-~ 123= 101111 2

La electrónica se divide en dos categorías:
. Electrónica Analógica, la que trata de circuitos en los que
las señaleseléctricas pueden tomar infinitos valores dentro de un rango determinado; por ejemplo, un amplificador puede tomar a su entrada tensiones como 0,24 V,
0,37 V, 1,15 V, etc., y entregar a su salida valores de tensión como 2,2 V, 3,73 V, 5,983 V, etc., es decir, los valores pueden variar de forma continua. Un ejemplo de señal
analógica es la gráfica de una función senoidal como la
representadaen la figura 1.1. A la vista de ésta se comprueba que, en función del tiempo, la gráfica puede tomar
cualquier valor comprendido entre 25 y -25.
...
t
Como se ha expresado anteriormente, en electrónica digital
sólo pueden darse dos niveles o estadosposibles, por lo que se
debe aplicar el sistema binario de numeración o sistema de
numeración en base 20Este sistema tiene solamente dos dígitos
o bits: O y 1; sin embargo, es posible representarcualquier cantidad combinando adecuadamentedichos dígitos en grupos de
dos, tres, cuatro, etco,de ~uerdo con la expresión polinórnica de
potencias de dos:
ao . 20 + ... + ~. 22+ al . _21+ ao. 2°
Por ejemplo, para expresarel número binario 10111en forma
decimal, se descompondráde la siguiente forma:
10111
=
1. 24 + O . 23+ 1 . 22 + 1 . 21 + 1 . 2°
= 23
Para transformar un número decimal a binario, se divide
aquél entre 2 tantasveces como seanecesariohastaconseguir un
número entero que ya no se pueda dividir:
23
03
1
2
-~
. Electrónica Digital, la que estudia los circuitos en los que
las señaleseléctricas sólo puedentomar dos valores: 1 o O,
Nivel alto o nivel bajo, SÍ o NO, etc.; de ahí el carácter
binario de este grupo de la electrónica. A estos dos valores se les denominan niveles lógicos. Ejemplo de una señal
digital es la que se observa en la figura 1.2. En ésta se ve
que, en función del tiempo, la gráfica solamente puede
alcanzar dos valores posibles: 25 y -25; el cambio de un
valor a otro se produce en un tiempo t=O, por lo que los
valores comprendidos entre 25 y -25 serán ignorados.
123= 101111
Se toman, a continuación, el último cociente y todos los restos, y se colocan en orden inverso, de manera que el último
quede en primer lugar, el penúltimo, en segundo lugar, etc.
Dentro del sistema binario existen diversos códigos para el
estudio de ciertos circuitos; de todos ellos, el más utilizado es el
código BCD (Decimal Codificado en Binario), que consiste en
transformar cada dígito decimal en un grupo de cuatro dígitos
binarios o cuarteto; así, por cada cifra del número decimal,
habrá un cuarteto en BCD. Considérese,por ejemplo, el número decimal 23; en código BCD será 0010 0011
2
~
Figura1.2
Tanto la electrónica analógica como la electrónica digital tienen su propio campo de aplicaciones, aunque la electrónica digital estáintroduciéndose más día a día en el ámbito de la electrónica analógica, en ciertos casospara complementarIa y en otros
para sustituirla.
Como es sabido,el sistemadecimal usa el! Ocomo basepara
su desarrollo; pero, ademásde este sistema, en electrónica digi-
tal seutilizan otroscomoel binario y el hexadecimal.
3
~
.--"-..
.--"--.
0010
0011
Un número binario se puede representarpor grupos de cuatro
dígitos que reciben el nombre de cuartetos.
Un cuarteto tiene 16 combinaciones posibles de ceros y unos.
Para simplificar la representación se recurre a un sistema de
numeración con base 16, de forma que un cuarteto se pueda
representarpor un solo dígito. Este sistema, denominado sistema hexadecimal, utiliza los signos: O, 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A,
B,C,D,EyF.
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~
En la siguiente tabla se representala correspondenciaentre la
numeración decimal, hexadecimal, BCD y binaria:
1.3.Simbología
Con el fin de representarlos circuitos con puertas lógicas, se
idearon ciertos símbolos que facilitan la comprensión y el estudio del funcionamiento de dichos circuitos.
En un principio se utilizaron los denominados símbolos MIL,
creadosoriginalmente para aplicaciones de lógica militar, de ahí
sus siglas; consisten en figuras geométricasdiferentes para cada
tipo de puerta lógica.
En la actualidad, la simbología MIL tienden a verse desplazada por la recomendada por la CEI (Comisión Electrotécnica
Internacional) y aceptada en España a través de las normas
UNE; consisten en rectángulos iguales para todos los tipos de
puertas lógicas, con la diferencia I!e la figura que se representa
en su interior y que define cada función.
En la siguiente tabla se reflejan los símbolos de las puertas
lógicas:
Como se sabe,en el sistemadecimal, a partir de 9, se utilizan
dosdígitos; en el' sistema hexadecimal, a partir de F también se
utilizan dos guarismos; así, el número decimal 45, en hexadecimal será 2D. Para transformar un número decimal a hexadecimal, se divide aquél entre 16 tantas veces como sea necesario
hastaconseguir un cociente entero que no se pueda dividir más;
se toman el último cociente y todos los restos, se traducen a
hexadecimaly se colocan en orden inverso. Véase un ejemplo:
Puerta ANO
j
Puerta NANO
c;
..
Q--:cc
.
..
Puerta OR
571
091
~
En decimal:
En hexadecimal:
11 03
2
L
,1
2
3
...
2
..
Puerta OR exclusiva (EXOR)
11
...
B
3
=
Puerta NOR
"t
~
I571
~
~
~
f,¡ ;;, ~,ir;
35--~
'"
'J-c
23B
Puerta NOR exclusiva
(EXNOR)
"J
;~~¡
~~1!!!})l)
J...
~
$=1,n
~~I(i¡-"':"
- é
¡
r".
.."
"
f'c,
I
Puerta NOT (Inversor)
I
Paraconvertirun númerohexadecimalen decimal,seaplica
la expresiónpolinórnica:
~. 16n+... +~. 162+al' 161+ 30' 16°
En las actividades en el aula propuestasen esta obra se citan
ciertos elementos que conviene conocer previamente para poder
llevar a buen fin dichas actividades; se trata de pulsadores, pla-
casde montajerápido y encapsulados.
Obsérvese
un ejemplo:Transfonnaren decimalel número
Enhexadecimal: 2
En decimal:
2
B
E
.
.
11 14
f ~~
2-162+11-161+14-16°
= 702
Para cómprender mejor el funcionamiento de los circuitos
lógicos, éstos se suelen acompañar de un circuito con pulsadores eléctricos que realizan la misma función que la puertacorrespondiente.
Hay dos tipos de pulsadores:
.
Normalmente abierto (N. A.)
. Normalmente cerrado (N. C.)
El pulsador nonnalmente abierto es aquél que, en su posición
nonnal, es decir, en reposo, no permite que circule corriente
eléctrica, pues sus contactos se encuentran abiertos; cuando se
pulsa, seestáaplicando una señal,mecánica en estecaso, se activa cerrándosesus contactos y permite el paso de corriente eléctrica.
el análisis de éstos. El aspecto de un tipo de placas de montaje
rápido es el mostrado en la figura 1.5
El pulsador nonnalmente cerrado, por el contrario, en su
posición nonnal, es decir, en reposo, tiene sus contactos cerrados permitiendo el paso de corriente eléctrica; cuando se pulsa,
sus contactos se abren y, entonces, es cuando no deja pasar la
corriente eléctrica. En la figura 1.3 se puede ver el aspectointerno y los símbolos correspondientesa un pulsador nonnalmente
abierto y uno nonnalmente cerrado.
Figura1.5.
Poseenuna serie de agujeros en los que se insertan los tenmnales de los componentes;conducen a unos contactos metálicos
que, en su interior, están dispuestos de la forma que indica la
figura 1.6.
e--;..
--,-Q
L_-Q..-J.--,>--
Figura1.6.
Figura1.3.
Para cambiar la señal que se aplicará a las entradas de las
puertas lógicas se utilizarán conmutadores: se trata de elementos que tienen tres ternrinales eléctricos; uno de ellos es el
común que conmuta su contacto, por medio de una palanca que
lo acciona, entre los otros dos terminales; de esta forma, si la
palanca se encuentra en una posición, el ternrinal común está
conectadocon uno de los otros dos; si se cambia de posición la
palanca, el común abandonaráel contacto que ejercía para contactar con el tercer ternrinal. En la figura 1.4 puede observarsela
construcción interna y el símbolo correspondiente.
1.4.3. LEO
Un LED (iniciales de Light Emitter Diode, Diodo Emisor de
Luz) es un componente electrónico que tiene dos terminales o
patillas: ánodo y cátodo; cuando se polariza directamente, es
decir, si se aplica un potencial positivo al ánodo y un potencial
negativo al cátodo, se produce en su interior un desplazamiento
de electrones que provoca una emisión de fotones, iluminándose el diodo. Su planta es circular excepto una pequeña zona
plana que indica la posición del cátodo.
El LED, para que se ilumine, necesita que le sea aplicada
entre suspatillas una tensión de unos 2 voltios (V) y una corriente de alrededor de 30 miliamperios (mA); sabiendo que en las
actividades de aula se aplicarán5V, habrá que conectar en serie
con el LED una resistencia de:
R
o
o(~~---
7-~-
o
Figura1.4.
Las placas de montaje rápido consisten en unos paneles que
se usan para la realización de prototipos. Se utilizan por su sim-
plicidad y rapidezen el montajede circuitosy la facilidadpara
= (V-VD) /1=
(5-2) / 1 = 3 /0,03 = 100 ohmios (.o)
Para el estudio práctico de los circuitos propuestos se utilizarán componentes electrónicos que contienen en su interior
cierto número de elementos. Estos componentes, denominados
circuitos integrados, están encapsuladosen formato DIL, según
la figura 1.7.
Figura1.7.
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~
Los elementos contenidos en su interior están conectados a
las patillas de la forma que se indica en los encapsuladosde la
figura 1.8.
Montar con placasde montajerápido,o simularen el orde.
nadorel circuito eléctricocon pulsadores
de la figura 1.10.
A
~
B
~;.".,
c
;;-~-~~:
-'-o~
o
o
I
R
5V
}
LEO
Figura1.10
7432
Figura1.8.
04
o
La tabla de verdad es una forma de describir el funcionamiento de un sistema digital; en ella se representael estado de
lasentradasy las salidas para cada una de las posibles combinacionesque se den en el circuito.
La tabla de la figura 1.9 muestra una tabla de verdad de un
sistemaen el cual el O (cero) representauna ausenciade señal, o
lo que es lo mismo, cero voltios. El] representala presencia de
unaseñal,o lo que es lo mismo una presencia de tensión. En el
casode circuitos lógicos de la familia TrL, que se verán más
adelante,un cero representauna tensión comprendida entre O y
0,8 voltios y el uno representauna tensión comprendida 2,4 y 5
voltios.
También se puede representarpor letras donde el O se representapor la letra L (Low) y el] por la letra H (High).
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'4
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...
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EA
..
.
-EL
Lf:D
Analizar el funcionamiento y completar la tabla de verdad.
1. En electrónica digital, ¿cuántosniveles existen?
O Infinitos
O Dos
O Depende del valor de la tensión
2. ¿Qué sistemade numeración se utiliza en circuitos digitales?
O Binario
O Decimal
O Centesimal
3. El número decimal 17, en sistema binario es:
O 10001
001110
O 10110
4. El número binario 01011, en decimal será:
01011
011
0101
5. El sistema hexadecimal utiliza como base:
016
06
015
6. El número binario 1101, en hexadecimal será:
OF
03E
OD
7. El número decimal 33, expresadoen hexadecima1será:
033
021
OA3
8. El número hexadecimal A3 transformado en decimal será:
021
0163
075
9. El número DF en hexadecimal, expresadoen binario será:
011011111
011000110
010111011
10. El número binario 11111111,expresado en hexadecima1
es:
04B
012
OFF
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