INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZCATEDRATICO:CERVANTES JUAN DE DIOSALUMNA:GUZMAN ARRIAGA DEA LUZMATERIA:ELECTRONICA

INDICE

PORTADAINDICEINTRODUCCION.1DESARROLLOFUNDAMENTOS DE LOS SISTEMAS DIGITALES2

INTRODUCCION

En la actualidad el diseo de los sistemas digitales se simplifican gracias a los avances en las computadoras personales, las cuales son muy verstiles y poderosas. El software es muy amigable y esta disponible en un ambiente de ventanas: adems se cuenta con ayudas visuales en caso de algn error. Por su parte los dispositivos electrnicos digitales son econmicos y programables a la medida. En la computadora personal para el diseo digital contamos con herramientas de captura esquemtica(schematic) y el lenguaje de la descripcin de hardware(HDL) ABEL-HDL, la implementacin fsica del diseo en un dispositivo lgico programable (PLD), particular los dispositivos GAL16V8 y GAL22V10 que por su versatilidad y capacidad, permiten implementar una gran variedad de diseos y aplicaciones de la lgica combinacional y secuencial, utilizando el mismo dispositivo en toda las practicas (es programable).

FUNDAMENTOS DE LOS SISTEMAS DIGITALESIntroduccin a los SistemasEn una primera aproximacin se puede decir que unsistemaes un conjunto de elementos que guardan algn tipo de relacin. Esta definicin es tan poco concreta que sirve para cualquier tipo de sistema. Los elementos de unsistemapueden tener a su vez estructura de sistema. En este caso seransubsistemasdel sistema al que pertenecen.De lo anterior se desprende que segn la escala que se emplee en la observacin de un elemento, ste puede ser considerado como un sistema o subsistemaUna primeraclasificacin de los sistemaspodra ser la siguiente. Existen sistemas naturales ( los generados por la naturaleza ) y sistemas artificiales ( hechos por el hombre ). Est claro que los sistemas electrnicos se encuentran dentro de los sistemas artificiales.Un tema importante al hablar de sistemas esla comunicacin entre sistemasque se produce por medio de una transferencia o intercambio de energa. Un ejemplo es la radio, donde el emisor, a travs de una antena, emite energa en forma de ondas electromagnticas que son detectadas por el receptor; en definitiva se ha producido un intercambio energtico. Un sistema que no se comunica con otros no recibe ni emite energa y constituye un universo o sistema cerrado; en caso contrario se dice que es abierto.Dos aspectos fundamentales de cualquier sistema son su estructura y su comportamiento. Laestructura de un sistemala componen los elementos que lo forman y los enlaces que relacionan a estos elementos. Elcomportamiento de un sistemahace referencia a la dependencia que existe entre los canales de salida, los canales de entrada y el estado del sistema (conjunto de situaciones internas que definen en cada momento al sistema).

Sistema Analgico y Sistema Digital

Lossistemas electrnicosprocesan lainformacinque les llega a sus entradas. En general, la informacin que llega a estas entradas proviene de magnitudes fsicas del mundo real en el que vivimos. Estas magnitudes son temperatura, presin, longitud, velocidad, tensin, intensidad, etc. que tienen un carcter continuo o analgico. La utilizacin de alguna de estas magnitudes depender de la aplicacin especfica para la que est diseando mi sistema electrnico.Lo que si parece lgico pensar es que estas magnitudes fsicas entrada deben llegar en forma deseal elctrica. Por este motivo se suelen utilizar sensores o transductores que captan la magnitud fsica y la transforman en seal elctrica para que pueda ser procesada en mi sistema electrnico. En la figura 2 se ve un ejemplo de esta situacin en un sistema de adquisicin de datos de laboratorio.

figura 2Por tanto, podemos definir unaseal elctricacomo una representacin de la variacin de una magnitud elctrica (tensin o intensidad) frente al tiempo. La magnitud ms utilizada es latensin. Este concepto es interesante en cuanto es susceptible derepresentar una informacin. Un ejemplo, si medimos con un Sensor la magnitud fsica temperatura de una habitacin, su fluctuacin producir variaciones en la tensin de salida del Sensor. Es importante comentar que para saber que temperatura tenemos en un momento dado a partir del valor de tensin de salida del Sensor, deberemos tener este calibrado, de tal forma que conozcamos la relacin grados centgrados- valor de tensin para un rango determinado de temperaturas.Loscircuitoselectrnicos se pueden dividir en dos amplias categoras: digitales y analgicos. Laelectrnicadigital utiliza magnitudes convaloresdiscretos, mientras que la electrnica analgica emplea magnitudes con valores continuos.Unsistema digitales cualquier dispositivo destinado a la generacin, transmisin, procesamiento oalmacenamientodesealesdigitales. Tambin unsistema digitales una combinacin de dispositivos diseado para manipular cantidades fsicas oinformacinque estn representadas en forma digital; es decir, que slo puedan tomar valores discretos.La mayora de las veces estos dispositivos son electrnicos, pero tambin pueden ser mecnicos, magnticos o neumticos.Para elanlisisy lasntesisdesistemasdigitales binarios se utiliza como herramienta ellgebrade Boole.Los sistemas digitales pueden ser de dos tipos: Sistemas digitales combinacionales: Son aquellos en los que la salida del sistema slo depende de la entrada presente. Por lo tanto, no necesita mdulos dememoria, ya que la salida no depende de entradas previas. Sistemas digitales secuenciales: La salida depende de la entrada actual y de las entradas anteriores. Estaclasede sistemas necesitan elementos de memoria que recojan la informacin de la 'historiapasada' del sistema.Para la implementacin de los circuitos digitales, se utilizan puertas lgicas (AND, OR y NOT) ytransistores. Estas puertas siguen elcomportamientode algunasfuncionesbooleanas.Se dice que unsistemaesanalgicocuando las magnitudes de la seal se representan mediantevariablescontinuas, esto esanlogasa las magnitudes que dan lugar a la generacin de esta seal. Unsistema analgicocontiene dispositivos que manipulan cantidades fsicas representadas en forma analgica. En un sistema de este tipo, las cantidades varan sobre un intervalo continuo de valores.As, una magnitud analgica es aquella que toma valores continuos. Una magnitud digital es aquella que toma un conjunto de valores discretos.La mayora de las cosas que se pueden medir cuantitativamente aparecen en lanaturalezaen forma analgica. Un ejemplo de ello es latemperatura: a lo largo de un da la temperatura no vara entre, por ejemplo, 20 C o 25 C de forma instantnea, sino que alcanza todos los infinitos valores que entre ese intervalo. Otros ejemplos de magnitudes analgicas son eltiempo, lapresin, la distancia, elsonido.

Sistema digitalUnsistema digitales un conjunto de dispositivos destinados1a la generacin, transmisin, manejo, procesamiento o almacenamiento de sealesdigitales. Tambin, y a diferencia de unsistema analgico, un sistema digital es una combinacin de dispositivos diseados para manipular cantidades fsicas o informacin que estn representadas en forma digital; es decir, que slo puedan tomarvalores discretos.Para el anlisis y la sntesis de sistemas digitalesbinariosse utiliza como herramienta ellgebra de Boole. sistemas digitales combinacionales: Aquellos cuyas salidas solo dependen del estado de sus entradas en un momento dado. Por lo tanto, no necesitan mdulos de memoria, ya que las salidas no dependen de los estados previos de las entradas. sistemas digitales secuenciales: Aquellos cuyas salidas dependen adems del estado de sus entradas en un momento dado, de estados previos. Esta clase de sistemas necesitan elementos dememoriaque recojan la informacin de la 'historia pasada' del sistema.Para la implementacin de los circuitos digitales, se utilizanpuertas lgicas(AND, OR y NOT), construidas generalmente a partir detransistores. Estas puertas siguen el comportamiento de algunas funcionesbooleanas.Segn el propsito de los sistemas digitales, se clasifican en: a) sistemas de propsitos especiales y b) sistemas de propsitos generales. Estos ltimos permiten el cambio de su comportamiento mediante la programacin de algoritmos de soluciones de problemas especficos.Segn lanaturaleza de la informacinque lleva laseal elctrica, esta puede clasificarse en:Seal analgica:el modelo matemtico que la describe es una funcin continua, por tanto transporta una informacin analgica. Por lo tanto, puede tomar infinitos valores frente al tiempo. (Ver fig. 3)

figura 3 . seal analgicaSeal digital:el modelo matemtico que la describe es una funcin que slo puede tomar un conjunto finito de valores, por transporta una informacin digital.El tipo de seal con la que trabajaremos enelectrnica digitalser un caso particular de la seal digital, laseal digital binaria, en la que slo son significativos los valores de tensin comprendidos en dos intervalos de tensin diferentes. A todos los valores dentro de cada uno de los intervalos se le asocia un mismo valor lgico, normalmente uno y cero ( ver fig. 4 )

figura 4. seal digital binariaPor tanto podemos concluir que:Un sistema en el que todas sus seales son analgicas se denominasistema analgico.Un sistema en el que todas sus seales son digitales se denominasistema digital.Ya hemos visto que las magnitudes fsicas con las que convivimos son esencialmente analgicas o continuas (si no entramos en el mbito de la fsica cuntica). Las variables que modelizan estas magnitudes pueden ser analgicas o digitales dependiendo de la codificacin o modelo matemtico de las mismas. (Ver fig. 5, ejemplo hora).figura 5. codificacin analgica y digitalEl proceso que consiste en convertir una seal o variable analgica en digital se denominadigitalizacin. En la fig. 6 se muestra la digitalizacin de una seal analgica sinusoidal con una resolucin de 3 bits.

figura 6. digitalizacinLa mayora de los sistemas electrnicos construidos procesan seales digitales, pero el mundo fsico es fundamentalmente analgico como hemos visto. En consecuencia un sistema digital muy a menudo debe tratar con seales analgicas en su punto de contacto con el mundo exterior ( sus entradas ), por lo que con frecuencia es necesario digitalizar una seal analgica o a la inversa, transformar una seal previamente tratada digitalmente en analgica, emplendose para ello conversores A/D y D/A. En la fig. 7 se identifica esta situacin en la misma cadena de medida de medida de la fig.2.

figura 7. conversin Analgica/DigitalPara terminar este apartado solo queda decir que lossistemas digitalestienen infinitas aplicaciones y se pueden encontrar, por ejemplo, en el diseo de computadores, instrumentacin, control de procesos industriales, control de semforos, electrnica de automviles (ABS, encendido electrnico, etc.), simuladores para pilotos de aviones, aplicaciones en medicina, electrnica de consumo (sonido y vdeo digital, TV, PC, telefona mvil digital, etc.),Sistemas binariosUn sistema en el que todas sus seales son digitales binarias se denominasistema electrnico binario. En los siguientes temas de este curso de electrnica digital profundizaremos en estos sistemas.Sistemas combinacionales y secuencialesVolvamos a recordar la representacin de la figura 1 de un sistema. Un sistema se denominacombinacionalcuando su salida Z(i), en el instante t=i, depende exclusivamente del valor X(i). Por el contrario, en el caso de que Z(i) dependa no slo de X(i), sino tambin de los valores anteriores de X(t), el sistema se denominasecuencial. Se puede decir que este ltimo sistema posee una cierta capacidad de recordar los acontecimientos pasados, es decir dememoria.SEALES ANALOGICASSeales analgicasLa seal analgica es aquella que presenta una variacin continua con el tiempo, es decir, que a una variacin suficientemente significativa del tiempo le corresponder una variacin igualmente significativa del valor de la seal (la seal es continua). Toda seal variable en el tiempo, por complicada que sta sea, se representa en el mbito de sus valores (espectro) de frecuencia. De este modo, cualquier seal es susceptible de ser representada descompuesta en su frecuencia fundamental y sus armnicos. El proceso matemtico que permite esta descomposicin se denomina anlisis de Fourier.Un ejemplo de seal analgica es la generada por un usuario en el micrfono de su telfono y que despus de sucesivos procesos, es recibida por otro abonado en el altavoz del suyo.

Es preciso indicar que la seal analgica, es un sistema de comunicaciones de las mismas caractersticas, mantiene dicho carcter y deber ser reflejo de la generada por el usuario. Esta necesaria circunstancia obliga a la utilizacin de canales lineales, es decir canales de comunicacin que no introduzcan deformacin en la seal original.Las seales analgicas predominan en nuestro entorno (variaciones de temperatura, presin, velocidad, distancia, sonido etc.) y son transformadas en seales elctricas, mediante el adecuado transductor, para su tratamiento electrnico.La utilizacin de seales analgicas en comunicaciones todava se mantiene en la transmisin de radio y televisin tanto privada como comercial. Los parmetros que definen un canal de comunicaciones analgicas son el ancho de banda (diferencia entre la mxima y la mnima frecuencia a transmitir) y su potencia media y de cresta.

Seales digitalesUna seal digital es aquella que presenta una variacin discontinua con el tiempo y que slo puede tomar ciertos valores discretos. Su forma caracterstica es ampliamente conocida: la seal bsica es una onda cuadrada (pulsos) y las representaciones se realizan en el dominio del tiempo.

Sus parmetros son: Altura de pulso (nivel elctrico) Duracin (ancho de pulso) Frecuencia de repeticin (velocidad pulsos por segundo)Las seales digitales no se producen en el mundo fsico como tales, sino que son creadas por el hombre y tiene una tcnica particular de tratamiento, y como dijimos anteriormente, la seal bsica es una onda cuadrada, cuya representacin se realiza necesariamente en el dominio del tiempo.

La utilizacin de seales digitales para transmitir informacin se puede realizar de varios modos: el primero, en funcin del nmero de estados distintos que pueda tener. Si son dos los estados posibles, se dice que son binarias, si son tres, ternarias, si son cuatro, cuaternarias y as sucesivamente. Los modos se representan por grupos de unos y de ceros, siendo, por tanto, lo que se denomina el contenido lgico de informacin de la seal.La segunda posibilidad es en cuanto a su naturaleza elctrica. Una seal binaria se puede representar como la variacin de una amplitud (nivel elctrico) respecto al tiempo (ancho del pulso).

Resumiendo, las seales digitales slo pueden adquirir un nmero finito de estados diferentes, se clasifican segn el nmero de estados (binarias, ternarias, etc.)y segn su naturaleza elctrica(unipolares y bipolares).

SEALES DIGITALESRELACION ENTRE LOS SISTEMAS ANALOGICOS Y LOS SISTEMAS DIGITALES

BIBLIOGRAFIAFUNDAMENTOS DE SISTEMA DIGITALhttp://www.profesormolina.com.ar/electronica/componentes/int/sist_digit.htmhttp://www.monografias.com/trabajos27/analogico-y-digital/analogico-y-digital.shtml#ixzz3ChUhFdfO

SEALES DIGITALES Y ANALOGICAShttps://www.google.com.mx/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&sqi=2&ved=0CCsQFjAC&url=http%3A%2F%2Fwww.tuelectronica.es%2Ftutoriales%2Ftelecomunicaciones%2Fsenales-analogicas-y-digitales.html&ei=e7QMVLTlDIPTiwLImIGYCw&usg=AFQjCNHelHGM66ttPQMxcvuoVmDdtEjGsQ&cad=rja