con al fuente de 5V con la debida precaución
4. Anota el estado inicial de tu sistema (sin señal de reloj)
5. Alimenta la entrada del reloj donde corresponde. Nota: el reloj deberá tener una frecuencia
de 40 pulsos por minuto.
6. Manda un cero lógico a la entrada IN cerrando el switch 1.
7. Observa las salidas QA y QD (deberán ser cero)
8. Anota tus observaciones
9. Ingresa un 1 lógico abriendo el switch S1
10. Observa la salida QA (deberá ser uno con el primer pulso de reloj)
11. Observa ahora la salida QD
12. Anota el número de pulsos de reloj necesarios para que "aparezca" el uno que ingresaste en
el punto 9.
13. Explica el funcionamiento del retardador de datos a tus compañeros de equipo.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 269
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
14. Anota tus conclusiones del funcionamiento del circuito
15. Discute tus conclusiones con tus compañeros de grupo
16. Desarma los circuitos según las normas de seguridad aplicables
17. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
18. Guarda los manuales de fabricante utilizados
19. Limpia tu área de trabajo
20. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
incluyendo los
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 270
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Lista de cotejo de la práctica
número 10:
Nombre del alumno:
Instrucciones:
Operación de registros de corrimiento como retardadores
de datos
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Armó en protoboard el circuito de la figura 1 con el apoyo de los
Manuales del Fabricante
2. Verificó todas y cada una de las conexiones del circuito antes de
energizar
3. Energizó el circuito con la fuente de 5 V con la precaución debida
4. Anotó el estado inicial de su sistema (sin señal de reloj)
5. Alimentó correctamente la entrada del reloj
6. Mandó un cero lógico a la entrada IN cerrando el switch 1
7. Verificó que las salidas QA y QD estuvieran en cero
8. Anotó sus observaciones sobre los resultados de las manipulaciones
anteriores
9. Ingresó un 1 lógico abriendo el switch S1
10. Verificó que la salida QA fuera 1 con el primer pulso de reloj
11. Observó lo que ocurre con la salida QD
12. Anotó el número de pulsos necesarios para que apareciera el 1 que
ingresó al abrir el switch S1
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
Sí No No
aplica
271
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
13. Explicó el funcionamiento del retardador de datos a sus compañeros
de equipo
14. Anotó sus conclusiones sobre el funcionamiento del circuito
15. Discutió sus conclusiones con sus compañeros de grupo
16. Desarmó los circuitos de acuerdo con las normas de seguridad
aplicables
17. Guardó los dispositivos, materiales y equipos que utilizó
18. Guardó los Manuales del Fabricante que utilizó
19. Limpió su área de trabajo
20. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control en el que incluyó una descripción de los procedimientos
realizados, así como las observaciones y conclusiones de la práctica
Observaciones:
PSP:
Sí No No
aplica
Hora de Hora de Evaluación:
inicio: término:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 272
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Unidad de
aprendizaje
Práctica número:
Nombre de la
práctica:
Propósito de la
Práctica
Escenario
Duración
2
11
Operación de un convertidor D/A en circuitos de
control
Al finalizar la práctica el alumno identificará los principios de operación de un
convertidor D/A como elemento de acondicionamiento de señal en un
sistema electrónico de control
Taller
3h
Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta • Un Tablero de Lógica • Un Multímetro Digital • 20 Puntas con mini
Avanzada. • Una Fuente de 5 V cd conector.
• Un Tablero de Lógica • Una pinza de punta
Básica. • Una pinza de corte
• Manual ECG.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 273
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
recomendaciones del fabricante.
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 274
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Procedimiento
1. Utiliza tu tablero de lógica avanzada y alambra, el circuito de la Figura 1 que se muestra
utilizando los conectores correspondientes
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 275
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
2. Verifica todas y cada una de las conexiones del circuito antes de energizar
3. Gira el potenciómetro del reloj variable completamente en el sentido horario, y el s).
4. Ajusta el período de barrido horizontal del osciloscopio a 0,1 milisegundos y la sensibilidad
vertical a 0,01 volt (10 mV.). La pantalla debe ser acoplada a la ca para estos pasos del
procedimiento; si empleas una punta de prueba de pantalla ajustable, colócala en la posición X1.
Asegúrese que el gancho de tierra está conectado a GND.
5. Enciende la alimentación del circuito y observa la forma de la onda en el osciloscopio.
6. Describe la forma de la onda y explica.
7. Determina cuál es la resolución o el tamaño de cuantificación del convertidor D/A.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 276
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
8. Identifica cuántos "pasos" existen en la forma de onda total.
9. Explica por qué la señal de escalera tiene el número de pasos observado en el punto8
10. Elabora conclusiones respecto al funcionamiento de un convertidor D/A
11. Discute tus conclusiones con tus compañeros de grupo tus conclusiones
12. Desarma los circuitos de conformidad con las normas de seguridad aplicables
13. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
14. Guarda los manuales de fabricante utilizados
15. Limpia tu área de trabajo
16. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control, en el cual incluyó
una descripción de los procedimientos realizados, así como las observaciones y las
conclusiones de la práctica.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 277
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Lista de cotejo de la práctica
número 11:
Nombre del alumno:
Instrucciones:
Operación de un convertidor D/A en circuitos de control
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Utilizó su tablero de lógica avanzada para alarmar con los
conectores correspondientes el circuito de la figura 1
2. Verificó todas y cada una de las conexiones del circuito antes de
energizar
Si No No
aplica
3. Giró el potenciómetro del reloj variable completamente en el
sentido horario y interruptor FAST-SLOW (rápido-lento) a FAST
(rápido)
4. Ajustó el período de barrido horizontal del osciloscopio a 0,1
milisegundos y la sensibilidad vertical a 0,01 Volt (10 mV). En caso de
haber usado una punta de prueba de pantalla grande, la colocó en la
posición XI y se aseguró que el gancho de tierra estuviera
conectado a GND
5. Encendió la alimentación del circuito y observó en el osciloscopio
cómo es forma de la onda que se produjo
6. Describió y explicó la forma de onda registrada durante la actividad
anterior
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
278
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
7. Determinó cuál es la resolución o el tamaño de cuantificación del
convertidor D/A
8. Identifica cuántos "pasos" existen en la forma de onda total
9. Explica por qué la señal de escalera tiene el número de pasos
observados en la actividad referida en el numeral 8..
10. Elaboró conclusiones respecto al funcionamiento de un convertidor
D/A
11. Discutió sus conclusiones con sus compañeros de grupo
12. Desarmó los circuitos de conformidad con las normas de seguridad
aplicables
13. Guardó los dispositivos, materiales y equipos utilizados
14. Guardó los Manuales del Fabricante que utilizó
15. Limpió su área de trabajo
16. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control, en el cual incluyó una descripción de los procedimientos
realizados, así como las observaciones y conclusiones de la práctica
Observaciones:
PSP:
Si No No
aplica
Hora de Hora de Evaluación:
inicio: término:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 279
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
RESUMEN DEL CAPÍTULO 2
Este capítulo estuvo centrado en el Los latches son la base para los análisis
de los circuitos secuenciales; circuitos secuenciales ya que, si a un es
decir, de circuitos que incorporan la circuito de cerrojo le agregamos una
variable tiempo. Para que un circuito señal de habilitación conocida como
secuencial pueda manejar dicha reloj se genera un nuevo dispositivo
variable, es indispensable que denominado báscula o Flip-flop.
incorporen un nuevo bloque: el bloque
de memoria. Este nuevo dispositivo -denominado
Flip-flop- es un elemento de memoria
El bloque de memoria afecta la salida que depende del tiempo, ya que
de un circuito, de manera que las responde a una señal de reloj. En este
salidas no sólo dependerán del estado sentido, se le considera como un
presente de las entradas sino también dispositivo síncrono, es decir, que su
de las entradas anteriores que han sido estado de salida cambiar en el
almacenadas en el bloque de memoria momento en que reciba la señal de en
diferentes momentos. reloj.
Los circuitos o elementos básicos de Con base en los dispositivos de tiempo
memoria que integran el bloque se pueden fabricar, por ejemplo,
mencionado anteriormente son los osciladores y circuitos de
denominados biestables. Estos temporización, los cuales pueden ser
circuitos deben su nombre al hecho de programados para emplearse en
que sólo pueden adoptar dos estados dispositivos de control más complejos
que por lo general son que se utilizan en entornos
complementarios entre sí. Se les industriales.
conoce como latches o cerrojos.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 280
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Uno de los circuitos temporizadores Los contadores pueden implementarse
comúnmente utilizados en la de manera síncrona o asíncrona. En el
actualidad es el denominado LM 555, primer caso, se trata de circuitos en los
el cual puede funcionar como cuales todos los elementos o circuitos
dispositivo de disparo o bien como
dispositivo oscilador aplicado como señal
de reloj en circuitos secuenciales.
Como se mencionó a lo largo del
capítulo, existe una variedad de Flip- flop
´s; entre ellos cabe mencionar a
de tiempo responden a un mismo pulso
de reloj; mientras que en los asíncronos,
los elementos de tiempo no responden a
un mismo pulso de reloj sino que, las
etapas finales tienen como señal de reloj
las salidas de las etapas anteriores.
los FF JK, a los FF D y a los FF SR. Las Como se dijo anteriormente, los
aplicaciones de los FF son múltiples y elementos biestables son los
son la base para diseñar circuitos
secuenciales
elementos básicos de memoria que si se
integran a gran escala generan otro tipo de
dispositivos: las memorias. Una de las aplicaciones más
Las memorias pueden ser de varios importantes de los circuitos de tiempo
tipos. Es importante diferenciar las han son los denominados registros de
sido programadas durante su corrimiento o desplazamiento que
manufactura, de aquéllas que aunque juegan un papel central en la
hayas sido programadas previamente, transmisión de datos, tanto en forma
ofrecen la posibilidad de grabar nueva serial como en paralelo.
información. Los contadores son otro tipo de
El primer tipo de memorias se conocen circuitos ampliamente utilizados
como memorias ROM (Read Only debido a que permiten diseñar u poner
Memory) o bien memorias de sólo en operación un gran número de
lectura; las del segundo tipo se procesos y sistemas de control tanto
denominan memorias RAM (Random en el medio industrial como en entornos ámbito domésticos.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 281
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Acces Memory) o también memorias de Con este tema cierra el segundo
acceso aleatorio.
Estas memorias pueden encontrarse
capítulo el presente Manual y concluye el
Módulo.
en el mercado con distinta Como en el caso del primer capítulo, es
nomenclatura comercial y ofrecen la recomendable que si tienes dudas
posibilidad de que el usuario las sobre algunos de los conceptos o
programe de acuerdo con necesidades algoritmos que se revisaron a lo largo
específicas. del Manual, lo revises nuevamente con
más detenimiento y consultes con Por último, se analizó también el papel de los conversores Analógico-Digital y otros compañeros, otros especialistas y,
por supuesto con el PSP, para que te Digital-Analógico para atender las necesidades de conversión de datos en
sistemas electrónicos industriales. En
asegures de conseguir la comprensión
cabal de todos los temas y de esa
este sentido, los convertidores forma sustentes también tu solvencia
permiten que señales analógicas profesional a futuro.
difíciles de manipular en determinados
procesos, se conviertan al lenguaje digital y
puedan manejarse de manera más fácil.
Hay distintos tipos de convertidores; entre ellos
están los conversores tipo
Flash -utilizados para hacer
conversiones de alta velocidad, los
convertidores tipo aproximaciones
sucesivas y, los conversores de rampa
binaria o rampa digital. A nivel
comercial están disponibles distintos tipos
de convertidores, pero destacan los de la
serie ADC 8000.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
282
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS DEL CAPÍTULO 2
1. ¿En qué consiste un diagrama de bloques?
2. ¿Qué es un diagrama de transición?
3. ¿Qué es un Latch?
4. ¿A qué se denomina Tabla de Excitación"?
5. Menciona qué tipo de latch's Set-Reset pueden implementarse
6. ¿Para qué sirven los diagramas de tiempos?
7. ¿Para qué sirven los circuitos de tiempo?
8. ¿Qué diferencia a un temporizador astable de un monoestable?
9. ¿Cuál es la ecuación que describe un circuito estructurado en modo astable?
10. ¿Cuál es la ecuación que describe un circuito estructurado en modo
monastable?
11. ¿Por qué no es necesario analizar detalladamente la circuitería interna de los
FF sincronizados por pulsos de reloj para usarlos?
12. Dibuja el símbolo y la tabla de verdad correspondiente para un Flip-flop D
sincronizado por reloj que dispara en una transición positiva del mismo.
13. ¿En qué consisten los registros de corrimiento?
14. ¿Cómo se clasifican los registros de corrimientos?
15. Menciona al dos de los circuitos para el registro de corrimientos que se
encuentren disponibles en el mercado:
16. ¿Qué es un contador y qué tipos de contadores hay?
17. ¿Qué es una memoria ROM?
18. ¿En qué consiste una memoria PROM?
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 283
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
19. ¿Qué caracteriza a una memoria tipo EPROM?
20. ¿A qué se denomina memoria tipo EEPROM?
21. ¿Qué tipos de convertidores existen?
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 284
e Instalación y Mantenimiento
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RESPUESTAS A LA AUTOEVALUACION DE CONOCIMIENTOS DEL
CAPÍTULO 2
1. Un diagrama de bloques puede definirse como una representación compuesta
de bloques, o de bloques funcionales, que enlazan las variables del sistema
2. Es un diagrama que se utiliza para analizar los circuitos secuenciales porque
permite representar las transiciones que sufre un FF.
3. Un latch es un elemento biestable, es decir, es un elemento que tiene la
capacidad mínima de memoria porque almacena bit de información.
4. La Tabla de Excitación es la tabla en la que se muestre qué entradas hay que
introducir en el biestable para gobernar sus transiciones entre estados.
5. Los Latchs D pueden implementarse como Latch Set-Reset con NAND o Latch
Set-Reset con NOR
6. Para describir el comportamiento de un circuito, es decir, para determinar el
estado hacia el cual se dirigen, considerando elementos del pasado y del presente.
7. Los circuitos de tiempo son útiles para control de eventos en sistemas digitales,
o bien como divisores de frecuencia en diversas aplicaciones e incluso como sistemas
de control de disparo.
8. La diferencia entre un circuito temporizador astable y uno monastable consiste
en que el primero funciona con un oscilador o reloj, mientras que el segundo lo hace
con un solo pulso.
9. f = 144/((RA + 2RB)C)
Donde: f es la frecuencia de la señal generada
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 285
e Instalación y Mantenimiento
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RA es el valor de resistencia para variar la frecuencia
C es el valor del capacitor para variar la frecuencia
10. Para el modo Monoastable, la ecuación que describe la duración del pulso es:
Tw = 1.1RAC
Donde, Tw = la duración del pulso
A= el valor de resistencia
C= el valor del capacitor
11. La circuitería interna de un FF sincronizado por pulsos de reloj no requiere un
análisis detallado porque todos los tipos de FF están fácilmente disponibles en forma de
circuitos integrados.
12. Los dibujos para el símbolo y la tabla de verdad correspondiente para un Flip-
flop sincronizado por reloj que dispara en una transición positiva del mismo
aparecen enseguida:
13. A los dispositivos digitales que permiten llevar a cabo el almacenamiento
temporal de los datos para manipularlos y modificarlos antes de que se envíen a otra
localizacion similar se les conoce como registros de corrimiento o registros de
desplazamiento.
Están constituidos por un grupo de FF conectados de tal manera que cada uno
transfiere su bit de información al siguiente FF más significativo del registro en
presencia de un pulso adecuado del reloj.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 286
e Instalación y Mantenimiento
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14. Los registros de corrimiento se clasifican de acuerdo en la forma en que
ingresan los datos y el tipo de salida que presentan como:
Entrada en paralelo-salida en paralelo
Entrada serial-salida serial
Entrada en paralelo-salida serial
Entrada serial-salida en paralelo
15. Los circuitos disponibles en el mercado para registro de corrimientos incluyen
los siguientes: El registro SN 7496, El registro de corrimiento SN74165, El
circuito SN74179, El registro de corrimiento SN74194
16. Los contadores son circuitos de propósito específico construidos a partir de
Flip-flop´s y diseñados especialmente para las tareas de conteo de eventos en un
sistema digital.
Un contador puede ser binario, BCD, Ascendente/Descendente y, de Módulo N. En
cualquiera de estos tipos puede ser síncrono o asíncrono.
17. Una memoria ROM es una se trata de memorias en que las que los datos
almacenados sólo pueden ser leídos, tienen la ventaja de no perder su información
cuando se les retira el voltaje de polarización.
18. La memoria PROM también es una memoria digital pero se caracteriza porque el
valor de cada bit depende del estado de un fusible que puede ser quemado una
sola vez. Esto significa que en este tipo memoria los datos pueden ser escritos
una sola vez a través del programador PROM.
19. Una memoria EPROM, o Memoria Sólo de Lectura Re-programable, se
programan mediante impulsos eléctricos y su contenido puede borrarse mediante
exposición a la luz ultravioleta. Una limitante de este tipo de memorias es que la
memoria no puede borrarse parcialmente ni de manera
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 287
e Instalación y Mantenimiento
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selectiva; de ahí que por más pequeña que fuese la eventual modificación a realizar en
su contenido, inevitablemente se deberá borrar y reprogramar en su totalidad.
20. La memoria EEPROM es programable y borrable eléctricamente y su nombre
proviene de las siglas en inglés Electrical Erasable Programmable Read Only
Memory.
21. Los convertidores pueden dividirse en dos grandes grupos: que convierten de
digital a analógico(DAC) y los que lo hacen a la inversa(ADC).
Los convertidores pueden ser, entre otros, de rampa o escalera; los de tipo "flash", los
de "aproximaciones sucesivas" y los de "Rampa binaria".
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 288
e Instalación y Mantenimiento
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GLOSARIO DE TÉRMINOS DE E-CBNC
Campo de aplicación
Competencia laboral
Parte constitutiva de una Norma Técnica de Competencia Laboral
que describe el conjunto de circunstancias laborales posibles en
las que una persona debe ser capaz de demostrar dominio
sobre el elemento de competencia. Es decir, el campo de
aplicación describe el ambiente laboral donde el individuo aplica
el elemento de competencia y ofrece indicadores para juzgar que
las demostraciones del desempeño son suficientes para validarlo.
Aptitud de un individuo para desempeñar una misma función
productiva en diferentes contextos y con base en los
requerimientos de calidad esperados por el sector productivo.
Esta aptitud se logra con la adquisición y desarrollo de
conocimientos, habilidades y capacidades que son expresados en
el saber, el hacer y el saber-hacer.
Criterio de desempeño Parte constitutiva de una Norma Técnica de Competencia
Laboral que se refiere al conjunto de atributos que deberán
presentar tanto los resultados obtenidos, como el
desempeño mismo de un elemento de competencia; es decir, el
cómo y el qué se espera del desempeño. Los criterios de
desempeño se asocian a los elementos de competencia. Son
una descripción de los requisitos de calidad para el resultado
obtenido en el desempeño laboral; permiten establecer si se
alcanza o no el resultado descrito en el elemento de competencia.
Elemento de Es la descripción de la realización que debe ser lograda
por
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 289
e Instalación y Mantenimiento
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
competencia una persona en al ámbito de su ocupación. Se refiere a una
acción, un comportamiento o un resultado que se debe
demostrar por lo tanto es una función realizada por un individuo.
La desagregación de funciones realizada a lo largo del proceso
de análisis funcional usualmente no sobrepasa de cuatro a cinco
niveles.
Evidencia de Parte constitutiva de una Norma Técnica de
conocimiento
Competencia
Laboral que hace referencia al conocimiento y comprensión
necesarios para lograr el desempeño competente.
Puede referirse a los conocimientos teóricos y de principios de
base científica que el alumno y el trabajador deben dominar, así
como a sus habilidades cognitivas en relación con el elemento de
competencia al que pertenecen.
Evidencia por producto Hacen referencia a los objetos que pueden usarse como
prueba de que la persona realizó lo establecido en la Norma
Técnica de Competencia Laboral. Las evidencias por
producto son pruebas reales, observables y tangibles de las
consecuencias del desempeño.
Evidencia por Parte constitutiva de una Norma Técnica
de
desempeño Competencia Laboral, que hace referencia a una serie de
resultados y/o productos, requeridos por el criterio de
desempeño y delimitados por el campo de aplicación, que
permite probar y evaluar la competencia del trabajador. Cabe
hacer notar que en este apartado se incluirán las
manifestaciones que correspondan a las denominadas
habilidades sociales del trabajador. Son descripciones sobre
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 290
e Instalación y Mantenimiento
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variables o condiciones cuyo estado permite inferir que el
desempeño fue efectivamente logrado. Las evidencias directas
tienen que ver con la técnica utilizada en el ejercicio de una
competencia y se verifican mediante la observación. La evidencia
por desempeño se refiere a las situaciones que pueden usarse
como pruebas de que el individuo cumple
con los requerimientos de la Norma Técnicas de
Competencia Laboral.
Evidencia de actitud Las Normas Técnicas de Competencia Laboral incluyen
también la referencia a las actitudes subyacentes en el
desempeño evaluado.
Formación ocupacional Proceso por medio del cual se construye un desarrollo
individual referido a un grupo común de competencias para el
desempeño relevante de diversas ocupaciones en el medio
laboral.
Módulo ocupacional Unidad autónoma integrada por unidades de aprendizaje
con la finalidad de combinar diversos propósitos y
experiencias de aprendizaje en una secuencia integral de manera
que cada una de ellas se complementa hasta lograr el dominio y
desarrollo de una función productiva.
Norma Técnica de Documento en el q ue se registran las
especificaciones
Competencia Laboral con base en las cuales se espera sea desempeñada una función
productiva. Cada Norma Técnica de Competencia Laboral esta
constituida por unidades y elementos de competencia, criterios
de desempeño, campo de aplicación y evidencias de desempeño y
conocimiento.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 291
e Instalación y Mantenimiento
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GLOSARIO DE TÉRMINOS DE E-CBCC
Competencias Metodología que refuerza el aprendizaje, lo integra y lo
contextualizadas hace significativo.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 292
e Instalación y Mantenimiento
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Competencias
Laborales
Competencias básicas
Competencias
Analíticas
Competencias
Científico - Teóricas
Se definen como la aptitud del individuo para desempeñar una
misma función productiva en diferentes contextos y con base en
los requerimientos de calidad esperados por el sector productivo.
Esta aptitud se logra con la adquisición y desarrollo de
conocimientos, habilidades y capacidades que son expresadas en
el saber, el saber hacer, el saber ser y el saber estar.
Son las que identifican el saber y el saber hacer en los
contextos científico teórico, tecnológico, analítico y lógico.
Estas hacen referencia a los procesos cognitivos internos
necesarios para simbolizar, representar ideas, imágenes,
conceptos u otras abstracciones. Dotan al alumno de
habilidades para inferir, predecir e interpretar resultados.
Son las que le confieren a los alumnos habilidades para la
conceptualización de principios, leyes y teorías, para la
comprensión y aplicación a procesos productivos; y
Competencias Lógicas
propician la transferencia del conocimiento.
Se refieren a las habilidades de razonamiento que le permiten
analizar la validez de teorías, principios y argumentos, así
mismo, le facilitan la comunicación oral y escrita. Estas
habilidades del pensamiento le permiten pasar del sentido
común a la lógica propia de las ciencias. En estas competencias
se encuentra también el manejo de los idiomas.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 293
e Instalación y Mantenimiento
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Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 294
e Instalación y Mantenimiento
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Competencias Hacen referencia a l as habilidades, destrezas y
Tecnológicas conocimientos para la comprensión de las tecnologías en
un sentido amplio, que permite desarrollar la capacidad de
adaptación en un mundo de continuos cambios
tecnológicos.
Competencias clave
Competencias para la
sustentabilidad
Competencias de
Calidad
Competencias
Emprendedoras
Competencias de
información
Competencias para la
Son las que identifican el saber, el saber hacer, el saber ser y el
saber hacer; en los contextos de información,
ambiental, de calidad, emprendedor y para la vida.
Se refieren a la aplicación de conceptos, principios y
procedimientos relacionados con el medio ambiente, para el
desarrollo autosustentable.
Se refieren a la aplicación de conceptos y herramientas de
las teorías de calidad total y de aseguramiento de la
calidad, y su relación con el ser humano.
Son aquellas que se asocian al desarrollo de la creatividad,
fomento del autoempleo y fortalecimiento de la capacidad de
autogestoría.
Se refieren a las habilidades para la búsqueda y utilización de
diversas fuentes de información, y capacidad de uso de la
informática y las telecomunicaciones.
Competencias referidas al desarrollo de habilidades y actitudes
sustentadas en los valores éticos y sociales.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 295
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vida Permiten fomentar la responsabilidad individual, la
Contextualización
colaboración, el pensamiento crítico y propositivo y la
convivencia armónica en sociedad.
Puede ser entendida como la forma en que, al darse el proceso
de aprendizaje, el sujeto establece una relación activa del
conocimiento y sus habilidades sobre el objeto desde un
contexto científico, tecnológico, social, cultural e histórico que le
permite hacer significativo su aprendizaje, es decir, el sujeto
aprende durante la interacción social,
haciendo del conocimiento un acto individual y social. Esta
contextualización de las competencias le permite al educando
establecer una relación entre lo que aprende y su realidad,
reconstruyéndola.
Matriz de competencias Describe las competencias laborales, básicas y claves que
se contextualizan como parte de la metodología que
refuerza el aprendizaje, lo integra y lo hace significativo.
Matriz de Presenta de manera concentrada, las estrategias sugeridas
contextualización a realizar a lo largo del módulo para la contextualización de
las competencias básicas y claves con lo cual, al
desarrollarse el proceso de aprendizaje, se promueve que el
sujeto establezca una relación activa del conocimiento sobre el
objeto desde situaciones científicas, tecnológicas, laborales,
culturales, políticas, sociales y económicas.
Módulo autocontenido Es una estructura integral multidisciplinaria y autosuficiente
de actividades de enseñanza-aprendizaje, que permite
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 296
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alcanzar objetivos educacionales a través de la interacción del
alumno con el objeto de conocimiento.
Módulos
autocontenidos
transversales
Módulos
autocontenidos
específicos
Módulos
autocontenidos
optativos
Están diseñados para atender la formación vocacional
genérica en un área disciplinaria que agrupa varias carreras.
Están diseñados para atender la formación vocacional y
disciplinaria en una carrera específica.
Están diseñados con la finalidad de atender las necesidades
regionales de la formación vocacional.
A través de ellos también es posible que el alumno tenga la
posibilidad de cursar un módulo de otra especialidad que le sea
compatible y acreditarlo como un módulo optativo.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 297
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Módulos integradores Conforman una estructura ecléctica que proporciona los
conocimientos disciplinarios científicos, humanísticos y
sociales orientados a alcanzar las competencias de
formación genérica. Apoyan el proceso de integrac ión de la
formación vocacional u ocupacional, proporcionando a los
alumnos los conocimientos científicos, humanísticos y sociales
de carácter básico y propedéutico, que los formen para la vida en
el nivel de educación media superior, y los preparen para tener la
opción de cursar estudios en el nivel de educación superior. Con
ello, se avala la formación de bachiller, de naturaleza
especializada y relacionada con su formación profesional.
Unidades de
aprendizaje
Especifican los contenidos a enseñar, proponen estrategias tanto
para la enseñanza como para el aprendizaje y la
contextualización, así como los recursos necesarios para apoyar
el proceso de enseñanza-aprendizaje y finalmente el tiempo
requerido para su desarrollo.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 298
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GLOSARIO DE TÉRMINOS TÉCNICOS
Asíncrono
Bit
Bus
Circuito digital
Que no tiene un intervalo de tiempo constante entre cada evento
Dígito binario, es decir, integrado a partir de dos valores: 1 ó 0
Conjunto de líneas conductoras de hardware utilizadas para la
transmisión de datos entre los componentes de un sistema
informático
Un circuito digital se construye con circuitos integrados y cuenta con
diferentes componentes electrónicos que interconectados forman los
circuitos requeridos.
Circuito integrado Un circuito integrado es un pastilla o chip en la que se
encuentran todos o casi todos los componentes electrónicos
necesarios para realizar alguna función. Estos componentes son
transistores en su mayoría, aunque también contienen
resistencias, diodos, condensadores, etc.
Código ASCII El código ASCII (acrónimo inglés de American Standard Code for
Information Interchange) en español significa Código
Estadounidense Estándar para el Intercambio de Información. Es un
código de caracteres basado en el alfabeto latino; utiliza 7
bits para representar los caracteres
Código BDC Código decimal codificado en binario
Compuerta Es un circuito lógico cuya operación puede ser definida por una
función del álgebra booleana
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 299
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Compuerta lógica Dispositivo que es la expresión física de un operador booleano
en la lógica de conmutación. Cada puerta lógica consiste en una red
de dispositivos interruptores que cumple las condiciones booleanas
para el operador particular. Son esencialmente circuitos de
conmutación integrados en un chip.
Display
MSI
FF o Flip-flop
Forma POS
Forma SOP
Glitch
Latch
Led
Arreglo de leds dispuestos de tal forma que en ellos pueden
visualizarse los números arábigos
Identificación para los circuitos integrados de escala media:
hasta 200 compuertas
Circuitos lógicos encargados de almacenar la información de la
memoria
Expresión lógica que se presenta bajo la forma de producto de
sumas
Expresión lógica que se presenta bajo la forma de suma de
productos
Falla de menor cuantía en el hardware o el software que no causa una
interrupción.
Un latch es un circuito electrónico usado para almacenar información
en sisemas lógicos asíncronos. Un latch puede
almacenar un bit de información
Diodo Emisor de Luz. Generalmente se los utiliza en equipos
electrónicos para controlar visualmente su estado de
funcionamiento.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 300
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Mapas K
Síncrono
Un mapa de Karnaugh, al que también se conoce como tabla de
Karnaugh o Mapa K es un diagrama que se utiliza para lograr la
minimización de funciones algebraicas booleanas. El mapa de
Karnaugh fue inventado en 1950 por Maurice Karnaugh
Término asociable a distintos dispositivos y procesos. En
sistemas multiprocesador representa la sincronización o
Tecnología TTL
Vpp
accionamiento simultaneo de varios componentes como la memoria
principal y la CPU.
Acrónimo Inglés de Transistor-Transistor Logic o "Lógica Transistor a
Transistor". Tecnología de construcción de circuitos electrónicos
digitales, en los que los elementos de entrada de la red lógica son
transistores, así como los elementos de salida del
dispositivo
La señal Vpp está diseñada para proveer el voltaje necesario que
se requiere para habilitar escrituras en la memoria no volátil
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información 301
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REFERENCIAS DOCUMENTALES
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• Timothy J. Maloney; Electrónica Industrial Moderna, 3ª. Ed; Prentice Hall, Pearson
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• Floyd, Thomas. L.; Dispositivos electrónicos, Volúmenes, I, II, III, 1ª. Ed., México,
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• Grob, Bernard. Electrónica Básica, México, Editorial Mc. Graw-Hill 1999.
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• Ruiz. Enciclopedia Básica de Electrónica. Editorial CEAC. México, 1994.
• Rashid, Muhammad H.; Electrónica de potencia: Circuitos, dispositivos y
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hispanoamericana S.A. México, 2003.
• Manuales del Fabricante:
o General Semiconductor.
o Hewlett-Packard Co.
o National Semiconductor Corporation
o Agilent Technologies, Inc.
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o Motorola, Inc.: Motorola Small-Signal Transistors, FETs and Diodes
Device Data; FAST AND LS TTL DATA
o ISOCOM COMPONENTS LTD
o Fairchild Semiconductor Corporation: Discrete POWER & Signal
Technologies
o Texas Instruments Inc..
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