UNIDAD 1 Fundamts circuitos logicos.pdf

INGENIERIA EN MECATRONICA

Materia:SISTEMAS DIGITALES

Profesor:Juan Gabriel Rodrguez Ortiz

Ingeniero en Electrnica

Fundamentos de Circuitos LgicosUNIDAD 1 :

Objetivo particular:

El alumno realizara la deteccin y localizacin de

fallas mediante los principios de la lgica digital, para

la eliminacin de errores de funcionamiento en

circuitos digitales combinacionales.

Ing. Juan Gabriel Rodrguez Ortiz

SISTEMAS DIGITALES


Introduccin:

Los sistemas digitales manejan informacin binaria, es decir,disponen solamente de dos valores para representar cualquierinformacin. Esto hace que los sistemas digitales sean msconfiables que los analgicos, ya que es ms fcil distinguirentre dos valores que entre una gran cantidad de ellos. Sinembargo, esto implica que si se desea disear o entendersistemas digitales, es necesario dominar los sistemas denumeracin existentes.

SISTEMAS NUMERICOS


Definicin:

Se llama sistema numrico al conjunto ordenado desmbolos o dgitos y a las reglas con que se combinan pararepresentar cantidades numricas.

Existen diferentes sistemas numricos, cada unode ellos se identifica por su base.

Ejemplo:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

SISTEMAS NUMERICOS


Base de un sistema numrico:

La base de un sistema numrico es el nmero de dgitos diferentes usados en ese sistema.


Ejemplos:

SISTEMAS NUMERICOS

11011100 2 Binario2573 8 Octal

2579 10 DecimalAF 16 Hexadecimal

SISTEMAS NUMERICOS


Ejercicios:

10 2 :0724 8 :

92760 16 :

1024 10 :

10AD 16 :

07 8 :

11110 2 :

999 10 :

10 10 :0724 16 :

92760 10 :999 16 :

1021 2 :

0857 8 :

1F 16 :


Notacin polinomial:

CONVERSION DE SISTEMAS NUMERICOS

En general, cualquier nmero N puede ser escrito como un polinomio en potencias de la base.

Ejemplo:

Valor Entero Valor fraccionario

Valor Entero Valor fraccionario



Conversin de base r a base 10

Convertir (B2A)16 a base 10 :

Convertir (11011)2, a base 10 :

Convertir (12101.121)3 a decimal :



Conversin de base 10 a base q

Convertir (25)10 a base 2.

Mtodo de divisiones sucesivas entre la base

Es decir, (25)10 = (11001)2



Conversin de base 10 a base q


Mtodo de divisiones sucesivas entre la base


Es decir, (25)10 = (31)8

Es decir, (25)10 = (19)16



Conversin de base 10 FRACCIONARIO a base q

Mtodo de multiplicaciones sucesivas entre la base

Convertir (0.27)10 a base 2 :

(0.27)10 = (0.01000101...)2



Conversin entre diferentes bases

Convertir (10111011110)2 a base 8 :

Convertir (10111011110)2 a base 16 :

N=(2736)8

N=(5DE)16

Convertir (3F45)16 a base 2 :

N=(0011111101000101)2


EL SISTEMA OCTAL Y HEXADECIMAL


EL SISTEMA BINARIO

El sistema binario (r = 2) requiere nicamente dos dgitos, 0 y1. Este sistema es ideal para uso en sistemas digitales, ya questos estn construidos de dispositivos de dos estados(relevadores, transistores, etc.).

Notacin:

Descripcin:

Se acostumbra representar los dgitos binarios (bits) dediversas maneras, dependiendo del contexto, por ejemplo:

1 = encendido = ON = alto = H0 = apagado = OFF = bajo = L


EL SISTEMA BINARIO

Cuando se agrupan varios dgitos binarios se forma un arreglo llamado registro o palabra.

Registro:


EL SISTEMA BINARIO

Contar en binario:

Un buen dominio de la electrnica digital y ramas afines exigesaber de memoria por lo menos algunos nmeros en binario,especialmente los primeros 16.

Decimal Binario0123456789

0000000100100011010001010110011110001001

Decimal Binario101112131415



Conversin SIMPLIFICADA de base 2 a base 10

Tabla de potencias (pesos)

Convertir =(1010110.11)2 a decimal:

Sumando los pesos correspondientes a cada bit :

N1 = 64+16+4+2 + 0.5+0.25 = 86.7510


OPERACIONES BINARIAS

Suma binariaReglas:

Ejemplo:



Multiplicacin binaria

Reglas:

Ejemplo:



Resta binaria

Reglas:

Ejemplos:



Divisin binariaEjemplo:


CODIGO BCD

Decimal Codificado en Binario

El cdigo BCD utiliza 4 dgitos binarios para representar un dgito decimal (0 al 9).

El cdigo BCD cuenta como un nmerobinario normal del 0 al 9, pero del diez(1010) al quince (1111) no son permitidospues no existen para estos nmeros elequivalente de una cifra en decimal.

Se utiliza para la representacin de las cifras delos nmeros decimales en displays de 7segmentos.


DISPLAY DE 7 SEGMENTOS

RELOJ DIGITAL


CODIGO GRAY

El cdigo binario reflejado o cdigo Gray,nombrado as en honor del investigadorFrank Gray, es un sistema de numeracinbinario en el que dos valores sucesivosdifieren solamente en uno de sus dgitos.


CODIGO GRAY

Conversin entre binario y Gray


FAMILIAS LOGICAS DE CIRCUITOS INTEGRADOS

Una familia lgica es el conjunto de circuitos integrados (CIs)los cuales pueden ser interconectados entre si sin ningn tipo deInterface o aditamento, es decir, una salida de un CI puedeconectarse directamente a la entrada de otro CI de una mismafamilia. Se dice entonces que son compatibles.

Definicin:

Las familias pueden clasificarse en: bipolares y MOS


DL (Lgica Diodo) RTL (Lgica Resistencia-Transistor) DTL (Lgica Diodo-Transistor) HTL (Lgica de alto umbral) ECL (Lgica de Acoplamiento de Emisor) TTL (Lgica Transistor-Transistor) MOS (Semiconductor xido Metal)

PMOS (MOS tipo-P)NMOS (MOS tipo-N)CMOS (MOS Complementario)BiCMOS (CMOS Bipolar)

IIL I2L (Lgica Inyeccin Integrada)

TIPOS DE FAMILIAS LOGICAS


CARACTERISTICAS ELECTRICAS GENERALES

1. Niveles Lgicos :

CI TTL :Nivel bajo= 0 a 0.8V

Nivel alto= 2 a 5 Volts

CI CMOS : Nivel bajo= 0 a 3V Nivel alto= 7 a 12 Volts

2. Velocidad de operacin :

La familia TTL se caracteriza por su alta velocidad (bajo retardode propagacin) mientras que la familia CMOS es de bajavelocidad.


CARACTERISTICAS ELECTRICAS GENERALES

3. Fan Out o Abanico de salida :

Se refiere al numero de cargas (CI) que se pueden conectar a laterminal de salida de un CI.

CIs TTL es de aproximadamente de 10. CIs CMOS es de aproximadamente de 50.


CIRCUITOS INTEGRADOS TTL

Esta familia utiliza elementos que son comparables a lostransistores bipolares, diodos y resistores discretos, y esprobablemente la mas utilizada. A raz de las mejoras que se hanrealizado a los CI TTL, se han creado subfamilias las cuales seclasifican en:

TTL estndar. TTL de baja potencia (L). TTL Schottky de baja potencia (LS). TTL Schottky (S). TTL Schottky avanzada de baja potencia (ALS). TTL Schottky avanzada (AS).


CIRCUITOS INTEGRADOS CMOS

Estos CIs se caracterizan por su extremadamente bajo consumode potencia, ya que se fabrican a partir de transistores MOSFETlos cuales por su alta impedancia de entrada, su consumo depotencia es mnimo.

Clasificacin:

La serie 74HCT00 se utiliza para realizar interfaces entre TTL y la serie 74HC00.


MEDIDAS DE SEGURIDAD

Descargas electroestticasLos dispositivos CMOS son muy susceptibles al dao pordescargas electrostticas entre un par de pines. Estos daospueden prevenirse si:

Almacenando los CI CMOS en espumas conductoras especiales. Usando soldadores alimentados por batera o conectando a tierra las puntas de los soldadores alimentados por ac. Desconectando la alimentacin cuando se vayan a quitar CI CMOS o se cambien conexiones en un circuito. Asegurando que las seales de entrada no excedan las tensiones de la fuente de alimentacin. Desconectando las seales de entrada antes de las de alimentacin. No dejar entradas en estado flotante (sin conectar), es decir, conectarlos a la fuente o a tierra segn se requiera.


IDENTIFICACION DE UN CIRCUITO INTEGRADOS


COMPUERTA LOGICA

Definicin:Una compuerta lgica es un dispositivo electrnico que es elcomponente fsico (Hardware) de una expresin lgicamatemtica llamada lgica booleana.

S = A + B

Expresin lgica o Booleana

Compuerta lgica


TIPOS DE COMPUERTA LOGICA

NOT o Inversora

OR o Suma lgica

AND o Producto lgico

NAND o Producto lgico negado

NOR o Suma lgica negada

XOR u OR Exclusiva

XNOR u OR Exclusiva negada


COMPUERTAS LOGICAS BASICAS

ContactosNormalizado

No normalizado

Not o Inversor



OR

Contactos NormalizadoNo

normalizado



AND


No normalizado



NAND o No-Y


No normalizado



NOR o No-O


normalizado



XOR u OR-Exclusiva


normalizado



XNOR

ContactosNormalizado No normalizado


APLICACIN DE LAS COMPUERTAS LOGICAS

G0

Circuito convertidor de cdigo de Gray a Binario de 4 bits

OR exclusiva

G1

G2

G3

B0

B1

B2

B3

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