informe previo 1 digitales

7/27/2019 informe previo 1 digitales

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INFORME PREVIO N 1 LAB, CIRCUITOS DIGITALES 2

1) Concepto de sistema analgico y sistema digital. Seal analgica y seal digital.

Sistema Analgico y Sistema Digital

Los circuitos electrnicos se pueden dividir en dos amplias categoras: digitales y analgicos.

La electrnica digital utiliza magnitudes con valores discretos, mientras que la electrnica

analgica emplea magnitudes con valores continuos.

SistemaAnalgico

Se dice que un sistema es analgico cuando las magnitudes de la seal se representan

mediante variables continuas, esto es anlogas a las magnitudes que dan lugar a la generacinde esta seal. Un sistema analgico contiene dispositivos que manipulan cantidades fsicas

representadas en forma analgica. En un sistema de este tipo, las cantidades varan sobre unintervalo continuo de valores.

SistemaDigital

Un sistema digital es cualquier dispositivo destinado a la generacin, transmisin, procesamiento

o almacenamiento de seales digitales. Tambin un sistema digital es una combinacin de

dispositivos diseado para manipular cantidades fsicas o informacin que 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 el anlisis y la sntesis de sistemas digitales binarios se utiliza como herramienta el lgebra de

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 de memoria, ya que la salida no

depende de entradas previas.

Sistemas digitales secuenciales: La salida depende de la entrada actual y de las entradas

anteriores. Esta clase de sistemas necesitan elementos de memoria que recojan la

informacin de la 'historia pasada' del sistema.

En resumen, una magnitud analgica es aquella que toma valores continuos. Una magnitud digital

es aquella que toma un conjunto de valores discretos.

Seal Analgica Una seal analgica es un voltaje o corriente que vara suave ycontinuamente. Una onda senoidal es una seal analgica de una sola frecuencia. Los voltajes de

la voz y del video son seales analgicas que varan de acuerdo con el sonido o variaciones de

la luz que corresponden a la informacin que se est transmitiendo.

SealDigitalLas seales digitales, en contraste con las seales analgicas, no varan en formacontinua, sino que cambian en pasos o en incrementos discretos. La mayora de las seales

digitales utilizan cdigos binarios o de dos estados.
http://www.monografias.com/trabajos10/infoba/infoba.shtml#circuitohttp://www.monografias.com/trabajos5/electro/electro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/guiainf/guiainf.shtml#HIPOTEShttp://www.monografias.com/trabajos12/dispalm/dispalm.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/signos-simbolos/signos-simbolos.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/sisinf/sisinf.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml#ANALIThttp://www.monografias.com/trabajos7/sipro/sipro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/exal/exal.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/memor/memor.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos901/debate-multicultural-etnia-clase-nacion/debate-multicultural-etnia-clase-nacion.shtmlhttp://www.monografias.com/Historia/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/vire/vire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/natlu/natlu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/natlu/natlu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/vire/vire.shtmlhttp://www.monografias.com/Historia/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos901/debate-multicultural-etnia-clase-nacion/debate-multicultural-etnia-clase-nacion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/memor/memor.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/exal/exal.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/sipro/sipro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml#ANALIThttp://www.monografias.com/trabajos7/sisinf/sisinf.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/signos-simbolos/signos-simbolos.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/dispalm/dispalm.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/guiainf/guiainf.shtml#HIPOTEShttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/electro/electro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/infoba/infoba.shtml#circuito


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2) Circuitos lgicos integrados: TTL y CMOS. Definir los niveles de voltaje: VIH, VOL, VIL,VOH

Familias TTL y CMOS

La compuerta TTL fue una mejora introducida a la compuerta DTL. Los parmetros msimportantes de las compuertas TTL son el retardo de propagacin (ns), la disipacin depotencia (mW), y el producto velocidad -potencia (pJ). El producto velocidad-potencia indicaun retardo en la propagacin con una disipacin de potencia determinada.

Caractersticas Generales de los Circuitos Digitales

Las caractersticas de un circuito digital se usan con el fin de comparar las compuertas de lasdistintas familias lgicas. Estas se listan a continuacin:

Fan Out (Cargabilidad de salida): Es el mximo nmero de cargas que pueden sergobernadas en la salida de la compuerta sin alterar su operacin normal.

Fan In (Cargabilidad de entrada): Es el mximo nmero de entradas que puede tener

una compuerta. Tensin de Umbral: Una curva de transferencia de una puerta lgica inversora se muestra

en la figura. En la figura se distinguen dos tensiones de umbral; la primera para el estadolgico cero (Vu, 0) y la segunda para el estado lgico uno (Vu, 1). Los puntos de pendiente -1representan estas tensiones de umbral. Por lo tanto, la tensin de umbral es la tensin enla que la compuerta comienza a cambiar de estado lgico.

Margen de ruido: Es el lmite de tensin de ruido admisible a la entrada del elementolgico, sin registrar cambios en el estado de la salida. Existen dos mrgenes de un ruido,uno para el estado lgico uno y otro para el estado lgico cero.

Curva de transferencia de un circuito lgico inversor

Vsal, 0 mx = Mxima tensin en la salida de una compuerta cuando su estado lgico es cero ycon cargabilidad de salida mxima.

Vsal, 1 mn= Mnima tensin a la salida de una compuerta cuando su estado lgico es uno y concargabilidad mxima posible.

Vu, 0= Tensin de umbral del estado lgico de entrada cero.

Vu, 1= Tensin de umbral del estado lgico de entrada uno.


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En circuitos digitales es comn conectar dos puertas de las mismas caractersticas, unaenseguida de otra, tal como indica la figura Por consiguiente, la tensin mxima de entradaen estado cero VE,0 mx, es equivalente a la mxima tensin de salida en estado cero Vs,0 mx. Deigual forma, la tensin mnima de entrada en estado uno VE,1 mnes igual a la tensin mnimade salida en estado uno Vs,1 mn.

.

Los mrgenes de ruido se definen de la forma siguiente:

Margen de ruido en estado cero a la entrada: Es la diferencia entre Vu, 0y VE,0 mx.

M0 = Vu, 0 - VE,0 mx= Vu, 0 - Vs,0 mx

Margen de ruido en estado uno a la entrada: Es la diferencia entre VE,1 mn y Vu, 1.

M1 = VE,1 mn - Vu, 1 = Vs,1 mn - Vu, 1

Tiempo de programacin medio (tpd): Es el tiempo de retardo promedio en latransicin de una seal de la entrada a la salida en los casos que esta pasa del estado 1 a 0 yviceversa.

Potencia disipada:Es la potencia consumida por la compuerta. La disipacin de potenciaen funcin de la frecuencia de una compuerta TTL es constante dentro del rango deoperacin. En cambio, la compuerta CMOS depende de al frecuencia (ver figura abjunta).

Producto potencia disipada-tiempo de propagacin:Es el producto de los dostipos de caractersticas mencionadas.

La velocidad de la compuerta es inversamente proporcional al retardo de propagacin.

FamiliaTTL(LgicadeTransistor-Transistor)

Esta fue la primera familia de xito comercial, se utiliz entre 1965 y 1985. Loscircuitos TTL utilizan transistores bipolares y algunas resistencias de polarizacin. La tensinnominal de alimentacin de los circuitos TTL son 5 V DC.

Niveles Lgicos TTL

En el estudio de los circuitos lgicos, existen cuatro especificaciones lgicos

diferentes: VIL, VIH, VOL y VOH.

En los circuitos TTL, VIL es la tensin de entrada vlida para el rango 0 a 0.8 Vque representaun nivel lgico 0 (BAJO). El rango de tensin VIHrepresenta la tensiones vlidas de un 1 lgico


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entre 2 y 5 V. El rango de valores 0.8 a 2 Vdetermina un funcionamiento no predecible, porlos tantos estos valores no son permitidos. El rango de tensiones de salida VOL, VOHse muestraen la figura.

Circuitos Lgicos CMOS (Metal xido SemiconductorComplementario)

La tecnologa CMOS es la ms utilizada actualmente para la construccin de circuitosintegrados digitales, como las compuertas, hasta los circuitos como las memorias ylos microprocesadores. La tensin nominal de alimentacin de los circuitos CMOSson +5 Vy +3,3 V.

Niveles Lgicos CMOS

En la figura se muestran las tensiones VIL, VIH, VOL, VOHvlidas para los dispositivos CMOS de

nivel +5 VDC.

3) El lgebra de Boole. Definiciones y postulados.

lgebradeBooleLas operaciones de suma (+) y producto () lgicos tienen reglas similares, aunque no

iguales a las operaciones de la aritmtica tradicional. El lgebra de variables lgicasestudia estas relaciones y se llama Algebra de Boole.


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Los postulados del lgebra de Boole son cuatro. Sean A y B variables lgicas:

1) Las operaciones (+) y () son conmutativas

A + B = B + A A B = B A

2) Existe un elemento neutro para cada una de las operaciones (+) y ()

0 + A = A 1 A = A

3) Cada operacin es distributiva con respecto a la otra

A (B + C) = A B + A C A + B C = (A + B) (A + C)

4) Para cada elemento A existe un elemento, llamado complemento A , tal que

A + A = 1 A A = 0

Cualquier propiedad del lgebra de Boole sigue siendo vlida si se intercambian los +

por los y los 1 por los 0. Esto se conoce como PRINCIPIO DE DUALIDAD.

Basndose en los postulados anteriores se pueden construir todos los teoremas

relacionados con las operaciones lgicas. Algunos teoremas importantes son:

A + 1 = 1 A 0 = 0(Anulacin)

A + A = A A A = A(Idempotencia)

A + (A B) = A A (A + B) = A(Ley de Absorcin)

BABA BABA (Teorema de De Morgan)

4) Funciones y circuitos lgicos bsicos.

Funcioneslgicas

Una funcin lgica expresa una relacin entre una o ms entradas de variableslgicas. Dichas funciones se representan convenientemente mediante tablas deverdad, aunque tambin se utilizan expresiones algebraicas. Las funciones lgicasms comunes tienen un nombre propio.Cada funcin tiene un smbolo distintivo, con una o ms entradas, designadas en estecaso por A y B, y una salida. Tanto las entradas como las salidas son variables lgicas,por lo que su valor o estado lgico ser 0 1.

Estas son las funciones lgicas bsicas:

a)AND(Y)oproductolgico

La funcin AND (Y) es 1 si la entrada A es 1 y la entrada B es 1.


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El smbolo de operacin algebraica para la funcin AND es el mismo que el smbolode multiplicacin de la aritmtica tradicional (podemos usar un punto entre lasvariables o no colocar ningn smbolo entre ellas).La funcin AND puede tener ms de dos entradas, y la salida es 1 si y solo si todaslas entradas son 1.

ANDSMBOLO GRFICO EXPRESIN ALGEBRAICA

F = AB

F = AB

b)OR(O)osumalgica

La funcin OR (O) (tambin llamada OR inclusive) es 1 si la entrada A es 1 o laentrada B es 1 o ambas son 1.El smbolo de operacin algebraica para la funcin OR es el mismo que el smbolo desuma de la aritmtica tradicional (+).La funcin OR puede tener ms de dos entradas, y la salida es 1 si al menos unaentrada es 1.

ORSMBOLO GRFICO EXPRESIN ALGEBRAICA

F = A+B

c)NOT(INVERSOR)ocomplementolgico

La funcin NOT (NO) invierte la variable de entrada, es decir, cambia ceros por unosy unos por ceros. Esta operacin tambin se conoce como negacin o complementolgico.El smbolo algebraico que se utiliza para la operacin NOT es una barra sobre lavariable.

Debe mencionarse que en general, un crculo indica inversin, est o no acompaadode un tringulo en el smbolo grfico.

NOTSMBOLO GRFICO EXPRESIN ALGEBRAICA

F =A

Estas tres operaciones lgicas constituyen las operaciones lgicas bsicas mediantelas cuales pueden realizarse las dems. Las restantes son una combinacin de lasoperaciones AND, OR y NOT.


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d)NAND(NO-Y)

La funcin NAND (NO-Y) es 0 si la entrada A es 1 y la entrada B es 1. La funcinNAND es el complemento de la funcin AND.El smbolo grfico de la funcin NAND consiste en el smbolo de la funcin AND,seguido de un crculo, que denota inversin o complemento lgico.

NANDSMBOLO GRFICO EXPRESIN ALGEBRAICA

F =AB

e)NOR(NO-O)

La funcin NOR (NO-O) es 0 si la entrada A es 1 o la entrada B es 1 o ambas son 1.La funcin NOR es el complemento de la funcin OR.El smbolo grfico de la funcin NOR consiste en el smbolo de la funcin OR, seguidode un crculo.

NORSMBOLO GRFICO EXPRESIN ALGEBRAICA

F = BA

f)XOR(OREXLUSIVO)La funcin XOR (OR EXLUSIVO) es 0 si las entradas son simultneamente 1 o 0, perosi una de ellas es diferente a la otra entonces la salida ser 1. El smbolo grfico dela funcin XOR es algo parecido al del smbolo de la funcin OR.

NORSMBOLO GRFICO EXPRESIN ALGEBRAICA

F = ABBA ..

5) Tabla de verdad de una funcin lgica. Dibujar el smbolo lgico y la tabla de verdadpara cada uno de los circuitos lgicos bsicos

Antes de desarrollar la pregunta tengamos claro algunos conceptos:


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Tablas De Verdad

Es un medio para describir la manera en que la salida de un circuito lgico dependede los niveles lgicos que haya en la entrada del circuito.En una tabla se muestra que ocurre al estado de salida con cualquier grupo decondiciones de entrada, los verdaderos valores de salida dependern del tipo decircuito lgico.

El nmero de combinaciones de entrada ser igual a 2 para una tabla de verdad con"n" entradas.
http://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/dinamica-grupos/dinamica-grupos.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/dinamica-grupos/dinamica-grupos.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtml


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6) Habilitacin/inhabilitacin para el control de datos: Uno de los usos ms comunes delas compuertas bsicas est en el control del flujo de datos de la entrada a la salida.

En este modo de operacin se emplea una entrada como control, mientras que la otra

lleva los datos que sern transferidos a la salida. Si se permite el paso de estos, se dice

entonces que la compuerta est habilitada. Si no se permite el paso de los datos,

entonces la compuerta est inhabilitada. Muestre para cada una de las compuertas

bsicas, las condiciones necesarias para la habilitacin/inhabilitacin de stas,

analizando la tabla de verdad.

A=Control, B=seal de entrada

Puerta AND

Entrada Salida

A B C

0 0 0Inhabilitado

0 1 0

1 0 0Habilitado

1 1 1

Obs: Para el caso de la puerta OR y AND la seal habilitada es la misma que entra es laque sale.


Puerta NOR

Entrada Salida

A B C

0 0 1Habilitado

0 1 0

1 0 0

Inhabilitado1 1 0


Puerta OR

Entrada Salida

A B C

0 0 0Habilitado

0 1 1

1 0 1Inhabilitado

1 1 1


Puerta NAND

Entrada Salida

A B C

0 0 1Inhabilitado

0 1 1

1 0 1Habilitado

1 1 0


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Obs: La puerta NOR y NAND cuando habilitan la seal de entrada la invierten.


Puerta XOR

Entrada Salida

A B C

0 0 0Habilitado

0 1 1

1 0 1Habilitado(SEAL INVERTIDA)

1 1 0

7) Mediante el lgebra de Boole, implementar tericamente utilizando solo circuitosNAND un circuito que simule:

Un inversor

= . = Una compuerta AND de dos entradas

= . = .

Una compuerta OR de dos entradas

= . . . = +


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INFORME PREVIO N 1 LAB CIRCUITOS DIGITALES 13

Una compuerta NOR de dos entradas

= (. . . . . . . ) = +

Una compuerta XOR de dos entradas

= . . . . . . . . . . . = + . .

Una compuerta NAND de tres entradas

= (. . . . . . . ) = . .

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