Electrónica Digital
Páginas: 35 (8718 palabras)
Publicado: 29 de septiembre de 2011
DISEÑO COMPUTACIONAL DE
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Hugo Gilberto García Guerra
PRÓLOGO
Dentro del vasto campo de la electrónica, la sección que atañe a los circuitos lógicos digitales es indudablemente la de mayor expansión y también la más interesante.
Muchos de los grandes avances tecnológicos de nuestra era, han sido un resultado directo de la aplicación de la lógica digital a la resolución deproblemas específicos.
La comunicación vía satélite, los viajes espaciales, las computadoras, las videocámaras de enfoque automático, los equipos digitales de sonido, los teléfonos celulares, las impresoras láser e infinidad de dispositivos automáticos de medición, señalización y control, así como de electrónica de entretenimiento han podido desarrollarse gracias a los avances en electrónicadigital.
El desarrollo del circuito integrado en los años sesentas y el del microprocesador en los setentas son prueba evidente del grado de madurez alcanzado en este campo. La alta densidad de integración lograda actualmente en los circuitos integrados más avanzados, como pudieran ser algunos de los microprocesadores de vanguardia, que agrupan en su interior mas de dos millones de transistores, sonrepresentativos de estos logros.
La computadora personal se ha constituido en la herramienta indispensable para el diseñador de circuitería digital. Ella nos facilita el diseñar circuitos lógicos complejos y también simular y verificar nuestros diseños.
Este libro corresponde a un primer curso de circuitos lógicos y está destinado a introducir a los estudiantes a este fascinante campo de laelectrónica. En el curso diseñaremos y construiremos circuitos lógicos relativamente sencillos, aplicándolos siempre que sea posible a la solución de problemas reales. Veremos cómo emplear a la computadora para obtener la ecuación booleana más reducida, y cómo podemos verificar que la solución obtenida es correcta. También utilizaremos a la computadora para simular y analizar el comportamiento deun circuito digital que hayamos diseñado, armándolo por programa y aplicándole las señales de prueba que nosotros elijamos.
Veremos los algoritmos y los programas fuente originales del autor, para tener una idea clara de cómo trabajan los programas comerciales de diseño y simulación de circuito lógico, que normalmente se venden en miles de dólares.
Además de suministrar información, nuestroscursos deben proporcionar formación, razón por la cuál los aspectos teóricos serán fuertemente respaldados por la práctica. En este curso realizaremos numerosas practicas de laboratorio que nos permitirán consolidar la información teórica y a lo largo del semestre escolar se propondrán pequeños proyectos que induzcan al estudiante al diseño y construcción física de circuitos digitales. Al términodel curso se realizará un trabajo final, que aplique las diversas herramientas teórico prácticas adquiridas.
Hugo Gilberto García Guerra
CAPÍTULO 1
ALGEBRA BOOLEANA
OBJETIVOS:
DESPUÉS DE ESTUDIAR ESTE CAPÍTULO, EL EDUCANDO MANEJA LOS CONCEPTOS FUNDAMENTALES DEL DISEÑO DIGITAL, Y SERÁ CAPAZ DE:
1.- ESTABLECER LA TABLA DE VERDAD DE LAS DIVERSAS FUNCIONES LÓGICAS BÁSICAS.
2.-DESCRIBIR LA LÓGICA DE CIRCUITOS SIMPLES CON INTERRUPTORES, MEDIANTE UNA TABLA DE VERDAD.
3.- OBTENER LA ECUACIÓN BOOLEANA CORRESPONDIENTE A UNA TABLA DE VERDAD.
4.- ENUNCIAR LOS POSTULADOS Y TEOREMAS FUNDAMENTALES DEL ALGEBRA BOOLEANA.
5.- EMPLEAR EL ÁLGEBRA DE CONJUNTOS PARA VERIFICAR LA VALIDEZ DE UNA ECUACIÓN BOOLEANA.
LÓGICA BINARIA
Para iniciar el estudio de la lógica binaria,consideramos un circuito formado por una batería, un interruptor y una lámpara, conectados en serie. Establezcamos por convención que una entrada 0 representa al interruptor abierto y una entrada 1 al interruptor cerrado. Similarmente una salida 0 representa al foco apagado y 1 al foco encendido.
|ENTRADAS |SALIDAS |
|0 interruptor...
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Hugo Gilberto García Guerra
PRÓLOGO
Dentro del vasto campo de la electrónica, la sección que atañe a los circuitos lógicos digitales es indudablemente la de mayor expansión y también la más interesante.
Muchos de los grandes avances tecnológicos de nuestra era, han sido un resultado directo de la aplicación de la lógica digital a la resolución deproblemas específicos.
La comunicación vía satélite, los viajes espaciales, las computadoras, las videocámaras de enfoque automático, los equipos digitales de sonido, los teléfonos celulares, las impresoras láser e infinidad de dispositivos automáticos de medición, señalización y control, así como de electrónica de entretenimiento han podido desarrollarse gracias a los avances en electrónicadigital.
El desarrollo del circuito integrado en los años sesentas y el del microprocesador en los setentas son prueba evidente del grado de madurez alcanzado en este campo. La alta densidad de integración lograda actualmente en los circuitos integrados más avanzados, como pudieran ser algunos de los microprocesadores de vanguardia, que agrupan en su interior mas de dos millones de transistores, sonrepresentativos de estos logros.
La computadora personal se ha constituido en la herramienta indispensable para el diseñador de circuitería digital. Ella nos facilita el diseñar circuitos lógicos complejos y también simular y verificar nuestros diseños.
Este libro corresponde a un primer curso de circuitos lógicos y está destinado a introducir a los estudiantes a este fascinante campo de laelectrónica. En el curso diseñaremos y construiremos circuitos lógicos relativamente sencillos, aplicándolos siempre que sea posible a la solución de problemas reales. Veremos cómo emplear a la computadora para obtener la ecuación booleana más reducida, y cómo podemos verificar que la solución obtenida es correcta. También utilizaremos a la computadora para simular y analizar el comportamiento deun circuito digital que hayamos diseñado, armándolo por programa y aplicándole las señales de prueba que nosotros elijamos.
Veremos los algoritmos y los programas fuente originales del autor, para tener una idea clara de cómo trabajan los programas comerciales de diseño y simulación de circuito lógico, que normalmente se venden en miles de dólares.
Además de suministrar información, nuestroscursos deben proporcionar formación, razón por la cuál los aspectos teóricos serán fuertemente respaldados por la práctica. En este curso realizaremos numerosas practicas de laboratorio que nos permitirán consolidar la información teórica y a lo largo del semestre escolar se propondrán pequeños proyectos que induzcan al estudiante al diseño y construcción física de circuitos digitales. Al términodel curso se realizará un trabajo final, que aplique las diversas herramientas teórico prácticas adquiridas.
Hugo Gilberto García Guerra
CAPÍTULO 1
ALGEBRA BOOLEANA
OBJETIVOS:
DESPUÉS DE ESTUDIAR ESTE CAPÍTULO, EL EDUCANDO MANEJA LOS CONCEPTOS FUNDAMENTALES DEL DISEÑO DIGITAL, Y SERÁ CAPAZ DE:
1.- ESTABLECER LA TABLA DE VERDAD DE LAS DIVERSAS FUNCIONES LÓGICAS BÁSICAS.
2.-DESCRIBIR LA LÓGICA DE CIRCUITOS SIMPLES CON INTERRUPTORES, MEDIANTE UNA TABLA DE VERDAD.
3.- OBTENER LA ECUACIÓN BOOLEANA CORRESPONDIENTE A UNA TABLA DE VERDAD.
4.- ENUNCIAR LOS POSTULADOS Y TEOREMAS FUNDAMENTALES DEL ALGEBRA BOOLEANA.
5.- EMPLEAR EL ÁLGEBRA DE CONJUNTOS PARA VERIFICAR LA VALIDEZ DE UNA ECUACIÓN BOOLEANA.
LÓGICA BINARIA
Para iniciar el estudio de la lógica binaria,consideramos un circuito formado por una batería, un interruptor y una lámpara, conectados en serie. Establezcamos por convención que una entrada 0 representa al interruptor abierto y una entrada 1 al interruptor cerrado. Similarmente una salida 0 representa al foco apagado y 1 al foco encendido.
|ENTRADAS |SALIDAS |
|0 interruptor...
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