Download - Sistemas Digitales Cap 1
18/04/23
INGENIERÍA ELÉCTRICA
SISTEMAS DIGITALES
1
18/04/23
Introducción a los Sistemas Digitales
Capítulo 1
2
18/04/23
Objetivos del capitulo
• Diferencia entre analógico y digital• Cómo se usan niveles de tensión para
representar magnitudes digitales• Parámetros de una señal de pulsos• Las operaciones lógicas básicas• Las funciones lógicas básicas• Cómo es un Circuito Integrado (IC)• Cómo son algunos instrumentos de medida• Un sistema digital sencillo completo
3
18/04/23
Magnitudes analógicas
• Magnitud Analógica: la que toma cualquier valor continuo dentro de un rango.
• Todas las magnitudes físicas son analógicas.El mundo es analógico
• Ejemplos:– Temperatura, velocidad, voz, hora, ...
4
18/04/23
Magnitudes digitales
• Magnitud Digital: la que toma un valor discreto dentro de un rango finito.
En la vida real se utilizan valores discretos.
• Ejemplos:– Panel de temperatura en la calle: 21ºC ó 22ºC, no
21.5 °C– Relojes digitales
5
18/04/23
Sistemas analógicos vs. digitales
6
18/04/23
Codificación digital
• A cada nivel se le asigna un código• Más niveles– Aumento de la resolución– Aumento de la complejidad
7
18/04/23
La ventaja digital
• Procesado de datos• Transmisión de datos– Mayor velocidad– Más eficiencia y fiabilidad– Mayor inmunidad al ruido
• Almacenamiento de datos– Más fácil– Más compacto
• Más fácil diseño y mejor integración (chips)8
18/04/23
Electrónica analógica y digital
9
18/04/23
Dígitos binarios
• Dentro de las magnitudes digitales la más utilizada es la binaria
• Magnitud Binaria: la que toma 1 de 2 valores posibles– Todas son asimilables a pares de valores (sí/no),
(verdadero/falso), (0/1).– La informática se basa en las magnitudes binarias– Ej: Tener gafas (sí/no)
• Los dos dígitos binarios (0 y 1) se denominan bits. Representan niveles de tensión
• Tensión alta -> 1 Tensión baja -> 010
18/04/23
Niveles lógicos
• 2 niveles porque es muy fácil distinguirlos y los dispositivos son muy fáciles (equivalente a baratos) de fabricar.
• Los niveles lógicos equivalen a niveles de voltaje, que varían según la tecnología empleada
11
18/04/23
Ruido
• Señales analógicas: las perturbaciones modifican el valor de la señal
• Señales digitales: la señal sólo se ve afectada si la perturbación es superior al margen de tensión
12
18/04/23
Formas de onda digitales
13
18/04/23
Período y frecuencia
Frecuencia (f) se mide en ciclos por segundo o Hertzios (Hz)
El periodo (T) se mide en segundos
f = 1/T
T = 1/f
14
18/04/23
Ancho de pulso y ciclo de trabajo
Duty cycle (Ciclo de trabajo) = (tw/T)*100
15
18/04/23
El reloj
16
18/04/23
El cronograma
17
18/04/23
Operaciones lógicas básicas
18
18/04/23
La operación NOT
19
18/04/23
La operación AND
20
18/04/23
La operación OR
21
18/04/23
Funciones lógicas básicas
• Función comparación• Funciones aritméticas (suma, multiplicación…)• Función conversión de código• Función de codificación• Función de decodificación• Función de selección de datos• Función de almacenamiento (registro, memoria…)• Función de contador
22
18/04/23
Comparación
23
18/04/23
Codificador
24
18/04/23
Decodificador
25
18/04/23
Multiplexor / Demultiplexor
26
18/04/23
Registro
27
18/04/23
Contador
28
18/04/23
Circuitos integrados (función fija)
29
18/04/23
El chip
30
18/04/23
El transistor
31
18/04/23
Tecnologías de circuitos integrados
• Silicio:– TTL: Transistor-Transistor Logic– ECL: Emitter Coupled Logic– NMOS: Negative-Channel Metal-Oxide-Semiconductor – CMOS: Complementary MOS
• Arseniuro de Galio (GaAs)• Nivel de Integración– Small/Medium/Large/Very Large/ UltraLarge Scale
Integration SSI / MSI / LSI / VLSI / ULSI.– SSI y MSI usan TTL o CMOS– VLSI y ULSI usan CMOS (antes NMOS)
32
18/04/23
• Los PLD’s pueden reemplazar a la lógica de función fija
• Su ventaja es que la función lógica del PLD puede cambiarse (no hace falta cambiar el circuito ni cambiar la interconexión)
33
Programmable Logic Devices (PLD’s)Dispositivos Lógicos Programables
18/04/23
Tipos de CPLD’s
34
18/04/23
Equipos de medida
• Osciloscopio Analógico• Osciloscopio Digital• Analizador Lógico• Fuente de Alimentación DC• Generador de funciones• Multímetro digital
35
18/04/23
Equipos de medida
36
18/04/23
Sistema digital sencillo
37
18/04/23
Sistema digital un poco más complejo
38
18/04/23
SABEMOS ENTONCES:
• Diferencia entre analógico y digital• Cómo se usan niveles de tensión para
representar magnitudes digitales• Parámetros de una señal de pulsos• Las operaciones lógicas básicas• Las funciones lógicas básicas• Cómo es un Circuito Integrado (IC)• Cómo son algunos instrumentos de medida• Un sistema digital sencillo completo
39
18/04/23
Fin Capítulo 1
40