Manual de sistemas digitales

Universidad Tecnológica de Puebla

Sistemas Digitales
Manual de asignatura

Carrera Electricidad y Electrónica Industrial

Programa 2004

Universidad Tecnológica de Puebla

M.C. Marco A. Ramírez Barrientos

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Contenido

Horas Teoría Práctica Total Página I Introducción al Diseño Digital 12 14 7 10 4 0 2 7 14 11 10 14 14 21 21 21 14 14 1 10 19 28 40 52

II CircuitosLógicos Combinacionales III Aplicación de la Lógica Combinacional IV Circuitos Secuénciales V Dispositivos Lógicos Programables VI Proyecto Anexos (Manual de prácticas)

Carrera de Electricidad y Electrónica Industrial

I Introducción al Diseño Digital
1.1 INTRODUCCIÓN.

Saber en la Teoría (12 hrs.)
Cuando la mayoría de nosotros escucha el término 'digital' inmediatamente pensamos en unacalculadora digital' o 'computadora digital'. Lo anterior probablemente puede atribuirse a la forma tan impresionante en que ahora la persona promedio tiene acceso a poderosas computadoras y calculadoras, a bajo costo. Es importante señalar que ambas representan sólo una de las muchas aplicaciones de los circuitos y principios digitales. Los circuitos digitales se emplean en productos electrónicostales como juegos de video, hornos de microondas y sistemas de control para automóviles, así como en equipos de prueba como medidores, generadores y osciloscopios. Además, las técnicas digitales han reemplazado muchos de los 'circuitos analógicos' utilizados en productos de consumo como radios, televisores y equipos para grabación y reproducción de alta fidelidad. 1.2 1.2.1 CARACTERÍSTICAS DE LASEÑAL ANALÓGICA Y DIGITAL. Señal Analógica.

El mundo real es fundamentalmente analógico y la mayor parte de las cantidades físicas son de naturaleza analógica, y a menudo estas cantidades son las entradas y salidas de un sistema que las monitorea, que efectúa operaciones con ellas y que las controla. Algunos ejemplos son la temperatura, la presión, la posición, la velocidad, el nivel de un líquido,la rapidez de flujo y varias más. Para aprovechar las técnicas digitales cuando se tienen entradas y salidas analógicas, deben seguirse tres pasos: 1. 2. 3. Convertir las entradas analógicas del 'mundo real" a la forma digital. Procesar (realizar operaciones con) la información digital. Convertir las salidas digitales a la forma analógica del mundo real.

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Sistemas Digitales

Figura 1.1

1.2.2

Señal Digital.

Las señales digitales basan su funcionamiento en dos estados únicamente, nivel alto (uno lógico) y nivel bajo (cero lógico), aunque la lógica de trabajo puede ser de dos clases que podrían definirse como complementarias: • • Positivas:funciona a nivel alto. Negativas: funciona a nivel bajo.

Figura 1.2

1.2.3

Sistemas Lógicos digitales.

Un sistema digital es una combinación de dispositivos diseñado para manipular cantidades físicas o información que estén representadas en forma digital; es decir, que sólo puedan tomar valores discretos. La mayoría de las veces, estos dispositivos son electrónicos, pero también puedenser mecánicos, magnéticos o neumáticos. Los niveles alto y bajo dependerán de las técnicas de construcción con que se fabrican los circuitos integrados que albergan los componentes lógicos digitales. En lógica positiva son:
TTL ECL MOS

“1”… 5V (2.4 V mínimo) “0”… 0V (0.8 V máximo)

“1”… 0V “0”… -5.2V

“1”… 15V (5 V mínimo) “0”… 0V (3.5 V máximo)

Para garantizar la compatibilidad entrelos circuitos lógicos por diferentes tecnologías existen integrados adaptadores de nivel, aunque en la actualidad la tecnología MOS dispone de integrados lógicos totalmente compatibles con los TTL. Se puede establecer una relación de ventajas e inconvenientes de unas tecnologías frente a otras:

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