Subido por Joaquin Guillermo Ortega Nazario

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PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Manual Teórico Práctico del
Módulo Autocontenido Transversal:
Operación de Circuitos Electrónicos Digitales
Profesional Técnico-Bachiller en
Mantenimiento de Equipo
Electrónica Industrial
de Cómputo y Control
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
Mantenimiento a Sistemas
Automáticos
1
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Capacitado por:
e-cbcc
Educación-Capacitación
Basadas en Competencias
Contextualizadas
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
2
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
PARTICIPANTES
Director General
Secretario Académico
José Efrén Castillo Sarabia
Marco Antonio Norzagaray
Director de Diseño Curricular de la
Formación Ocupacional
Gustavo Flores Fernández
Coordinador de las Áreas de
Automotriz, Electrónica y
Telecomunicaciones e Instalación y
Mantenimiento
Jaime G. Ayala Arellano
Autores
Consultores Formo Internacional, S. C.
Revisor Técnico
Alfonso Cruz Serrano
Revisor Pedagógico
Virginia Morales Cruz
Revisores de Contextualización
Agustín Valerio
Armando Guillermo Prieto Becerril
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información e
Instalación y Mantenimiento
Manual Teórico - Práctico del Módulo Autocontenido
Transversal para
las
Carreras de Profesional Técnico
Bachiller en Electrónica Industrial, Profesional TécnicoBachiller en Mantenimiento de Equipo de Cómputo y Control
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
3
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Digital y Profesional Técnico-Bachiller en Mantenimiento a
Sistemas Automáticos.
D. R. a 2005 CONALEP.
Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra,
incluida la portada, por cualquier medio sin autorización
por escrito del CONALEP. Lo contrario representa un acto de
piratería intelectual perseguido por la ley Penal.
Av. Conalep N° 5, Col. Lázaro Cárdenas,
C.P. 52140 Metepec, Estado de México.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
4
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
ÍNDICE
Coordinadores
2
I. Mensaje al alumno
6
II. Cómo utilizar este manual
8
III. Propósito del curso módulo autocontenido transversal
11
IV. Normas de competencia laboral
12
V. Especificaciones de evaluación
13
VI. Mapa curricular módulo autocontenido transversal
14
Capítulo 1. Operación de circuitos combinatorios
16
Mapa curricular de la unidad de aprendizaje
17
1.1.1. Características de la electrónica digital
18
•
Orígenes
18
•
Conceptos básicos
19
•
Importancia
20
1.1.2. Análisis de circuitos lógicos empleando sistemas numéricos
24
•
Qué son los circuitos lógicos
24
•
Los sistemas numéricos
25
•
Aritmética y métodos de conversión
33
•
Métodos de conversión
39
1.1.3. Identificación de códigos de computadora
47
•
Códigos numéricos
47
•
Códigos de caracteres y otros códigos
52
•
Códigos para la detección y corrección de errores
56
1.2.1. Análisis de circuitos lógicos empleando lógica boolenas
59
•
Postulados básicos
60
•
Dualidad
60
•
Teoremas fundamentales
61
1.2.2. Circuitos de conmutación
62
•
Formas algebraicas de las funciones de conmutación
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
62
5
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
•
Compuertas lógicas
1.2.3. Análisis de circuitos lógicos combinatorios
65
69
•
Método algebraico
69
•
Método de Tabla de Verdad
71
•
Análisis de diagramas de tiempo
72
1.3.1. Síntesis de circuitos combinatorios
73
•
Redes
73
•
Circuitos AND-OR-INVERSOR
76
•
Factorización
78
1.3.2. Simplificación de funciones de conmutación
78
•
Caracterización de los métodos de minimización
78
•
Mapas de Karnaugh
79
1.4.1. Operación de circuitos mediante lógica modular descendente
89
•
Codificadores y Decodificadores
89
•
Multiplexores y Demultiplexores
94
1.4.2. Circuitos con elementos de aritmética binaria
101
•
Sumadores
101
•
Comparadores
109
•
La Unidad de Lógica y Aritmética (ALU)
113
Prácticas y Listas de Cotejo del Capítulo 1
120
Resumen del Capítulo 1
154
Autoevaluación de conocimientos del Capítulo 1
157
Respuestas a la autoevaluación de conocimientos del Capítulo 1
159
CAPÍTULO 2. Operación de circuitos secuenciales
164
Mapa curricular de la unidad de aprendizaje
165
2.1.1.Modelos de circuitos secuenciales
166
•
Representación de diagramas de bloques
166
•
Tablas y diagramas de estado
167
2.1.2. Latches
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
170
6
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•
Latch Set-Reset
170
•
Latch con retardo
173
2.2.1. Circuitos de tiempo
176
•
Circuitos de tiempo en modo Astable
176
•
Circuitos de tiempo en modo Monoastable
178
2.2.2. Los Flip-Flop’s
179
•
El Flip-Flop’s Set-Reset(SR) o Set-Clear(SC)
179
•
El Flip-Flop’s D
183
2.3.1. Registros de corrimiento
185
•
Registros de corrimiento genérico
185
•
Registros de corrimiento MSI
187
•
Ejemplos de diseño con registros
191
2.3.2. Contadores
195
•
Contadores de tipo binario
195
•
Contadores de tipo BCD
196
•
Contadores de tipo Ascendente/Descendente
197
•
Contadores de tipo Módulo N
201
2.4.1. Memorias
204
•
Las memoria ROM
204
•
Memoria PROM
207
•
Memoria EPROM
211
•
Memoria EEPROM
213
2.4.2. El Convertidor Digital- Analógico
216
•
El convertidor DAC de Escalera R/2R
216
•
Funcionamiento
216
•
Circuito comercial
217
2.4.3. Los Convertidores ADC
218
•
Convertidores tipo Flash
218
•
Convertidores A/D tipo Aproximaciones Sucesivas
220
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
7
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
•
Convertidores A/D tipo Rampa Binaria
223
Prácticas y Listas de Cotejo del Capítulo 2
Resumen del Capítulo 2
Autoevaluación de conocimientos del Capítulo 2
Respuestas a la autoevaluacion de conocimientos del Capítulo 2
Glosario de Términos E-CBNC
Glosario de Términos E-CBCC
Glosario de Términos Técnicos
Referencias documentales
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e Instalación y Mantenimiento
230
8
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9
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
I. MENSAJE AL ALUMNO
¡CONALEP TE DA LA BIENVENIDA AL
MÓDULO AUTOCONTENIDO
TRANSVERSAL DE “OPERACIÓN DE
CIRCUITOS ELECTRÓNICOS
DIGITALES”!
El
Este módulo ha sido diseñado bajo la
Modalidad
Educativa
Basada
en
Normas de Competencia, con el fin de
ofrecerte una alternativa efectiva para
el
desarrollo
contribuyan
a
de
habilidades
elevar
tu
que
potencial
conocimiento
y
la
experiencia
adquirida se verán reflejados a corto
plazo
en
el
mejoramiento
de
tu
desempeño de trabajo, lo cual te
permitirá
llegar
tan
lejos
como
quieras en el ámbito profesional y
laboral.
productivo, a la vez que satisfagan las
demandas actuales del sector laboral.
Esta
modalidad
requiere
tu
prácticas
con
participación e involucramiento activo
en
ejercicios
y
simuladores, vivencias y casos reales
para propiciar un aprendizaje a través
de experiencias. Durante este proceso
deberás
mostrar
evidencias
que
permitirán evaluar tu aprendizaje y el
desarrollo de la competencia laboral
requerida.
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e Instalación y Mantenimiento
10
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
II. COMO UTILIZAR ESTE MANUAL
¾
Las instrucciones generales que a
los resultados de aprendizaje de
continuación se te pide que realices,
cada unidad.
tienen la intención de conducirte a
que
vincules
las
competencias
¾
manual
con tu formación de profesional
que
mencionan:
unidad
Redacta cuales serían tus objetivos
que
antes
de
a
muy
claros
continuación
competencia
de
los
se
laboral,
competencia
(básica,
personales al estudiar este módulo
genéricas específicas), elementos de
autocontenido transversal.
competencia, criterio de desempeño,
campo de aplicación, evidencias de
Analiza el Propósito del módulo
autocontenido transversal que se
indica al principio del manual y
contesta la pregunta ¿Me queda
claro hacia dónde me dirijo y qué es
no lo tienes claro pídele al PSP que
Revisa el apartado especificaciones
estudio
del
módulo
autocontenido
curso
-
transversal
evidencias
por
producto,
norma
técnica
institución
educativa,
módulo
de
formación
ocupacional,
aprendizaje.
Si
desconoces
norma,
recomendamos
el
te
que
términos, que encontrarás al final del
requisitos que debes cumplir para
el
conocimiento,
consultes el apartado glosario de
de evaluación son parte de los
durante
de
significado de los componentes de la
te lo explique.
las evidencias que debes mostrar
evidencias
unidad de aprendizaje, y resultado de
estudiar el contenido del manual? si
aprobar el módulo. En él se indican
desempeño,
ocupacional,
lo que voy a aprender a hacer al
¾
tengas
conceptos
técnico.
¾
fundamental
empezar a abordar los contenidos del
requeridas por el mundo de trabajo
¾
Es
manual.
¾
Analiza el apartado «Normas Técnicas
de
competencia
laboral,
Norma
técnica de institución educativa».
para considerar que has alcanzado
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e Instalación y Mantenimiento
11
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
¾
Revisa el Mapa curricular del módulo
autocontenido
transversal.
Está
diseñado
para
mostrarte
resultados de
aprendizaje que te
esquemáticamente las unidades y los
permitirán
llegar
paulatinamente
las
a
desarrollar
competencias
laborales que requiere la ocupación
para la cual te estás formando.
¾
Realiza la lectura del contenido de
cada capítulo y las actividades de
aprendizaje que se te recomiendan.
Recuerda que en la educación basada
en normas de competencia laborales
la responsabilidad del aprendizaje es
tuya, ya que eres el que desarrolla y
orienta
sus
conocimientos
y
habilidades hacia el logro de algunas
competencias en particular.
¾
En el desarrollo del contenido de
cada
capítulo,
encontrarás
ayudas
visuales como las siguientes, haz lo
que ellas te sugieren efectuar. Si no
haces no aprendes, no desarrollas
habilidades, y te será difícil realizar
los
ejercicios
de
evidencias
de
conocimientos y los de desempeño.
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
IMÁGENES DE REFERENCIA
Estudio individual
Investigación documental
Consulta con el PSP
Redacción de trabajo
Comparación de resultados
con otros compañeros
Trabajo en equipo
Realización del ejercicio
Observación
Investigación de campo
Repetición del ejercicio
Sugerencias o notas
Resumen
Consideraciones sobre
seguridad e higiene
Portafolios de evidencias
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13
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III. PROPÓSITO DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO TRANSVERSAL
Al
finalizar
el
módulo,
el
alumno
operará
circuitos
electrónicos
digitales
combinatorios y secuenciales, considerando las especificaciones técnicas de sus
componentes, para la solución de problemas básicos sustentados en leyes físicas
que rigen su comportamiento.
Al mismo tiempo, estas competencias laborales y profesionales se complementarán
con la incorporación de competencias básicas y competencias clave, que le permitan
al alumno comprender los procesos productivos en los que está involucrado para
enriquecerlos, transformarlos, resolver problemas, ejercer la toma de decisiones y
desempeñarse en diferentes ambientes laborales, con una actitud creadora, crítica,
responsable y propositiva; así como, lograr un desarrollo pleno de su potencial en
los ámbitos personal y profesional y convivir de manera armónica con el medio
ambiente y la sociedad.
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e Instalación y Mantenimiento
14
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
IV. NORMAS DE COMPETENCIA LABORAL
Para
que
analices
la
relación
para que consultes el apartado de la
que
norma requerida.
guardan las partes o componentes de
la NTCL o NIE con el contenido del
•
Visita la página WEB del CONOCER en
programa del módulo autocontenido
www.conocer.org.mx en caso de que
recomendamos consultarla a través de
autocontenido
transversal de la carrera que cursas, te
el programa de estudio del módulo
las siguientes opciones:
•
Acércate con el PSP para que te
permita
revisar
su
programa
de
estudio del módulo autocontenido
transversal de la carrera que cursas,
transversal,
diseñado con una NTCL.
•
esté
Consulta la página de Intranet del
CONALEP http://intranet/ en caso de
que el programa de estudio del
módulo
autocontenido
transversal
esté diseñado con una NIE.
I.
V. ESPECIFICACIONES DE EVALUACIÓN
Durante el desarrollo de las prácticas de
Las autoevaluaciones de conocimientos
ejercicio también se estará evaluando el
correspondientes a cada capítulo además
observación directa y con auxilio de una
conocimientos
cumplimiento de los requisitos en la
evaluar
ejecución de las actividades y el tiempo
conocimiento.
desempeño.
lista
de
El
docente
cotejo
mediante
confrontará
la
el
de ser un medio para reafirmar los
sobre
los
contenidos
tratados, son también una forma de
y
recopilar
evidencias
de
real en que se realizó. En éstas quedarán
registradas las evidencias de desempeño.
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e Instalación y Mantenimiento
15
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Al
término
del
módulo
deberás
presentar un Portafolios de Evidencias1,
el cual estará integrado por las listas de
cotejo correspondientes a las prácticas
de ejercicio, las autoevaluaciones de
conocimientos que se encuentran al final
de cada capítulo del manual y muestras
de los trabajos realizados durante el
desarrollo del módulo, con esto se
facilitará la evaluación del aprendizaje
para determinar que se ha obtenido la
competencia laboral.
Deberás asentar datos básicos, tales
como: nombre del alumno, fecha de
evaluación,
nombre
y
firma
evaluador y plan de evaluación.
1
del
1El portafolios de evidencias es una compilación de
documentos que le permiten al evaluador, valorar los
conocimientos, las habilidades y las destrezas con que
cuenta el alumno, y a éste le permite organizar la
documentación que integra los registros y productos de
sus competencias previas y otros materiales que
demuestran su dominio en una función específica
(CONALEP. Metodología para el diseño e instrumentación
de la educación y capacitación basada en competencias,
Pág. 180).
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e Instalación y Mantenimiento
16
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
VI. MAPA CURRICULAR DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO TRANSVERSAL
Módulo
Operación de
Circuitos
Electrónicos
90 hrs.
Resultados
de
Aprendizaje
1 Operación de circuitos
combinatorios
2. Operación de circuitos
secuenciales
40 hrs.
50 hrs.
1.1 Analizar circuitos lógicos combinatorios aplicando sistemas y
códigos numéricos.
1.2 Operar
circuitos
lógicos
electrónica combinacional.
implementados
mediante
lógica
1.3 Simplificar funciones de circuitos lógicos combinatorios,
empleando mapas de Karnaugh.
1.4 Operar circuitos lógicos combinatorios implementados mediante
lógica combinatoria modular.
2.1 Analizar circuitos lógicos secuenciales empleando tablas y
diagramas de estado.
2.2 Operar circuitos lógicos secuenciales empleando Flip-Flop’s.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
8 hrs.
12
hrs.
8 hrs.
12
hrs.
10
hrs.
12
hrs.
17
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
2.3
2.4
Operar circuitos lógicos secuenciales empleando registros de
corrimiento y contadores.
Operar circuitos lógicos secuenciales empleando convertidores y
memorias.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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16
hrs.
12
hrs.
18
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
OPERACIÓN DE CIRCUITOS COMBINATORIOS.
Al finalizar el capítulo, el alumno operará circuitos electrónicos digitales de lógica
combinatoria, identificando sus características básicas de funcionamiento para su
análisis e implementación en sistemas de control.
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e Instalación y Mantenimiento
19
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VI. MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
Módulo
Operación de
Circuitos
Electrónicos
90 hrs.
Unidades de
Resultados
de
Aprendizaje
1 Operación de circuitos
combinatorios
2. Operación de circuitos
secuenciales
40 hrs.
50 hrs.
1.1 Analizar circuitos lógicos combinatorios aplicando sistemas y
códigos numéricos.
1.2 Operar
circuitos
lógicos
electrónica combinacional.
implementados
mediante
lógica
1.3 Simplificar funciones de circuitos lógicos combinatorios,
empleando mapas de Karnaugh.
1.4 Operar circuitos lógicos combinatorios implementados mediante
lógica combinatoria modular.
2.1 Analizar circuitos lógicos secuenciales empleando tablas y
diagramas de estado.
2.2 Operar circuitos lógicos secuenciales empleando Flip-Flop’s.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
8 hrs.
12
hrs.
8 hrs.
12
hrs.
10
hrs.
12
hrs.
20
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
2.3
Operar circuitos lógicos secuenciales empleando registros de
corrimiento y contadores.
2.4
16
hrs.
Operar circuitos lógicos secuenciales empleando convertidores y
memorias.
SUMARIO
¾ CARACTERÍSTICAS DE LA
ELECTRONICA DIGITAL
¾ ANÁLISIS DE CIRCUITOS LÓGICOS
EMPLEANDO SISTEMAS
12
hrs.
RESULTADO DE APRENDIZAJE
1.1 Analizar circuitos lógicos
combinatorios aplicando sistemas y
códigos numéricos
NUMÉRICOS
¾ IDENTIFICACIÓN DE CÓDIGOS DE
COMPUTADORA
1.1.1 CARACTERISTICAS DE LA
ELECTRONICA DIGITAL
¾ ANÁLISIS DE CIRCUITOS LÓGICOS
EMPLEANDO LÓGICA BOOLEANA
¾ CIRCUITOS DE COMBINACIÓN
¾ ANÁLISIS DE CIRCUITOS LÓGICOS
COMBINATORIOS
•
Orígenes
El
crecimiento
explosivo
de
la
electrónica digital ha penetrado todos
¾ SÍNTESIS DE CIRCUITOS
los campos de la actividad humana,
¾ SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES
campo
¾ OPLERACIÓN DE CIRCUITOS
cotidianas del hogar.
COMBINATORIOS
DE CONMUTACIÓN
MEDIANTE LÓGICA MODULAR
DESCENDENTE
¾ CIRCUITOS CON ELEMENTOS DE
ARITMÉTICA BINARIA
desde los ambientes especializados del
ciencias,
militar,
hasta
la
industria,
las
y
las
aplicaciones
Tal vez la computadora es el aparato
electrónico que más dramáticamente
ilustra el fenomenal desarrollo de la
electrónica digital.
Las primeras computadoras de tipo
digital se construyeron con switches y
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
21
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
relevos constituyéndose en verdaderos
entre
monstruos
computadoras
electromecánicos,
los
otros,
incorporan
micro-
dedicados
que
cuales posteriormente evolucionaron a
desempeñan funciones de control de
con tubos de vacío, de las cuales la
que no se percata de la existencia de la
sus versiones electrónicas construidas
primera fue el ENIAC.
En
contraste,
modernas,
las
aparte
de
computadoras
su
reducido
tamaño y bajo consumo de potencia,
como lo evidencian los lap-tops o
computadoras portátiles, han adquirido
características de tipo genérico que las
ha llevado casi que a convenirse en un
electrodoméstico más en el hogar,
desempeñando funciones tan variadas
como las de procesador de texto,
juegos, terminal de comunicaciones en
Internet, herramienta de diseño en
ingeniería, controlador de procesos
industriales
y
un
sinnúmero
de
aplicaciones en todos los campos de la
ciencia y la ingeniería.
Una mirada a nuestro alrededor, nos
muestra
manifestaciones
de
la
electrónica digital en la forma de
relojes digitales con precisiones de
segundos al año; en el hogar, los
hornos microondas, la lavadora de
ropa, de platos, la video grabadora,
manera transparente para el usuario
computadora
de
su
electrodoméstico.
•
Conceptos Básicos
La electrónica digital puede definirse
como la parte de la electrónica que
estudia los dispositivos, circuitos y
sistemas digitales, binarios o lógicos.
A diferencia de la electrónica lineal o
análoga, que trabaja con señales que
pueden adoptar una amplia gama
de
valores de voltaje, los voltajes en
electrónica digital están restringidos a
adoptar uno de dos valores, llamados
niveles lógicos alto y bajo o estados 1 y
0.
Generalmente, un nivel lógico alto ó 1,
corresponde a la presencia de voltaje y
un nivel lógico bajo ó 0 corresponde a
la ausencia del mismo.
Para entender los circuitos digitales y
su funcionamiento, es preciso conocer
la lógica digital. El propósito de este
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
dentro
22
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
manual es demostrar que la lógica
términos bastantes relacionados y que
digital no es sólo “lógica” sino que
a la vez representan dos técnicas
también
distintas;
es
directa
comprensión.
problemas
Se
que
y
incluyen
de
fácil
muchos
ejemplifican
los
métodos y principios del diseño.
La lógica es la aplicación metódica de
principios,
reglas
y
criterios
de
razonamiento para la demostración y
derivación
de
proposiciones.
Una
proposición es una sentencia acerca de
algo.
términos
son
y DIGITAL. La primera
denominación tiene su origen en el
vocablo griego “análogos” que puede
traducirse como “una relación exacta”,
la segunda acepción se basa en la
palabra latina “digitus”(dedo).
Una de las acepciones de la palabra
analógico indica que se trata de una
forma de medida o de representación
La Lógica Digital es una ciencia de
razonamiento
numérico
aplicada
a
circuitos electrónicos que realizaran
decisiones del tipo “si…entonces…”, es
decir, si una serie de circunstancias
particulares
entonces
ocurren,
una
acción particular resulta. El resultado
es siempre el mismo para una serie
dada de circunstancias.
Esa posibilidad de predecir el resultado
final permite el diseño de sistemas
digitales a partir de circuitos básicos
llamados compuertas, que se describen
posteriormente.
En el vocabulario de la electrónica
actual
ANALOGICO
estos
se
vienen
manejando
de un fenómeno, en la que el indicador
que representa la salida puede variar
de manera continua, reflejando con sus
movimientos
cambios
entrada; esto significa que
en
la
puede
variar en un intervalo continuo de
posibilidades o valores.
Por otra parte, cuando se alude al
término digital, dicha representación
únicamente puede adoptar uno de dos
valores posibles; por ejemplo, falsoverdadero, alto-bajo, abierto-cerrado,
etc.. En este caso no pueden existir
valores intermedios entre 0 y 1.
•
Importancia
dos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
los
23
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Además
de
las
comodidades
Mayor exactitud y precisión. Los
3.
implicadas en el uso de aparatos
sistemas digitales pueden manejar el
electrónicos
número
de
dígitos
deben su importancia a una serie de
circuitos
de
conmutación.
las principales:
precisión se limita a tres o cuatro
que
se
comentaron
anteriormente, los sistemas digitales
ventajas. A continuación se mencionan
1. Los sistemas digitales generalmente
son más fáciles de diseñar. Esto se
debe a que los circuitos que se usan
son circuitos de conmutación, donde
los valores exactos del voltaje o la
corriente no son importantes, sólo el
intervalo o rango (ALTO o BAJO) en el
que se encuentran.
2.
es fácil. Se logra mediante dispositivos
y circuitos especiales que se pueden
a
la
información
digital
y
retenerla el tiempo que sea necesario,
y las técnicas de almacenamiento en
masa que pueden reunir millones de
millones de bits de información en un
espacio físico relativamente pequeño.
En
contraste,
analógicas
son
con
sólo
precisión
agregar
más
Por
lo
general, en los sistemas analógicos la
dígitos, ya que los valores de los
voltajes y de las corrientes dependen
en forma directa de los valores que
tienen los componentes de los circuitos
y
son
afectados
por
fluctuaciones
aleatorias del voltaje (ruido).
4. La operación se puede programar.
Es muy fácil diseñar sistemas digitales
El almacenamiento de información
pegar
necesario
de
las
capacidades
extremadamente
limitadas.
cuya operación se controla mediante
un
conjunto
de
instrucciones
almacenadas llamado programa. Los
sistemas
analógicos
también
se
pueden programar, pero la variedad y
complejidad de las operaciones son
muy limitadas.
5.
Los circuitos digitales son menos
susceptibles al ruido. Las fluctuaciones
involuntarias en el voltaje (ruido) no
son
tan
críticas
en
los
sistemas
digitales, puesto que el valor exacto de
un voltaje no es importante, siempre y
cuando el ruido no sea tan intenso
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
24
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
como para impedirnos distinguir entre
Actualmente la mayor parte de los
un valor ALTO y uno BAJO.
aparatos y circuitos electrónicos están
Se puede fabricar más circuitería
digital en los chips de los circuitos
integrados. Es cierto que la circuitería
6.
analógica también se ha beneficiado
del
tremendo
desarrollo
de
la
conformados por lo menos por una
sección digital que controla, procesa y
ordena
funciones
complementadas
por
la
específicas
electrónica
analógica.
tecnología de los circuitos integrados,
La aplicación más común se da en la
pero su complejidad relativa y el uso
etapa de control de cualquier equipo
de dispositivos que no pueden ser
integrados
económicamente
(capacitores de alto valor, resistencias
de
precisión,
inductores,
transformadores) han impedido que los
sistemas analógicos alcancen el mismo
grado de integración que los digitales.
En resumen,
la electrónica digital
tiene una enorme importancia porque
permite realizar operaciones que serían
muy costosas de hacer empleando
métodos analógicos. Las aplicaciones
de electrónica digital para desarrollar
mecanismos automáticos, así como su
papel central
ordenadores
para el diseño de los
o
computadoras,
confirman sus ventajas en la práctica y
su importancia en el mundo actual.
electrónico
-televisores,
videocámaras,
etc.-,
así
como
en
procesos de control industrial. Y por
supuesto, en la computadora, que
depende
ciento
por
ciento
de
la
electrónica digital.
En el campo de la música, los discos
compactos
(CD’s)
han
invadido
el
ambiente dado su reducido costo de
producción; sintetizadores musicales
de
todo
tipo,
instrumentos
tan
tradicionales y acústicos como los
tambores, las guitarras y los violines
han sido reemplazados por versiones
completamente electrónicas en donde
ni el cuero, ni la madera, ni las cuerdas
tienen ya nada que ver con la música.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
videocasseteras,
25
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
En el campo militar, las últimas guerras
cómo el control de inventarios y las
han mostrado con lujo de detalle la
bodegas
potencia
automatizados gracias a los sistemas
mortífera
sofisticadas
como
de
armas
los
misiles
tan
de
crucero que almacenan en su interior
mapas digitalizados del terreno sobre
el
cual
vuelan
información
de
localizadores
y
que
su
GPS,
reciben
posición
o
vía
bombas
inteligentes, entre otras.
están
completamente
basados en códigos de barras.
Actualmente
ya
no
es
extraño
encontrar robots en las fábricas de
tecnología avanzada, e incluso ver en
operación fábricas en las que todo el
proceso
productivo
ha
automatizado y prácticamente
La medicina, por supuesto, también se
sido
ya no
hay trabajadores.
ha visto beneficiada por la electrónica
digital
mediante
el
diseño
de
poderosas máquinas de diagnóstico no
invasivo
que
gracias
al
poder
de
CONTEXTUALIZAR CON:
Estudio individual
cálculo de las computadoras digitales,
permiten
generar
imágenes
asombrosas del interior del cuerpo
Competencia analítica:
humano.
Identificar las características y
principios del álgebra booleana y
su relación con la electrónica
digital
Por supuesto, las aplicaciones a nivel
industrial
son
incontables.
Baste
mencionar cómo trenes de engranajes
para reducción y control de velocidad
de
procesos
están
siendo
reemplazados por motores digitales;
cómo los variadores de velocidad otrora complejos mecanismos repletos
de
piñones-
dejan
su
lugar
a
variadores electrónicos de velocidad, o
•
Investiga cuándo y cómo se
originó el álgebra booleana y
qué
tuvo
en
el
desarrollo de la electrónica
digital
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
papel
26
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
•
Analiza la información que
y elabora una nota en la que
son
económicos
obtuviste e identifica cuáles
los
principios
características
del
explique
y
álgebra
tecnológicos
tan importante.
Elabora un texto en el que
expliques
relaciones
y
factores
hicieron posible este cambio
booleana
•
qué
cuáles
más
son
•
las
Presenta las conclusiones de
tu equipo y analizará las del
importantes
resto del grupo para integrar
entre el álgebra booleana y la
una
electrónica digital
visión
más
completa
sobre la manera en que surgió
la electrónica digital y los
Trabajo en equipo
factores que lo explican.
Investigación documental
Competencia lógica:
Identificar las condiciones en que
surgieron
las
primeras
aplicaciones de la electrónica
digital
•
Con base en la información que
Competencia informativa
Identificar antecedentes de los
ordenadores actuales
•
información
presente el PSP, investiga en
desarrollo
surgieron
las
tecnológico
primeras
aplicaciones de la electrónica
digital.
•
Analiza la información obtenida
•
Analiza
en
la
información
que
hayas conseguido
Elabora un resumen en el que
expliques
aportaciones
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
disponible
Internet, qué es la ENIAC
qué condiciones económicas y
de
Investiga en textos o en la
cuáles
de
son
la
ENIAC
las
al
27
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Para comprender lo anterior pueden
desarrollo de las computadoras.
analizarse dos ejemplos de circuitos
electrónicos: un circuito para mostrar
un fenómeno analógico y otro circuito
1.1.2 ANÁLISIS DE CIRCUITOS LÓGICOS
EMPLEANDO SISTEMAS
El primer ejemplo se ilustra en la figura
NUMÉRICOS
•
de naturaleza digital.
que aparece enseguida; en ella se
Qué son los circuitos lógicos
Un circuito lógico es una configuración
electrónica de M entradas y N salidas,
en la que cada salida es una función de
una o más variables de entrada. En
otras palabras, es la representación de
representa un circuito analógico en el
cual cuando se hacen variaciones en la
resistencia de regulación se pueden
conseguir una variación continua en la
iluminación, llevándola desde un valor
mínimo hasta un valor máximo.
un árbol de decisiones que sólo utiliza
niveles de 0 ó 1, porque
tanto las
max
entradas como las salidas únicamente
+
lógicos. Su nombre se debe a que por
-
pueden
adoptar
esos
dos
valores
min
Poca
luz
Regulador
Mucha
luz
sus características, los circuitos lógicos
nos
permiten
booleana
utilizar
el
álgebra
como herramienta para el
análisis y diseño de circuitos digitales.
Véase la siguiente figura.
ENTRADAS
Circuito eléctrico analógico simple
El circuito que muestra un fenómeno
digital
aparece
en
figura
que
se
encuentra debajo de este párrafo.
SALIDAS
Analizando
CIRCUITO
LOGICO
concluir
lo
circuito
siguiente:
se
puede
cuando
el
interruptor se cierra la lámpara se
enciende,
interruptor
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
el
mientras
abierto
que
la
con
el
lámpara
se
28
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
apaga, así la salida esta en uno de las
decimal que emplea 10 dígitos para
dos posibilidades y no en un valor
expresar
intermedio.
embargo, existen otros sistemas que
cantidad;
sin
también son muy usados y cuyas
Interruptor cerrado = 1
Interruptor abierto = 0
características permiten hacer otro tipo
de
manejo
en
el
campo
de
la
+
+
electrónica.
-
-
El sistema binario utiliza solamente dos
A
números y por ello es perfectamente
B
compatible
En
este
sentido,
fundamental
entre
una
los
diferencia
circuitos
analógicos y digitales radica en la
cantidad
de
valores
que
pueden
manejarse: mientras que los circuitos
digitales únicamente permiten utilizar
el 1 y el 0, los analógicos operan con
base distintos en sistemas numéricos.
Los Sistemas Numéricos
•
Un
sistema
todos
los
permiten
números
de
es
un
construir
válidos
numeración
anterior podemos asignar el número 0
al circuito abierto (foco apagado) y al
circuito cerrado el numero 1 (foco
encendido), o en todo caso llamarles
bajo o alto.
En el campo de la electrónica se
utilizan
•
los
siguientes
sistemas
Sistema Decimal Formado por
diez símbolos. Base 10
el
•
más
•
en
conocido en el mundo es el sistema
Sistema Binario Formado por dos
símbolos. Base 2
Sistema Octal
Formado
por
ocho símbolos. Base 8
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
de
opciones. Así por ejemplo en la figura
sistema.
sistema
eventos
numéricos:
de numeración
que
los
como ya se ha dicho solamente dos
conjunto de símbolos y reglas de
generación
con
naturaleza digital, en los que existen
Circuito eléctrico digital simple
El
cualquier
29
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
•
Sistema
Hexadecimal
Formado
por dieciséis símbolos. Base 16
Una vez mencionados los sistemas
numéricos mas usados en electrónica,
hay 2 centenas más 3 decenas más 7
unidades de libros en la biblioteca; es
decir. 200 + 30 + 7 = 237 libros,
como se ve en la siguiente figura.
es conveniente revisar cómo se cuenta
en cada uno de ellos y, posteriormente,
cuáles son las reglas de conversión que
aplican. Para ello, es útil hacer un
breve repaso sobre el sistema de
numeración decimal.
El sistema decimal, se fundamenta en
el uso de 10 dígitos que son 0, I, 2, 3,
Por lo tanto, el 2 realmente no vale 2
10 dígitos para la representación de
sitúa en la posición de las centenas. De
4, 5. 6, 7, 8 y el 9. Debido a que utiliza
cualquier número, se dice entonces
que es de base 10.
Ahora
número
bien,
de
para
representar
cualquier
un
magnitud
utilizando para ello sólo 10 dígitos, es
necesario recurrir a la idea de valor
posicional, o peso de cada dígito
sino que vale 200, debido a que se
modo similar,
el 3 no representa
simplemente al 3, sino al 30 ó a 3
decenas debido a que está colocado en
la posición de las decenas. Finalmente,
el 7 sí pesa lo que vale por hallarse en
el lugar de las unidades, representando
entonces simplemente al 7.
dentro del número. Para lograrlo se
La idea del valor posicional es que
según la posición que ocupe dentro del
dentro de un número, mayor será su
asigna a cada dígito un valor o peso
entre más a la izquierda esté un dígito
número.
contribución al valor total del número.
Cuando decimos, por ejemplo, que hay
la
237 libros en una biblioteca, lo que
realmente queremos significar es que
De ahí entonces que al primer dígito de
izquierda,
cualquier
sistema
numérico, se le conoce como dígito
más significativo, y al dígito que está
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
en
30
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
más a la derecha o de unidades como
recurriendo a la técnica de asignar
dígito menos significativo.
pesos o valores según la posición o
Hay
que
anotar,
además,
que
al
moverse hacia la izquierda, el peso de
jerarquía
de
número.
los
bits
dentro
del
cada dígito es 10 veces mayor que el
En el sistema base 10, el valor de las
de la posición anterior. Así tendremos,
columnas progresaba de 10 en 10
comenzando por la derecha, que los
hacia
unidades=1,
valor de las columnas progresará de 2
pesos
según
centenas=100,
la
posición
serán:
decenas=10,
miles=1000,
y
así
sucesivamente.
- El Sistema Binario
El sistema binario, por su parte, utiliza
sólo dos dígitos para la representación
de números. Por tanto se dice que su
base es 2.
Dada la importancia de estos dos
dígitos, el O y el 1, se les ha dado el
la
izquierda.
De
manera
semejante, en el sistema base 2, el
en 2 a medida que nos desplazamos
hacia la izquierda del número.
Igualmente, el dígito de la derecha será
el bit menos significativo y el de la
izquierda el bit más significativo. En
este
sistema
no
existen
nombres
especiales para las columnas, como en
decimal,
sino
que
se
rotulan
de
acuerdo a su peso o valor. De este
modo tendremos la columna de las
nombre especial de bits, formado de la
unidades, que será la primera de la
Binary Digits.
del 8, la del 16. la del 32 y así
contracción de las palabras del inglés
derecha, la columna del 2, la del 4, la
sucesivamente.
Para
ilustrar
esto,
puede analizarse el siguiente ejemplo:
Al igual que el sistema base 10, el
binario también es de valor posicional.
Esto implica que la representación de
números superiores a la base se hace
Supóngase que se quiere establecer el
valor del número binario 1011. Nótese
que cuando preguntamos por el valor
de
un
número
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
binario,
lo
que
31
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
queremos
establecer
es
a
cuanto
equivale en el sistema decimal o base
10,
que
referencia
para
es
de
el
uso
sistema
común.
número
octal
tienen
los
pesos
siguientes:
de
El
procedimiento de la conversión se
ilustra en la siguiente figura:
0 = Símbolo octal que denota mínima
expresión, usando sólo un símbolo
7 = Símbolo octal que denota máxima
expresión, usando sólo un símbolo.
Así los ocho símbolos serán:
Esto
significa
que
el
número
binario1011 equivale al número 11 en
decimal.
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 = ocho símbolos
(BASE 8).
Basándose en los principios del método
- El Sistema Octal
de conteo anterior, el conteo octal se
realiza de la siguiente manera:
El sistema octal se usa con frecuencia
en
el
trabajo
de
computadoras
digitales. El sistema de numeración
octal tiene una base de ocho, lo que
significa
que
tiene
ocho
dígitos
posibles: O, 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7. Por lo
tanto, cada dígito de un número octal
puede tener cualquier valor de O a 7.
Las posiciones de los dígitos en un
El sistema numérico octal tiene la base
8; los ocho símbolos son del 0 al 7, y
las columnas se evalúan en potencias
de 8. Por consiguiente, el valor en
decimal del número 123 en
obtiene de la siguiente manera:
(123)8 = 1 x 64 + 2 x 8 + 3 x 1 =
(83)10.
- El Sistema Hexadecimal
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
octal se
32
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
El
sistema
numérico
hexadecimal
utiliza 16 símbolos. Por lo tanto tiene
una raíz de 16 ó sistema de base 16.
Los 16 símbolos que utiliza son: 0, 1,
CONTEXTUALIZAR CON:
Comparación de resultados con otros
compañeros
2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F, es
decir, diez números y seis letras que
dan un total de 16 símbolos (BASE DIEZ
Y SEIS), y las columnas se valoran en
potencias de 16. Por ende, (123)16 = 1
teórica
x 256 + 2 x 16 + 3 x 1 = (291)10 y
científico-
Aplicación de los procedimientos de
conversión de cifras binarias, octales
y hexadecimales al sistema decimal
(c4)16 = 12 x 16 + 4 x 1 = (196)10
0 = Símbolo hexadecimal que denota
mínima expresión, usando sólo un
Competencia
•
símbolo.
Revisa las reglas que se aplican
para obtener cifras en el sistema
binario, el octal y el hexadecimal y
F = Símbolo hexadecimal que denota
asegúrate
máxima expresión, usando sólo un
de
que
las
has
comprendido
símbolo.
•
Con base en ellas escribe debajo
de cada uno de los valores que
aparecen en el siguiente cuadro,
las
operaciones
que
deben
realizarse para que dichas cifras
correspondan a las del sistema
decimal que aparece en la primera
columna,
según
se
trate
sistema binario, del octal
hexadecimal.
•
o del
Compara tus resultados con los de
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
del
33
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
tus
compañeros
diferencias,
y
analízalas
si
hay
para
identificar a qué se deben. Si
persisten
dudas
consulta
nuevamente el manual o al PSP.
Equivalencias de notación entre los
sistemas de numeración
11
1011
B
13
12
1100
C
14
13
1101
D
15
14
1110
E
16
15
1111
F
17
Decimal
Binario
Hexadecimal
octal
0
0000
0
0
CONTEXTUALIZAR CON:
1
0001
1
1
Realización del ejercicio
2
0010
2
2
3
0011
3
3
4
0100
4
4
5
0101
5
5
6
0110
6
6
7
0111
7
7
8
1000
8
10
9
1001
9
11
necesario
10
1010
A
12
puedas responder las siguientes
Competencia analítica
Explicar la lógica implicada en la
posición y la base de los sistemas
de numeración decimal, binaria,
octal y hexadecimal
•
Analiza
información
que
aparece en este manual sobre los
sistemas de numeración, y si es
fuentes,
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
la
investiga
de
tal
en
manera
otras
que
34
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
preguntas por escrito:
acuerdo con la posición que
1. ¿Qué diferencia a los sistemas
de numeración posicionales de
los no-posicionales? Ejemplifica
ambos tipos.
2. ¿Por qué en el sistema binario
los
valores
se
calculan
de
acuerdo con la posición que
tienen de derecha a izquierda al
multiplicarlos por: 2, 4, 8, 16,
etcétera?
3. ¿Por qué en el sistema octal los
valores se calculan de acuerdo
con la posición que tienen de
derecha
a
izquierda
al
multiplicarlos por: 8, 64, 512,
4096, 32768, etcétera?
4. ¿Por
qué
hexadecimal
en
los
el
tienen de derecha a izquierda al
multiplicarlos
1000,
10
por
10,
000,
100
100,
000,
etcétera?
6. ¿Qué ventajas ofrece el uso de
los
exponentes
al
manejar
sistemas de numeración?
7. ¿Por qué en cualquiera de los
sistemas
de
numeración
revisados, conforme se avanza
en la posición de derecha a
izquierda se incrementa una
unidad en el exponente?
8. ¿Cuáles son las semejanzas y
diferencias que identificas entre
los 4 sistemas de numeración?
sistema
valores
se
9. ¿Consideras
que
es
útil
disponer de distintos tipos de
calculan de acuerdo con la
sistemas de numeración? ¿Por
posición que tienen de derecha
qué?
a
izquierda
al
multiplicarlos
por: 16, 256, 4 096, 65 536,
1048 576, etcétera?
5. ¿Por qué en el sistema decimal
los
valores
se
calculan
10. ¿Cuáles son tus conclusiones
respecto a las ventajas que
ofrecen
sistemas
numeración posicionales?
de
de
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
los
35
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Realización del ejercicio
Los valores posicionales con son
continuos y se incrementan de
uno
utilizarse
otros
símbolos para representar los
números que conocemos?
responder
conviene
a
que
esta
llevarlo
has
aprendido
Una unidad.
Dos unidades.
Tres unidades.
Sugerencias o notas
pregunta,
realices
el
cabo
es
a
teórica
operación
sobre
las
forma
de
y
de
los
sistemas
numéricos.
Competencia científico-
Comprender la importancia de los
números en el desarrollo de la
ciencia y la tecnología
conveniente que retomes lo que
características
•
En virtud de que la comprensión
de los principios de la electrónica
digital
Construye
una
equivalente
Para
siguiente ejercicio.
Para
El
Cero unidades
Identificar la lógica implicada en el
manejo de símbolos para construir
secuencias numéricas.
¿Podrían
uno.
decimal es el siguiente:
Competencia lógica
•
en
tiene
una
estrecha
secuencia
relación con el entendimiento de
llegue hasta sesenta y que sea
cifras como representaciones de
equivalente
distintos
numérica que inicie en cero y
a
la
del
sistema
decimal, pero tomando grupos
de seis símbolos.
los números y el manejo de
probablemente sea de tu interés
profundizar
acerca
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
fenómenos,
del
tus
conocimientos
origen
de
los
36
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
números. Una opción para que te
el
acerques al tema de manera
comúnmente
sencilla
kilobyte, megabyte o gigabyte y
e
interesante
es
lectura del texto: Ifrah, G.,
cifras.
Historia
de
una
la
Las
Editorial.
que
a
se
los
da
términos
cuáles son riesgos que implica su
gran
invención, Madrid, 1988, Alianza
significado
uso.
•
Investigación documental
Elabora un reporte en el que
presentes
los
datos
relevantes
sobre
la
más
forma
correcta de utilizar los prefijos
en el sistema binario.
Competencia científicoteórica
•
Identificación de los prefijos
binarios y su relación con los del
sistema decimal.
•
Consulta la página:
ijos_binarios y revisa cuál es la
Comisión
establecida
por
la
usar
los
Electrotécnica
Internacional
para
prefijos en las cifras del sistema
binario
y
a
qué
valores
corresponden
•
Analiza
esa
- Representación de números con
signo
En cualquiera
numeración
http://es.wikipedia.org/wiki/Pref
norma
Aritmética y Métodos de Conversión
de los sistemas de
binaria,
hexadecimal,
la
octal
y
forma
de
representación de números con signo
es muy sencilla y similar a la que se
usa
en
el
sistema
decimal:
simplemente se antepone el signo a la
magnitud del número. No obstante lo
anterior, su uso en computadoras es
muy
limitado,
debido
a
que
los
números así representados obligan a
información
e
identifica por qué es incorrecto
que la máquina tenga que seguir la
pista
del
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
signo
por
separado,
37
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
complicando
la
estructura
de
los
manera similar a lo que se hace en el
circuitos donde se llevan a cabo las
sistema decimal: cuando se agota el
operaciones aritméticas.
repertorio de dígitos, se coloca un cero
Por ejemplo, si a una maquina se le
pidiera efectuar 3 - 4, cuyo resultado
sería -1, ésta tendría que estudiar la
en el lugar de las unidades y se genera
un 1 (el acarreo o el “llevo”) en la
siguiente columna.
operación que se le pide realizar,
En el sistema binario, la siguiente
que por lo tanto no puede llevar a cabo
sino que es la columna del 2. Luego
plantea, sino que debe restarle el 3 al 4
primeros números en binario quedaría
y finalmente anteponerle un signo
como O, 1, 10. Aquí el 10, y esto debe
menos al resultado.
quedar bien claro, equivale al número
decidir que el 4 es mayor que el 3, y
la operación de resta como se la
Para simplificar
este procedimiento, cada uno de los
sistemas propone una manera más
sencilla de codificar el signo y, sobre
todo, de realizar operaciones en las
que
están
implicados
distinto signo.
números
de
columna no corresponde a las decenas
entonces, la secuencia de los tres
2 en decimal.
Este pequeño ejercicio de conteo nos
lleva entonces a establecer las reglas
básicas de la suma en binario, las
cuales
se
resumen,
en
la
figura
siguiente:
- Aritmética Binaria
Para contar en el sistema binario, se
comienza en cero y rápidamente se
avanza hacia el
1, con lo cual,
inmediatamente se agota el repertorio
de dígitos. Esto significa que debemos
empezar a reutilizar el I y el O
colocándolos
posiciones
estratégicamente
hacia
la
izquierda,
en
de
Aunque las filas 2 y 3 de la tabla son
aparentemente
importante
considerarlas
es
para
confirmar que cuando se realiza una
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
redundantes,
38
PT-Bachiller
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suma, no importa el orden de los
El conteo de uno en uno en binario,
sumandos. Esto es, el resultado de
añadiendo algunos términos más a la
sumar 1 + O es el mismo de sumar O
secuencia
+ I.
Dadas estas sencillas reglas para la
suma
en
binario
–sencillas
si
se
considera que para manejar el sistema
ya
calculada,
procederá
entonces como O, 1, 10, 11. 100,101,
110, 111, 1000, 1001, 1010, 1011,
1100.... Sus equivalentes decimales
son:
decimal se requieren muchas más,
ahora se pueden seguir generando
números consecutivos, de uno en uno,
efectuando las sumas como se muestra
en las siguientes operaciones:
Multiplicación Binaria
La multiplicación no es más que una
suma
repetida.
Así,
por
ejemplo
cuando se plantea la necesidad de
multiplicar el número 25 por el número
6, realmente lo que se quiere averiguar
es cuanto vale el número 25 sumado 6
veces. Exactamente lo mismo sucede
en
binario,
así
que
la
operación
aritmética de multiplicación en binario
podría también llevarse a cabo como
una serie de sumas sucesivas.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
39
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Sin embargo, para la operación de
multiplicación
se
han
desarrollado
métodos abreviados, como el que se
conoce para el sistema decimal. La
multiplicación
binaria
procede
CONTEXTUALIZAR CON:
Realización del ejercicio
de
manera idéntica a la multiplicación en
base diez, excepto que es mucho más
sencilla,
pues
estaremos
siempre
multiplicando por uno o por cero, lo
teórica
Elaborar manualmente operaciones
aritméticas con números binarios
cual no deja de ser una gran ventaja.
Resta binaria
•
La operación de resta se resuelve como
una operación de suma en donde uno
de
los
sumandos
es
un
número
negativo.
Así por ejemplo, cuando se plantea 53, lo que se hace en la práctica es
Competencia científico-
Repasa las reglas para realizar
operaciones
aritméticas
números binarios y resuelve los
siguientes casos:
111011 + 110=
111110111 + 111001=
llevar a cabo la suma 5 + (-3), lo que
10111 + 11011 +
equivale a la misma operación de resta.
10111=
Esto conduce entonces a una suma de
11010001101 –
los números +5 y -3. El resultado de
tal suma, 10010, ha sido un número de
5 bits, de los cuales sólo 4 de ellos
caben en el registro de la máquina, por
lo que el quinto bit, 1 en este caso, no
forma
parte
del
resultado
y
es
guardado en otro lugar como bit de
acarreo.
1000111101=
10110011101 –
1110101=
10110101000101 x
1011=
10100001111011 x
10011=
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e Instalación y Mantenimiento
con
40
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- Aritmética Octal
La suma octal
Para llevarla a cabo se debe restar o
dividir la semisuma de cada columna,
cuando la misma exceda la base del
sistema,
y
colocar
en
la
columna
inmediata del lado izquierdo, el valor
del
acarreo
tantas
veces
se
haya
superado la base del sistema. De esta
Multiplicación octal
La operación aritmética de multiplicar
se realiza del mismo modo que en el
sistema numérico decimal.
Ejemplo: Multiplicar 672348 y 168
misma forma cada unidad que se
acarree equivale a ocho unidades de la
columna anterior.
Para ver más claramente cómo se lleva
a cabo esta operación, a continuación
se
desarrolla
la
suma
entre
números 40740647 y 25675300:
los
División octal
La división se efectúa del mismo modo
que en el sistema decimal y se realiza
directamente en la misma base del
sistema
octal
o
hexadecimal.
Sin
embargo, también se puede obtener
Resta Octal
Para realizar una resta octal se procede
de manera semejante a la resta decimal
considerando que los dígitos válidos
previamente la conversión en binario y
proceder, como en el caso anterior, a
realizarla en binario; y después el
resultado transformarlo de nuevo al
sistema numérico original.
sólo son de 0 a 7.
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e Instalación y Mantenimiento
41
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
“préstamo”, como en la suma, equivale
a 16 unidades de la columna anterior.
Multiplicación hexadecimal
- Aritmética hexadecimal
Suma hexadecimal
La operación aritmética de multiplicar
Se debe restar o dividir la semisuma de
cada
columna,
cuando
la
misma
exceda la base del sistema, y colocar
en la columna inmediata del lado
izquierdo, el valor del acarreo tantas
se realiza del mismo modo que en el
sistema numérico decimal. Para ilustrar
el procedimiento, a continuación se
presenta la solución de multiplicar
67D3416 por 1216
veces se haya superado la base del
sistema. Cada unidad que se acarree
equivale a dieciséis unidades de la
columna anterior.
Para ejemplificar este procedimiento,
se presenta el siguiente caso:
División hexadecimal
La división se efectúa del mismo modo
que en el sistema decimal y se realiza
directamente en la misma base del
sistema
octal
o
hexadecimal.
Sin
Resta Hexadecimal
embargo, también se puede obtener
Se procede de manera semejante a la
proceder, como en el caso anterior, a
resta
decimal
sólo
que
cada
previamente la conversión en binario y
realizarla en binario; y después el
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e Instalación y Mantenimiento
42
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
resultado transformarlo de nuevo al
sistema numérico original.
En el otro método para convertir
números enteros decimales se usa la
división
repetida
entre
2.
En
la
conversión, ilustrada abajo para 2510,
se requiere la división repetida del
número decimal entre 2, y escribir el
residuo después de cada división hasta
•
obtener un cociente de 0. Note que el
Métodos de Conversión
resultado binario se logra escribiendo
el primer residuo como el LSB y el
- Sustitución de una serie
último residuo como el MSB.
De manera genérica, la conversión
entre dos bases no puede hacerse por
simple sustitución, se requiere hacer
operaciones
aritméticas.
En
esta
sección se mostrará cómo convertir un
número en cualquier base a base 10 y
viceversa, usando aritmética de base
10.
La conversión de un número de base
cualquiera a otro de base r está
determinado por la serie:
Este proceso se puede utilizar para
convertir
cantidades
en
decimal
a
cualquier otro sistema numérico, como
muestra en los siguientes ejemplos.
Conversión decimal a octal
- División repetida
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43
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•
Analiza
junto
compañeros
de
con
tus
trabajo
para
analizar el algoritmo que se usa
para
hacer
conversiones
del
sistema decimal a los otros 3
sistemas.
Conversión Decimal Hexadecimal
•
Identifiquen cuáles son los pasos
que deben seguirse y con base
en sus conocimientos planteen y
discutan
la
respuesta
a
las
siguientes preguntas:
1. ¿Por qué se divide entre 2, 8 ó
16, según se trate de hacer la
conversión
a
un
sistema
binario, octal o hexadecimal?
2. ¿Por qué lo que se anota en el
CONTEXTUALIZAR CON:
resultado es el residuo?
Trabajo en equipo
3. ¿Por qué el residuo de cada
una
de
las
divisiones
sucesivas se anota de derecha
a izquierda?
Competencia lógica
Explicar
la
racionalidad
del
algoritmo para la conversión de
cifras
decimales
a
números
binarios, octales y hexadecimales
4. ¿Por
el
procedimiento
para hacer las conversiones se
basa en la división?
•
Elaboren un texto en el que
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qué
44
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expliquen y argumenten lo más
Octal a decimal:
ampliamente posible cada una
de sus respuestas.
•
Compartan con sus compañeros
de los demás equipos su trabajo
y confronten sus ideas y sus
argumentos
con
los
de
los
sobre
la
Hexadecimal a Decimal:
demás
•
Si
persisten
validez
de
coméntenlas
dudas
sus
con
respuestas
algún
especialista o PSP.
Es importante observar que en el
segundo
- Multiplicación por la base
convertir a su equivalente decimal con
sólo sumar los pesos de las diferentes
posiciones en el número binario que
un
1.
Para
ilustrar
esto
cambiemos el número binario 11011 a
su equivalente decimal:
el
valor
A
fue
sustituido por 10 y el valor F por 15 en
Cualquier número binario se puede
contiene
ejemplo
la conversión a decimal.
- Números con magnitud y Signo
Representación usando el sistema de
signo y magnitud
La convención que rige es que el signo
+ se represente por un bit de O y el
signo - por un bit de 1, originando así
el sistema denominado de signo y
magnitud.
Adicionalmente,
la
convención establece que el bit de
signo sea el primero de la izquierda, es
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
45
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
decir, el más significativo, y que los
restantes
bits
correspondan
del
a
mismo.
la
número
magnitud
del
Debido a que en las computadoras o
máquinas
de
cálculo
numérico
en
general, todos los datos se almacenan
en registros de tamaño fijo, todo
número
dentro
de
una
de
estas
máquinas tendrá a su vez un tamaño
fijo. Por ejemplo, en una máquina
cuyos registros internos sean de 8 bits,
todo número allí almacenado deberá
constar
de
necesarios
8
bits,
todos
representación
del
así
ellos
no
sean
para
número.
la
Debe
utilizarse entonces el relleno con ceros
A manera de ejemplo, en la siguiente
figura se muestran todos los posibles
números que pudieran almacenarse en
una máquina de 4 bits.
Como puede advertirse en ella, en las
columnas marcadas b3 b2 b, bQ, se han
escrito
todas
las
posibles
combinaciones que se pueden formar
con 4 bits, lo que no es otra cosa que
los números binarios directos desde el
0000 (O en decimal) hasta el 1111 (15
en decimal), es decir los primeros 16
números binarios.
como sea necesario para completar el
dato de 8 bits.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
46
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el número original como se advierte en
la siguiente figura:
Como
se
puede
apreciar,
esta
operación es de fácil implementación
en una computadora, utilizando para
ello unos cuantos inversores.
En la Representación de signo en el
sistema de complemento a dos,
no
solamente se evita el molesto proceso
decisorio anteriormente mencionado,
sino que además ahorra el tener que
construir
circuitos
reemplazando
-
Sistemas
numéricos
complementarios
las
de
resta,
restas
por
operaciones de suma con signo que
como
se
verá,
son
mucho
más
ventajosas desde todo punto de vista.
El complemento a uno de un número
El complemento a dos de un número,
complementar o negar cada uno de sus
sumarle 1 a su complemento a uno.
binario es el número que resulta de
bits
individuales.
complemento
a
Por
uno
ejemplo,
del
el
número
01101101 será 10010010, el cual se
obtiene como resultado de convertir
los unos a ceros y los ceros a unos en
es
En
simplemente
este
se
resultado
dice
que
de
el
complemento a dos de un número
binario es su representación negativa
en el sistema de complemento a dos.
Por
ejemplo,
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
sentido,
el
para
representar
47
el
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número -5 en una máquina de 4 bits,
se comienza con la representación del
número
+5
representación
en
se
binario,
le
y
a
encuentra
esta
su
complemento a dos. El número así
obtenido corresponde al -5 en este
sistema de representación de signo.
Fieles a la norma de que el bit de signo
corresponde
significativo,
siempre
al
igualmente
bit
en
más
este
sistema, los números que comienzan
por O se consideran positivos y los que
comienzan por 1 se toman como
negativos.
Esto
guarda
CONTEXTUALIZAR CON:
Comparación de resultados con otros
compañeros.
estrecha
relación con el hecho de que cuando se
complementa un número, su bit de
Competencia lógica
signo también cambia. Tomemos como
ejemplo
el
caso
de
+5,
Explicar la racionalidad del algoritmo
para obtener el complemento a uno
y a dos de los números binarios
cuya
representación binaria es 0101. Al
calcularle su complemento a dos, se
obtiene
1011,
cuyo
bit
más
significativo es 1, indicando que se
tiene ahora un número negativo.
•
Analiza el procedimiento para
obtener el complemento a uno
de un número binario y plantea
cuáles son las implicaciones que
tiene
sobre
el
signo
y
la
magnitud del número original.
¿qué implica cambiar los unos a
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48
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ceros y los ceros a unos?
•
complemento a dos
Analiza el procedimiento para el
complemento
a
dos
de
•
un
las implicaciones que tienen el
número binario y plantea por
complemento
a
implicaciones que tiene sobre el
magnitud
signo
escrito
cuáles
son
las
original. ¿qué implica agregar un
1 al complemento a uno de un
en
el
valor
menos
significativo, es decir, en el que
•
Con base en tus respuestas a las
preguntas anteriores, explica por
y
el
Analiza
y
discute
de
con
los
otros
compañeros tus argumentos
•
Si
persisten
algunas
dudas
consulta a algún especialista o
se encuentra más a la derecha en
la cifra?
y
números a que se aplica.
número binario y por qué se
agrega
uno
complemento a dos sobre la
signo y la magnitud del número
•
Redacta y expresa gráficamente
material complementario
Comparación de resultados con otros
compañeros
qué al manejar el complemento a
dos de un número se evita tener
que construir circuitos de resta,
reemplazando
las
restas
por
operaciones de suma con signo.
¿qué
paralelismos
entre
la
suma,
complemento
a
complemento
a
la
resta,
uno
dos?
y
el
el
¿qué
magnitud del número sumar el
para
Investigar las aplicaciones de los
métodos de complemento a uno y
dos en los números binarios
identificas
efectos tiene sobre el signo y la
uno
Competencia de
información
obtener
el
•
Investiga con especialistas, en
textos o en la Internet para qué
sirven
métodos
de
complemento a uno y dos en los
números
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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los
binarios
y
algunas
49
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aplicaciones.
•
Redacta
presentes
una
nota
con
resultados de tu búsqueda
•
Compárala
con
las
comparativo
los
que
permita
entender por qué unos tienen
ventajas sobre otros y cómo
de
estas
otros
ventajas
permiten
determinadas
información, consúltala con el
el campo de la electrónica
la
validez
de
•
teórica
científico-
Conocimiento del origen, ventajas
y limitaciones de los sistemas
binario,
octal,
decimal
y
hexadecimal
Investiga en textos disponibles
en la biblioteca o en fuentes de
la Internet, cuándo y por qué
surgieron los sistemas binario,
octal, decimal y hexadecimal, así
como las aplicaciones que tienen
cada uno de ellos
Redacta
así
Explica tus resultados de manera
escrita.
Redacción de trabajo
Competencia
aplicaciones,
como la importancia de estas en
alguna
PSP
•
cuadro
compañeros y si persisten dudas
sobre
•
un
un trabajo en el que
1.1.3. IDENTIFICACIÓN DE CÓDIGOS
DE COMPUTADORA
•
Códigos numéricos.
- Números de Punto Fijo
La representación del punto decimal -o
binariodebido
a
en un registro se complica,
su
lugar
en
él
corresponde a una posición entre dos
fiip-flops.
Hay dos maneras de especificar la
posición del punto decimal en un
registro: dándole una posición fija, o
empleándola como una representación
de punto flotante. El método de punto
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
que
50
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
fijo supone que el punto decimal está
1. La representación de magnitud con
signo
siempre fijo en una posición, las dos
posiciones más ampliamente utilizadas
son: el punto decimal en el extremo
2. La representación del complemento
a 1 con signo
izquierdo del registro para hacer del
número almacenado una fracción y, el
punto decimal en el extremo derecho
del registro para hacer del número
almacenado un entero. En cualquier
3. La representación del complemento
a 2 con signo.
En la representación de la magnitud
está
con signo de un número negativo, la
puede deducir por el hecho de que el
continuación del signo negativo. En las
tratado como una fracción o como un
negativo
caso,
el
punto
actualmente
pero
decimal
su
no
presencia
se
número almacenado en el registro es
entero.
En la representación del punto flotante
se utiliza un segundo registro para
magnitud del número se inserta a
otras dos representaciones, el número
es
representado
complemento a 1 ó
designación de posición.
Para
ejemplificar,
como
el
a 2 de su
considérese
el
almacenar un número que designa la
número 9 almacenado en un registro
primer registro.
bit de signo O en la posición más a la
Cuando un número binario de punto
binario equivalente de 9;
posición
del
punto
decimal
en
el
fijo es positivo, el signo se representa
por 0 y la magnitud del número binario
positivo. Cuando el número es negativo
el signo se representa por I pero el
resto del número puede representarse
mediante una de las tres siguientes
maneras:
de 7 bits. El +9 se representa por un
izquierda,
por
el
número
1 001001.
Nótese que cada uno de los siete bits
del registro debe tener un valor y por
consiguiente, los 0's se deben insertar
en
las
dos
posiciones
más
significativas que siguen al bit del
signo.
Aunque
hay
solamente
una
manera de representar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
seguido
51
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+9, hay tres maneras diferentes de
Los
representar
decimales requieren un mínimo de
—
representaciones
continuación:
9.
se
Estas
muestran
a
a) En la representación de magnitud
con signo 1 001001
b)
En
la
códigos
cuatro
diferentes
complemento a I con signo
del
para
numerosos
pueden
dígitos
códigos
formularse
arreglando cuatro o más bits en 10
combinaciones
Algunas
representación
bits;
binarios
de
posibles
esas
distintas.
posibilidades
se
muestran en la tabla siguiente:
1
110110
c)
En
la
representación
complemento a 2 con signo
del
1
110111
La representación de magnitud con
signo de -9 se obtiene de +9 (0
001001) complementando solamente
el bit del signo. La representación del
complemento a 1 con signo de -9 se
obtiene
complementando
todos los
bits de 0 001001 (+9), incluyendo el
bit del signo. La representación del
complemento a 2 con signo se obtiene
tomando el complemento de 2 del
número positivo, incluyendo su bit del
signo.
- Representación con exceso
El BCD (decimal codificado en binario)
ha sido presentado ya antes. Utiliza
una asignación directa del equivalente
binario
del
dígito.
Las
seis
combinaciones de bits no utilizadas
enumeradas no tienen sentido cuando
se utiliza el BCD, precisamente porque
la letra H no tiene significado cuando
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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52
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los símbolos del dígito decimal se
escriben hacia abajo. Por ejemplo,
Sugerencias o notas
decir que 1001 1110 es un número
decimal en BCD es como decir que 9H
es
un
número
decimal
en
la
designación convencional de símbolo.
teórica
Ambos casos contienen un símbolo
un número que no tiene significado.
Una desventaja de utilizar BCD es la
complemento a 9 del número debe ser
calculado.
Por
otra
parte,
•
8421, 2421, Exceso-3 y Exceso-
tabla anterior. Estos dos tipos de
3 Gray.
códigos tienen una propiedad auto•
complemento de 9 de un número
de estos códigos, se obtiene fácilmente
cambiando los 1 a O y los O a 1. Esta
signo.
CONTEXTUALIZAR CON:
obtenida
y
fácilmente
cuáles
avances
propiedad es útil cuando se realizan
representación de complemento con
Elabora un cuadro mediante el
cual presentes la información
decimal cuando se representa en uno
la
y
puedan
verse
son
los
aportaciones
que
hacen unos sobre otros
•
Redacta
respecto
tus
a
conclusiones
la
utilidad
e
importancia de estos códigos en
tu
formación
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
se
aplicaciones de los códigos BCD
de exceso 3 que se enumeran en la
en
cómo
cuáles han sido las principales
fácilmente con el 2421 y los códigos
aritméticas
especializado,
originaron, en qué consisten y
complemento a 9 se puede obtener
operaciones
Investiga en Internet o en algún
texto
el
complementadora, es decir, que el
científico-
Conocimiento
del
origen
y
características principales de los
códigos BCD 8421, 2421, Exceso-3
y, Exceso-3 Gray
inválido y. por consiguiente, designan
dificultad que se presenta cuando el
Competencia
como
técnico
53
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BCD y uno para el signo. El punto
profesional.
decimal no se indica físicamente en el
registro; solamente se supone que está
allí.
- Números de Punto Flotante
El
exponente
contiene
el
número
La representación de punto flotante de
decimal +04 (en BCD) para indicar que
primera
cuatro posiciones a la derecha de
un número necesita dos partes. La
representa
un
número
de
la posición actual del punto decimal es
punto fijo con signo, denominado la
donde se supone
posición del punto decimal (o binario) y
número expresado como una fracción
del punto fijo puede ser una fracción o
esto es, +.6132789 X 10+04. Debido a
decimal +6132.789 se representa en
veces
mantisa. La segunda parte designa la
se denomina el exponente. La mantisa
un entero. Por ejemplo, el número
punto flotante como sigue:
el punto decimal.
Esta representación es equivalente al
multiplicada por 10 a un exponente,
esta analogía, a la mantisa,
se
fraccionaria.
le
algunas
parte
denomina
En el ejemplo previo, se ha supuesto
que la mantisa es una fracción de
punto fijo y que el exponente está
La mantisa tiene un 0 en la posición
más a la izquierda para denotar el
asociado con una raíz de 10. Algunos
computadores suponen un entero de
signo+. La mantisa aquí se considera
punto fijo para la mantisa. Además, la
tal manera que el punto decimal se
función del sistema numérico que está
dígito más significativo. Cuando la
Considérese,
que es una fracción de punto fijo, de
raíz supuesta para el exponente es una
supone que está a la izquierda del
siendo representado en el registro.
por
ejemplo,
mantisa decimal se almacena en un
computador
flops: cuatro flip-flops para cada dígito
raíz 8 para los números. El número
registro, requiere por lo menos 29 flip-
supone
representación entera para la mantisa y
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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que
un
54
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octal +36.754 = 36754 x 83, en su
Un número binario de punto flotante se
representación
representa
de
punto
flotante,
tendría esta expresión:
de
una
manera
similar
excepto que la raíz se supone que es
2.
Por ejemplo, el número +1001.11 se
representa en un registro de 16 bits
con la mantisa ocupando diez bits y el
Cuando este número se representa en
un registro, en su forma codificada en
exponente
seis
bits,
tal
como
se
muestra enseguida:
binario, el valor real del registro es
entonces:
0 011 110 111 101 100
El punto flotante siempre se interpreta
que
representa
un
número
de
la
siguiente manera:
La mantisa se supone que es una
fracción de punto fijo. Si la mantisa se
supone que es un entero, el exponente
sería 1 00101 (—5).
Solamente la mantisa y el exponente e
son representados físicamente en el
registro, incluyendo sus signos. La raíz
r y la posición del punto de raíz de la
mantisa son siempre supuestos. Los
circuitos que manipulan los números
CONTEXTUALIZAR CON:
Realización del ejercicio
de punto flotante en los registros
deben conformarse considerando estas
dos suposiciones para lograr que los
cálculos sean correctos.
teórica
Competencia
científico-
Aplicar las reglas para hacer la
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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55
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conversión de números
emplean punto flotante
•
que
expresar
binario
en
el
cantidades con
uno de los elementos asignado a las
sistema
siguientes combinaciones de bits; 00,
punto
01, 10, u 11. Un conjunto de ocho
flotante
•
elementos requiere un código de 3
Expresa
los
bits, un conjunto de 16 elementos
números
requiere un código de 4 bits, y así
23/8=2.875 y 23/4=5.75 como
sucesivamente. La asignación de los
números binarios.
•
Calcular la suma y resta
bits más comúnmente utilizada para
de
los dígitos decimales es la asignación
estos números en forma binaria
•
Pide
al
resultados
de cuatro elementos puede codificarse
por un código de dos bits con cada
Haz un repaso al procedimiento
para
codificado. Por ejemplo, un conjunto
PSP
que
revise
binaria directa que se puede observar
en las primeras 10 entradas de la Tabla
tus
siguiente. Este código particular es
denominado
decimal
codificado
en
binario y se le conoce comúnmente por
su abreviación BCD.
•
Códigos
de
caracteres
y
otros
códigos
- Decimal Codificado en Binario
(BCD)
Un código binario es un grupo de n
bits
que
supone
hasta
2ⁿ
combinaciones diferentes de l's y 0's,
en
donde
cada
una
de
las
combinaciones representa un elemento
del
conjunto
que
está
siendo
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e Instalación y Mantenimiento
56
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
En la siguiente
tabla se muestra una
lista parcial del código ASCII.
Además del grupo de código binario
para cada carácter, en la tabla se dan
los equivalentes octal y hexadecimal.
- Código ASCII
El código alfanumérico más utilizado
es el Código Internacional Estándar
para
Intercambio
de
Información
(ASCII, por sus siglas en inglés). El
código ASCII es un código de 7 dígitos
y por ende tiene 2⁷=128 grupos de
códigos posibles.
Esto es más que
suficiente para representar todos los
caracteres estándar de un teclado, así
como
funciones
de
control
como
RETURN y LINEFEED.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
57
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
- El código Gray
Es
muy
utilizado
electromecánicos
Si se observa, por ejemplo, el caso que
en
sistemas
controlados
digitalmente. Se emplea para codificar
la
posición
angular
o
lineal
de
dispositivos o piezas mecánicas que
giran o se desplazan.
corresponde a la transición entre 7 y 8,
se verá que el código binario muestra
todos sus bits cambiando, se pasa de
0111 a 1000, mientras que en el Gray
sólo uno de ellos cambia, al pasar de
0100 a 1100.
Este código, al que también se le
conoce como código reflejado, y que
pertenece a una clase de códigos de
distancia unitaria, encuentra aplicación
en la simplificación de expresiones
lógicas mediante mapas de Karnaugh,
como se verá más adelante.
La propiedad que lo hace interesante, y
que lo coloca en la categoría de
códigos de distancia unitaria, es que
entre
dos
posiciones
o
números
consecutivos cualesquiera del código,
sólo uno de los bits cambia, situación
que es completamente diferente a la
del código binario.
En la siguiente figura se muestran los
números decimales del O al 15 con su
correspondiente equivalente binario y
también su representación en Gray.
CONTEXTUALIZAR CON:
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e Instalación y Mantenimiento
58
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
A menudo se presenta el caso de que
Investigación documental
los códigos alfanuméricos anteriores
deban ser transmitidos a otro sitio, lo
Competencia
información
de
Investiga en textos disponibles
en la biblioteca o en fuentes de
la
Internet
principales
cuáles
son
aplicaciones
las
del
codificada,
debido
a
ruidos y otras imperfecciones del canal
de
comunicación.
Como
resulta
imposible evitar estos errores se utiliza
una estrategia con la cual -mediante el
uso de bits adicionales a los de los
códigos
a
detectarlos.
transmitir-
es
posible
código Gray y el código ASCCI,
Cuando se detecta que la información
las computadoras.
una serie de procedimientos tendientes
tanto a nivel industrial como de
•
cometan errores en la recepción de la
información
Conoce cuáles son las principales
aplicaciones
de
códigos
alfanuméricos.
•
que conlleva un alto riesgo de que se
Elabora
un
texto
en
el
que
presentes los resultados de tu
búsqueda y expliques por qué
son importantes este tipo de
códigos.
recibida contiene errores, se da inicio a
a subsanar el problema; uno de ellos
consiste simplemente en solicitar la
retransmisión del dato errado. Pero
cuando los códigos de detección de
error son lo suficientemente fuertes,
no sólo es posible asegurar que ha
habido
una
falla
sino
también
corregirla, sin necesidad de solicitar
•
Códigos para detección y corrección
retransmisión.
de errores
Otro
procedimiento
- Códigos de Paridad
digitales, el término paridad se refiere
identificar
errores es el de paridad. En sistemas
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e Instalación y Mantenimiento
para
59
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
específicamente
al
número
de
contenidos en un dato binario.
Existen
dos
tipos
de
paridad:
1’s
la
paridad par y la paridad impar. Cuando
se dice que un dato binario presenta
paridad par, significa que el número de
1’s contenidos en el dato es un número
par.
Por
el
significa
contrario,
que
el
paridad
número
contenidos en el dato es impar.
En consecuencia, antes de enviarlo, se
le anexa un octavo bit igual a 1, lo cual
logra que el número total de 1’s en el
dato se convierta en par porque ahora
queda con cuatro 1’s. Si el número de
1’s contenidos en el dato ya es par, de
todas maneras se adiciona un octavo
bit, pero de valor igual a 0.
impar,
de
1’s
En sistemas de detección de paridad
par, la técnica consiste en anexar a
todo dato que se vaya a enviar, un bit
de 1 ó de 0, según sea necesario, con
el fin de que los datos que se envíen
todos presenten paridad par.
En la siguiente figura se ilustra la
aplicación del método de paridad par
en el caso de un dato de 7 bits, cuyo
contenido de unos es impar porque
contiene tres unos.
La transmisión de códigos ASCII de 7
bits se presta bien al uso de esta
técnica,
usualmente
la
transmisión de datos se realiza en
grupos de 8 bits, por lo cual, al agregar
a estos códigos el bit de paridad, se
completa justamente un dato binario
de 8 bits.
Cuando se recibe un dato, lo primero
que hace el dispositivo receptor es
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pues
60
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
contar el número de 1’s en el mismo.
Si encuentra que este número no es
par,
se
procede
a
notificar
la
ocurrencia de un error para que el
sistema tome las medidas que sean
necesarias
a
fin
de
garantizar
la
integridad de la información recibida.
Es importante anotar que el uso de los
códigos de paridad para la detección
de errores el método más débil para
no había exactamente dos unos en
cada penta-bit.
Este
cero por error, el receptor no será
capaz de detectar la presencia del
error, pues el dato seguirá conteniendo
un número par de unos, y por tanto la
paridad del dato no se ve afectada a
pesar de que existen fallas en la
recepción.
seguía
únicamente
detectando errores por cambio en un
solo bit; si en un mismo penta-bit un 0
cambiaba a 1 y un 1 cambiaba a 0, la
regla de dos-entre-cinco se seguía
cumpliendo y el error quedaba sin
descubrir.
- Código Hamming
identificarlos. Por ejemplo, si en la
transmisión, dos unos se cambian a
código
Un error en un dato binario se define
como un valor incorrecto en uno o más
bits. Un error simple es un valor
incorrecto en un solo bit, mientras que
un
error
existencia
múltiple
de
incorrectos.
dos
Los
se
refiere
o
más
errores
a
la
bits
pueden
deberse a fallas de los equipos, a
interferencia
- Código 2 entre 5
externa,
o
a
otros
eventos.
En los años 40, Bell utilizó un código
algo más sofisticado conocido como
dos-entre-cinco. Este código se basa
en que cada bloque de cinco bits
(conocido
como
penta-bit)
tuviera
exactamente dos unos. De este modo,
la
computadora
podría
detectar
posibles errores cuando en su entrada
En 1950, Richard Hamming publicó la
descripción de una clase de códigos
que permiten, no sólo la detección,
sino también la corrección de errores
múltiples en un dato. Los códigos de
Hamming, como se les conoce, pueden
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61
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Identificación de los orígenes del código Hammi
algoritmo para su obtención
ser vistos como una extensión de los
códigos
de
paridad
simple,
en
el
sentido de que se utilizan varios bits
de paridad o, bits de verificación, como
•
Internet por qué surgió el código Hamming,
se les conoce también.
Las
propiedades
de
detección
y
corrección de errores en un código de
algoritmo que se sigue para obtenerlo en caso
•
de
bits
de
verificación
utilizados, y por la forma en que se
•
Hamming,
los
cuales
se
al
posible, compara
tus
conclusiones
Realización del ejercicio
Existen muchos otros códigos que
similares
es
diferencias contigo.
información.
funciones
Si
compañeros y analiza sus argumentos c
ubican en relación con los bits de
cumplen
Analiza detenidamente el algoritmo y con
escribe por qué permite identificar y corregir lo
Hamming están determinadas por el
número
Investiga en la biblioteca o en las fuentes disp
de
utilizan
dependiendo de la aplicación y de los
Competencia lógica
equipos que intervengan y pueden
Elaboración de códigos y detección de errores
llegar a ser muy complejos cuando la
seguridad del sistema así lo requiere.
•
Con base en los contenidos que revisaste so
realiza los siguientes ejercicios:
•
CONTEXTUALIZAR CON:
Supóngase que se transmite una palabra de
recibe una palabra que no pertenece al cód
1110101. ¿Cuál sería la palabra transmitida co
Investigación documental
•
Codifique los siguientes números en los có
exceso 3
Competencia científico-teórica
a) 39
b) 1950
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62
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c) 94704
•
1.2.1. ANÁLISISde
DE CIRCUITOS LÓGICOS
Defina un código de 4 bits para la representación
EMPLEANDO
dígitos decimales, con la propiedad de que las palabras
de ÁLGEBRA
BOOLEANA
código para dos dígitos cualesquiera cuya diferencia
sea
uno, difieran sólo en una posición de bits, y que esto
El álgebra Booleana es un álgebra que
también se cumpla para los dígitos 0 y 9.
tiene que ver con las variables binarias
y
Resumen
con
operaciones
lógicas.
Las
variables se designan por letras tales
como A, B, X, y Y . Las tres operaciones
Competencia analítica
lógicas
básicas
complemento.
son
AND,
OR
y
En este contexto, una
función Booleana es una expresión
Identificación de la forma de operación electrónica de los
algebraica formada
circuitos lógicos
con
variables
binarias, con los símbolos de operación
•
paréntesis, y con el signo
de lógica,
la con
Internet:
de igual.
http://www.fing.edu.uy/inco/cursos/arqsis/recursosTeóric
Consulta
la
siguiente
página
os/
•
El propósito del álgebra Booleana es
análisis y diseño de circuitos
Elabora un resumen en el que plantees facilitar
con tuselpropias
digitales, básicas
pues constituye una
palabras cómo opera cada una de las compuertas
en dispositivos electrónicos sencillos.
herramienta conveniente para:
•
Expresar en forma algebraica
una relación de tablas de
verdad entre las variables.
RESULTADO DE APRENDIZAJE
1.2 Operar circuitos lógicos
implementados mediante lógica
electrónica combinacional.
•
Expresar en forma algebraica
la relación entrada-salida de
diagramas lógicos.
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63
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•
Encontrar
simples
circuitos
para
la
más
misma
función.
•
Dualidad
Los postulados anteriores han sido
listados en pares y repartidos dos
Manipulando una expresión Booleana
partes. Una parte puede obtenerse de
de acuerdo a las reglas del álgebra
otra si los operadores binarios y los
Booleana,
elementos
uno
puede
obtener
una
de
identidad
son
expresión más simple que requiere
intercambiables;
cómo se logra esta simplificación, es
llama principio de DUALIDAD, que
menos compuertas. Antes de abordar
necesario
revisar
posibilidades
de
cuáles
con
las
manipulación
que
ofrece el álgebra Booleana.
•
Postulados básicos
La tabla siguiente enlista las relaciones
este
principio
importante del álgebra de Boole se
establece
que
algebraicas
postulados
en
las
expresiones
deducidas
del
álgebra
de
de
los
Boole
(bivalente), los elementos de identidad
son los mismos que los elementos del
conjunto “B”.
básicas del álgebra Booleana; todas
•
tablas de verdad. Las primeras ocho
El señor DeMorgan, un buen amigo de
que aparecen en la tabla corresponden
Boole, derivó por su cuenta muchas de
ella misma, o en conjunto con las
antes que Boole. El trabajo de Boole,
constantes binarias de 1 y 0. Las
debido en parte a su enfoque un poco
siguientes cinco relaciones (9 a 13) son
más práctico, encontró mejor acogida
ellas pueden probarse por medio de
a la relación entre una sola variable y
similares a las del álgebra ordinaria.
Teoremas Fundamentales.
las reglas del álgebra Booleana, incluso
que el de su amigo. Sin embargo,
Boole, en reconocimiento a su labor, le
dio
crédito
nombrando
estas
dos
importantes leyes en su honor.
Estas dos leyes, o transformaciones
como a veces se les llama, son de
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64
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mucha
importancia
y
trascendencia
desde el punto de vista de los circuitos,
y también desde el punto de vista
teórico, pues permiten la derivación y
simplificación
de
un
considerable
número de resultados. Dichas leyes
establecen que:
De igual manera, la ecuación (2) indica
que la NAND es entonces equivalente a
una
Son leyes poderosas, pero de ninguna
manera obvias. El término A + B indica
compuerta
OR
con
sus
dos
entradas negadas, como se ve en la
siguiente figura:
que primero se debe efectuar la OR
entre las variables A y B, y después
negar el resultado. De manera similar,
el término A • B requiere que primero
se efectúe la AND entre A y B y luego
se invierta el resultado.
La expresión en el lado izquierdo de la
ecuación (1), no es más que la función
lógica correspondiente a la compuerta
CONTEXTUALIZAR CON:
Estudio individual
NOR, y por tanto, se concluye, según
esto, que una compuerta NOR es
equivalente a una compuerta AND con
sus dos entradas negadas, como se
muestra en la figura siguiente.
Competencia científico-teórica
Identificar los antecedentes y principios de
proposicional
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65
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continuación
•
requieren
que
la
expresión lógica se presente bajo la
Consulta la siguiente dirección en Internet:forma de suma de productos (SOP). Los
siguientes son algunos ejemplos de
http://www.monografías.com/trabajos16/cálculoesta forma de representación:
proposicional.shtml
•
Revisa
en
el
proposicional
texto
y
cómo
cuáles
se
inició
fueron
las
el
cálculo
principales
aportaciones que hicieron los distintos teóricos a que
se alude en él.
•
•
•
Cada una de estas expresiones de
sumas de productos consta de dos o
Profundiza en los principios del álgebra booleana
más términos AND (productos) que se
operan
Identifica las principales aplicaciones de esta
rama con
de OR. Cada término AND
consta de una o más variables que
la matemática
aparecen individualmente, ya sea en
Si persisten algunas dudas sobre el contenido
forma que
complementada
o
sin
revisaste, es conveniente que consultes otras
fuentes,
complementar.
Por ejemplo, en la
ya sea textos, compañeros, al PSP o expresión
a
algúnde suma de productos ABC
especialista.
+ A’BC’, el primer producto AND
contiene las variables A, B y C en sus
formas
1.2.2 CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN
•
Formas algebraicas de las funciones
de conmutación
- Formas SOP y POS
Los métodos de simplificación y diseño
de circuitos lógicos que se estudian a
complementadas
invertidas). El segundo término AND
contiene
A
en
expresión
y
C
en
sus
formas
complementadas (invertidas). Note que
una
de
suma
de
productos, un signo de inversión no
puede cubrir más de una variable en un
término.
Algunas
veces
se
usa
otra
forma
general de expresiones lógicas para el
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(no
66
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diseño de circuitos lógicos llamada
producto de sumas (POS), la cual
consiste en dos o más términos OR
(sumas) que se operan con AND. Cada
Para comenzar se analizará la
forma
canónica de minitérminos. En esta
forma cada uno de los términos se
integra por productos lógicos de unas
término OR contiene una o variables en
variables (negadas una a una o no) con
complementar. Algunas expresiones de
teniendo que aparecer finalmente en
suma de productos son:
cada término todas y cada una de las
forma
complementada
o
sin
otras (negadas una a una o no),
variables que intervienen en la función
(negadas o no una a una). Por último,
todos
los
términos
involucrados
deberán sumarse lógicamente en una
única expresión. Esta expresión es la
- Formas Canónicas
Toda función lógica puede expresarse
en
cualquiera
canónicas
que
de
las
dos
existen.
formas
Estas
dos
formas de representación universales
son:
por
un
lado,
la
forma
forma canónica de minitérminos. El
aspecto de una forma canónica de este
tipo tendrá un aspecto similar a los
siguientes:
de
maxitérminos o maxterms y, por otro
lado, la forma de minitérminos o
minterms. Cada una de estas formas
canónicas está formada por un número
de términos variable. En cada uno de
esos términos deben aparecer todas las
variables de la función, ya sea en forma
negada o en forma directa (sin negar).
Además, en las formas canónicas no
existen términos repetidos.
Veamos ahora la forma canónica de
maxitérminos. En ella los términos se
forman no con el producto lógico, sino
con
la
suma
lógica;
la
expresión
completa de maxitérminos se consigue
multiplicando lógicamente todos los
términos
y
no
sumándolos
como
pasaba en la otra forma canónica.
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Ejemplos
de
formas
canónicas
maxitérminos son ser los siguientes:
de
aquellas filas de la tabla en las que
W=1.
Cada
una
de
estas
filas
corresponderá a un término de la
forma
canónica.
Dentro
de
cada
término, si una variable tiene valor 0
deberá negarse. Por contra, si tiene
valor 1 deberá aparecer sin negar.
Entonces,
La relación existente entre tablas de la
verdad y formas canónicas:
la
forma
minitérminos
canónica
correspondiente
a
de
la
función W es la siguiente:
Supongamos que tenemos una tabla de
la verdad de una función lógica tal
como la que sigue (W es la función y a,
b y c las variables de dicha función):
Véase ahora la forma canónica de
maxitérminos.
En
este
caso
es
necesario identificar las filas de la tabla
en las que W=0. Igual que antes, cada
a
b
c
W
0
0
0
1
0
0
1
1
0
1
0
0
cada término la variable que tenga
0
1
1
1
valor 0 debe aparecer sin negar, y
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
0
Para expresar W en forma canónica de
minitérminos es necesario identificar
una de estas filas corresponderá a un
término
de
forma
canónica
de
maxitérminos. Ahora bien, dentro de
negada la que tenga valor 1. Así pues,
W en forma canónica de maxitérminos
es la siguiente:
•
Compuertas lógicas-AND, OR,
NAND, NIR, XOR, XNOR
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la
68
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La lógica binaria tiene que ver con
enumeran en la tabla que aparece en
variables binarias y con operaciones
la página siguiente:
que
toman
utilizada
un
para
sentido
lógico.
describir,
en
Es
forma
algebraica o tabular, la manipulación y
procesamiento de información binaria.
La manipulación de información binaria
se hace mediante circuitos lógicos que
se
denominan
compuertas.
Las
compuertas son bloques del hardware
que producen señales del binario 1 ó 0
cuando se satisfacen los requisitos de
la
entrada
compuertas
lógica.
lógicas
comúnmente
en
compuerta
se
diversas
encuentran
sistemas
computador digital.
Cada
Las
de
tiene
un
símbolo
describirse por medio de una función
Las
relaciones
entrada-
salida de las variables binarias para
cada compuerta pueden representarse
en forma tabular en una tabla de
verdad.
Los
nombres,
compuerta tiene una o dos variables
binarias de entrada designadas por A y
B y una salida binaria designada por x.
La compuerta AND produce la unión
lógica AND: esto es, la salida es 1 si la
entrada A y la entrada B están ambas
en el binario 1; de otra manera, la
salida es 0. Estas condiciones también
son especificadas en la tabla de verdad
para
la
compuerta
AND.
La
tabla
muestra que la salida x es 1 solamente
cuando ambas entradas A y B están en
1.
gráfico diferente y su operación puede
algebraica.
Como puede advertirse en ella, cada
símbolos
gráficos,
El símbolo de operación algebraico de
la función AND es el mismo que el
símbolo de la multiplicación de la
aritmética
ordinaria,
aunque
significa lo mismo. Para
no
representar
esta compuerta puede utilizarse un
punto
entre
simplemente
las
ponerlas
variables
o
juntas
sin
ningún símbolo de operación entre
de
ellas. Las compuertas AND pueden
verdad de ocho compuertas lógicas se
tener más de dos entradas y, por
funciones
algebraicas,
y
tablas
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definición, la salida es 1 si y solamente
entrada.
si todas las entradas son 1.
simplemente para amplificación de la
La compuerta OR produce la función
Este
circuito
se
utiliza
señal.
OR inclusiva, esto es, la salida es 1 si la
Por ejemplo, un separador que utiliza 3
entrada A o la entrada B o ambas
V para el binario 1 producirá una salida
entradas son 1; de otra manera, la
de 3 V cuando la entrada es 3 V. Sin
salida es 0. El símbolo algebraico de la
embargo, la corriente suministrada en
aritmética de suma. Las compuertas OR
la corriente producida en la salida. De
por
excitar muchas otras compuertas que
función OR es + ,similar a la operación
pueden tener más de dos entradas y
definición
la
salida
es
1
si
cualquier entrada es 1.
la entrada es mucho más pequeña que
esta
manera,
requieren
Lo que hace el circuito inversor es
precisamente invertir el sentido lógico
de una señal binaria. Produce el NOT, o
función, complemento.
Los símbolos
una
un
separador
cantidad
puede
mayor
de
corriente que de otra manera no se
encontraría en la pequeña cantidad de
corriente aplicada a la entrada del
separador.
algebraicos utilizados para representar
La función NAND es el complemento de
el complemento de una señal pueden
la función AND, como se indica por el
ser el correspondiente a prima (‘) o una
símbolo gráfico que consiste de un
barra sobre el símbolo de la variable
El círculo pequeño en la salida de un
símbolo gráfico de un inversor designa
un complemento lógico. Un símbolo
triángulo por sí mismo designa un
circuito separador. Un separador no
produce
ninguna
función
lógica
símbolo gráfico AND seguido por un
pequeño círculo. La designación NAND
se deriva de la abreviación de NOTAND. Una designación más adecuada
habría sido AND invertido puesto que
es la función AND la que se ha
invertido.
particular puesto que el valor binario
La compuerta NOR es el complemento
de la salida es el mismo que el de la
de la compuerta OR y utiliza un
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70
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símbolo gráfico OR seguido por un
círculo pequeño. Tanto las compuertas
NAND como la NOR pueden tener más
de dos entradas, y la salida es siempre
el complemento de las funciones AND
u OR, respectivamente.
La compuerta OR exclusiva tiene un
símbolo gráfico similar a la compuerta
OR excepto por una línea adicional
curva en el lado de entrada. La salida
de esta compuerta es 1 si cada entrada
es 1 pero excluye la combinación
cuando las dos entradas son 1. La
función OR exclusiva tiene su propio
símbolo algebraico, y también puede
expresarse en términos de operaciones
complementarias AND u OR como se
muestra en la tabla anterior.
El NOR exclusivo es el complemento
del OR exclusivo como se indica por el
círculo pequeño en el símbolo gráfico.
La salida de esta compuerta es 1
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71
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solamente si ambas entradas tienen el
general están disponibles con dos
mismo valor binario. En este sentido, la
entradas.
función
entenderse
NOR
como
exclusivo
la
puede
función
de
equivalencia. Otra forma de identificar
la operación OR exclusivo sería la de
una función impar: esto es, la salida es
CONTEXTUALIZAR CON:
Comparación de resultados con tus
compañeros
1 si un número impar de entradas es 1.
Así,
en
una
función
OR
(impar)
exclusiva de tres entradas, la salida es
Competencia lógica
1 si solamente la entrada es I ó si todas
las tres entradas son 1.
Interpretar circuitos lógicos con base
en la simbología establecida
La función de equivalencia es una
función par: esto es, su salida es 1 si
un número par de entradas es 0. Para
•
representar
entradas, la salida es 1 si ninguna de
elabora
las entradas son 0 (todas las entradas
son
•
el
de entradas, pero las dos funciones
estos dos tipos de compuertas por lo
Consulta
•
la
Compara tus resultados con los
de tus compañeros
•
Si persisten dudas, consulten
con
el
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
nuevamente
interpretarlo correctamente
son iguales cuando el número de
entradas es impar. Cabe señalar que
aparecen
información si tienes dudas para
complemento la una de la otra cuando
las compuertas tienen un número par
que
enseguida.
comportamiento de las compuertas se
equivalencia
lógicos,
un texto en el que
diagramas
(una entrada es 1). Si se analiza el
de
circuitos
interpretes cada uno de los dos
son l)o si dos de las entradas son 0
funciones
el significado de
los símbolos que se utilizan para
una función de equivalencia de tres
evidencia que el OR exclusivo y las
Con base en
PSP
o
con
otros
72
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
aplicación de este método incluye dos
especialistas en el tema
pasos esenciales:
•
1.2.3
Análisis
de
Combinatorios
•
•
complejo
pueden
aplicarse los teoremas del
álgebra
booleana, aunque por desgracia no
siempre es obvio cuáles de ellos deben
aplicarse para obtener el resultado más
simple. Además, no hay una forma fácil
para
afirmar
repetida teoremas de DeMorgan y
la multiplicación de términos.
Para simplificar la expresión de un
lógico
forma SOP mediante la aplicación
Circuitos
Método Algebraico
circuito
La expresión original se pone en
si
la
expresión
Una vez que la expresión original
esté en forma SOP, los términos
del producto se verifican para ver
si hay factores comunes, y se
realiza la factorización donde sea
posible.
Para simplificar el circuito mostrado en
la figura siguiente:
simplificada está en su forma más
simple o si se podría simplificar aún
más.
Por
ello,
a
menudo
la
simplificación algebraica se convierte
en un proceso de ensayo y error que es
más eficiente en la medida en que se
obtiene experiencia al hacerlo.
El siguiente ejemplo ilustra algunas
aplicaciones
de
los
teoremas
del
álgebra booleana para simplificar una
El primer paso consiste en determinar
la expresión para la salida:
expresión. Es importante observar que
en éste como en cualquier otro caso, la
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
73
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Una vez que se ha determinado la
Una tabla de verdad es un medio para
expresión, se procede a descomponer
describir cómo la salida lógica de un
todos los signos de inversión grandes
circuito depende de los niveles lógicos
luego multiplicar todos los términos.
circuito.
usando los teoremas de DeMorgan, y
presentes
en
las
entradas
de
Para explicar cómo funciona
método
para
análisis
de
un
este
circuitos
combinatorios basado en tablas de
verdad,
Ahora, con la expresión en forma SOP,
se buscan variables comunes entre los
es conveniente recurrir al
ejemplo basado en las figuras a, b y c
que aparecen a continuación.
diversos términos con la intención de
factorizarlos.
El
primer
y
tercer
términos del párrafo anterior tienen AC
en
común,
los
cuales
se
pueden
factorizar:
En la imagen (a), se presenta la tabla
de verdad para un circuito lógico de
Este
resultado
ya
no
se
simplificar más.
•
Método de Tabla de verdad
puede
dos entradas; en ella aparecen todas
las combinaciones posibles de niveles
lógicos presentes en las entradas A y B,
junto
con
el
correspondiente
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nivel
x.
La
de
salida
primera
74
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
anotación de la tabla muestra que
cuando A y B están en el nivel 0, la
salida
Y
está en el nivel 1, o, de manera
equivalente, en el estado 1. En la
segunda anotación se muestra que
cuando la entrada B se cambia al
estado 1, de manera que A =0 y B=1,
la salida x se convierte en 0. De
manera similar, en la tabla se muestra
circuito combinacional cambian en un
intervalo de tiempo definido.
Este método se ilustra en el siguiente
ejemplo:
Para el diagrama de tiempo y el circuito
mostrado determine la forma de onda
en la salida de la compuerta OR.
qué le sucede al estado de la salida
para cualquier conjunto de condiciones
de entrada.
En las figuras (b) y (c) se muestran
ejemplos de tablas de verdad para los
circuitos de tres y cuatro entradas. De
nuevo, en cada tabla se listan todas las
combinaciones
posibles
de
niveles
lógicos de entrada a la izquierda, con
el nivel lógico resultante para la salida
a la derecha. Por supuesto, los valores
reales dependerán del tipo de circuito
lógico.
•
Análisis de diagramas de tiempo
Solución
Para este tipo de análisis se suponen
• Las tres entradas de la compuerta
tiempo, es decir, durante un intervalo
muestran sus diagramas en forma
cambios de estado en función del
de tiempo definido las entradas de un
OR: A, B y C varían, tal y como lo
de onda.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
75
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• La salida de la compuerta OR se
tamaño
(amplitud
y
anchura)
determina tomando en cuenta que
dependen de la velocidad a la cual
será ALTA cuando cualquiera de
ocurren
las tres entradas esté en un nivel
entrada.
las
transiciones
de
la
ALTO. Usando este razonamiento,
la forma de onda de salida es
como se muestra en la figura.
• Se debe poner especial atención a
lo que sucede en el tiempo t1. En
el diagrama se muestra que en ese
instante la entrada A pasa de ALTA
RESULTADO DE APRENDIZAJE
Simplificar funciones de circuitos
lógicos combinatorios, empleando
mapas de Karnaugh.
a BAJA, en tanto que la entrada B
pasa de BAJA a ALTA.
• Considerando que estas entradas
están haciendo sus transiciones
aproximadamente
tiempo,
y
transiciones
al
mismo
como
dichas
toman
una
cierta
cantidad de tiempo, existe un
intervalo
corto
cuando
ambas
entradas de la compuerta OR están
en el rango indefinido entre 0 y 1.
• Cuando esto ocurre, la salida de la
compuerta OR también adopta un
valor en este rango, como lo
evidencia el "pico", o impulso, en
la forma de onda de la salida en ti.
La ocurrencia de ese pico y su
1.3.1 SÍNTESIS DE CIRCUITOS
COMBINATORIOS
•
Redes
- AND, OR y NAND
Cualquier circuito lógico, sin importar
qué
tan
sea,
puede
ser
completamente descrito mediante el
uso de las tres operaciones básicas
booleanas, ya que la compuerta OR, la
compuerta AND y el circuito NOT son
los bloques de construcción básicos de
los sistemas digitales. Por ejemplo, el
circuito que aparece en la siguiente
figura tiene tres entradas: A, By C, y
una
sola
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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complejo
salida,
x.
Utilizando
76
la
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
expresión
booleana
compuerta,
se
para
puede
cada
determinar
combinación adecuada, se pueden usar
para
realizar
operaciones
fácilmente la expresión para la salida.
INVERSIÓN.
cada
una
booleanas
OR,
de
las
AND
e
Esto puede demostrarse mediante el
análisis de la siguiente figura:
La expresión para la salida de la
compuerta AND se escribe A • B. Esta
salida AND está conectada como una
entrada a la compuerta OR junto con C.
otra entrada. La compuerta OR opera
sobre sus entradas de manera que su
salida es la suma OR de las entradas.
Así, se puede expresar la salida OR
como x = A • B + C. Esta expresión
final también se podría escribir como
X
= C + A • B. puesto que no importa
cuál término de la suma OR se escriba
primero.
Como
se
Primero, en la figura (a) tenemos una
dijo
antes,
todas
las
expresiones booleanas se conforman
con base en distintas combinaciones
de las operaciones básicas OR, AND e
INVERSIÓN, por lo tanto, también es
cierto
puede
que
cualquier
integrar
expresión
usando
se
únicamente
compuertas NAND. Esto se explica
porque las
compuertas NAND, en la
compuerta
NAND
conectadas
de
tal
dos
manera
entradas
que
la
variable A se aplica a ambas entradas.
En esta configuración, la compuerta
NAND simplemente actúa como un
INVERSOR, puesto que su salida es x =
A • A = A.
En
la
figura
compuertas
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de
(b)
NAND
tenemos
dos
conectadas
de
77
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
manera
que
se
lleva
a
cabo
la
operación AND. La compuerta NAND 2
se
usa
como
un
INVERSOR
para
dichos diagramas
•
Para
cada
una
de
las
transformaciones implicadas en
cambiar AB a AB = AB, la cual es la
función AND deseada.
cada tipo de negación, toma una
La operación OR se puede implementar
márcala con marca con color
usando compuertas NAND, como se
muestra en la figura (c). Aquí las
de las copias de los diagramas y
•
observa
compuertas NAND 1 y 2 se usan como
B, la cual se puede simplificar a x = A
+ B usando el teorema de DeMorgan.
qué
semejanzas
y
diferencias hay entre ellos
INVERSORES para invertir las entradas,
de manera que la salida final es v = A •
Compara todos los diagramas y
•
Explica
con
base
en
dichas
semejanzas y diferencias por qué
la
compuerta
OR
se
puede
implementar usando compuertas
CONTEXTUALIZAR CON:
NAND
Observación
- OR, AND y NOR
En ocasiones puede haber confusión
Competencia analítica
Identifica las transformaciones a que
conducen las tres operaciones
básicas del álgebra booleana
•
Copia 4 ó 5 veces los diagramas
que aparecen en la hoja anterior
•
Relee
la
acompaña
la
explicación
descripción
que
de
respecto a cuál es la operación que se
realiza primero en una expresión. La
expresión A
• B + C se puede
interpretar de dos formas: como A • B
opera con C, o bien, como A opera con
AND con el término B + C. Para evitar
esta confusión, se entenderá que si
una
expresión
ambas
operaciones AND y OR, las operaciones
AND se realizan primero, a menos que
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
contiene
78
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
existan paréntesis en la expresión, en
utilizarse para implementar cualquiera
cuyo caso la operación dentro del
de las operaciones booleanas; para
paréntesis se llevará a cabo primero.
ello, véase la siguiente figura:
Esta es la misma regla que se usa en el
álgebra
común
para
determinar
orden de las operaciones.
el
Para ilustrar esta regla considérese el
siguiente circuito:
•
compuerta NOR con sus entradas
La expresión para la salida de la
conectadas juntas se comporta
compuerta OR es simplemente A + B.
como un INVERSOR, ya que su
Esta salida sirve como una entrada para
salida e x=A + A =A
la compuerta AND junto con otra
entrada, C. De esta manera, la salida
de compuerta AND se expresa como
•
X
manera que se lleva a cabo la
uso del paréntesis indica que A y B
operación OR. La compuerta NOR
operan primero con OR, antes que su
2 se usa como un INVERSOR para
suma OR realice la operación AND con
De manera similar, puede demostrarse
que
las
compuertas
NOR
pueden
En la figura (b) se muestran dos
compuertas NOR dispuestas de
= (A + B} • C. Obsérvese aquí que el
C. Sin el paréntesis se interpretaría
incorrectamente, puesto que A + B • C
significa que A se opera con OR con el
producto B • C.
En la parte (a) se muestra que una
cambiar (A + B)´a (A + B)´´ = A +
B,
la
es
la
función
OR
deseada.
•
La
operación
AND
se
puede
implementar con compuertas NOR.
Aquí las compuertas NOR 1 y 2 se
usan como INVERSORES para las
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cual
79
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entradas, de manera que la salida
•
final es x = A + B, la cual s puede
alimenta a través de un INVERSOR,
simplificar a x = A • B mediante el
uso del teorema de DeMorgan.
•
Como
cualquiera
de
cuya salida, por lo tanto, es A.
•
manera que la salida OR es igual a A
+ B. Es conveniente observar que la
llevar a cabo usando únicamente
NAND,
La salida del INVERSOR se alimenta
a una compuerta OR junto con B, de
las
operaciones booleanas se puede
compuertas
En la figura (a) la entrada A se
cualquier
barra sólo está sobre A, lo que
circuito lógico se puede construir
indica que A se invierte primero y
NAND. Lo mismo es válido para
con B.
usando
únicamente
compuertas
compuertas
NOR.
Esta
característica de las compuertas
NAND y NOR puede ser muy útil
para el diseño de circuitos lógicos.
que
un
INVERSOR
esté
presente en un diagrama de un circuito
lógico, su expresión de salida será
simplemente igual a la expresión de
entrada con una barra sobre ella.
En la figura siguiente se muestran dos
ejemplos usando INVERSORES.
•
En la figura (b) la salida de la
compuerta OR es igual a A + B y se
alimenta a través de un INVERSOR.
Por lo tanto, la salida del INVERSOR
es igual a (A + B\ puesto que
- Circuitos AND-OR-INVERSOR
Siempre
luego se hace la operación de OR
invierte la expresión de entrada
completa. Note que la barra cubre
toda la expresión (A + B). Esto es
importante
porque,
como
se
demostrará
más
adelante,
las
expresiones (A + B) y (A + B) no son
equivalentes. La expresión (A + B)
significa que A opera con OR con B
y luego se invierte su suma OR. en
tanto que la expresión (A + B)
indica que A se invierte y B se
invierte, y luego ambos resultados
se operan con OR.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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80
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
En la figura siguiente se muestran dos
ejemplos
más
que
es
necesario
estudiar con mucho cuidado.
operaciones
•
Analiza el tipo de compuertas
implicadas
en
la
siguiente
ecuación:
•
Elabora
el
diagrama
correspondiente
a
ecuación
•
Si
es
posible
resultados
dicha
compara
con
los
de
tus
otros
compañeros e identifica si hay
diferencias
interpretaciones
CONTEXTUALIZAR CON:
Realización del ejercicio
en
y
hiciste
•
sus
la
que
tú
Si persisten tus dudas respecto a
la forma de representación o al
orden
consulta
Competencia lógica
las
al
PSP
operaciones,
o
algún
especialista para que te ayude a
resolverlas
Elaboración de diagramas de
circuitos lógicos
•
de
Factorización
Revisa la simbología utilizada
•
para representar los circuitos
La factorización de funciones lógicas
lógicos y las reglas respecto al
orden en que se realizan las
se basa en la Ley Distributiva, la cual
estipula que una expresión se puede
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81
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desarrollar multiplicando término por
de producir el circuito que se muestra
término, como en el álgebra común.
en la figura (b). Como ambos circuitos
El siguiente ejemplo ilustra lo anterior.
siguen la misma lógica, es obvio que el
circuito más simple es el mejor porque
contiene menos compuertas y entonces
será más pequeño y barato que el
original. Además, la confiabilidad del
circuito mejorará debido a que hay
menos interconexiones que puedan ser
fallas potenciales de circuitos.
1.3.2 SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES
DE CONMUTACIÓN
•
Caracterización de los métodos de
minimización
Una vez obtenida la expresión para un
circuito lógico, puede ser reducida a
una forma más simple que contenga
•
Mapas de Karnaugh
menos términos, o menos variables en
Un mapa de Karnaugh, al que también
expresión
Mapa K es un diagrama que se utiliza
uno
o
más
implementar
términos.
La
puede
usar
se
un
circuito
nueva
para
que
sea
se conoce como tabla de Karnaugh o
para
lograr
la
minimización
de
equivalente al circuito original, pero
funciones algebraicas
conexiones.
1950 por Maurice Karnaugh, un físico y
que
tenga
menos
compuertas
y
Para ilustrar lo anterior, el circuito de la
figura(a) que aparece debajo de este
párrafo se puede simplificar con el fin
mapa de Karnaugh fue inventado en
matemático de los laboratorios Bell.
Cuando se habla del mapeo de
Karnaugh se alude a la aproximación
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booleanas. El
82
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
sistemática que se hace a través de los
colocarse los 1’s y obviarse los
mapas para llevar a la simplificación
0’s).
del circuito.
•
- Relación entre Tablas de Verdad y
variable resultan “vecinos” en la
Diagramas de Venn
El método de Karnaugh
tabla. Esta relación de vecindad, se
entiende
para definir
variables,
mapas de karnaugh, que no es sino la
como
inferior. En las representaciones
tabla de verdad de una función lógica,
de 5 y 6 variables, las vecindades
con las siguientes características:
se
•
Se
traza
un
mapa
para
cada
función de salida.
se
corresponde con un renglón de la
tabla y contiene el valor de la
función para esa combinación de
las variables (generalmente suelen
De acuerdo a estas consideraciones,
resultarán mapas de 4 celdas si se
opera con 2 variables; de 8 celdas para
3 variables y de 16 celdas para 4
variables. Para representar funciones
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No se
variables.
verdad de la función a representar,
casillas.
superponiendo
utilizan, en general, para más de 6
como renglones tiene la tabla de
o sea para n variables de entrada,
determinan
mapas para 4 variables.
Están divididos en tantas casillas
mapa
medianeras
izquierdo y el superior con el
Son cuadriláteros que representan la
del
“líneas
coincidentes” los límites derecho e
- Mapas K de 4 ó más variables.
celda
el
vertical, tal que se interpretan
cuadros dentro de un rectángulo.
Cada
que
formando un cilindro horizontal o
las distintas regiones arregladas en
•
considerando
mapa se cierra sobre sí mismo,
utilización de diagramas de Venn con
resultan mapas de
y/o
complementa: en el caso de 3 y 4
se basa en la elaboración de de los
2n
horizontal
verticalmente (no diagonal) y se
una expresión de manera más simple
•
Los términos que difieren en una
83
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de 5 variables se trazan 2 mapas de 4
tener en cuenta el conteo en binario
variables
natural.
que
se
consideran
superpuestos y para 6 variables, deben
construirse 4 mapas en una disposición
de 2x2, considerados superpuestos de
a 2. Los ejemplos que siguen y la
elaboración de mapas de acuerdo con
las
especificaciones
seguramente
permitirán una mejor comprensión de
lo que se ha expuesto.
B
A 0 1
vecindad de dos 1's ,y haciendo una
simplificación por minitérminos que es
la más frecuente, eso significa que es
posible absorber la variable en que
difieren, ya que admiten un factor
común
término.
Mapas de Karnaugh
B
Cuando se observa en el mapa la
BC
A
En la siguiente figura se ilustra un caso
B
00 01
del tipo V+V' = 1 sobre este
11
10
en que el circuito lógico depende de
cuatro variables de entrada, A, B, C y D.
Tal y como se ha mencionado, se sabe
de
antemano
que
esta
condición
genera una tabla de verdad de 16 filas
que corresponden a cada una de las
combinaciones posibles de las cuatro
variables de entrada.
a) 2 variables AB
Los números colocados en las celdas
indican su correspondencia con los
renglones de las respectivas tablas de
verdad, construidas con las variables
que se colocaron en las columnas en el
orden A, B, C,... etc. (declaración de
variables). Esta numeración surge de
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84
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valdrán 1 y 0 respectivamente y que las
variables A y B tienen valores 1 y 0 en
cuatro ocasiones.
De
manera
similar,
en
las
líneas
horizontales del mapa se registran los
valores de las variables C y D, también
por parejas; de acuerdo con ellas, por
ejemplo, 01,
corresponde al caso en
que C tiene valor 0 y D vale 1 y, por
tanto, los cuatro cuadros directamente
debajo de 01 serán aquellos para los
Esta Tabla de Verdad representa una
función
cualquiera,
y
se
usa
simplemente para ilustrar cómo se
elabora
el
mapa
de
Karnaugh
correspondiente.
El mapa debe contener l6 cuadros, uno
cuales las variables C y D valgan 0 y 1,
respectivamente.
Vale la pena señalar que la secuencia
de
numeración
00,
01,
11,
10
corresponde a una secuencia de conteo
en Gray de 2 bits, y, es sobre esto que
por cada hilera de la tabla de verdad;
se fundamenta el mapa, pues entre dos
representan verticalmente las variables
cambiará una variable, tanto en el
en el costado izquierdo del mapa se
A y B, cuyos valores de pareja serán 00,
01, 11 y 10, y donde el primer bit de la
pareja el de la izquierda- corresponde
al valor de la variable A y el segundo a
la variable B. De esta manera, 10
corresponde a la pareja en que los
valores son A= 1 y B=0. Nótese
también que sobre los cuatro cuadros a
cuadros vecinos o adyacentes, sólo
sentido vertical como en el horizontal.
En las figuras que aparecen debajo de
estos párrafos se ilustra el proceso de
llenado del mapa de Karnaugh con los
datos
de
la
tabla
de
verdad
correspondiente a la variable de salida
Z.
la derecha de 10, las variables A y B
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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85
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De manera análoga a como se procedió
- Trazo de funciones en forma
en el caso de las tres variables, ahora
canónica sobre un mapa K
se deben identificar aquellas entradas
de la tabla cuyas salidas sean iguales a
1. En este caso, la primera de ellas
corresponde a la octava fila: 0111, es
decir, que A=0, B=l, C=l y D=l. Como
la pareja AB vale 01, hay que ubicarse
en la segunda hilera del mapa y, como
la
pareja
ubicarse
BC
vale
sobre
la
11,
es
preciso
columna
que
corresponde a 11 en el mapa. El cuadro
donde se cruzan estas dos referencias,
se indica en la figura.
Este procedimiento será mostrado a
través de un ejemplo, en donde se
incluyen tres variables de salida (F, G,
H), por cuatro de entrada (a, b, c, d).
Las funciones para cada salida se
obtienen por separado ya sea en forma
de Mintérminos (SOP) o bien en forma
de Maxtérminos (POS).
La siguiente tabla servirá para explicar
cómo se lleva a cabo la simplificación
gráfica de Karnaugh.
a
b
c
d
F
G
H
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
1
1
1
0
1
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
0
1
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
0
0
1
0
0
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1
1
0
1
0
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
1
o de maxitérminos de las funciones F,
G y H y, que a partir de estas formas
canónicas, se pudiera implementar el
circuito lógico correspondiente a cada
En esta tabla se han diferenciado las
funciones de salida de las variables de
entrada
gracias
mayúsculas
(para
al
empleo
las
funciones)
minúsculas (para las variables).
de
y
entrada y tres funciones de salida.
una
de
estas
Sin embargo, esta forma de proceder
no es la más adecuada por motivos de
economía de medios, ya que las formas
canónicas no son las expresiones más
Se tienen entonces cuatro variables de
Cada
función.
funciones
corresponde a una salida del circuito
combinacional. Precisamente por eso
simples de una función y, como se
mencionó antes, mientras más simple
sea una función más simple será el
circuito que la implemente y mayores
las ventajas de costo
y posibles
se les denomina funciones de salida.
riesgos de error. Así pues, se hace
Por el contrario, cada una de las
canónicas
variables de entrada corresponde a una
entrada del circuito. Entonces, la tabla
de
la
verdad
indica
cómo
se
comportará el circuito, desde el punto
de vista de sus salidas, ante cualquier
necesario
simplificar
para
las
formas
obtener
otras
expresiones más simples y es para esta
tarea para la que resultan útiles los
mapas de Karnaugh.
La simplificación se puede llevar a cabo
combinación lógica en sus entradas.
de la forma canónica de minitérminos
aparecen
maxitérminos.
Como puede observarse, en la tabla
todas
las
combinaciones
o
de
la
forma
¿con
canónica
base
en
de
qué
lógicas posibles de entrada.
decidir cuál de las dos usar?Un criterio
Para comenzar puede decirse que con
partir de la forma canónica que de por
base en esta tabla podrían obtenerse
las formas canónicas de minitérminos
sumamente lógico para hacerlo es
sí sea más simple, es decir, de la que
tenga menos términos. En el caso de la
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
87
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
función F de la tabla correspondería a
agrupamientos sean del mayor tamaño
la forma canónica de maxitérminos.
posible.
Una vez hecha esta elección, lo primero
que debe hacerse es
simplificar F en
su forma canónica de maxitérminos.
Los
agrupamientos
pueden realizarse en el mapa
que
con el
que se está desarrollando este ejemplo
son los siguientes:
Para hacerlo, habrá que trabajar un
mapa de Karnaugh de igual número de
variables que las que tenga la función a
simplificar; en este caso será de cuatro
variables. A continuación, se deben
registrar 0’s en las casillas del mapa
cuyas coordenadas correspondan con
los
valores
de
las
producen los ceros de F:
variables
que
La simplificación de la función se
producirá en los agrupamientos. Como
se advierte en el mapa, ninguno de los
dos 0’s de la línea inferior se han
podido agrupar; por lo tanto, cada uno
de ellos dará lugar a un maxitérmino
que se expresará de la siguiente forma:
Una
vez
concluido
esto,
deben
intentarse agrupamientos de los 0’s
colocados en el mapa. Sólo se permiten
agrupamientos de número de 0’s que
sean potencias de dos (2, 4, 8, 16 ,
etc.) y nunca en diagonal. Además,
debe
procurarse
que
los
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
88
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
O sea, la variable que tenga valor cero
¿Sería posible simplificar aún más la
aparece en el maxitérmino de forma
función F? Sí, pero ahora aplicando
directa y la que tenga el valor uno
métodos de simplificación algebraica.
respecto a los términos que no se
común c + d', con lo que quedaría:
aparece
de
forma
negada.
Esto
simplifican. Respecto a los que sí se
Por ejemplo, se podría sacar factor
simplifican lo hacen de la siguiente
forma:
Para
reforzar
esta
explicación,
se
tomará un ejemplo más de la misma
tabla: la simplificación de la función G.
Esta función tiene menor número de
1’s
que
de
0’s.
simplificación
Por
se
tanto,
hará
la
por
minitérminos; además, como G tiene
cuatro
Como puede concluirse, en este último
caso se sigue la misma regla que en los
términos no simplificados en cuanto a
la negación o no de una variable, pero
además, cada agrupamiento -no cada
casilla- da lugar a un término en el que
la variable que cambia de valor en las
casillas del agrupamiento desaparece
variables
deberá
usarse
mapa de Karnaugh para ese número de
variables. Enseguida se irán rellenando
las casillas igual que en el caso anterior
pero con unos en lugar de con ceros;
ésta es una convención que permite
saber con un simple vistazo si se está
trabajando con base en minitérminos o
en maxitérminos.
del término directamente, o sea, no se
incluye en él. La función F simplificada
tendrá el siguiente aspecto:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
un
89
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Agrupando según la regla que ya se ha
visto tendremos:
Ahora se desarrollará la simplificación
de la tercera función, la función H. Esta
función tiene igual número de 0’s que
En el agrupamiento cambia la variable
c, y por tanto desaparece de su
de 1’s, así que pueden usarse tanto
minitérminos como maxitérminos.
término correspondiente, y en el 1 no
la
simplificación alguna –lo que significa
con
agrupado
no
se
puede
hacer
que su expresión contendrá todas las
variables. Así pues:
simplificación
se
hace
Si
con
minitérminos, el mapa de Karnaugh
los
agrupamientos
resultantes
quedaría de la siguiente manera:
La
función
H
simplificada
según
Karnaugh es:
Como puede concluirse, el criterio que
se ha seguido para negar o no una
variable, es el contrario que en el caso
de los maxitérminos, es decir, en
minitérminos una variable se niega si
De manera algebraica, la función H se
podría simplificar hasta conseguir la
siguiente expresión:
su valor es 0 y se deja sin negar si su
valor es 1.
Por tanto, como resumen de las
funciones simplificadas se tendría
que:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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90
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
GyH
•
Explica las decisiones que vas
tomando en cada paso y verifica
que sean correctas conforme al
procedimiento y los criterios que
se te señalaron en este manual
CONTEXTUALIZAR CON:
para
poder
simplificar
la
expresión de las 3 funciones
Repetición del ejercicio
incluidas: F, G y H.
Competencia lógica
Simplificar
funciones
de
conmutación mediante el uso de
mapas de Karnaugh
•
Repasa el procedimiento seguido
RESULTADO DE APRENDIZAJE
Operar circuitos lógicos combinatorios
implementados mediante lógica
combinatoria modular
para simplificar las expresión de
las funciones con apoyo de los
mapas de Karnaugh y toma nota
1.4.1. OPERACIÓN DE CIRCUITOS
MEDIANTE LÓGICA MODULAR
de los criterios que aplicar para
DESCENDENTE.
hacerlo
•
Con base en la siguiente tabla,
que es la misma que se usó para
explicar el procedimiento para
el trazado canónico en los mapas
de
Karnaugh,
realiza
la
simplificación de las funciones F,
•
Codificadores y Decodificadores
- Codificadores y Decodificadores
MSI
Un codificador es un circuito lógico
combinatorio
implementado
con
compuertas básicas AND, OR y NOT.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
91
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Su función principal es asignar un
cada dígito decimal- y 4 salidas que
código de salida único
corresponden al código BCD.
un
número
binario a cada uno de los datos
aplicados en su entrada.
El diagrama se ilustra a continuación.
En este sentido, puede decirse que un
Codificador
es
un
dispositivo
combinatorio para el cual el número
de entradas es mayor al número de
salidas.
El proceso de codificación consiste
básicamente en el monitoreo de un
grupo de líneas o entradas en el
En
salida que corresponde a cada una de
entonces se activa a la salida el número
circuito, para producir un código en la
las entradas en el sistema; este código
de salida indica cuál de las entradas
ha sido activada.
Existen numerosas aplicaciones en las
resultan
codificadores;
por
útiles
ejemplo
los
la
codificación de paridad en sistemas
computarizados,
ejemplo,
corresponde
al
si
número
la
3
entrada
decimal
BCD 001; si se activa la entrada
correspondiente al número 9 decimal
entonces la salida correspondería al
número BCD 1001.
- Aplicaciones
cuales
este
la
codificación
de
teclados y la multiplexación de datos.
Un ejemplo muy común es el circuito
Codificador de Decimal a BCD el cual
Uno de los dispositivos codificadores
comerciales es el 74LS148 que además
tiene
una
línea
de
selección
denominada Enable. Cuando esta línea
recibe un nivel alto, el dispositivo pasa
a un estado de alta impedancia
queda inhabilitado, y cuando recibe un
nivel bajo el dispositivo está listo para
operar en condiciones normales.
posee diez líneas de entrada -una por
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
y
92
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
bajas dependiendo de la aplicación y el
diseño que se desee.
El
circuito
de
decodificación
mas
ampliamente usado es el denominado
Decodificador de N a 2^N también
conocido como Decodificador Binario.
En la siguiente figura se muestra el
caso de un Decodificador (DEC) de 2 a
4 que consta de dos líneas de entrada
A y B, cuatro líneas de salida Y0, Y1,
Un Decodificador es un circuito lógico
Y2, Y3, y una línea de habilitación.
combinacional de múltiples entradas y
múltiples
salidas.
Las
entradas
generalmente son codificadas en un
cierto
código
y
las
salidas
son
presentadas en un código distinto al
código de entrada.
No
existe
una
regla
general
que
determine cuántas líneas de entrada y
En un decodificador como este, por
ello,
encuentra en alto y además A=0 y B=0,
salida debe tener un decodificador; por
igual que en el caso de los
codificadores,
decodificador
se
dice
es
que
un
un
circuito
combinatorio que posee más líneas de
entrada que de salida.
Un
circuito
además
líneas
decodificador
auxiliares
posee
o
de
ejemplo, si la línea de habilitación se
el
dispositivo
voltaje
alto
responderá
en
la
con
salida
correspondiente a Y0. En general, para
cualquier combinación de las entradas
sólo se activa una y sólo una línea de
salida.
habilitación l que pueden ser activas o
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
un
93
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
comerciales
Con base en este circuito, por ejemplo,
por ejemplo el 74LS139 que tiene dos
si en la entrada BCD se tiene el número
decodificadores internos de 2 a 4, el
decodificador
74LS138
0101 la salida Y5 del decodificador
decodificador
de
permanecen apagadas, mientras que si
Existen
decodificadores
3
que
es
un
8
y,
el
a
decodificador 74LS 154 que es un
decodificador de 4 a 16. No importa el
número de entradas o salidas que
tenga un decodificador, el principio de
funcionamiento es siempre el mismo.
líneas de entrada que corresponden al
código BCD y posee diez líneas de
salida una por cada dígito decimal-. En
figura
se
muestra
el
circuito correspondiente a un DEC. BCD
a Decimal:
la salida Y9 se activará.
Uno de los chips comerciales más
comunes
es
el
74LS42
en
este
no válido en sus entradas todas las
Este circuito decodificador tiene cuatro
siguiente
la entrada marca el número BCD 1001
dispositivo si se tiene un número BCD
Decodificador BCD a Decimal
la
estará en alto mientras las demás
salidas permanecerán en alto.
Decodificador BCD a 7 segmentos
Uno de los dispositivos de mayor
popularidad
y
aplicación
es
decodificador BCD a 7 segmentos
el
o
display. Un display es un arreglo de
leds dispuestos de tal forma que en
ellos
pueden
visualizarse
números
arábigos. Cada una de las salidas del
decodificador se conecta al display con
la finalidad de ver los números binarios
transformados en su correspondiente
número arábigo.
Los circuitos integrados de mayor uso
son el 7447 de colector abierto activa
en bajo, por lo que deben conectarse
resistencias limitadoras de corriente en
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
94
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
cada una de las salidas. Por sus salidas
activas
en
bajo
deben
utilizarse
displays de ánodo común.
El
7448
funciona
de
manera
casi
idéntica al 7447 con la diferencia que
sus salidas son activas en bajo por lo
que deben usarse displays de cátodo
común. A continuación ilustramos una
conexión típica del 7447 con display
de 7 segmentos.
CONTEXTUALIZAR CON:
Trabajo en equipo
Competencia tecnológica
Identificar las tendencias en el
desarrollo de los codificadores y
decodificadores en el mundo
contemporáneo
El terminal indicado como LT sirve para
probar
todos
los
segmentos
del
display, el terminal BI/RBO blanquea el
display,
es
decir,
deja
todos
segmentos en cero.
los
•
Junto con tus compañeros de
equipo investiguen en textos o
revistas, especializados o en las
fuentes
disponibles
Internet
cuáles son 10 de las
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
95
e Instalación y Mantenimiento
en
la
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
áreas
de
aplicación
codificadores
y
decodificadores,
las
de
los
los
relacionadas
el
sector
y
áreas
del
las
telecomunicaciones.
•
Investiga
si
existe
alguna
normatividad internacional que
Investiguen
a
qué
tipo
sea
de
al
uso
de
los
con
los
en el área de cómputo.
ofrecen más ventajas y hacia
dónde evoluciona su desarrollo
aplicable
codificadores y decodificadores
codificadores y decodificadores
•
en
transporte
especialmente
industrial.
•
decodificadores
•
Elabora
un
reporte
resultados de tu investigación
Analicen la información obtenida
y elaboren un trabajo en el que
en el que incluyas también tus
presenten
comentarios
obtenida
acerca
y
de
tecnologías.
la
sus
información
tipo
la
información obtenida.
conclusiones
este
sobre
de
Investigación documental
•
Multiplexores y Demultiplexores
El multiplexor es un dispositivo que
Competencia de calidad
Identificar la normatividad aplicable
al uso de los codificadores y
decodificadores comerciales
en
distintas áreas.
•
Investiga qué normatividad es
aplicable en nuestro país para el
uso
de
codificadores
y
puede
recibir
transmitirlas
por
un
entradas
medio
y
de
transmisión compartido.
Para ello lo que hace es dividir el medio
de transmisión en múltiples canales,
para
que
varios
nodos
puedan
comunicarse al mismo tiempo. Una
señal
que
está
multiplexada
debe
demultiplexarse en el otro extremo.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
varias
96
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
- Multiplexores y Demultiplexores
MSI
Los
multiplexores
digitales
son
también conocidos como selectores de
datos. En la figura de la derecha se
muestra el diagrama esquemático de
un selector de datos 8 a 1 con tres
líneas de selección.
La
multiplexación
consiste
en
la
canalización de información de varias
líneas de entrada hacia una sola línea
de salida. En la siguiente figura se
ilustra este principio.
Las líneas indicadas como A, B y C son
denominadas líneas selectoras. Estas
tres líneas son suficientes para generar
un total de 2³ = 8 combinaciones que
corresponden a las ocho entradas del
multiplexor.
Por ejemplo, si la combinación en las
entradas A, B y C fuera 000 se
selecciona la información presente en
la entrada D0 y se “enruta” a la salida.
Si se tuviera la combinación 101,
entonces la información que se enviaría
a la salida W sería que esté en la
entrada D5. Por lo tanto, las líneas de
selección determinan qué información
De acuerdo con la figura, dependiendo
del selector rotatorio, la información
de cualquiera de los seis canales es
transferida a la única salida, por lo
tanto, no se puede tener a la salida la
información
simultánea
de
dos
presente en las entradas (D0 a D7)
debe enviarse a la única salida W.
En general un Multiplexor tiene 2^N
entradas, en donde N es el número de
líneas de selección.
entradas distintas.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
97
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Comúnmente
cuentan
estos
también
dispositivos
con
líneas
de
monitor una a la vez según la cámara
- Aplicaciones
que ha sido seleccionada.
La aplicación más importante de estos
se
multicanalización
encuentra
de
datos
en
la
y
la
selección de los mismos, así como en
la multicanalización de comunicaciones
En este sentido, supóngase que deben
monitorearse distintos puntos de un
sistema de enfriamiento, para lo cual
se dispone de varios sensores ubicados
en puntos estratégicos del sistema.
Sería complicado tener que enviar un
para
cada
Multiplexores
comerciales
son
por
ejemplo: el 72LS151 que es un MUX 8 a
1; el 74LS150 que es un MUX de 16 a
1.
Existen también multiplexores capaces
y adquisición de datos.
cableado
seleccionar cada una de las cámaras
del sistema y ver las imágenes en el
habilitación o Enable.
dispositivos
Al aplicar un multiplexor se puede
uno
de
los
sensores hasta el procesador central,
de seleccionar palabras completas, por
ejemplo el 74157 que es un MUX
cuádruplo de 2 a 1 palabras.
CONTEXTUALIZAR CON:
Comparación de resultados con otros
compañeros
así que una mejor alternativa consiste
en
multiplexor las salidas de los
sensores a un solo par de líneas con el
Competencia analítica
consiguiente ahorro de cableado y
Interpretar circuitos en los que se
aplican multiplexores.
espacio.
Otra
aplicación
multiplexores
sistemas
de
importante
puede
circuito
verse
de
los
en
los
cerrado
de
televisión en los cuales se cuenta con
más de una cámara y un solo monitor.
•
Revisa la figura que aparece en
la siguiente página; en ella se
muestra un circuito de aplicación
práctica
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
para
Multiplexores
98
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
muestra a continuación se ilustra un
(MUX).
•
Interpreta
acuerdo
el
diagrama
con
lo
circuito demultiplexor de 1 a 4 líneas.
de
que
has
aprendido hasta este momento
•
Identifica qué ventajas ofrece el
multiplexor en este caso
•
Elabora un reporte escrito en el
que
presentes
interpretación
tanto
tu
como
tus
comentarios
•
Compara tus resultados con los
La línea de entrada de datos se conecta
de tus compañeros y analiza sus
•
argumentos
directamente a todas las compuertas
Si persisten diferencias o dudas
selección
AND, mientras que las dos líneas de
sobre la interpretación de los
circuitos
que
activan
una
de
las
compuertas a la vez. Por consiguiente,
analizaron,
los datos que aparecen en la línea de
consulten con el PSP o con algún
entrada pasan a través de la compuerta
otro especialista.
habilitada hasta la línea respectiva de
salida del dispositivo distribuidor de
Los demultiplexores llevan a cabo la
función
opuesta
multiplexores,
ocasiones,
se
por
les
a
la
lo
de
los
cual,
en
conoce
datos.
como
distribuidores de datos, ya que su
función puede resumirse como la de
distribuir datos de una sola línea a
varias salidas. En la figura que se
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
99
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Como se observa, el dispositivo se
compone, además de sus ocho salidas,
de 3 líneas de habilitación y de 3 líneas
El Demultiplexor de 1 a 8 líneas. El
74138
Este dispositivo es el más utilizado de
los demultiplexores de 1 a 8 líneas. En
la figura que aparece enseguida se
muestra su configuración de pines y el
diagrama lógico que lo implementa.
de selección de línea de salida. El
74138 se ha diseñado esencialmente
como un decodificador de 3 a 8, por lo
cual las entradas Gl, G2A y G2B se
rotulan como entradas de habilitación.
No obstante, cuando se le utiliza como
demultiplexor, los datos de entrada
pueden introducirse por la línea G2A o
por la G2B.
-Aplicaciones
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
100
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Por lo general, los demultiplexores,
funcionamiento
de
un
complementan o revierten el proceso
multicanalizado en el tiempo.
sistema
llevado a cabo por los dispositivos
multiplexores.
Una de las aplicaciones más usuales e
interesantes
de
esta
clase
de
dispositivos, es aquella en la cual el par
multiplexor/demultiplexor
se
utiliza
para la multicanalización de datos en el
tiempo.
El
concepto
de
multicanalización hace referencia a la
técnica por la cual un mismo canal es
utilizado
para
la
transmisión
simultánea de dos o más señales o
mensajes.
Una forma de utilización de un canal
con este propósito hace uso de la
denominada
multiplexación
por
división en el tiempo o TDM (Time
División Mul-tiplexing).
Cuando
un
sistema
Al revisar la figura, es conveniente
observar la línea que va del multiplexor
al demultiplexor. Si ésta es corta,
puede no ser necesario el esquema, ya
utiliza
la
que las entradas podrían conectarse
multiplexación en el tiempo en el
directamente a las salidas mediante el
complementar
obstante, si la línea es larga, tal vez
extremo de envío de información, debe
el
proceso
con
la
demultiplexación de los datos en el
extremo de recepción del canal de
transmisión. El circuito de la figura
siguiente
ilustra
el
principio
uso de líneas o canales adicionales. No
unos cuantos kilómetros o más, el
circuito
permite
en
la
cantidad de líneas de comunicación.
de
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
economizar
101
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Este último podría ser el caso de varias
manera diferente para evitar el uso de
terminales
las
de
computadora
en
un
cierto sitio de una ciudad cuyos datos
deben ser enviados a una computadora
tres líneas adicionales que se
muestran para la selección de la línea
de salida en el extremo receptor.
principal o mainframe localizada a una
distancia considerable dentro de la
misma ciudad o incluso en una ciudad
diferente. En este caso, los datos de las
terminales
deben
CONTEXTUALIZAR CON:
Realización del ejercicio
multiplexarse,
transmitirse hasta el mainframe por
una
línea,
sola
y
finalmente
Competencia lógica
demultiplexarse al llegar al sitio donde
se encuentra la computadora principal
El circuito de la figura muestra cómo
las 8 terminales pueden multiplexarse
haciendo
uso
transmitirse
a
posteriormente
de
un
su
ser
74151
destino
y
para
demultiplexados
por un 74138 que actúa en este caso
como un demultiplexor de división en
el tiempo.
Con
el
propósito
de
ilustrar
este
proceso, en el diagrama se muestra el
caso en que el dato correspondiente a
la línea 6 está siendo transmitido.
simplificado, pues en la práctica la
del
selector
y
Analiza la siguiente información para
que
propongas
del
distribuidor de datos se lleva a cabo de
•
solución
al
Dada una situación en la que se
dispone
de
4
computadoras
(A1,B1,C1 y D1) desde las cuales
se requiere enviar datos a las
personas que se encuentran en
cuatro
computadoras
similares ( A2, B2, C2 y D2). Lo
importante es que el dato que se
envié desde A1 debe llegar a A2,
el
de
B1
por
sucesivamente.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
la
problema:
otras
El esquema que se presenta está muy
sincronización
Elaboración de circuitos sencillos
mediante el uso de multiplexores y
demultiplexores
B2
y
así
Como
102
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
sustentabilidad
únicamente existe una línea de
comunicación
entre
ambas
redes, sólo puede pasar un dato
a la vez.
•
En la figura que aparece debajo
de este párrafo se muestra la
Identificar las ventajas que ofrecen los
multiplexores y demultiplexores para
el ahorro de energía.
•
en esta sección del manual y
topología de la red
•
compleméntala
con
la
que
Si lo consideras necesario, revisa
consideres
nuevamente cómo funcionan los
responder mediante un resumen
demultiplexores
por qué el uso de multiplexores
multiplexores
•
Revisa la información contenida
y
los
permita
coordinar
para
y tus comentarios al respecto,
y
Diseña gráficamente un circuito
que
necesaria
demultiplexores
ventajas
la
para
el
ofrece
ahorro
de
energía que no se lograrían de
comunicación entre los pares de
no
computadoras
existir
este
tipo
de
tecnologías
•
Comenta tus resultados con los
de
otros
compañeros
o
con
algún especialista en el tema y si
persisten algunas dudas procura
resolverlas por alguna otra vía
Consideraciones sobre seguridad e
higiene
Resumen
Competencia para la
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
Competencia de calidad.
103
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Reconocer los lineamientos sobre
seguridad e higiene aplicables a
codificadores, decodificadores,
multiplexores o demultiplexores
usados a nivel comercial.
•
•
- Tabla de verdad y diseño
Para
de los equipos de este tipo que
mencionados
en
la
sección anterior, cuáles son las
recomendaciones
más
importantes sobre la seguridad
de higiene que debe procurarse
cuando
se
manejan
estas
tecnologías.
•
ilustrar
problema
Investiga en algunos manuales
fueron
Sumadores
de
con
un
diseñar
ejemplo
el
dispositivos
capaces de realizar la operación de
suma, y además para introducir el tema
del diseño intuitivo, considérese el
caso en que se desea construir una
unidad capaz de realizar la suma de
dos números binarios de 4 bits cada
uno. En la figura siguiente se muestra
un diagrama de bloques con el cual se
ilustra el concepto del dispositivo que
se intenta construir.
Con base en los resultados de la
investigación, elabora un listado
con las recomendaciones sobre
seguridad
e
higiene
consideres más importantes.
•
que
Coméntalas con tus compañeros
y complementa tu listado con
aquéllas que hayan hecho tus
compañeros y que consideres
importantes.
1.4.2 CIRCUITOS CON ELEMENTOS DE
ARITMÉTICA BINARIA
Los números a sumar son A y B, y cada
uno consta de 4 bits, denominados
a3a2a1 y a0 en el caso del número A, y
b3b2b1 y b0 en el caso de B. De
manera similar, el resultado de la
suma,
denominado
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e Instalación y Mantenimiento
S,
consta,
en
104
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
general, de 5 bits, de tal manera que
Para
S=S4S3S2S1S0.
pensamiento que genera la suma, se
Dependiendo
del
reforzar
el
proceso
de
tamaño de los sumandos, el quinto bit
comienza sumando los dos bits menos
caso se puede omitir.
es el bit So y un posible bit de acarreo,
de la suma, S4, podrá ser 0, en cuyo
Puesto que el problema combinatorio
que se está planteando conduce a la
construcción de un dispositivo que
debe aceptar dos datos binarios de 4
bits cada uno, se puede partir de la
significativos, a0 y b0, cuyo resultado
al cual se ha denominado Cl. Esta
operación podría leerse como “ a0 más
b0 es igual a S0, y llevo C1”. Es
importante señalar que
Cl podría ser
igual a 0 ó a 1.
idea de que el número de variables de
entrada del circuito es de 8 y, por lo
tanto, de que habrán de considerarse
un total de 28 = 256 combinaciones
posibles en la tabla de verdad. Como si
esto fuera poco, el sumador propuesto
debe presentar un total de 5 salidas, lo
que obliga al diseño, por separado, de
5
circuitos
combinatorios
de
8
variables de entrada cada uno.
descrita motiva el uso de diferentes
estrategias para reducir la complejidad
problema.
La
búsqueda
también, al sumarlos se dirá que 1 más
1 igual a 10; se anota el 0 y se lleva 1
En este caso, S0 sería igual a 0 y Cl
sería igual a 1.
Una situación como la anteriormente
del
Por ejemplo, si a0 fuera igual a 1 y b0
de
alternativas exige analizar con más
detenimiento el procedimiento, tal y
como se muestra en la siguiente figura:
Para continuar con esta suma, habría
que
pasar
ahora
a
la
siguiente.
Evidentemente,
saber:
acarreo
columna
ahora
es
necesario hacer la suma de tres bits, a
el
de
la
columna
anterior, o acarreo previo como se le
denomina, y los bits a2 y b2. Si el
resultado es de dos bits, se escribirá el
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
105
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menos significativo como S2 y el más
Los bloques restantes todos idénticos
significativo será ahora el acarreo que
entre sí- son un poco mas complejos,
se lleve a la tercera columna, C2.
ya que deben estar en condiciones de
El
procedimiento
para
la
tercera
columna es idéntico al de la segunda, y
lo mismo se aplica para la cuarta
columna, con la diferencia de que el
acarreo resultante de la cuarta columna
se constituye ahora en el quinto bit del
resultado de la suma, es decir S4.
Este breve ejemplo permite concluir
que el proceso de sumar números de
varios bits es repetitivo y que podría
implementarse
unos
fácilmente
bloques,
combinacionales
o
como
utilizando
subsistemas
se
ilustra
enseguida:
aceptar como entradas a los dos bits
cuya suma se quiere obtener, más un
tercer bit que corresponde al acarreo
generado en la suma de la columna
anterior. Es decir, debe poseer tres
entradas, y las dos salidas necesarias
para el bit de suma y el de acarreo del
resultado.
Al primero de los bloques descritos,
por tener sus entradas limitadas a 2, se
le conoce como un semisumador. y al
segundo tipo de bloque se le denomina
sumador completo. El problema se
reduce ahora a diseñar e implementar
estos dos bloques, cuya complejidad
dista mucho de la que originalmente se
planteo
cuando
fue
necesario
considerar la posibilidad de un diseño
con 8 variables de entrada.
A este tipo de solución también se le
Siguiendo la imagen anterior, el primer
conoce como un diseño iterativo, pues
bloque de la derecha sólo necesita
lo
que
se
hace
a0 y b0, y debe poder generar los bits
elemento,
suma de los dos bits de entrada.
diseño propuestas.
es
utilizar
recibir como operandos a los dos bits
repetidamente, en cascada, el mismo
de suma y de acarreo resultantes de la
necesario para lograr las metas de
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tantas
veces
como
sea
106
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Nótese que si el problema en cuestión
Para elaborar esta tabla, se analizaron
no fuera sumar dos números de 4 bits
cada
cada uno sino dos números de 8 bits,
combinaciones a la entrada del bloque
más en la cascada, sin tener que
corresponde al caso en que los dos bits
combinatorios adicionales.
supuesto, su suma es igual a 0, por lo
sólo tendríamos que utilizar 4 bloques
recurrir
a
dispendiosos
diseños
las
posibles
semisumador; la primera combinación
de entrada, a y b son iguales a 0. Por
la misma manera el de acarreo C
Como se mencionó en la
sección
anterior,
es
semisumador
de
cual el bit de suma S será igual a 0 y de
Diseño de un semisumador
un
una
un
dispositivo combinacional que admite
dos bits a su entrada y que presenta
como resultado la suma de ambos, la
cual puede ser de 2 bits, expresada en
también será 0. La siguiente entrada de
la tabla corresponde al caso en que
a= y b=0, y el resultado de la suma
es igual a 1; el bit de suma sea S=1 y
el de acarreo sea C=0.
un bit de suma y un bit de acarreo. El
La
significativo del resultado de la suma.
cuarta posibilidad corresponde al caso
bit de acarreo corresponde al bit más
En la siguiente
símbolo
figura
se muestra el
correspondiente
a
un
semisumador acompañado por su tabla
de verdad.
tercera
entrada
de
la
tabla-es
idéntica a la anterior. Finalmente, la
en que a=1 y b=1, lo que da como
resultado 10
y, por ende,
el bit de
suma es S=0, y el de acarreo C=1.
La implementación, se puede llevar a
cabo por el método de suma de
productos, tanto para el caso de S
como para el de C, lo que da como
resultado para S que:
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107
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la expresión obtenida para S no es otra
a continuación se muestra el símbolo
cosa que la operación XOR entre las
para el sumador completo y la tabla de
variables a y b. Es decir,
verdad correspondiente.
Y,
por lo tanto,
el semisumador se
lleva a la práctica como se indica en la
figura siguiente:
Si se decide implementar el dispositivo
por
suma
de
productos,
las
expresiones resultantes para S y Co
serán:
S = abC¡ + IbCi + + abC¡ + abCi
Diseño de un sumador completo
El proceso para diseñar un sumador
completo es similar al anterior, pero
con la diferencia de que por incluir una
entrada
más,
el
número
de
combinaciones a considerar será de 8 y
Co = abCi + abCi + + abCi + abCi
Para la reducción de estas expresiones,
pueden usarse mapas de Karnaugh,
como se muestra en las figuras que
aparecen a continuación:
por lo tanto las posibilidades serán
mayores.
Esto
hará
necesario
simplificar las expresiones booleanas
obtenidas de la tabla de verdad con el
fin
de
reducir
componentes
el
número
involucrados
en
de
su
construcción. En la figura que aparece
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108
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sumador completo sobre la base del
diseño simplificado que se obtuvo de la
manipulación
algebraica
expresiones para S y Co,
de
las
En el caso de la variable de salida S, el
mapa
deja
claro
que
no
pueden
hacerse ningún tipo de agrupaciones,
de lo que se deduce que la expresión
Booleana
para
S
no
admite
Asimismo, en la siguiente figura se
simplificación.
ilustra cómo el sumador completo
En lo que respecta a Co, en el mapa de
semisumadores y una compuerta OR.
Karnaugh correspondiente se advierte
puede
obtenerse
a
partir
de
dos
que hay tres adyacencias posibles. Por
tanto, la expresión para Co simplifica
a:
Co = ab + aCi + bC¡
La versión del sumador completo que
se ha obtenido por este método es
suficientemente buena.
En la figura que aparece enseguida se
muestra cómo se puede construir un
Aunque una primera impresión haría
parecer que el módulo correspondiente
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109
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al semisumador fuera más universal o
tierra en las esquinas del chip. El
útil que el del sumador completo, cabe
modelo 74HC283 es la versión CMOS
señalar que el sumador de 4 bits puede
implementarse mediante el uso de
sumadores completos, en donde el
primero de la secuencia se conecta
para que su bit de acarreo previo sea
igual a cero. Por esto, el sumador
completo resulta de mayor utilidad.
de alta velocidad del mismo sumador
en paralelo de cuatro bits.
En la figura siguiente se muestra el
símbolo funcional
Existen varios sumadores en paralelo
sumador
en
paralelo de cuatro bits 74HC283 y sus
equivalentes. Las entradas de este CI
son
- Sumador MSI
del
dos
números
de
cuatro
bits.
A3,A2A1Aoí y B3B2B1Bo y el acarreo,
Co, a la posición del LSB.
disponibles como circuitos integrados.
El más común es un CI sumador en
paralelo de cuatro bits, que contiene
cuatro
CIs
circuitería
interconectados
de
acarreo
y
la
anticipado
necesaria para la operación a alta
velocidad.
Los
modelos
7483ª,
74LS83A, 74283 y 74LS283 son chips
sumadores en paralelo cíe cuatro bits
TTL. La serie 283 es idéntica a la 83,
salvo porque tiene las conexiones Vcc y
a
tierra
en
los
pines
16
y
8,
respectivamente.
En este sentido, se ha convertido en
una norma que todos los nuevos chips
tengan los pines de alimentación y a
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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110
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
CONTEXTUALIZAR CON:
- Aplicaciones
La suma es la operación aritmética que
más
se
realiza
en
los
Investigación documental
sistemas
digitales. Desde el punto de vista
Competencia lógica
aritmético, la suma es la más utilizada
de
todas
las
operaciones
básicas.
Identificar
la
presencia
de
semisumadores
y
sumadores
completos en equipos de distintos
tipos
Como se vio en secciones anteriores de
este manual, además es posible llevar a
cabo la resta de dos números por
medio de la suma del complemento a
dos
del
sustraendo.
multiplicación
como
una
puede
suma
Asimismo,
la
•
en
los
textos
especializados o en las fuentes
considerarse
repetida
Investiga
disponibles en la Internet, qué
del
multiplicando.
equipos industriales, del área de
De ahí que se pueda asegurar que si se
transporte o de otro tipo que sea
telecomunicaciones,
tiene la capacidad de sumar, también
de
es posible sino también multiplicar y
suma es la operación aritmética por
•
suma
cumplen estos circuitos para la
Esto explica por qué los circuitos de
contaran
explica
de
qué
con
semisumadores
los
equipos,
pasaría
los
o
si
no
dispositivos
de
suma
completa.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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de
Con base en la función que
operación
las computadoras, etcétera,
y
mecanismos de operación
excelencia.
suma se utilizan en las calculadoras,
incorporan
completa como parte de sus
división, por ser el proceso contrario al
de restas repetidas, resulta claro que la
interés,
semisumadores
restar. Si a esto se añade que la
de la multiplicación, es una sucesión
tu
del
111
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
•
Comparte tus resultados con los
un bit. Para facilitar la comprensión de
enriquezcas tu visión sobre la
verdad que corresponde a una XOR; en
esto, conviene recordar la tabla de
de otros compañeros para que
esta tabla
importancia y aplicaciones de
cuarta columna cuyo valor corresponde
este tipo de dispositivos en el
al de la salida de la XOR, pero negada.
mundo contemporáneo.
Obsérvese que cuando las dos entradas
a la compuerta son iguales, su salida
Comparadores
•
se incluyó además una
negada, S, se hace igual a 1.
- Tabla de verdad y diseño
La
comparación
de
dos
palabras
binarias es una operación común en
los
sistemas
de
computadoras
y
dispositivos digitales en general. Un
circuito que compara dos palabras
binarias e indica si son iguales se
denomina un comparador.
Es posible que un circuito comparador
no sólo informe a su salida si los datos
que se aplican a su entrada son iguales
Es decir, una compuerta XOR con su
o no, sino que, además, se puede
salida negada es equivalente a un
establezca cuál de los dos datos que se
que si a su entrada se aplican dos bits,
obtener a la salida la información que
comparan es mayor, en caso de no
darse la igualdad.
Las
compuertas
comparador de un bit, en el sentido de
a y b, este arreglo de compuertas nos
dirá si el bit a es igual al bit b. De no
serlo, su salida será igual a 0.
XOR
pueden
considerarse como comparadores de
Si se quisiera extender la utilidad del
circuito comparador a palabras de
mayor tamaño por ejemplo de 4 bits-
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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112
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simplemente habría que utilizar una
compuerta XOR con su correspondiente
NEGADOR para analizar los 8 bits
correspondientes por parejas, de tal
manera que si todas las parejas de bits
resultaren iguales, la conclusión será
que las dos palabras son idénticas y,
por
tanto
la
salida
del
circuito
comparador se hará igual a 1. En el
diagrama que se presenta enseguida
puede verse con más claridad cómo se
- Comparadores MSI
lleva a la práctica esta idea.
Otro miembro útil de la categoría MSI
de CI es el comparador de magnitud
que confronta dos cantidades binarias
de
entrada
y
genera
salidas
para
indicar cuál tiene mayor magnitud. El
circuito se muestra a continuación:
Es posible reducir un poco este circuito
si se recuerda que una AND con sus
entradas negadas es equivalente a una
OR, por lo cual, el circuito reducido
quedará como en la figura siguiente:
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113
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aplica
a
las
entradas
comparador.
La
temperatura
ingresada
A
ambiente
mediante
un
de
un
deseada,
teclado
numérico, se almacena en un registro
que está conectado a las entradas B. Si
A < B, el horno se debe activar para
calentar el espacio. El horno debe
continuar calentando mientras A=B y
desconectarse cuando A>B. A medida
que el espacio se enfríe, el horno debe
permanecer apagado mientras A=B y
encenderse de nuevo cuando A<B.
- Aplicaciones
Los
¿Qué circuito digital se podría usar
comparadores
de
magnitud
también son útiles en aplicaciones de
control donde un número binario que
representa la variable física que está
siendo
controlada
-por
para interconectar un comparador de
magnitud con un horno y llevar a cabo
la aplicación de control del termostato
antes descrita?
ejemplo,
posición, velocidad o temperatura- se
compara con un valor de referencia.
Las salidas del comparador se usan
para accionar la circuitería y excitar la
variable
física
hacia
el
valor
de
referencia. El siguiente ejemplo ilustra
una aplicación en este sentido.
Considere un termostato digital en el
cual la temperatura ambiente medida
se convierte a un número digital y se
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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114
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Solución
Usar
la
dispositivos muy versátiles que pueden
salida
OA<B
para
excitar
directamente el horno el resultado
provocaría que el horno se apagara tan
pronto como los valores sean iguales.
Esto puede ocasionar un ciclo severo
de
encendido-apagado
del
horno
cuando la temperatura real esté muy
próxima al límite entre A<B y A=B.
NOR con latch SET-CLEAR, como se
muestra en la figura, el sistema sí
puede operar tal y como se requiere.
OA<B está
conectada a la entrada SET y OA>B está
notar
gran
variedad
de
operaciones
aritméticas y lógicas entre dos palabras
binarias. En la figura se muestra el
diagrama de pines del 74LS181, una
ALU de 4 bits en tecnología TTL.
Como se observa en ella, el dispositivo
consta de dos grupos de líneas de
Empleando un circuito de compuerta
Conviene
programarse para llevar a cabo una
que
conectada a la entrada CLEAR del
match, de tal modo que cuando la
temperatura es más caliente de la
entrada (A3A2A1A0 y B3B2B1B0), un
grupo de líneas de salida (F3F2F1F0),
un
grupo
de
líneas
selectoras
de
función (S3S2SISO), una línea selectora
de modo (M), una entrada de acarreo
previo (Cn), una salida de acarreo
resultante
(Cn+4),
una
salida
de
comparación (A=B) y dos salidas de
expansión (P,G).
deseada, borra el latch y se apaga el
Si se programan adecuadamente las
fría, restablece el latch y se enciende el
modo M junto con la de acarreo previo,
horno, y cuando la temperatura es más
horno.
•
La Unidad de lógica y aritmética
(ALU)
Cn,
la
ALU
unidades de lógica y aritmética, son
16
y
B=B3B2B1B0.
con
sus
Estas
respectivos
códigos de selección, se relacionan en
la tabla de la figura siguiente. Se
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ejecutar
aritméticas diferentes con los datos
operaciones,
o
puede
operaciones lógicas y 32 operaciones
A=A3A2A!A0
- Tabla de verdad y diseño
Las ALU (Arithmetic Logic Units),
líneas de selección, S3S2S1 SO y la de
115
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asume que tanto las entradas como las
salidas son activas en alto.
Competencia lógica
Interpretación de tablas de verdad
y funciones lógicas usadas en los
circuitos electrónicos
•
Retoma los conocimientos que
has ido adquiriendo mediante el
estudio de este manual y de la
información complementaria que
has obtenido para que hagas una
correcta interpretación de los
símbolos
•
Con base en la tabla que aparece
antes
de
este
ejercicio,
selecciona 5 renglones y elabora
la interpretación por escrito de la
información que aparece a lo
largo del mismo.
•
Relaciona el sentido de lo que
representa la tabla de verdad, las
funciones
CONTEXTUALIZAR CON:
Realización del ejercicio
lógicas,
y
las
funciones aritméticas
•
Pide
al
PSP
que
revise
tus
respuestas o compáralas con las
de tus compañeros
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116
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•
Si
persisten
algunas
la tabla que aparece a continuación se
dudas,
muestran
busca la manera de resolverlas
las
ocho
operaciones
disponibles y enseguida se describe
por tu cuenta
cada una de ellas.
- Unidades de lógica y aritmética MSI
En la figura siguiente se muestra el
símbolo de bloque para una ALU que
está disponible como 74LS382 (TTL) y
como 74HC382 (CMOS).
Operación de borrado
Con S2S1S0 = 000 la ALU borrará
todos los bits de la salida F. de modo
que F3F2F1F0 = 0000.
Operación de suma
Este CI de 20 pines opera en dos
números de entrada de cuatro bits,
A3A2A1A0 y B3B2B1B0, para producir
un resultado de salida de cuatro bits
F3F2F1Fo. Esta ALU puede realizar
ocho diferentes operaciones. En
cualquier
tiempo
determinado,
la
operación que se realiza depende del
código
de
entrada
aplicado
a
las
entradas SELECT de función S2S1S0. En
S2S}S0 =011 la ALU sumará
A3A2A1A0 a B3B2B1B0 para producir
En esta
la suma en F3F2F1F0.
Con
operación, CN es el acarreo a la
posición del LSB y se debe hacer un 0.
CN+4, es la salida de acarreo de la
posición del MSB, OVR es la salida de
indicación de desbordamiento;
desbordamiento se detecta cuando se
emplean números con signo. OVR será
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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dicho
117
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un 1 cuando una operación de suma o
resta produzca un resultado demasiado
grande como para que quepa en cuatro
bits, incluyendo el bit de signo.
número de la entrada A del número de
la entrada B. Con S2S1S0=010 la ALU
restará B de A. En cualquier caso la
diferencia aparece en F3F3F3F0. Es
notar
entradas A y B. Por ejemplo, con
A3A2A1A0=0110 y B3B2B1B0=1100 la
generará
F3F2F1F0=1110.
Con S2S1S0=001 la ALU restará el
hacer
una operación OR bit por bit en las
ALU
Operación de sustracción
importante
Con S2S1S0=101 la ALU llevará a cabo
que
las
un
resultado
de
Operación AND
Con S2S1S0=110, la ALU realizará una
operación AND bit por bit en las
entradas A y B. Por ejemplo, con
A3A2A1A0=0110 y B3B2B1B0=1100 la
operaciones de sustracción requieren
ALU
Operación XOR
Operación PRESET.
Con S2S1S0=100 la ALU realizará una
Con S2S1S0=111 la ALU establecerá
que la entrada CN sea un 1.
operación XOR bit por bit en las
entradas A y B. Esto se ilustra a
continuación para A3A2A1A0=0110 y
b3b2b1b0= 1100.
generará
F3F2F1F0=0100.
un
resultado
de
todos los bits de la salida, de manera
que F5F2F1F0=1111.
- Aplicaciones
Todas las operaciones aritméticas se
llevan a cabo en la Unidad Aritmética
Lógica (ALU, por sus siglas en inglés)
de una computadora. En la figura
siguiente se muestra un diagrama de
Operación OR
bloques con los elementos principales
que se incluyen en una ALU común.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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118
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memoria, especificando que un
número
almacenado
en
una
localidad de memoria particular dirección- se sumará al número
que
está
almacenado
momento
en
el
en
ese
registro
acumulador.
•
transfiere
El propósito principal de la ALU es
aceptar los datos binarios que se
almacenan en la memoria y ejecutar
El número que se sumará se
registro B.
•
de
la
memoria
al
El número en el registro B y el
número en el registro acumulador
operaciones aritméticas y lógicas con
se suman en los circuitos lógicos
estos datos, según las instrucciones de
la unidad de control.
mediante un comando desde la
La unidad aritmética-lógica contiene
resultante se envía al acumulador
unidad de control. Luego la suma
cuando menos dos registros de flipflop:
el
registro
B
y
el
registro
acumulador. También contiene lógica
combinatoria,
la
cual
realiza
las
operaciones aritméticas y lógicas con
los
números
binarios
que
están
almacenados en el registro B y en el
acumulador.
Una secuencia típica de operaciones
puede ocurrir de la siguiente forma:
•
La unidad de control recibe una
instrucción
de
la
unidad
de
para su almacenamiento.
•
El nuevo número en el acumulador
puede permanecer allí, de manera
que
se
pueda
sumar
otro
número, o si el proceso aritmético
particular ha terminado, se puede
transferir a la memoria para ser
almacenado.
Estos pasos deben hacer evidente de
dónde deriva su nombre el registro
acumulador. Este registro "acumula" las
sumas que ocurren cuando se realizan
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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le
119
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adiciones
sucesivas
entre
nuevos
las máquinas que ellos utilizan.
números adquiridos de la memoria y la
suma
hecho,
previamente
para
acumulada.
cualquier
Al hacerlo, no sólo aprenderás
De
cómo
problema
no conozcas sino que también te
el acumulador normalmente contiene
dará cuenta del grado en que los
los resultados de los pasos intermedios
profesionales
a medida que se van completando, así
el
resultado
final
cuando
concluyó el problema.
estarían
preparados
para
tecnología
en
particular
•
CONTEXTUALIZAR CON:
algunas
aplicaciones que probablemente
aritmético que conste de varios pasos,
como
operan
modificar
este
tema
Con base en la información que
has
revisado
sobre
el
tema
elabora una serie de 4 ó 5
Investigación de campo
preguntas sobre la manera en
que operan algunas MHCNC
Identificar los pasos que siguen los
circuitos lógicos en que se apoyan
algunos
equipos
de
control
numérico
El
propósito
de
se manejen dentro de la escuela
o en alguna empresa del entorno
(5 casos distintos)
•
Determina cuándo, dónde y a
quién aplicarás el cuestionario e
incluye tres o cuatro preguntas
esta
sobre
investigación de campo es que
perfil
(
de
los
escolaridad,
profesión, ocupación, edad, años
que también utilizan los circuitos
de
lógicos e investigues en qué
experiencia
laboral,
por
ejemplo).,
medida conocen la forma en que
•
Lleva a cabo las gestiones para
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
el
entrevistados
entres en contacto con personas
operan en el caso específico de
u
otros dispositivos de control que
Competencia analítica
•
la
120
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
que tengas acceso a las fuentes
de información de acuerdo al
plan que te hayas trazado y a los
plazos
para
concluir
esta
pequeña investigación de campo
•
Aplica los cuestionarios y agrega
tus comentarios sobre la actitud
y el manejo del tema por parte
de los entrevistados
•
Analiza
la
información
que
obtuviste poniendo énfasis en
las semejanzas y diferencias más
importantes en las respuestas.
•
Elabora un informe en el que
incluyas la descripción de los
objetivos,
la
manera
en
que
recogiste la información, la lista
de preguntas, la descripción del
perfil general de las personas
que
entrevistaste
y,
por
supuesto, los resultados y su
análisis
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
121
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
PRÁCTICAS DE EJERCICIOS Y LISTAS DE COTEJO
Unidad de
aprendizaje
1
Práctica número:
1
Nombre de la
práctica:
Operación de compuertas electrónicas básicas
Propósito de la
Práctica
Al finalizar la práctica el alumno identificará la operación de las
Escenario
Taller
Duración
3h
compuertas electrónicas básicas OR, AND y NOT según las características
de operación en manuales de fabricantes.
Materiales
•
Una Compuerta AND
Maquinaria y Equipo
•
(7408)
•
OR.(7432)
•
Una Compuerta
NOT.(7404)
•
Una fuente de
• Unas pinzas de punta.
A.
• Unas pinzas pelacable
alimentación DC de 5 V/1
Una Compuerta
•
•
Herramienta
Un multímetro.
• Unas pinzas de corte.
Un protoboard.
Un Manual ECG de
reemplazos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
122
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
­Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
­Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
123
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Desarrollo
1. Dibuje el símbolo de cada una de las compuertas mencionadas en el propósito, escribiendo
también la ecuación lógica y la tabla de verdad de cada una
Compuerta AND.
2. Con ayuda de tu protoboard Arma el circuito mostrado en la figura 1 de una compuerta AND.
Consulta el manual ECG de reemplazos, o bien, revisa si se han colocado pequeños números a
las entradas y a la salida de la compuerta para ayudar en el ensamblado. Estos números
corresponden a los pines del circuito integrado.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
124
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
Figura 1.
3. Si al conectar la fuente, notas que el voltaje de la misma cae demasiado, es posible que haya
una situación de cortocircuito en su ensamblado, y debes entonces retirar la fuente hasta
tanto sea verificada la condición del circuito.
4. La fuente de 5V no debe conectarse hasta tanto no se haya verificado que el circuito ha sido
correctamente alambrado, con el fin de evitar posibles cortocircuitos y otras situaciones de
riesgo con el posible daño a la fuente o a los elementos del circuito. Una vez estés seguro
de que todo está en orden, procede a conectar la fuente de potencia.
5. Cumplidos los pasos anteriores procede entonces a alimentar la compuerta con diferentes
valores de entradas y a anota los resultados en una tabla de verdad. Comienza por la primera
combinación de la tabla de verdad que corresponde a valores de entrada 0 y 0. Recuerda que
el nivel de 0 se consigue conectando la entrada a 0 voltios, es decir a la tierra (el común) del
circuito. Si la compuerta opera normalmente, su salida debe ser también 0 y por lo tanto el
LED no debe encender. Anote 0 en la salida correspondiente a la combinación de entrada (0,
0).
La siguiente combinación de entradas corresponde a un valor de O para la variable A,y a un
valor de 1 para la variable B. Conecta entonces la entrada A a tierra, y la B llévala a 5V. Anota
el resultado obtenido.
6. Sólo con el ánimo de investigar el comportamiento de la compuerta, ensaye a dejar sus dos
entradas sin conectar (al aire), y establezca el nivel lógico que se obtiene a la salida.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
125
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
7. Limpia tu área de trabajo
8. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
incluyendo los
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Compuerta OR
9. Con ayuda de tu protoboard Arma el circuito mostrado en la figura 2 de una compuerta AND.
Consulta el manual ECG de reemplazos, o bien, si existen, apóyate directamente en los o
pequeños números a las entradas y a la salida de la compuerta para ayudar en el ensamblado.
Estos números corresponden a los pines del circuito integrado.
Figura 2.
10. Elabora una tabla de verdad donde se muestren las posibles combinaciones de entrada a que
pueda ser sometida la compuerta, lo que servirá de guía para no omitir ninguna..
11. Conecta ahora las entradas de la compuerta A y B a niveles de voltaje altos y bajos de acuerdo
a lo especificado en la tabla de verdad del paso 2, y escribe el resultado obtenido para cada
caso en la tabla, recordando que si el LED enciende, el nivel de salida habrá sido alto 1 lógico,
y en caso contrario el nivel de salida habrá sido bajo o cero lógico. No olvides conectar el pin
14 a cinco volts y el pin 7 a tierra.
12. Aunque no es una práctica recomendable de utilización de entradas de compuertas, establece
el nivel lógico que se obtiene a la salida cuando uno de sus pines de entrada, o ambos, se
dejan al aire. Anota lo que sucede.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
126
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
Compuerta NOT
13. Arma el circuito de la figura 3 en tu protoboard.
Figura 3.
14. Elabora una tabla de verdad para la compuerta NOT según se ha visto en el curso
15. Conecta ahora la entrada a un nivel alto y observa el estado del LED anotando lo que sucede
16. Conecta ahora la entrada a un nivel de cero volts o tierra y anota lo que sucede en tu Tabla
de Verdad
17. Discute con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas de manera particular
18. Anota las conclusiones que considere más relevantes
19. Presenta sus conclusiones y discútelas en grupo.
20. Desarma el circuito según las normas de seguridad aplicables
21. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
22. Guarda los manuales de fabricante utilizados
Lista de cotejo de la práctica
número 1:
Operación de Compuertas electrónicas básicas
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e Instalación y Mantenimiento
127
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De
la
siguiente
lista
marque
con
una
aquellas
No
No
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
Sí
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Dibujó
el símbolo las compuertas AND, OR y NOT, así como la
ecuación y la Tabla de Verdad correspondiente a cada una e ellas.
2. Armó el circuito para la compuerta AND conforme al diagrama de la
figura 1.
3. Si el voltaje de la fuente cayó demasiado, retiró la fuente hasta que
se verificó el circuito
4. Antes de conectar la fuente de 5V, verificó que ele circuito hubiera
sido alambrado correctamente
5. Alimentó la compuerta con diferentes valores de entradas y los
registró en la Tabla de Verdad correspondiente
6. Ensayó y registró el comportamiento de la compuerta AND cuando
se dejan sus dos entradas sin conectar
7. Limpió su área de trabajo
8. Entregó un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control en el que incluyo la descripción de los procedimientos
realizados, las observaciones y las conclusiones
9. Armó el circuito OR conforme a la figura 2
10. Elaboró la Tabla de Verdad para mostrar las posibles combinaciones
de entrada para la compuerta OR
11. Conectó las entradas de las compuerta A y B a niveles altos y bajos
conforme lo especificado en la Tabla de Verdad respectiva y registró
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
128
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
Sí
No
No
aplica
los resultados para cada una de ellas.
12. Estableció el nivel lógico que se obtiene cuando uno o ambos pines
de entrada del circuito se dejan al aire y registró lo que ocurría
13. Armó el circuito NOR de acuerdo con la figura 3
14. Al terminar de armar el circuito limpió su área de trabajo
15. Elaboró una Tabla de Verdad para la compuerta NOT
16. Conectó la entrada a un nivel alto y anotó lo que ocurría con el LED
17. Conectó la entrada a nivel de cero volts y anotó en la Tabla de
Verdad el resultado
18. Discutió con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas de
manera particular
19. Anotó las conclusiones más relevantes
20. Presentó sus conclusiones y las discutió en el grupo
21. Desarmó el circuito según las normas de seguridad aplicables
22. Guardó los dispositivos, materiales y equipos utilizados
23. Guardó los Manuales del Fabricante utilizados
Observaciones:
PSP:
Hora
inicio:
de
Hora
de
término:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
Evaluación:
129
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Unidad de
aprendizaje
1
Práctica número:
2
Nombre de la
práctica:
Implementación
Propósito de la
Práctica
Al finalizar la práctica el alumno implementará circuitos lógicos combinacionales
Escenario
Taller
Duración
3h
combinatorios
•
de
Circuitos
sencillos de diseño
2 Compuertas AND
Maquinaria y Equipo
•
(7408)
•
operación
como solución a necesidades de la vida cotidiana empleando procedimientos
Materiales
•
y
Una fuente de
alimentación DC de 5
V/1 A.
2 Compuertas
OR.(7432)
•
Un multímetro.
2 Compuertas
•
Un protoboard.
Herramienta
• Unas pinzas de
punta.
• Unas pinzas de corte.
• Unas pinzas
pelacable
NOT.(7404)
•
Un Manual ECG de
reemplazos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
130
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
­Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
­Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
131
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Desarrollo
PROBLEMA REAL.
1. En una habitación se desea implementar un sistema de alarmas que prevenga incendios. El
sistema debe contar con dos detectores de humo, un sistema de riego y una sirena. Se desea
que cuando uno o ambos detectores de humo se activen indicando la presencia de humo, se
dispare el sistema de riego, sin embargo, la sirena sonará solamente cuando ambos detectores
se activen.
2. Diseña el CLC (Circuito Lógico Combinacional) que resuelva la necesidad planteada.
3. Elabora la tabla de verdad que describa el circuito solución
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
132
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
4. Obtén la función o funciones lógicas que describa el circuito ya sea en forma SOP o POS
5. Elabora el dibujo del diagrama del circuito que implemente la función o funciones obtenidas
6. Implementa en protoboard el circuito obtenido
7. Comprueba la tabla de verdad del circuito
8. Muestra al PSP funcionamiento del circuito para que te califique.
9. Limpia tu área de trabajo
10. Guarda las herramientas que utilizaste y los manuales empleados
11. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
incluyendo los
133
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Lista de cotejo de la práctica
número 2:
Implementación y operación de Circuitos combinatorios
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De
la
siguiente
lista
marque
con
una
9
aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
Sí
No
No
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Leyó detenidamente el problema planteado
2. Diseñó el circuito lógico combinacional para resolver la necesidad
planteada en el problema
3. Elaboró la Tabla de Verdad que describe el circuito solución
4. Obtuvo la función o funciones lógicas que describe el circuito, ya
sea en forma SOP o POS
5. Elaboró el dibujo del diagrama del circuito que implementaba la
función o funciones obtenidas
6. Implementó en protoboard el circuito obtenido
7. Comprobó la Tabla de Verdad del circuito
8. Mostró al PSP el funcionamiento del circuito
9. Limpió el área de trabajo
10. Guardó las herramientas utilizadas y los manuales empleados
11. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones
y las conclusiones
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e Instalación y Mantenimiento
134
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Observaciones:
PSP:
Hora de
inicio:
Hora de
término:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
Evaluación:
135
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Unidad de aprendizaje
1
Práctica número:
3
Nombre de la
práctica:
Implementación
de
Propósito de la
Práctica
Al
práctica
Escenario
Taller
Duración
3h
Exceso de tres.
finalizar
•
2 Compuertas AND
alumno
Maquinaria y Equipo
•
a
implementará
circuitos
lógicos
Herramienta
Una fuente de
• Unas pinzas de punta.
A.
• Unas pinzas de corte.
• Una pinzas pelacable
alimentación DC de 5 V/1
2 Compuertas
OR.(7432)
•
Un multímetro.
2 Compuertas
•
Un protoboard.
NOT.(7404)
•
el
Octal
entrada en uno diferente a la salida.
(7408)
•
codificador
combinacionales codificadores para transformar un código binario de
Materiales
•
la
un
Un Manual ECG de
reemplazos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
136
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
­Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
­Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
137
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Desarrollo
1. Diseña e implementa un circuito Codificador de números binarios que cumpla con lo siguiente:
a) El circuito debe aceptar en sus entradas números binarios del 0 al 7. (Numeración Octal)
b) El código a la salida debe ser Exceso-3. NOTA: el código Exceso-3 se obtiene sumando a
cada combinación de entrada un tres, por ejemplo, si tenemos a la entrada la
combinación 000 (CERO) a la salida tendremos 011 (TRES), debido a que 0 + 3 = 3
2. Elabora la tabla de verdad del circuito.
3. Obtén las funciones de salida (deben ser cuatro salidas) por el método de mapas K
4. Implementa tu circuito en protoboard
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
138
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
5. Verifica todas y cada una de las combinaciones de entrada de tu tabla de verdad.
6. Limpia tu área de trabajo
7. Guarda las herramientas que utilizaste y los manuales empleados
8. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
incluyendo los
139
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Lista de cotejo de la práctica
número 3:
Operación de Compuertas electrónicas básicas
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De
la
siguiente
lista
marque
con
una
aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
Si
No
No
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Diseñó el circuito codificador de números binarios conforme a las
especificaciones dadas
2. Elaboró la Tabla de Verdad del circuito
3. Obtuvo las 4 funciones de salida por el método de mapas K
4. Implementó el circuito en su protoboard
5. Verificó todas y cada una de las combinaciones de entrada de la
Tabla de Verdad del ejercicio
6. Limpió su área de trabajo
7. Guardó las herramientas y los manuales empleados
8. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control, en el que incluyó la descripción de los procedimientos, las
observaciones y las conclusiones de la práctica
Observaciones:
PSP:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
140
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Hora de
inicio:
Hora de
término:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
Evaluación:
141
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Unidad de
aprendizaje
1
Práctica número:
4
Nombre de la
práctica:
Operación de Decodificadores Digitales
Propósito de la
Práctica
Al finalizar la práctica el alumno, identificará la operación de los diferentes
Escenario
Taller
Duración
3h
tipos de decodificadores digitales mediante su implementación
Materiales
•
CI 74LS11
•
CI 74LS04
•
4 Resistor de 330 Ohms
•
4 led’s 1
•
Manual ECG de
Maquinaria y Equipo
Herramienta
Una fuente de
• Unas pinzas de punta.
A.
• Unas pinzas de corte.
•
Un multímetro.
• Unas pinzas pelacable
•
Un protoboard.
•
alimentación DC de 5 V/1
reemplazos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
142
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
­Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
­Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
143
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Desarrollo
1. Obtén la función de cada una de las salidas para un decodificador 2 a 4 con la tabla de verdad
que se muestra.
NOTA: X = “no importa”.
ENTRADAS
SALIDAS
EN B A Y3 Y2 Y1 Y0
0 X X 0
0
0
0
1 0 0 0
0
0
1
1 0 1 0
0
1
0
1 1 0 0
1
0
0
1 1 1 1
0
0
0
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
144
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
SALIDAS
FUNCIÓN
Y0
Y1
Y2
Y3
2. Dibuja el circuito correspondiente que implemente las funciones obtenidas.
3. Arma el circuito en tu protoboard
4. Verifica todas y cada una de las funciones de salida probando cada combinación de entrada en
tu circuito.
5. Discute con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas de manera particular
6. Anota las conclusiones que considere más relevantes
7. Presenta sus conclusiones y discútelas en grupo.
8. Desarma el circuito según las normas de seguridad aplicables
9. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
10. Guarda los manuales de fabricante utilizados
11. Limpia tu área de trabajo
12. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
incluyendo los
145
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Lista de cotejo de la práctica
número 4:
Operación de Decodificadores Digitales
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De
la
siguiente
lista
marque
con
una
aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
Sí
No
No
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Obtuvo la función de cada una de las salidas para un decodificador
2 a 4 con la Tabla de Verdad que se le entregó
2. Dibujó el circuito correspondiente para implementar las funciones
obtenidas
3. Armó el circuito en su protoboard
4. Verificó todas y cada una de las funciones de salida probando cada
combinación de entrada en su circuito
5. Discutió con sus compañeros de equipo sus anotaciones
6. Anotó las conclusiones más relevantes
7. Presentó sus conclusiones y las discutió en el grupo
8. Desarmó el circuito según las normas de seguridad aplicables
9. Guardó los dispositivos, materiales y equipos utilizados
10. Guardó los Manuales del Fabricante utilizados
11. Limpió su área de trabajo
12. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control en el cual incluyó
la descripción de los procedimientos
realizados, las observaciones y las conclusiones
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
146
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Observaciones:
PSP:
Hora de
inicio:
Hora
de
término:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
Evaluación:
147
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Unidad de
aprendizaje
1
Práctica número:
5
Nombre de la
práctica:
Operación de un circuito decodificador MSI; BCD
Propósito de la
Práctica
Al finalizar la práctica el alumno identificará la operación de un
Escenario
Taller
Duración
3h
a 7 segmentos.
decodificador de BCD a 7 segmentos (display) observado la concordancia
de operación de acuerdo a los manuales del fabricante.
Materiales
•
•
•
1 CI 7447
Maquinaria y Equipo
•
1 fuente de alimentación
DC de 5 V/1 A.
7 Resistores de 220
Ohms
•
1 multímetro.
1 Display de 7
•
1 protoboard.
segmentos ánodo
Herramienta
• 1 pinzas de punta.
• 1 pinzas de corte.
• 1 pinzas pelacable
común
•
1 Manual ECG de
reemplazos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
148
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
­Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
­Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
149
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Desarrollo
Decodificador de BCD a 7 Segmentos.
EL CI 7447
Por sus salidas activas en bajo, este decodificador se utiliza con displays de ánodo común. El
7447 tiene capacidad de aceptación de 40mA por salida, mientras que su versión LS está
capacitada para 24mA.
1. Con ayuda de tu protoboard arma el circuito de la figura 1. Consulta en el manual ECG la
configuración de pines para el display y el 7447.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
150
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
2. Verificación de los segmentos. Aplica un nivel bajo (un cero) en el pin indicado como LT
(led tester) mientras la entrada BI/RBO se mantiene en bajo.
3. Anota lo que sucede como consecuencia de lo realizado en el punto 2.
4. Blanqueo de salida. Manda todas la entradas ABCD a cero (tierra) junto con RBI.
5. Anota lo que sucede como consecuencia de lo realizado en el punto anterior.
6. Explica lo observado en el punto anterior.
7. Activa la señal (A) del 7447 y anota lo que visualizas en el display.
8. Específica qué entrada se debe activar en el 7447 si se desea ver un número “8” en el
display de 7 segmentos.
9. Explica lo anterior.
10. Propón ante tus compañeros de equipo una posible aplicación del circuito anterior
11. Explica qué harías para que el display muestre los números de manera automática.
12. Discute con sus compañeros de equipo las propuestas hechas de manera particular
13. Guarda tus herramientas, materiales y equipo utilizados.
14. Limpia tu área de trabajo
15. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
incluyendo los
151
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
152
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Lista de cotejo de la práctica
número 5:
Operación de un circuito decodificador MSI; BCD a 7
segmentos
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De
la
siguiente
lista marque
con
una 9 aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
Sí
No
No
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Armó el circuito planteado en la figura 1
2. Verificó los segmentos mientras la entrada se mantiene en bajo
3. Anotó las consecuencias de aplicar un nivel bajo en el LT mientras
la entrada BI/RBO se mantiene en bajo
4. Mandó todas las entradas ABCD a cero (tierra) junto con RBI
5. Anotó los resultados de la manipulación del punto anterior
6. Explicó los resultados del punto anterior
7. Activó la señal A del 7447 y anotó lo que vio en el display
8. Especificó qué entrada activar en el 7447 para ver el número “8”
en el display
9. Explicó cómo ocurre lo anterior
10. Propuso ante sus compañeros de equipo la posible aplicación del
circuito anterior
11. Explicó qué haría para que el display mostrara los números de
manera automática
12. Discutió con sus compañeras las propuestas que hizo
13. Guardó las herramientas, materiales y equipo utilizados
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
153
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
Sí
No
No
aplica
14. Limpió su área de trabajo
15. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control, en el cual incluyó la descripción de los procedimientos
realizados, las observaciones de las conclusiones de la práctica
Observaciones:
PSP:
Hora de
inicio:
Hora de
término:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
Evaluación:
154
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Unidad de
aprendizaje
1
Práctica número:
6
Nombre de la
práctica:
Operación de Circuitos Multiplexores MSI
Propósito de la
Práctica
Al finalizar la práctica el alumno identificará la operación de un Multiplexor
Escenario
Taller
Duración
3h
MSI observando la concordancia de operación en manuales de fabricantes.
Materiales
•
Un Mux 74LS151 (8
Maquinaria y Equipo
•
entrdadas)
•
alimentación DC de 5 V/1
A.
Un 74C14 (Hex Shmitt)
•
Un LED
•
Un resistor de 330
Una fuente de
•
Un multímetro.
•
Un protoboard.
Herramienta
• Unas pinzas de punta.
• Unas pinzas de corte.
• Unas pinzas pelacable
Ohms
•
Un resistor de 100K
•
Un capacitor de 10uF,
10V
•
4 Interruptor SPST
•
Un Manual ECG de
reemplazos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
155
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
­Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
­Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
156
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Desarrollo
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
157
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
MUX 74LS151.
1. Con ayuda de tu protoboard, arma el circuito mostrado en la figura 1. Este es un
multiplexor MSI de ocho entradas y una sola salida. En este caso, se implementará un
circuito oscilador con el CI 74C14 que es un buffer Shmitt que oscila a una frecuencia
determinada por el resistor de 100K y el capacitor de 10uF generando así, una onda
cuadrada. Los interruptores S1 a S4 pueden ser sustituidos por pequeños trozos de
alambre.
2. Es deseable que previamente a la verificación del funcionamiento del multiplexor, te
asegures que el circuito oscilador opera correctamente; para ello puedes, haciendo uso de
una punta lógica o de un testigo tal como un led con su respectiva resistencia limitadora,
verificar que a la salida de la segunda compuerta se dispone de una señal oscilante a razón
de un ciclo por segundo aproximadamente.
3. Cumplido lo anterior, programa todos los interruptores de tal manera que se obtengan
niveles de entrada bajos en todas las entradas del circuito integrado que son afectadas por
el estado de tales interruptores. Verifica que a la salida Y del multiplexor, pin 5, el led
parpadea a razón de 1 Hz.
Figura
Desarrollo
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
158
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
4. Cambia ahora el estado de todos los interruptores a fin de obtener niveles altos de salida
en todos ellos. Verifique que a la salida Y el led ilumina sin parpadear.
5. Ensaya ahora diferentes combinaciones de los interruptores, tanto de entrada de datos,
S4, como de selección de entradas, S1 – S3, y verifique que a la salida el led se ilumina de
acuerdo a la entrada seleccionada y al estado de tal entrada.
6. ¿Qué sucede si la línea de habilitación, pin 7, se lleva a nivel alto?
7. Discute con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas de manera particular
8. Anota las conclusiones que considere más relevantes
9. Presenta sus conclusiones y discútelas en grupo.
10. Desarma el circuito según las normas de seguridad aplicables
11. Limpia tu área de trabajo
12. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
13. Guarda los manuales de fabricante utilizados
14. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
incluyendo los
159
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Lista de cotejo de la práctica
número 6:
Operación de Circuitos Multiplexores MSI
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De
la
siguiente
lista
marque
con
una
9
aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
Sí
No
No
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Armó el circuito mostrado en la figura 1 con ayuda de su protoboard
2. Se aseguró que el circuito oscilador operaba correctamente
3. Programó todos los interruptores de tal manera que se obtuvieran
niveles de entrada bajos en todas las entradas del circuito integrado
que son afectadas por el estado de los mismos
4. Cambió el estado de todos los interruptores para obtener niveles
altos de salidas en todos ellos y verificó que a la salida Y el led
iluminara sin parpadear
5. Ensayó distintas
combinaciones de los interruptores, tanto de
entrada de datos (S4), como de selección de entradas(S1-S3) y
verificó que a la salida el let se iluminara de acuerdo con la entrada
seleccionada y el estado de tal entrada
6. Anotó sus observaciones sobre el resultado de llevar a alto la línea
de habilitación pin 7
7. Discutió con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas por
él
8. Anotó las conclusiones más relevantes
9. Presentó sus conclusiones y las discutió en el grupo
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
160
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
Sí
No
No
aplica
10. Desarmó el circuito según las normas de seguridad aplicables
11. Limpió su área de trabajo
12. Guardó los dispositivos, materiales y equipos utilizados
13. Guardó los Manuales del Fabricante que utilizó
Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
en el que incluyó la descripción de los procedimientos realizados y las
observaciones y conclusiones de la práctica
Observaciones:
PSP:
Hora de
inicio:
Hora de
término:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
Evaluación:
161
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Unidad de
aprendizaje
1
Práctica número:
7
Nombre de la
práctica:
Operación de Circuitos de comparación binaria
Propósito de la
Práctica
Al finalizar la práctica el alumno identificará la operación de un
Escenario
Taller
Duración
3h
MSI
Comparador MSI de dos palabras de cuatro bits cada una observando la
concordancia de operación en manuales de fabricantes.
Materiales
•
Un CI, 74LS85
•
8 LED
•
8 resistor de 330
Ohms
•
Un Manual ECG de
Maquinaria y Equipo
Herramienta
Una fuente de
• Unas pinzas de punta.
A.
• Unas pinzas de corte.
•
Un multímetro.
• Unas pinzas pelacable
•
Un protoboard.
•
alimentación DC de 5 V/1
reemplazos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
162
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
­Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
­Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
163
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Procedimiento
COMPARADOR 74LS85
1. Consulta en tu manual de reemplazos ECG la configuración de pines del CI 74LS85.
2. Elabora un esquema mostrando la configuración de pines según muestra el manual.
3. Una vez que has investigado la configuración de pines, arma el circuito de la figura 1 que se
muestra a continuación.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
164
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
Fig. 1
4. Coloca a cada salida de comparación del circuito (A>B, A<B y A=B), un resistor en serie con
un LED conectado hacia tierra para que puedas visualizar los resultados de las
comparaciones.
5. Cada entrada deberá tener un segmento de alambre para que puedas activarlas según el nivel
deseado (0 ó 1).
6. Coloca las entradas de las palabras A y B todas en cero, de esta forma tendrás que: A= 0 y B=
0.
7. Indica qué LED del comparador se iluminó.
8. Explica por qué se iluminó el LED anterior.
9. Configura la palabra A de tal forma que tengas a su entrada: A0= 1, A1= 0; A2= 0 y A3= 1 y
a su vez configura la palabra de tal forma que tenga en sus entradas: B0= 1; B1= 1; B2= 0 y
B3= 0.
10. Observa cuál es el Led que se ilumina con las configuraciones anteriores
11. Explica lo sucedido en el punto 10.
12. Por último, configura las entradas de cada palabra como sigue: A0= 1; A1= 0; A2= 0 y A3=
0; B0= 1; B1= 1; B2= 1 y B3= 1.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
165
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
13. Observa qué Led se ilumina con las combinaciones anteriores.
14. Explica lo ocurrido en el punto 12.
15. Anota las conclusiones que considere más relevantes
16. Presenta sus conclusiones y discútelas en grupo.
17. Desarma el circuito según las normas de seguridad aplicables
18. Limpia tu área de trabajo
19. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
20. Guarda los manuales de fabricante utilizados
21. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
incluyendo los
166
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Lista de cotejo de la práctica
número 7:
Operación de Circuitos de comparación binaria MSI
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De
la
siguiente
lista
marque
con
una
9
aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
Sí
No
No aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Consultó la configuración de pines del _CI 74LS85 len el manual
de reemplazos ECG
2.
Elaboró un esquema para mostrar la configuración de pines
según se muestra en el manual
3. Armó el circuito que se ilustra en la figura 1
4.
Colocó a cada salida de comparación del circuito A>B, A<B y
A=B), un resistor en serie con Led conectado hacia tierra
5. Se aseguró que cada entrada tuviera un segmento de alambre
para activar el nivel deseado
6. Colocó en cero todas las entradas de las palabras A y B
7. Indicó qué Led comparador se iluminó después de haber
realizado la operación anterior
8. Explicó por qué se iluminó el Led anterior
9. Configuró la palabra A de tal forma que a la entrada tuviera A0=
1, A1= 0; A2= 0 y A3= 1 y, a su vez, configuró la palabra de tal
forma que tenga en sus entradas: B0= 1; B1= 1; B2= 0 y B3= 0.
10. Observó cuál es el Led que se ilumina con las configuraciones
anteriores
11. Explicó lo sucedido en el punto anterior
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
167
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
12. Configuró las entradas de cada palabra de la siguiente manera:
Sí
No
No aplica
A0= 1; A1= 0; A2= 0 y A3= 0; B0= 1; B1= 1; B2= 1 y B3= 1.
13. Observó qué Led se ilumina con cada una de las configuraciones
anteriores
14. Explica lo que ocurrió en el punto 12
15. Anotó las conclusiones más relevantes
16.Presentó sus conclusiones y las discutió en el grupo
17. Desarmó el circuito según las normas de seguridad aplicables
18. Limpió su área de trabajo
19. Guardó los dispositivos, materiales y equipos utilizados
20.Guardó los Manuales del Fabricante que utilizó
21. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control, en el cual incluyó la descripción de los procedimientos
realizados, así como las observaciones y las conclusiones de la
práctica.
Observaciones:
PSP:
Hora de
inicio:
Hora de
término:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
Evaluación:
168
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
RESUMEN DEL CAPÍTULO 1
En la actualidad el uso de la electrónica
resultado el diseño de computadoras
digital se ha incrementado debido a
de gran tamaño, las cuales al paso del
que
de
tiempo han evolucionado hacia otras
los
mucho más fáciles de trasladar y, sobre
sistemas de control de uso industrial,
todo, con una mayor capacidad para
pero también en campos como la
almacenar y procesar la información;
medicina o las comunicaciones.
en gran medida, esta evolución ha sido
Si
posible
tiene
una
aplicaciones,
bien
amplia
sobre
es
todo
cierto,
analógicos
gama
los
en
sistemas
siguen
siendo
imprescindibles debido a que el mundo
real
es
analógico,
también
deben
gracias
al
desarrollo
de
dispositivos electrónicos en un solo
chip o circuito integrado.
Para
llevar
a
cabo
el
estudio
de
reconocerse las múltiples ventajas que
sistemas digitales es necesario recurrir
tiene la transformación de señales
a algunos conocimientos matemáticos;
analógicas a códigos digitales que
los
facilitan su manipulación.
particularmente el binario, el octal y el
Las
primeras
electrónica
aplicaciones
digital
dieron
de
la
como
hexadecimal
algoritmos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
sistemas
y, desde
para
llevar
numéricos,
luego,
los
a
las
cabo
169
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
operaciones aritméticas en cada uno de
Entre los códigos más comunes pueden
ellos, son recursos indispensables para
mencionarse el BCD,
poder trabajar en el diseño y análisis
Código Hammingh y, el Código 2 de 5.
de los circuitos electrónicos.
La manipulación de información binaria
De entre esos sistemas numéricos,
también implica el conocimiento de
probablemente el binario sea el que
algunos postulados que son aplicables
tiene mayor importancia en el campo
a los sistemas digitales; tal es el caso
de la electrónica digital, ya que –como
de las Leyes y postulados del álgebra
se dijo antes- los sistemas digitales
Booleana,
sólo pueden adoptar dos valores.
herramienta
Para que un sistema digital funcione
que
el Exceso 3, el
constituye
indispensable
una
para
la
manipulación de las funciones digitales
correctamente es necesario que pueda
binarias en ese tipo de sistemas.
“entender” la información que recibe y
Las funciones digitales son generadas
enviarla
por
de
tal
forma
que
pueda
un
circuito electrónico
binario
descifrarse también. Con ese propósito
conocido también como circuito lógico.
se han generado distintos símbolos, ya
Uno de los tipos de circuito lógico es el
sea números o códigos que no sólo
denominado circuito combinatorio o de
sirven para que la señal ingrese, se
conmutación.
procese y salga, sino incluso para
lógico tiene la característica especial de
detectar errores durante ese proceso.
que sus salidas están en función de las
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
Este
tipo
de
circuito
170
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
entradas en el tiempo presente es
son usadas para representar funciones
decir, en el momento preciso en que se
lógicas mediante diagramas.
está observando la salida.
Una
función
puertas
lógicas
implementadas
en
puede
un
ser
circuito
se
puede
una
función
integrado ya sea de manera individual
algebraica que puede ser de dos tipos:
o bien a pequeña, mediana y gran
una suma de productos o un producto
escala; esto significa que en un circuito
de sumas. En cualquier caso, el álgebra
integrado pueden haber desde una
booleana y los Mapas de Karnaugh son
hasta cientos o miles de compuertas.
herramientas útiles para el análisis de
Cuando la cantidad de compuertas que
los circuitos lógicos; en el caso de las
incluye un circuito es de mediana
mapas, su uso permite simplificar la
escala, el circuito se denomina MSI.
función lógica de tal forma que el
En la actualidad se fabrican distintos
circuito final sea lo más compacto
dispositivos
posible.
destacan
Toda función digital se basa en tres
decodificadores. Los codificadores son
operaciones básicas a saber: OR, NOT y
dispositivos capaces de transformar un
AND, las cuales se conocen también
código de entrada a un sistema en otro
como puertas o compuertas lógicas y
código
representar
digital
Estas
mediante
MSI,
los
diferente
entre
e Instalación y Mantenimiento
que
codificadores
a
decodificadores son
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
los
la
y
salida;
los
elementos MSI
171
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
que realizan la función contraria a los
Otros elementos MSI que también son
codificadores.
se
de enorme importancia en la actualidad
estos
son aquéllos que permiten realizar
incluyeron
En
el
manual
ejemplos
de
entre
ellos,
dispositivos,
los
operaciones
aritméticas
o
hacer
codificadores BCD a siete segmentos y
comparaciones y que se integran en
los que pueden decodificar información
unidades aritmético lógicas conocidas
BCD a sistema decimal.
también como ALU´s.
Los multiplexores son otro tipo de
Todos y cada uno de los conceptos
dispositivos
de
anteriormente mencionados, así como
manejar un número determinado de
otros más que ayudan a entenderlos
entradas hacia una y solo una salida,
con
es decir, son elementos selectores de
presentados a lo largo de esta primera
datos.
estos
unidad del módulo. Esperamos que al
denominados
haberlos estudiado y al desarrollar las
demultiplexores, los cuales a partir de
actividades que se te sugieren hayas
una sola entrada pueden enviarla a
logrado
diferentes salidas; de ahí que se les
capítulo;
conoce también como distribuidores de
invitamos a que repases los temas que
datos.
no hayas comprendido suficientemente
La
selectores
MSI;
son
contraparte
son
los
capaces
de
mayor
los
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
en
profundidad,
propósitos
caso
han
del
sido
primer
contrario,
te
172
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
y que recurras a otros compañeros o al
combinatorios; ahora, en la segunda el
propio PSP para resolver tus dudas.
interés se centra en el estudio de los
En la primera unidad se revisaron los
distintos
tipos
de
circuitos
circuitos secuenciales, es decir, de
circuitos
que
integran
la
variable
tiempo.
AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS DEL CAPÍTULO 1
1. ¿Qué es la electrónica digital?
2. ¿Qué es la lógica digital?
3. ¿Cuál es la diferencia fundamental entre un esquema digital y uno analógico?
4. Menciona tres ventajas de los sistemas digitales
5. ¿Qué es un circuito lógico?
6. ¿Qué es un sistema de Numeración?
7. ¿Qué es el valor posicional de un dígito y de qué depende?
8. ¿Cuáles son las reglas básicas para la suma en el sistema binario?
9. Realiza la conversión de los siguientes números binarios a sistema decimal:
00000011, 00000110, 00001001, 00010001, 11001100.
10. Realiza la conversión de los dos siguiente números ya sea del sistema octal al
correspondiente en el sistema decimal, o viceversa: 2738₈ y 122₁₀.
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e Instalación y Mantenimiento
173
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
11. ¿Cuáles son los métodos de conversión que pueden aplicarse para hacer
conversiones entre los distintos sistemas numéricos utilizados en el campo de la
electrónica digital?
12. ¿Cómo se resuelve plantea la resta binaria?
13. ¿Cómo se representa el signo de un número en estos sistemas?
14. ¿Qué son los sistemas numéricos complementarios?
15. ¿Qué es un número de punto de punto fijo?
16. ¿Qué partes integran a un número de punto flotante?
17. ¿Qué es un código binario?
18. ¿Qué es el código ASCII?
19. ¿Qué tipo de códigos se utilizan para la detección y corrección de errores?
20. ¿Qué es el álgebra booleana, y cuáles son las operaciones básicas que maneja?
21. Completa las siguientes igualdades con base en los principios del álgebra
booleana
(1) x+0=
(6) x∙x=
(2) x∙0=
(7) x+x’=
(11) x+ (y+z)=
(3) x+1=
(8) x∙x’=
(4) x∙1=
(9) x+y=
(12) x(zy= (13) x(y+z)=
(5) x+x=
(10) xy=
(14) x+ yz=
(15)
(x+y)’=
(16) (xy)’=
22.
(17) (x‘)’=
Escribe las dos leyes de Morgan
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174
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23. ¿Qué significan los términos SOP y POS en el lenguaje utilizado para el diseñoo
de circuitos lógicos?
24. ¿Cuáles son las dos formas canónicas que existen para expresar las funciones
lógicas?
25. ¿En qué consiste la lógica binaria?
26. ¿Qué es una compuerta lógica?
27. Expresa algebraicamente cada una de las siguientes compuertas o funciones
lógicas: AND, OR, INVERSOR, NAND, NOR, XOR,XNOR.
28. ¿Qué métodos existen para llevar a cabo el análisis de circuitos combinatorios?
29. ¿En qué consiste y para qué sirve el análisis de diagramas de tiempo?
30. De acuerdo con las reglas,¿en qué orden deben realizarse las operaciones AND y
OR cuando aparecen en una misma expresión?
31. ¿Cuál es la diferencia entre la factorización que se usa en el álgebra común y la
que se aplica a las funciones lógicas?
32. ¿Qué es un mapa de Karnaugh?
33. ¿En qué consiste un codificador y para qué sirve?
34. ¿En qué consiste el proceso de codificación?
35. En qué consiste el decodificador
Decodificador BCD a 7 segmentos?
36. ¿Qué es un multiplexor?
37. ¿Qué es un demultiplexor?
38. ¿En qué consiste un semisumador?
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175
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
39. ¿Para qué sirve un circuito comparador?
40. ¿A qué se denomina ALU?
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176
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
RESPUESTAS A LA AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS DEL
CAPÍTULO 1
1. La electrónica digital puede definirse como la parte de la electrónica que estudia
los dispositivos, circuitos y sistemas digitales, binarios o lógicos.
2. La Lógica Digital es una ciencia de razonamiento numérico aplicada a circuitos
electrónicos que realizaran decisiones del tipo “si…entonces…”, es decir, si una
serie de circunstancias particulares ocurren, entonces una acción particular
resulta. El resultado es siempre el mismo para una serie dada de circunstancias
3. Un esquema de digital sólo puede adoptar uno de dos valores posibles 1 ó 0,
mientras que el analógico puede maneja un intervalo continuo de valores.
4. Puedes haber mencionado 3 cualesquiera de las siguientes:
•
Los sistemas digitales generalmente son más fáciles de diseñar.
•
El almacenamiento de información es fácil
•
Mayor exactitud y precisión.
•
La operación se puede programar.
•
Los circuitos digitales son menos susceptibles al ruido.
•
Se puede fabricar más circuitería
digital en los chips de los circuitos
integrados.
5. Un circuito lógico es una configuración electrónica de M entradas y N salidas, en
la que cada salida es una función de una o más variables de entrada
6. Un sistema de numeración es un conjunto de símbolos y reglas de generación
que permiten construir todos los números válidos en el sistema
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177
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7. El valor posicional de un dígito es el peso que tiene dicho número en función del
lugar que ocupa dentro de la cifra –mayor valor entre más a la izquierda se
encuentre-; dicho peso depende del sistema de numeración con que se esté
trabajando.
8. Las reglas básicas de la suma en binario son: 0+0=0; 0+1=1; 1+0=0 y,
1+1=10
9. La conversión de los números binarios a decimales queda como sigue:
00000011=3, 00000110=6, 00001001=9, 00010001=17, 11001100=204.
10. a)La conversión del número
siguiente manera:
2738₈
a sistema decimal
se resuelve de la
2 X 8³+ 7X8²+ 3X8¹= 2X512 + 7X64 + 3X8 = 1496₁₀
273₈ = 1496₁₀
b) La conversión del número decimal 22 a su correspondiente en el sistema
octal se resuelve de la siguiente forma:
122 : 8 = 15
15 : 8 = 1
1:8=0
Resto: 2
Resto: 7
Resto: 1
Tomando los restos obtenidos en orden inverso tendremos la cifra octal: 122₁₀
= 172₈
11. Los métodos de conversión numérica son: Sustitución de una serie, División
repetida, y Multiplicación por la base
12. La operación de resta se resuelve como una operación de suma en donde uno
de los sumandos es un número negativo
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13. La convención que rige es que el signo + se represente por un bit de O y el
signo - por un bit de 1, originando así el sistema denominado de signo y magnitud.
14. Son sistemas a través de los cuales se obtiene el número que resulta de
complementar o negar cada uno de los bits individuales que integran la cifra.
15. Es un número en el que la posición del punto siempre está en el mismo lugar.
Opera colocando el punto en el punto decimal en el extremo izquierdo del
registro para hacer del número almacenado una fracción y, el punto decimal en
el extremo derecho del registro para hacer del número almacenado un entero.
16. La mantisa y el exponente
17. Un código binario es un grupo de n bits que supone hasta 2ⁿ combinaciones
diferentes de l's y 0's, en donde cada una de las combinaciones representa un
elemento del conjunto que está siendo codificado
18. El código alfanumérico más utilizado es el Código Internacional Estándar para
Intercambio de Información (ASCII, por sus siglas en inglés). El código ASCII es
un código de 7 dígitos y por ende tiene 2⁷=128 grupos de códigos posibles.
19. Para la detección y corrección de errores pueden utilizarse los Códigos de
Paridad, Códigos 2 de 5 y Códigos Hamming.
20. El álgebra Booleana es un álgebra que tiene que ver con las variables binarias y
con operaciones lógicas. Las variables se designan por letras tales como A, B, X,
y Y . Las tres operaciones lógicas básicas son AND, OR y Complemento.
21. Las 17 relaciones básicas del álgebra booleana que debes manejar con fluidez
son las siguientes:
(1) x+0=x
(2) x∙0=0
(3) x+1=1 (4) x∙1=x
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(5) x+x=x
179
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(6) x∙x=x
(7) x+x’=1 (8) x∙x’=0 (9) x+y=y+x
(10) xy=yx
(11) x+ (y+z)=(x+y) +z
(12) x(zy=(xy)z
(13) x(y+z)=xy+xz
(14) x+ yz= (x+y) (x+z)
(15) (x+y)’= x’y’ (16) (xy)’= x’+y’
(17) (x‘)’=x
22. Las leyes de Morgan establecen que:
23. Cuando se trabaja en el diseño de circuitos lógicos, los términos SOP y POS
significan Suma de Productos (SOP) y Producto de Sumas(POS)
24. Las dos formas canónicas que existen para expresar funciones lógicas son la
forma de maxitérminos o maxterms y la de minitérminos o minterms.
25. La lógica binaria tiene que ver con variables binarias y con operaciones que toman un sentido lógico. Es utilizada para describir, en forma algebraica o tabular,
la manipulación y procesamiento de información binaria.
26. Es un circuito lógico mediante el cual se manipula la información binaria.
Desde el punto de vista de la operación, una compuerta es
un bloque del
hardware que produce señales del binario 1 ó 0 cuando se satisfacen los
requisitos de la entrada lógica.
27. Las expresiones algebraicas correspondientes a las 7 compuertas planteadas
son las siguientes:
AND:
x=A∙B ó x=AB
OR:
x=A+B
INVERSOR:
x=A’
NAND:
x=(AB)’
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NOR:
x=(A+B)’
XNOR:
x=A⊙B ó x=A’B’+AB
XOR:
x=A⊕B ó A’B+AB’
28. Los métodos para hacer el análisis de circuitos combinatorios son: El Método
Algebraico y el Método de Tabla de Verdad
29. Es un método que permite obtener el tipo de ondas que corresponden a las
salidas provocadas por los cambios en las entradas de un circuito combinacional
durante un período de tiempo.
30. Cuando en una expresión aparecen funciones AND y OR, las operaciones AND
se realizan primero, a menos que existan paréntesis en la expresión, en cuyo
caso la operación dentro del paréntesis se llevará a cabo primero.
31. Ninguna. La factorización de funciones lógicas se basa en la Ley Distributiva, la
cual establece que una expresión se puede desarrollar multiplicando término
por término, como en el álgebra común.
32. Un mapa de Karnaugh, al que también se conoce como tabla de Karnaugh o
Mapa K es un diagrama que se utiliza para lograr la minimización de funciones
algebraicas booleanas.
33. Un codificador es un circuito lógico combinatorio implementado con
compuertas básicas AND, OR y NOT; su función principal es asignar un código
de salida único –un número binario- a cada uno de los datos aplicados en su
entrada.
34. El proceso de codificación consiste básicamente en el monitoreo de un grupo
de líneas o entradas en el circuito, para producir un código en la salida que
corresponde a cada una de las entradas en el sistema; este código de salida
indica cuál de las entradas ha sido activada.
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181
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35. El decodificador BCD a 7 segmentos es uno de los dispositivos de mayor
popularidad y aplicación; también se conoce como display. Un display es un
arreglo de leds dispuestos de tal forma que en ellos pueden visualizarse
números arábigos; así que cada una de las salidas del decodificador se conecta
al display para ccon la finalidad de ver los números binarios transformados en el
número arábigo correspondiente.
36. El multiplexor es un dispositivo que puede recibir varias entradas y
transmitirlas por un medio de transmisión compartido.
37. Los demultiplexores llevan a cabo la función opuesta a la de los multiplexores,
por lo cual, en ocasiones, se les conoce como distribuidores de datos, ya que su
función puede resumirse como la de distribuir datos de una sola línea a varias
salidas.
38. Un semisumador es un dispositivo combinacional que admite dos bits a su
entrada y que presenta como resultado la suma de ambos, la cual puede ser de
2 bits, expresada en un bit de suma y un bit de acarreo. El bit de acarreo
corresponde al bit más significativo del resultado de la suma.
39. Como su nombre lo indica, un circuito comparador permite comparar dos
palabras binarias e indicar si son iguales y también si uno es mayor que otro.
Las salidas del comparador se usan para accionar la circuitería y excitar la
variable de interés.
40. Las ALU (Arithmetic Logic Units),
o unidades de lógica y aritmética, son
dispositivos muy versátiles que pueden programarse para llevar a cabo una gran
variedad de operaciones aritméticas y lógicas entre dos palabras binarias.
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS SECUENCIALES.
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Al finalizar el capítulo, el alumno operará circuitos electrónicos digitales de lógica
secuencial, identificando sus características básicas de funcionamiento para su
análisis e implementación en sistemas de control.
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VI. MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
Módulo
Operación de
Circuitos
Electrónicos
90 hrs.
Unidades de
Resultados
de
Aprendizaje
1 Operación de circuitos
combinatorios
2. Operación de circuitos
secuenciales
40 hrs.
50 hrs.
1.1 Analizar circuitos lógicos combinatorios aplicando sistemas y
códigos numéricos.
1.2 Operar
circuitos
lógicos
electrónica combinacional.
implementados
mediante
lógica
1.3 Simplificar funciones de circuitos lógicos combinatorios,
empleando mapas de Karnaugh.
1.4 Operar circuitos lógicos combinatorios implementados mediante
lógica combinatoria modular.
2.1 Analizar circuitos lógicos secuenciales empleando tablas y
diagramas de estado.
2.2 Operar circuitos lógicos secuenciales empleando Flip-Flop’s.
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8 hrs.
12
hrs.
8 hrs.
12
hrs.
10
hrs.
12
hrs.
185
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
2.3
2.4
Operar circuitos lógicos secuenciales empleando registros de
corrimiento y contadores.
Operar circuitos lógicos secuenciales empleando convertidores y
memorias.
SUMARIO
¾
¾
LATCHES
¾
CIRCUITOS DE TIEMPO
¾
FLIP-FLOP’S
¾
REGISTROS DE CORRIMIENTO
¾
CONTADORES
¾
MEMORIAS
¾
CONVERTIDOR DIGITALANALÓGICO
¾
CONVERTIDOR ANALÓGICODIGITAL
12
hrs.
•
MODELOS DE CIRCUITOS
SECUENCIALES
16
hrs.
Representación de diagramas de
bloques
Un
diagrama
definirse
como
de
bloques
una
puede
representación
compuesta de bloques, o de bloques
funcionales, que enlazan las variables
del sistema.
En el caso que nos ocupa, hasta el
momento la atención se ha centrado en
los circuitos lógicos combinacionales.
Como se ha visto, en este tipo de tipo
de circuitos los niveles de salida en un
momento particular dependen de los
RESULTADO DE APRENDIZAJE
Analizar circuitos lógicos secuenciales
empleando tablas y diagramas de
estado
niveles presentes en las entradas, es
decir, que cualquier condición que el
nivel
de
entrada
haya
tenido
anteriormente, no tendrá efecto alguno
sobre las salidas. Sin embargo, es
importante señalar que la mayoría de
los sistemas digitales integra tanto los
2.1.1 MODELOS PARA CIRCUITOS
SECUENCIALES
circuitos
combinacionales
elementos
de
constituirse
memoria
como
como
para
circuitos
secuenciales y, en este sentido, tanto
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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186
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
su
diseño
como
su
operación
se
elementos de memoria. Las salidas de
apoyan en el uso de diagramas de
algunos de los elementos de memoria,
bloques que relacionen las distintas
a su vez, van a las entradas de
variables del sistema.
En la figura siguiente se muestra un
diagrama de bloques de un sistema
digital
general
compuertas
lógicas
que
combina
combinacionales
con dispositivos de memoria.
compuertas lógicas en los circuitos
combinacionales. Este proceso indica
que las salidas externas de un sistema
digital son una función de sus entradas
externas
y
almacenada
de
en
la
sus
información
elementos
de
memoria.
El elemento más importante de la
memoria es el Flip-Flop,
constituido
por
un
compuertas lógicas.
el cual está
ensamble
de
Aunque una compuerta lógica, por sí
misma
no
almacenarlo
tiene
que
capacidad
sí
es
para
posible
es
conectar varias a la vez, de tal manera
que permitan el almacenamiento de la
información. Para producir los FlipLa parte combinacional acepta señales
lógicas desde las entradas externas y
las
salidas
de
los
elementos
de
Flops –cuya abreviatura es FF- se usan
varias configuraciones de compuertas.
En la figura siguiente se muestra el
combinacional
tipo de símbolo general usado para
diversas salidas, de las cuales algunas
muestra dos salidas, designadas Q y
memoria.
El
circuito
opera en estas entradas para producir
se usan para determinar los valores
binarios que se almacenarán en los
representar un fiip-flop. El símbolo
Q´. que son opuestas entre sí. Q y Q´
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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187
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son las denominaciones más comunes
binario dentro del círculo. Por ejemplo,
para designar las salidas de un FF.
el círculo que contiene el número 100
representa el estado 100 (es decir,
Q2=1, Ql=0, Q0 = 0).
•
Tablas y diagramas de estado
- Los diagramas de transición
Todo circuito secuencial depende de
los elementos denominados FF; por lo
tanto,
un
diagrama
de
estados
representa las transiciones que sufre
Las flechas que conectan un círculo
con otro muestran cómo cambia un
estado a otro cuando se aplica un
pulso de reloj.
un FF debido a un pulso de nominado
Al
para un sistema secuencial se define
estado le precede y cuál le sigue.
Pulso de Reloj. El diagrama de estados
de la siguiente manera.
Para
mostrar
cómo
cambian
los
reloj aplicado se puede elaborar un
diagrama de transición de estados,
como se ilustra en la figura que
aparece en la siguiente página.
Como puede observarse en ella, cada
corresponde
en
particular,
un
círculo
podemos
de
estado
observar
qué
Por ejemplo, si se analiza el estado
estados de los FF´s con cada pulso de
círculo
ver
a
un
posible
estado, como lo indica el número
000, puede verse que éste se alcanza
cuando el contador está en el estado
111 y se aplica un pulso de reloj.
Asimismo, se observa que al estado
000 siempre le sigue el estado 001.
Los diagramas de transición ayudan a
describir, analizar y diseñar contadores
y otros circuitos secuenciales.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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188
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
- Las Tablas de Estado
Para mostrar un ejemplo de este tipo
de tabla para un circuito secuencial,
considérese un contador de tres bits de
módulo 8, es decir, que se trata de un
contador que comienza a contar desde
000 hasta 111 y una vez que llega a
esta última combinación comienza de
nuevo en 000 de manera repetitiva
hasta que el sistema se desenergiza.
CONTEXTUALIZAR CON:
Realización del ejercicio
Competencia lógica
La
Tabla
que
aparece
enseguida
permite ver qué ésta no es sino una
opción más para la representación de
los estados en un circuito, aunque
básicamente
incluye
la
Elaboración de diagramas y tablas
de estado para la representación de
circuitos sencillos
•
Repasa la sección dedicada a
los diagramas de bloques, a los
misma
diagramas de estado y a las
información que el diagrama
tablas de estado
•
Analiza
la
situación
que
se
describe enseguida para que
desarrolles
el
diagrama
de
estados y la tabla de estados
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189
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la
correspondiente
•
Se
requiere
máquina
diseñar
de
una
estados
sincronizada por reloj en la cual
dependiendo de los datos de
y
existen latches de varios tipos. El de
uso común se conoce como el SETRESET o biestable D.
Para
implementar
un
latch
SET-
RESET(SR) pueden usarse compuertas
o
para
NAND. Ahora bien, una vez que se
0,1,2,3, 0, 1, 2, 3,…. El circuito
NAND- se debe construir la Tabla de
descendente
números
en
la
(X=0)
secuencia
debe producir una salida Y=1,
si el número en la secuencia es
NOR, o bien emplear compuertas
define el tipo de relación -NOR o
Excitación correspondiente, es decir,
la tabla en la que se muestre qué
par y Y=0 si es impar
entradas hay que introducir en el
Compara tus resultados con los
transiciones entre estados.
de otros compañeros y si tienes
dudas
consulta
con
algún
especialista o con el PSP
biestable
para
excitación de un biestable D, los
2.1.2 LATCHES
quedarán
de
la
siguiente
Tabla de Excitación SR con NOR
Latch SET-RESET
Un latch es un elemento biestable, es
decir, es un elemento que tiene la
mínima
sus
elija para implementar la tabla de
manera:
capacidad
gobernar
Dependiendo de la compuerta que se
datos
•
funcionamiento
una entrada X produzca una
cuenta binaria ascendente (X=1)
•
aplicación
de
memoria
porque almacena bit de información.
Hay distintas formas de implementar
S
R
Qn-1
0
0
Qn
0
1
0
1
0
1
1
1
Prohibido
un latch, por ello, y dependiendo de
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190
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Tabla de Excitación SR con NAND
_
_
S
R
Qn-1
0
0
Qn
0
1
0
1
0
1
1
1
Prohibido
- Características de tiempos
Las formas de onda aplicadas a las
El funcionamiento de muchos sistemas
secuenciales
puede
describirse,
al
menos parcialmente, por medio de
diagramas de tiempos. La variable de
tiempo
interés,
adquiere
en
ahora
razón
comportamiento
de
un
mayor
de
que
el
los
circuitos
involucra elementos del pasado y del
presente, para determinar el estado
hacia el cual se dirigen.
entradas R y S han sido escogidas con
el fin de ilustrar los diferentes modos
de comportamiento del cerrojo, pero
pueden programarse como se desee.
Asimismo,
es
posible
suponer
un
estado inicial para la salida del circuito:
en
este
caso,0.
Sin
embargo,
los
estados subsiguientes que adopte la
salida del sistema, sólo dependerán del
estado inicial del que se haya partido y
de las entradas R y S. Es decir, la
El resultado de aplicar variables que
historia
de
este
circuito
está
cambian con el tiempo a un latch SR se
representada por el valor inicial de su
muestra en la siguiente figura:
salida.
Para el análisis de los diagramas de
tiempo de la figura anterior, se ha
supuesto que el latch utilizado es del
tipo RS, que se ha implementado con
compuertas NOR y, en consecuencia,
de activación en alto.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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191
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De acuerdo con la tabla de verdad,
Posteriormente, en t₆, R adopta de
hasta el instante de tiempo t₁, el
nuevo el nivel bajo, lo que genera una
sistema se encuentra en estado de
condición de reposo y el estado a la
este
del
pulsos, o cambios de estado de R,
tiene como efecto cambiar su salida, Q,
sobre el circuito, pues simplemente le
a 1 lógico. Naturalmente, su salida
ordenan colocarse en 0, situación en la
negada, así que 0’ asumirá el valor de
que ya se encuentra el sistema.
reposo y su salida es de 0. Justo en
instante,
la
entrada
S
dispositivo se lleva hacia “alto", lo que
0.
salida se mantiene igual. Los dos
entre t₆, y t₇, no tienen ningún efecto
En t₇, el cerrojo recibe nuevamente la
En el instante t₂, el nivel lógico a la
orden de ponerse en 1, por lo cual su
entrada S cambia a 0, por lo cual sus
salida Q asume el nivel lógico alto. Sin
dos entradas adoptan niveles lógicos
embargo, en t₈, R y S se han activado
sistema a su condición de reposo, y,
ponerse simultáneamente en 1 y en 0.
de cero. Esto nuevamente lleva al
por tanto, su salida se mantiene igual.
En t₃, la entrada S acepta otra vez un
nivel de 1 lógico; la tabla de verdad
especifica que la salida Q del cerrojo
ambos,
Esta
instruyendo
combinación
de
al
cerrojo
entradas
a
es
considerada como ilegal o inválida, y el
efecto sobre la salida del cerrojo es
impredecible.
debe ponerse en 1. Como su salida ya
Conviene notar que en el diagrama de
se encuentra en 1, no se produce
tiempos que se viene analizando, se
ningún cambio en el estado del latch.
En t₅ la entrada R se lleva a 1 mientras
que S se mantiene en 0. El resultado es
que la salida del cerrojo cambia a cero,
de
acuerdo
con
su
tabla
funcionamiento.
de
han asumido cerrojos ideales cuya
respuesta
instantánea,
y
por
consiguiente, los cambios en el estado
del sistema coinciden exactamente con
los instantes de activación de las
entradas correspondientes.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
es
192
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
- Estructura y funcionamiento del
En la figura (C) se muestra el mismo
circuito
circuito
Latch SET-RESET con estructura NOR
Los dispositivos que estabilizan en un
de
la
figura
(B),
pero
presentado de tal manera que se
destaca la interconexión de las salidas
con las entradas. Conviene hacer notar
solo estado lógico no resultan de
que los dos circuitos son equivalentes
de diseño excepcionales. En cambio, si
muestra la representación simbólica
mucha utilidad, excepto en situaciones
se combinan las características de los
dos cerrojos descritos anteriormente
en todo sentido. En figura (D) se
del circuito implementado por las dos
compuertas NOR.
en un solo circuito, es posible obtener
como resultado la opción de llevar la
salida del sistema a uno de los dos
estados estables posibles, 0 ó 1: una
compuerta NOR con sus dos entradas
conectadas entre sí para emular el
funcionamiento del inversor. El circuito
se muestra
en la figura (A) de la
siguiente hoja; como se advierte en
ella, el comportamiento de este circuito
Latch SET-RESET con estructura NAND
continúa siendo el de un latch-reset.
Si a ese circuito se le desconecta la
entrada inferior de la compuerta N2, tal
y como se muestra en la figura (B),
entonces se dispondrá de una entrada
de reset al latch. De esta manera se ha
creado una latch o cerrojo SET-RESET o
un latch SR.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
193
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
ahora corresponderá a R=1 y S=1,
mientras que la combinación prohibida
será S=O y R=0.
•
Latch con retardo
- Tabla de excitación
En el esquema que aparece enseguida,
se muestra la tabla de verdad que
resume el funcionamiento del cerrojo D
con su correspondiente diagrama de
También es posible implementar un
circuito de comportamiento similar al
latch RS que se describió anteriormente
pero
utilizando
ahora
compuertas
NAND. En la figura se muestra cómo se
pueden interconectar dos compuertas
NAND
para
obtener
resultados
similares.
estados.
Al
analizarla
se
puede
observar que la operación de este
cerrojo es mucho más sencilla que la
del RS, ya que el estado de su salida se
determina por una sola variable de
control, D, siempre y cuando el cerrojo
se encuentre habilitado por una señal
alta en la entrada C. Es decir, el estado
del cerrojo se determina por el valor de
El comportamiento de un circuito como
éste es idéntico al que se implementa
D, siempre y cuando el cerrojo se
encuentre habilitado para cambiar.
mediante las compuertas NOR, excepto
porque que las entradas R y S resultan
de activación en bajo. Esto significa
que se desea llevar el latch a 1, será
necesario conectar un 0 a la entrada S
(activarla en bajo), mientras que la
entrada
R
debe
llevarse
a
1
- Características de tiempos
(desactivarla). La condición de reposo
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
194
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
En el diagrama de tiempos de la
valor
siguiente figura se muestra una
haciéndola igual a 0.
secuencia de eventos que ilustran la
es
transferido
a
su
salida,
Entre t2 y t3 se presenta un pulso de
operación del cerrojo.
valor igual a 1 en D; sin embargo, el
cerrojo no está en disposición de
atender la solicitud de cambio ya que
su
entrada
de
habilitación
está
desactivada. En consecuencia, el pulso
en D es ignorado y el latch mantiene su
estado.
Ahora, entre t3 y t6, el nivel en C se
hace alto, con lo cual el cerrojo se
En este diagrama se puede observar
habilita, quedando así en capacidad de
que antes del momento t1 el estado
seguir las variaciones de valores a su
presenta un valor de 1, mientras que
sigue
del cerrojo es tal que su salida, Q,
su
entrada
de
habilitación,
C,
se
encuentra a nivel bajo, inhibiendo así
los cambios de estado en el cerrojo; en
consecuencia, el estado del cerrojo se
mantiene así hasta en tanto no se
produzca la activación de C.
Ahora, entre t1 y t2, se ha producido la
activación de C, lo que causa que el
cerrojo esté en disposición de seguir
los valores presentes a su entrada D.
En este intervalo D=0, por lo que este
entrada D; es así como su salida, Q,
fielmente
variaciones
presentes desde su entrada.
Para consolidar la comprensión de lo
que es el latch D, uno de los más útiles
y usuales en la implementación de
circuitos digitales., se recomienda al
lector
continuar
diagrama
hasta
el
análisis
concluir
toda
del
la
secuencia.
- Estructura y funcionamiento del
circuito
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
las
195
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
cerrojo para recibir datos con una
señal de 1 en su entrada C. La
coincidencia
de
estas
dos
señales
produce como resultado que la salida
del cerrojo adopte el nivel lógico de 1.
Una vez el cerrojo haya adoptado su
En esta figura se representa el símbolo
lógico
del
latch D, así como su
implementación a partir de un cerrojo
RS convencional.
En esencia, el latch D es el mismo
cerrojo RS con habilitación, con la
diferencia de que la entrada R al
cerrojo se ha hecho igual a la entrada S
negada. Como resultado, el conjunto
cerrojo-inversor
entradas
que
habilitación C.
sólo
son
la
presenta
D
y
la
nuevo
nivel,
indujeron,
retirarse.
El
D
señales
y
en
cerrojo
que
C,
lo
pueden
mantendrá
su
estado mientras no se le ordene lo
contrario.
CONTEXTUALIZAR CON:
Trabajo en equipo
dos
de
El inversor utilizado para generar la
entrada R ayuda además para eliminar
la ambigüedad resultante de activar
simultáneamente las dos entradas del
cerrojo.
Por ejemplo, supóngase que se desea
almacenar el número 1 en un latch D.
Para el efecto, simplemente se coloca
el valor de 1 en la entrada D, mientras
que simultáneamente se habilita al
Competencia tecnológica
Identificar cuáles son los
más avanzados para
información y cuáles
tendencias de desarrollo
este campo
•
biestables
almacenar
son las
futuro en
Junto con tus compañeros de
equipo, investiga en revistas,
textos especializados, o en las
fuentes
Internet:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
en
las
disponibles
en
la
196
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
-
Qué tipo de biestables
mediano plazo
existen en el mercado, cómo
se
clasifican
y
con
qué
criterios se agrupan.
-
Cuáles son las aplicaciones
más importantes de cada tipo
de
biestables.
Indaguen
especialmente aquéllas que
sean
relevantes
para
2.2.1 CIRCUITOS DE TIEMPO
- Cuáles son los biestables más
almacenamiento
para
el
de
información
•
control
de
eventos
en
sistemas
digitales, o bien como divisores de
- Qué tipo de biestables se
incluso como sistemas de control de
Analicen
Uno de los circuitos temporizadores de
la
información
que
disparo.
obtuvieron
uso más generalizado es el conocido
Elaboren un trabajo en el que
configurado
presenten los resultados de la
búsqueda
•
Los circuitos de tiempo son útiles para
frecuencia en diversas aplicaciones e
desarrollarán en el futuro
•
2.1
Operar
circuitos
lógicos
secuenciales empleando Flip-Flop’s
la
carrera que estudian
avanzados
RESULTADO DE APRENDIZAJE
Incluyan
como LM555. Este circuito puede ser
en
dos
modalidades:
Astable, con oscilador o reloj y,
y
Monoestable, con un solo pulso.
en
el
trabajo
una
sección en la que presenten sus
conclusiones acerca de estos
dispositivos, su importancia y la
•
Circuitos
Astable
de
tiempo
en
modo
-Funcionamiento
evolución que tendrán en el
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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197
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Cuando el LM555 es configurado en
modo oscilador genera un tren de
pulsos con una frecuencia definida
por
componentes
resistor
variando
RA
el
componentes
y
un
externos
(un
capacitor
C2);
valor
se
de
puede
estos
también
variar la frecuencia.
La siguiente figura muestra al LM55
en su configuración Astable.
RA = el valor de resistencia
para variar la frecuencia
C = el valor del capacitor para
variar la frecuencia
En cualquiera de los dos casos debe
elegirse un valor de resistencia o de
capacitor de manera arbitraria; es
recomendable que dicho valor sea
comercial para poder efectuar los
cálculos
como
se
siguiente ejemplo:
muestra
en
el
1. Se solicita el diseño de un
oscilador de 400Khz utilizando
un LM555,
Para desarrollarlo habría que
utilizar la ecuación
- Cálculo del circuito
Cuando el circuito se estructura en
modo Astable, la ecuación que lo
describe es:
f = 144/((RA + 2RB)C)
Donde: f = la frecuencia de la señal
generada
f
=
144/((RA + 2RB)C) y seleccionar
un
capacitor
comercial.
Suponiendo que éste fuera de
0.01 μF, habría que despejar la
ecuación de la siguiente manera:
f = 144/((RA + 2RB)C)
(RA + 2RB) = 144/fC de
donde se obtiene que
(RA + 2RB) = 360Ω
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198
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Ahora se selecciona RA =
120Ω; así RB = (360-120)/2 =
120Ω
Por lo tanto los valores que
generan una señal de
400Khz son:
RA = 120Ω
- Funcionamiento
RB = 120Ω
La función de un monoestable es la de
C = 0.01 Μf
El
Diagrama
resultado
de
generar
final
con
los
el
valores
calculados, y la forma de
onda de la señal se muestran
en la siguiente figura:
un
pulso
de
salida
cuya
duración está determinada por las
necesidades
de
implementación,
y
cuya activación se da a través de
circuitos externos al diseño. En este
sentido, el pulso de salida depende
directamente de un flanco de disparo.
La siguiente figura muestra el pulso de
salida de un monoestable ocasionado
por un flanco positivo de disparo.
La
Diagrama de un oscilador de 400Khz
utilizando un LM555
•
configuración
en
el
modo
Monoastable para el LM555 se ilustra
en la siguiente figura
Circuitos de tiempo en modo
Monoestable
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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199
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Investigación documental
Competencia de
información
- Cálculo del circuito
Para el modo Monoastable, la ecuación
que describe la duración del pulso es:
Identificar los principales tipos de
temporizadores disponibles en el
mercado.
•
Tw = 1.1RAC
a
Internet
cuáles
principales
través
de
son
la
los
temporizadores
disponibles en el mercado y
Donde, Tw = la duración del
cuál es su función; si es
pulso
posible averigua también el
costo de cada uno de ellos
RA= el valor de resistencia
C= el valor del capacitor
•
los
con facilidad las ventajas de
arbitrariamente el valor del capacitor,
unos
se recomienda seleccionar un valor
implementación del circuito
con
cuadro
el que puedan identificarse
Monoastable como hay que elegir
facilite
un
resultados de tu búsqueda en
Astable, cuando se trabaja con el
que
Elabora
comparativo
De la misma manera que en el modo
comercial
Investiga
sobre
otros,
tanto
funcionales como de costo
la
•
Analiza la información que
obtuviste y redacta algunos
CONTEXTUALIZAR CON:
comentarios
manera
de
conclusión sobre el tema
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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a
200
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los requisitos de establecimiento y
retención se cumplieran en todos los
2.2.2 LOS FLIP-FLOP´S
•
casos, el análisis sería como sigue:
El Flip-flop Set-Reset(SR) o SetClear(SC)
•
son 0 y se supone que la salida Q
es 0; es decir Qo = 0.
- Tabla de excitación
La tabla de excitación para un Flipflop
Set-Reset
muestra
Inicialmente todas las entradas
o
enseguida;
Set-Clear
este
e
•
Cuando ocurre el primer pulso de
reloj (punto a), las entradas S y C
se
son 0, por lo tanto el FF no se
FF
afecta y permanece en el estado Q
responde cuando recibe un pulso de
= 0, es decir, Q = Qo.
reloj de subida (positivo).
•
Cuando ocurre el segundo pulso
de reloj (punto c) la entrada S
ahora es alta, con C aún baja. Así,
el FF se fija al estado 1 en el borde
ascendente
-transición
con
pendiente positiva- del pulso de
reloj.
•
Cuando el tercer pulso de reloj
hace su transición positiva (punto
e), en ciM que S=0 y C= , lo que
- Características de tiempos
ocasiona que el FF se borre al
estado 0.
En la figura que aparece en la siguiente
página se representan las formas de
onda presentes en la operación del
flip-flop sincronizado por reloj. Con
base en esa figura, y considerando que
•
El
cuarto
nuevamente
establece el FF al estado Q=1
(punto g), porque S=1 y C=0
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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pulso
201
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cuando
ocurre
la
transición
positiva.
•
El quinto pulso también encuentra
que S=1 y C=O cuando hace su
transición de pendiente positiva.
Sin embargo, Q ya es alta y, por lo
tanto, permanece en ese estado.
•
La condición S=C=1 no se debe
usar porque da como resultado
una condición ambigua.
La
circuitería
interna
de
un
FF
sincronizado por pulsos de reloj no
requiere un análisis detallado porque
todos los tipos de FF están fácilmente
disponibles
integrados.
en
forma
de
circuitos
A manera de ejemplo, en la figura se
muestra una versión simplificada de la
circuitería interna de un FF SC
disparado por el borde.
S-C
Como se advierte en el esquema, el
circuito tiene tres secciones:
1) Un latch básico de compuertas
NAND formado por NAND-3 y
NAND-4
2) Un circuito conductor de pulsos
- Estructura y funcionamiento del
circuito
formado por NAND-1 y NAND-2
3) Un circuito detector de bordes
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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202
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El análisis del mismo, permite ver
•
cómo el detector de bordes produce un
flip-flops
hacia positivo, al mismo tiempo que la
información
que
y
si
lo
se
consideras
necesario, compleméntala
transición activa el pulso de entrada
que
CLK. El circuito conductor del pulso
duración- a la entrada SET o CLEAR del
la
presenta en este manual sobre los
pico (CLK*) de corta duración que va
"dirige" el pico impulso de muy corta
Revisa
resuelvas
ejercicio.
•
el
para
siguiente
En la figura que aparece debajo
latch, de acuerdo con los niveles
de este párrafo se muestra el
S=1 y C=0 la señal CLK* se invierte y
bits; suponiendo que inicialmente
presentes en S y C. Por ejemplo, con
registro de desplazamiento de 4
pasa por la compuerta NAND-1 para
Q0=Q1=0 y Q2=Q3=1, dibuja la
SET del latch que resulta en Q=1. Con
si se aplica una secuencia de
pasa por NAND-2 para producir un
sincrónica con el reloj.
producir un pulso bajo en la entrada
señal de salida de cada flip-flop,
S=0 y C=1 se invierte la señal CLK* y
entrada
10101
de
manera
pulso bajo en la entrada “BORRAR” del
latch que restablece Q=0.
PAEA CONTEXTUALIZAR CON:
Realización del ejercicio
•
Compara tus resultados con los
de tus compañeros y si persisten
Competencia analítica
Definir las salidas de los FF de
acuerdo con las especificaciones
recibidas.
dudas sobre la solución correcta,
consúltalas con algún especialista
o con el PSP
Estudio individual
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
203
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En la figura siguiente se muestran el
teórica
Competencia
científico-
Consulta
flip-flop D sincronizado por reloj que
dispara en una transición positiva del
Describir los distintos tipos de flipflops
de
acuerdo
con
sus
características.
•
símbolo y la tabla de verdad para un
en
algún
pulso de reloj. A diferencia de los flipflop SC y JK, este flip-flop sólo tiene
una entrada síncrona de control, D,
que significa datos.
texto
especializado o en las fuentes
disponibles en la Internet cuáles
son los diferentes tipos de flip-
flops que pueden ser activados
por nivel y en qué consisten los
flip-flops maestro-esclavo.
•
Elabora una cuadro en el que
expliques
cuáles
características
y
en
son
qué
sus
se
diferencian unos de otros
•
Estudia
el cuadro hasta que
consideres que puedes hacer una
descripción completa de cada uno
de esos flip-flops
- Características de tiempos
En la figura que aparece debajo de este
párrafo se presentan una figura que
ayuda
a
comprender
cómo
se
comportan los tiempos. Con base en
ella, supóngase que inicialmente Q es
alta.
Cuando
ocurre
la
primera
transición positiva en el punto a, la
entrada
D
está
en
bajo;
de
esta
manera, Q pasará al estado 0. Aunque
el nivel en la entrada D cambia entre
los puntos a y b, no tiene efecto en Q:
Q almacena el nivel bajo que estaba en
•
El Flip-flop D
- Tabla de excitación
D en el punto a. Cuando ocurre la
transición positiva en b, Q pasa a alto
puesto que D está en ALTO en ese
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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204
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momento. Q almacena este estado alto
Como puede verse en la figura que
hasta que la transición negativa en el
aparece enseguida, la operación del
punto C ocasiona que Q pase a baja,
flip-flop es muy simple: Q pasará al
momento.
entrada D cuando ocurra una transición
puesto que D está en bajo en ese
mismo estado que esté presente en la
positiva del reloj. En otras palabras, el
nivel presente en D se almacenará en el
flip´flop en el instante en que ocurra la
transición positiva del reloj.
De manera similar, la salida Q adopta
los niveles presentes en D cuando
ocurre la transición positiva en los
puntos d. e, f y g.
Asimismo, se puede observar que Q
permanece en alto en el punto e
porque D aún está en alto.
También es importante recordar que Q
sólo puede cambiar cuando 001 es
una transición negativa. La entrada D
no tiene efecto entre las transiciones
CONTEXTUALIZAR CON:
Comparación de resultados con
otros compañeros
con pendiente positiva.
- Estructura y funcionamiento del
Competencia para la vida
circuito
Presentar sus ideas y argumentarlas
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205
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con claridad, en un ambiente de
respeto.
•
RESULTADO DE APRENDIZAJE
Con base en tus conocimientos
sobre la operación de circuitos
lógicos secuenciales empleando
flip-flops,
redacta
3
conclusiones sobre el tema y
escribe los argumentos en los
que
te
basaste
para
establecerlas.
•
con
y
tus
plantea
argumentos para explicarlas
•
tus
Escucha y analiza atentamente
tus compañeros
Contra-argumenta
Mantente
se
lleva
si
respetuoso
intervenciones
de
de
lo
las
tus
compañeros, utiliza un lenguaje
adecuado para la discusión
y
cuida que tus intervenciones
sigan el orden establecido por
el grupo.
digital
a
cabo
es
común que se requiera retenerlos
en
ubicaciones
de
el
datos
intermedias
del
temporal
para
almacenamiento
que
se
envíen
a
otra
localización
similar.
A
consideras necesario
•
Cuando
manipularlos y modificarlos antes de
las observaciones que te hagan
•
2.3.1. REGISTROS DE CORRIMIENTO
procesamiento
Compártelas
compañeros
2.3
Operar
circuitos
lógicos
secuenciales empleando registros de
corrimiento y contadores.
los
permiten
dispositivos
llevar
almacenamiento
a
digitales
que
cabo
temporal
este
se
les
conoce como registros de corrimiento
o registros de desplazamiento.
En virtud de que las características
básicas de dichos registros son la
memoria
y
el
desplazamiento
de
información, se trata de registros son
circuitos secuenciales constituidos por
flip-flops, cada uno de los cuales
maneja un bit de la palabra binaria.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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206
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Por lo general se da el calificativo de
registro a un conjunto de 8 o más flipflops. Muchos registros usan flip-flops
tipo D aunque también es común el
Ambos tipos pueden obtenerse sin
dificultad como unidades comerciales.
Son muy populares los de 8 bits, ya
en
frecuencia
los
computadores
manipulan
Out) permite hacer
tanto
la carga
como la lectura en forma paralela y
también tiene la posibilidad de hacerlo
en forma serial; de ahí que se le
uso de flip-flops JK.
que
El registro PIPO (Parallel in – Parellel
bytes
con
de
considere como el registro universal. El
principio de funcionamiento de este
tipo de registro en paralelo
se muestra a continuación.
información.
•
Registros de corrimiento genéricos
Un registro de desplazamiento es un
grupo de FF conectados de tal manera
que cada uno transfiere su bit de
información
al
siguiente
FF
más
significativo del registro en presencia
- Entrada serial-salida serial
Este registro se conoce como Registro
SISO (Serial In – Serial Out) y recibe
de un pulso adecuado del reloj.
datos en forma serial, es decir, el
Los registros de desplazamiento se
de datos binarios, de tal forma que a
pueden clasificar de acuerdo con la
forma en que reciben y entregan los
datos como sigue:
- Entrada en paralelo y Salida en
paralelo
primer FF está conectado a una fuente
cada pulso de reloj cada uno de estos
datos es transportado a lo largo de
toda la cadena de FF’s. El principio de
operación se muestra en el siguiente
esquema:
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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207
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- Pulso de corrimiento
Un registro de desplazamiento consiste
en un grupo de flip-flops conectados
de tal manera que cada uno transfiere
su bit de información al siguiente flip-
- Control Clear
flop más significativo del registro en
presencia de un pulso adecuado de
reloj denominado también pulso de
corrimiento.
registros
como se
advierte en ella, los bits se desplazan
se reciben ceros en la posición vacante
que deja el bit más significativo de la
secuencia, es decir, el de la izquierda.
Clear
o CLR que se
registro en ceros; de ahí se deriva el
nombre de control clear.
- Control Preset
pulso de reloj, de manera tal que los
cuando son desplazados al tiempo que
corrimiento
utiliza para poner todos los bits del
una posición hacia la derecha con cada
bits de la extrema derecha se pierden
de
cuentan con una entrada asincrónica
denominada
En la siguiente imagen se muestra su
forma básica de operación;
Algunos
En algunos registros de corrimiento se
utiliza este control porque permite
“precargar” información en el registro;
es decir, esta función permite ingresar
datos al registro antes de iniciar el
pulso de corrimiento.
•
Registros de corrimiento MSI
Los diversos tipos de registros se
clasifican como sigue de acuerdo con
la forma en que pueden
ingresar los
datos para su almacenamiento, y a la
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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208
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forma en la cual se les da salida del
configurarse de tal forma que opere
registro.
como
¾ Entrada en paralelo-salida en
paralelo
registro
del
tipo
paralelo-
paralelo o bien serie-serie.
En este tipo de registro todos los flip-
flop’s son enviados a un estado bajo
¾ Entrada serial-salida serial
cuando se aplica un nivel bajo en la
¾ Entrada en paralelo-salida serial
entrada indicada como CLEAR, siempre
¾ Entrada serial-salida en paralelo
encuentre
Cada uno de tipos de registro, así
como algunas variaciones de ellos, se
encuentran disponibles en forma de
circuito integrado, así que
es muy
probable que un diseñador de circuitos
lógicos
encuentre
en
el
mercado
exactamente lo que se requiere para
y
cuando
la
entrada
inactiva
PRESET
(nivel
se
bajo);
el
control de CLEAR es independiente del
pulso de reloj.
El registro puede ser operado para
carga en paralelo usando de manera
conjunta las entradas CLEAR y PRESET.
Después que se han colocado todos los
una aplicación determinada.
FF en cero, los datos son cargados de
Enseguida se describen algunos de los
entradas señaladas como A, B, C, D y E,
registros de corrimiento disponibles en
el mercado.
manera individual en cada una de las
y
cuando
un
pulso
alto
ha
sido
colocado en la entrada PRESET para
habilitar el modo de carga.
- El registro SN 7496
Se trata de un registro de corrimiento
tipo serie-paralelo o bien paralelo-
serie compuesto internamente por 5
flip-flop’s
RS
entradas
como
configurados
La tabla de verdad y el símbolo lógico
de este tipo de registro se muestran a
continuación.
como
maestro-esclavo; así que tanto las
salidas
pueden
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
209
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
En virtud de que este circuito es
obsoleto, difícilmente se encuentra en
el mercado. Sin embargo, se presenta
por si lo encontraran en algún circuito
lógica ya implementado. Su tabla de
verdad
y
su
símbolo
lógico
se
muestran a continuación.
- El registro de corrimiento SN74165
Se trata de un registro de ocho bits de
carga paralela. La carga de datos se
hace de manera directa en cada una de
las entradas, siempre y cuando el
terminal
SHIFT/LOAD
se
encuentra
- El circuito SN74179
activado con un pulso bajo de señal.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
210
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Este es un registro de carga paralela de
Este registro es conocido como registro
4 bits que realiza de manera síncrona,
bidireccional universal de cuatro bits.
su frecuencia de operación es de 39
Funciona con carga paralela síncrona y
información se hace hacia la derecha.
derecha y hacia la izquierda.
Mhz
y
el
desplazamiento
de
la
Su tabla de verdad y su encapsulado se
muestran en la siguiente figura.
puede tener desplazamientos hacia la
Está diseñado para programarse en
cualquier tipo de configuración y según
las necesidades de diseño; la carga
síncrona en paralelo se logra enviando
a los terminales S0 y S1 un pulso
positivo (alto). Durante la carga de
datos la función de corrimiento está
inhabilitada. Su tabla de verdad y su
símbolo se muestran a continuación.
- El
registro
de
corrimiento
SN74194
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
211
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
implementación
•
Repasa nuevamente la sección
dedicada
a
corrimiento
los
registros
de
y
elabora
un
resumen en el que describas las
principales
características
de
cada uno de los tipos revisados
•
Agrega
también
qué
efectos
tiene el pulso de corrimiento, el
control Clear y el Control Preset
•
Estudia
el
resumen
que
elaboraste.
•
CONTEXTUALIZAR CON:
Resumen
Ejemplos de diseño con registros
- Unidad sumadora Serial
En una sección anterior a ésta, se
explicó que al circuito lógico que
forma la suma aritmética de dos bits y
un acarreo previo se le conoce como
Competencia lógica
Identificar los distintos tipos de
registros de corrimiento y las
funciones relacionadas con su
“Sumador completo”. Los dos números
binarios pueden sumarse en forma
serie
desplazando
o
bits
significativos en forma secuencial a
través de un sumador completo. El bit
de suma de salida de un sumador
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
pares
212
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
completo es desplazado al registro que
a través de un registro de corrimiento
retiene
SISO o bien un registro SIPO ya que,
la
suma
y
el acarreo del
sumador completo es almacenado en
puede
flip-flop proporciona el acarreo para el
bien sólo la carga puede ser de manera
están saliendo de los registros de
de manera paralela.
un flip-flop especial; entonces, dicho
siguiente par de bits significativos que
desplazamiento en los que se retienen
el sumador y el sumando.
El Circuito lógico correspondiente se
interesarnos
la
recepción
y
descarga de datos de manera serial, o
serial y la entrega de datos a la salida
La Figura
ejemplifica un circuito de
acumulador que incluye tanto carga
paralela
como
serial
además
de
desplazar la información de ambas
muestra en el siguiente esquema:
formas.
Este
circuito
ejemplifica
además los dos tipos de acumuladores
tanto serial como paralelo.
-Acumuladores seriales
Un Acumulador no es más que un
registro
donde
se
almacenan
temporalmente los datos que serán
tratados por la unidad aritmético lógica
entro de un sistema digital que realice
operaciones
aritméticas
o
de
comparación.
El acumulador serial, se encarga de
recibir de manera serial la información
que proporciona la ALU. Esto puede ser
- Registros o acumuladores paralelos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
213
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Se
mencionó
previamente
que
un
variedad de compuertas. Cuando se
registro o acumulador es un grupo de
incluye en un paquete CI tendrá cuatro
flip-flop’s y compuertas que afectan
las transiciones del flip-flop. El número
de flip-flop’s en el registro indica el
número de bits almacenados en él.
Un registro de n bits consta de n flip-
flop’s y puede almacenar cualquier
información binaria que contenga n
bits. En la siguiente figura se muestra
un ejemplo de registro de cuatro bits.
salidas de A1 a A4, cuatro entradas I1
a I4, y tres entradas comunes de
control.
Cada una de las entradas de control
tiene un separador un amplificador no
inversor cuyo propósito es reducir la
carga de la señal de control de entrada.
Esto se debe a que cada entrada de
control se conecta solamente con una
entrada del separador en lugar de
hacerlo a las cuatro entradas de la
compuerta que habrían sido requeridas
si
la
compuerta
estuviera presente.
separadora
no
La entrada aclarar llega a una terminal
especial en cada flip-flop, la cual
aparece
marcada
con
un
círculo.
Cuando este terminal alcanza el 0, el
flip-flop es aclarado asincrónicamente,
es decir, sin que necesite un pulso de
reloj. Esta entrada es útil para llevar
todos los flip-flops del registro al
estado inicial aclarado antes de la
operación con su reloj. La entrada
De acuerdo con la figura, este registro
consta de cuatro flip-flops y
de una
aclarar debe llegar al estado 1 durante
las operaciones normales de reloj.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
214
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
El pulso de entrada de reloj del registro
Para cada I que es igual a 1, las
recibe
entradas del flip-flop correspondiente
continuamente
pulsos
sincronizados que son aplicados a
se mantienen en S=1 y R=0. Para cada
cada
está
entradas del flip-flop son R=1 y S=1;
círculo pequeño debajo del triángulo
registro, siempre y cuando la entrada
todos los flip-flops. La entrada CP en
uno
de
los
flip-flops
marcada con un pequeño triángulo. El
indica que las transiciones de salida del
flip-flop ocurren durante el flanco
descendente
del
pulso
de
de
que
ocurra
transición de salida
o
no
se debe a la
determinan
trasferida
al
carga esté en 1, la entrada aclarar esté
en 1, y ocurra un pulso de reloj. Este
a que todos los bits del registro se
Las dos compuertas AND y el inversor
flip-flop
es
una
entradas /¡ e /4.
cada
información
tipo de transferencia se designa como
entrada carga y al estado de las
en
esta
reloj
(transiciones de 1 a 0). Sin embargo, el
hecho
I que es igual a 0, las correspondientes
los
valores de las entradas R y S. Si la
entrada de carga es 0, tanto R como S
transferencia de carga paralela debido
cargan simultáneamente.
Cuando el registro está dentro de un
paquete CI tendrá cuatro terminales de
salida, cuatro terminales de entrada,
tres terminales de control y dos o tres
terminales de suministro de potencia.
Por consiguiente el registro puede
están en 0 y no puede ocurrir cambio
encerrarse en un paquete estándar de
de estado con ningún pulso de reloj.
14 patas,
Así, la entrada carga es una variable de
control que puede prevenir cualquier
puede expandirse a cinco
bits en un paquete de 16 patas,
o a
nueve bits en un paquete de 24 patas.
cambio de información en el registro,
Si se necesitan más de cuatro bits para
0. Cuando la entrada carga alcanza el
o más CI’s de 14 patas. Así, un registro
siempre y cuando su entrada esté en
el registro, se tendrán que utilizar dos
1, las entradas I1 a I4 determinan la
de 8 bits requiere dos CI’s y un registro
información
de 16 bits requiere cuatro CI’s.
binaria
que
debe
ser
trasferida al registro en el siguiente
pulso de reloj.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
215
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
− Secuenciadores (luces y
CONTEXTUALIZAR CON:
anuncios publicitarios).
Elaboración de trabajo
− Multiplicaciones y divisiones
por 2, 4, 8, 16 bits.
− Operaciones que se hacen en
Competencia lógica.
forma secuencial.
Describir el papel de los registros
de corrimiento en distintas
aplicaciones prácticas.
•
•
•
por
escrito
tu
explicación sobre la utilidad y
es el papel que tienen para el
papel
la
de
los
registros
de
corrimiento en la cada una de
información
las aplicaciones anteriores.
Identifica por qué son útiles
•
los registros de corrimiento en
y
qué
papel
juegan dichos registros
•
trabajo
los
y
analiza
las
semejanzas y diferencias que
encuentres
entre
tus
explicaciones y las que ellos
serie en paralelo y viceversa.
propongan
•
Si persisten dudas al respecto,
consúltalas
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
el
Comparte tus ideas a con tus
compañeros
− Conversión de protocolo
microcomputadores.
en
para sacar tus conclusiones
− Transmisión de datos.
− Puertos de salida de los
Incluye
argumentos en que te basaste
cada una de las siguientes
aplicaciones
consulta
Elabora un trabajo en el que
presentes
analiza cuidadosamente cuál
•
necesario,
puedas realizar la tarea.
los registros de corrimiento y
digital de
es
información adicional para que
Repasa la sección dedicada a
procesamiento
Si
con
algún
216
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
especialista o con el PSP.
Contadores
Los
contadores
son
circuitos
de
propósitos específicos construidos a
partir
de
Flip-flop´s
especialmente
para
y
las
diseñados
tareas
de
conteo de eventos en un sistema
digital.
Pueden clasificarse en dos grandes
grupos: el de Contadores síncronos y el
de Contadores asíncronos.
•
añadido dos compuertas AND.
Para que un contador opere de manera
síncrona la señal de reloj debe llegar al
mismo tiempo a los FF que componen
Esto
siguiente diagrama.
se
la señal del reloj está conectada a
reloj es común a los FF’s y se han
Contadores binarios
circuito.
asíncrono pero con la diferencia de que
todos y cada uno de los FF, es decir, el
-Contadores binarios síncronos
el
Este tipo de contador es semejante al
ilustra
en
el
- Contadores binarios asíncronos
El más sencillo de los contadores
digitales es el conocido como
“Contador de rizado” o “Contador de 4
bits”; el esquema que tiene aparece en
la siguiente figura.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
217
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Este tipo de contadores tienen una
secuencia definida; esto significa que
llevan a cabo el conteo según el código
BCD (Binary Code Decade) y, por lo
tanto, las combinaciones de conteo
válidas para este contador serán desde
0000 hasta 1000 (0 a 9) que son las
diez combinaciones válidas en código
BCD.
De acuerdo con el diagrama, la señal
de reloj se conecta al primero de los
Flip-flop´s y
los relojes de los FF
siguientes se derivan de las salidas de
los FF que los preceden. Los leds
colocados en las salidas de los FF
indican de manera visual el conteo
ascendente.
un Contador BCD.
Debido a que los relojes de los FF
dependen de las salidas de los FF
anteriores,
se
considera
que
este
contador opera de manera asincrónica.
•
La figura anterior muestra el circuito de
Los Contadores BCD
-Contador BCD síncrono
- Contadores BCD asíncronos
Una característica de los contadores
asíncronos es –como su nombre lo
indica- que no poseen una entrada de
reloj común a todos los flip-flop´s. En
este sentido, los últimos FF tienen
como entrada de reloj la salida de los
FF en etapas anteriores a ellos. Este
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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218
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
comportamiento en los contadores BCD
asíncronos se ilustra con el siguiente
diagrama:
Siguiendo la imagen de la figura, la
•
Contadores
Ascendente/Descendente
entrada
de
control
“ascendente/descendente”
es la que
controla y determina si las salidas
normales del FF o las salidas invertidas
- Contadores
Ascendente/Descendente
síncronos
del FF se alimentan a las entradas J y K
de los flip-flop’s sucesivos.
Cuando “ascendente-descendente” se
mantiene en ALTO, las compuertas
AND 1 y 2 se habilitan, mientras que
En la siguiente figura se muestra cómo
formar un contador ascendentedescendente en paralelo.
las
compuertas
AND
3
y
4
se
deshabilitan (nótese el inversor). Esto
permite que las entradas A y B pasen a
través de las compuertas 1 y 2 hasta
las entradas J y K de los flip-flop’s B y
C.
Si
“ascendente-descendente”
se
mantiene en BAJO, las compuertas AND
1 y 2 se deshabilitan, mientras que las
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
219
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
compuertas
habilitadas.
AND
3
Esto
y
4
permite
están
que
las
salidas A y B pasen a través de las
compuertas 3 y 4 hacia las entradas J y
operación de conteo ascendente es
activa en ALTO y la operación de
conteo descendente es activa en BAJO.
K de los flip-flop’s B y C. Las formas de
- Contadores Ascendente/Descendente
figura muestran cómo se realiza esta
Es
asíncronos
onda que aparecen en la siguiente
operación.
relativamente
fácil
construir
contadores descendentes (de rizo) que
permiten
contar
hacia
abajo
hasta
llegar a cero a partir de un conteo
máximo. Antes de analizar el circuito
para un contador descendente de rizo
conviene examinar la secuencia de
conteo descendente para un contador
de tres bits:
De
acuerdo
contador
con
la
figura
de
este
descendente
MOD-8
un
que
Es importante notar que para los
aparece
“ascendente-descendente”=
estados de salida del FF a medida que
primeros
cinco
pulsos
de
1
reloj,
y
el
debajo
de
párrafo,
supóngase que A, B y C representan los
contador cuenta hacia arriba, mientras
el contador pasa por su secuencia.
“ascendente-descendente”=
(LSB) cambia estados (conmuta) en
que
para los últimos cinco pulsos,
contador cuenta hacia abajo.
O
y
el
La nomenclatura empleada para la
señal
de
control
(“ascendente-
descendente”) se eligió para dejar en
claro cómo afecta
al contador:
la
Como se observa en ella, el flip-flop A
cada etapa de la secuencia como lo
hace en el contador ascendente. El flip-
flop B cambia estados cada vez que A
pasa de BAJO a ALTO; C cambia
estados cada vez que B pasa de BAJO a
ALTO. Así, en un contador descendente
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
220
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
cada FF, excepto el primero, debe
cambiar estados cuando el FF anterior
pasa de BAJO a ALTO. Si los flip-flop’s
tienen entradas CLK que responden a
transiciones
negativas
(de
ALTO
a
BAJO), entonces se puede colocar un
inversor enfrente de cada entrada CLK:
sin embargo, se puede lograr el mismo
efecto excitando cada entrada CLK del
FF desde la salida invertida del FF
anterior.
Los pulsos de entrada se aplican
al
flip-flop A. La salida A’ sirve como la
entrada CLK para el flip-flop B; la
salida B’ sirve como entrada CLK para
el flip flop C. Las formas de onda en A,
B y C muestran que B cambia de estado
cuando A pasa de BAJO a ALTO (de
manera que A pasa de ALTO a BAJO) y
C cambia de estado cuando B pasa de
BAJO a ALTO. Esto da como resultado
la secuencia de conteo descendente
deseada en las entradas C, B y A. Esta
secuencia se representa en el diagrama
de transición de estados que aparece
un poco más adelante.
Los contadores descendentes no se
utilizan tanto como los ascendentes. Su
principal
aplicación
situaciones en las que se debe saber
cuándo
ha
ocurrido
un
número
deseado de pulsos de entrada. En estas
situaciones el contador descendente se
preestablece con el número deseado y
luego se permite que cuente hacia
abajo a medida que se apliquen los
pulsos. Cuando el contador llega al
estado cero esto se detecta mediante
una
compuerta
lógica
cuya
salida
indica que el número prefijado de
pulsos ha ocurrido.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
corresponde a
221
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
información
adicional
si
lo
consideras necesario, elabora
el diagrama de estados y el
circuito para implementar el
contador digital que usa un
reloj digital.
•
Redacta la explicación de la
forma
en
contador
Diagrama de transición de estados
y
que
el
opera
el
diagrama
estados respectivo
CONTEXTUALIZAR CON:
Realización del ejercicio
•
Los Contadores de Módulo N
- Los contadores de Módulo N
síncronos
Competencia analítica
Interpretar la operación de los
contadores con base en diagramas
de los circuitos y en diagramas de
estados de acuerdo con el
propósito de diseño
•
Revisa nuevamente la sección
contadores que dividan por N, esto es,
módulo N, con circuitos tipo 74192 y
74193, es decodificando la cuenta
deseada y conectando la salida del
decodificador a la entrada de borrado,
CLEAR. Así, cuando el contador llega al
anterior, pon especial cuidado
número N, el decodificador lo inicializa
los contadores.
secuencia de conteo.
a los ejemplos de operación de
•
La manera más sencilla de diseñar
Con
base
en
lo
que
has
revisado sobre el tema, y en
a
En
cero, forzándolo
este
se
dice
que
su
el
contador es borrado por un glitch. A
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
sentido,
a reanudar
222
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
continuación se desarrolla un ejemplo
compuerta AND se conecta a ambas
para ilustrar este proceso.
entradas de borrado de los contadores,
Si se trata de diseñar un contador
Módulo
147,
utilizando
contadores
74LS193, lo primero que hay que hacer
es la
conversión del 147 decimal en
sistema binario: 10010011.
tanto, es necesario disponer de dos
contadores de 4 bits en cascada para
contener
números
cuenta de 147, todo el contador se
inicializa a cero, reanudando a partir
de este valor su conteo ascendente
otra vez. Obsérvese entonces cómo
cada 147 pulsos de reloj el contador se
Es decir, un número de 8 bits. Por
poder
por lo cual, cuando el sistema llega a la
de
esta
magnitud.
inicializa.
Es importante,
sin embargo, tener
presente que durante un tiempo muy
breve, tal vez 30 ó 40 nanosegundos,
el contador ha ocupado un estado que
sólo sirve para generar la condición de
En la figura siguiente se muestra el
circuito con el cual se consigue el
objetivo planteado:
inicialización a cero.
Esto origina un glitch que puede o no
resultar perjudicial, dependiendo de las
características de funcionamiento del
circuito o del ambiente en al cual opere
el divisor.
-
Los
contadores
de
Módulo
N
asíncronos
Como se advierte en la figura, la
compuerta AND decodifica la presencia
del número 147 en binario a las salidas
de los contadores, y en respuesta pone
su salida en nivel alto. La salida de la
El
contador
básico
está
limitado a números MOD que son
iguales a 2N, donde N es el número de
flip-flop’s. En realidad, este valor es el
número MOD máximo que se puede
obtener
usando
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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asíncrono
N
flip-flops.
El
223
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
contador básico se puede modificar
compuerta NAND sea ALTA, no
para producir números MOD menores
tendrá efecto en el contador. No
que 2N, permitiendo que el contador
obstante, cuando pase a BAJA
parte de la secuencia de conteo. Uno
tal
omita estados que normalmente son
de los métodos más comunes para
hacer esto se ilustra mediante un
contador de tres bits que se representa
en la figura enseguida.
borrará todos los flip-flop’s, de
forma
que
el
contador
inmediatamente pasará al estado
000.
¾ Las entradas a la compuerta
NAND son las salidas de los flip-
flop’s By C, y por ende, la salida
de la compuerta NAND pasará a
BAJO
cuando
condición
B=C=1.
ocurrirá
Esa
cuando
el
pulso
de
contador pase del estado 101 al
estado
110
en
el
entrada 6. El estado en BAJO de
la salida de la compuerta NAND
De acuerdo con la imagen, y sin
considerar
por
compuerta
NAND,
un
se
momento
ve
que
la
el
contador es un MOD-8 binario que
contará en secuencia de 000 a 111. Sin
embargo, la presencia de la compuerta
NAND modificará esta secuencia como
sigue:
¾ La salida de la compuerta NAND
inmediatamente por lo general
en unos cuantos nanosegundosrestablecerá
el
contador
al
estado 000. Una vez que los flipflop’s se hayan restablecido, la
salida de la compuerta NAND
retornará a ALTO, ya que la
condición B=C=1 ya no existe.
Por lo tanto, la secuencia de
está conectada a las entradas
conteo es:
asíncronas CLEAR de cada flip-
flop. Mientras que la salida de la
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
224
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
electrónica digital y sus
características.
•
A continuación se presenta una
lista de algunos contadores en
circuito
integrado
de
uso
difundido en Electrónica Digital,
investiga cuáles son sus pines o
¾ Aunque
el
contador
pasa
terminales y elabora un cuadro
al
en el que describas para que se
estado 110, permanece allí sólo
usa cada uno de ellos
durante algunos nano segundos
antes de reciclarse a 000. Así,
¾ Contador
podemos decir que este contador
¾ Contador Binario (14 bits)
(cinco) y luego se recicla a 000.
¾ Contador Binario (12 bits)
En esencia omite 110 y 111, de
tal forma que pasa por seis
¾ Contador Decadal (4 bits)
estados diferentes, por lo cual se
¾ Contador Decadal Up/Down (4
trata de un contador MOD-6.
Investigación documental
Decadal
Up/Down
cuenta de 000 (cero) a 101
CONTEXTUALIZAR CON:
Binario
bits)
•
Investiga
también
si
están
disponibles en el Mercado y cuál
es cu costo y complementa el
reporte de la investigación con la
información que obtengas sobre
Tecnológica
Competencia
esto.
Identificar los principales contadores
utilizados en el campo de la
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
225
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
fabricación y, por lo tanto,
ser alterados por el usuario.
RESULTADO DE APRENDIZAJE
2.4
Operar circuitos lógicos
secuenciales
empleando
convertidores y memorias.
Estructura de las memorias ROM
Evidentemente, la estructura de las
memorias
tiene
almacenamiento
información.
Las memorias ROM
de las memorias ROM
denominadas
memorias
semiconductoras. Aunque, como su
nombre lo indica (Read Only Memory),
se trata de memorias en que las que
los datos almacenados sólo pueden ser
leídos, tienen la ventaja de no perder
su información cuando se les retira el
voltaje de polarización.
bits
embargo,
el
de
cuando
este tipo, pero la más básica de ellas es
la que se conoce con el nombre de
memoria ROM, propiamente dicha; en
datos
bits, dicha estructura debe organizarse
de tal manera que los bits formen
“grupos” o “palabras” mediante las
En este sentido, se dice, por ejemplo,
que un microprocesador es de 8 bits
cuando el número de bits que se
transfieren simultáneamente es ocho;
una “palabra” es el número de bits que
se transfieren simultáneamente desde,
o hacia, la memoria. Por ejemplo, los
microprocesadores
de
8
bits
transfieren palabras o grupos de 8 bits.
Existe una variedad de memorias de
los
con
cuales se facilite su manipulación.
La memoria ROM pertenece a las
memoria
de
ver
modernas, se almacenan millones de
- Funcionamiento y características
esta
Sin
que
como en el caso de las memorias
2.4.1 MEMORIAS
•
no pueden
han
sido
incorporados durante su proceso de
Procesadores
poderosos
transfieren grupos de 16, de 32 y
algunos lo hacen en grupos de 64 bits.
Cada una de las palabras de una
memoria se almacena en una dirección
particular. Los datos que se almacenan
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
más
226
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
se escriben en la memoria, palabra por
para facilitar el manejo de los datos.
palabra.
ser
Luego entonces, puede decirse que en
usados o leídos posteriormente. Así,
la posición de memoria No. 6 está
toda
Allí
palabra
se
guardan
para
almacenada
en
una
memoria semiconductora posee dos
atributos fundamentales: su dirección,
lo que la ubica en cierta parte de la
memoria, y el dato, que es el conjunto
de
bits que se guardan en esta
localización.
almacenado el dato 11100001.
En la práctica, cuando a una memoria
como
la
anterior
se
le
pide
que
entregue el dato correspondiente a su
posición
de
memoria
No.
6,
ésta
procederá a colocar en sus pines de
salida la palabra cuyo contenido es
11100001.
Para
lograrlo,
memoria
el
dispositivo
contiene
decodificador
de
un
de
subsistema
direcciones,
que
permite el uso de unas cuantas líneas
de dirección para localizar cualquiera
de los datos almacenados.
En la siguiente figura se muestra cómo
En la figura siguiente se muestra el
caso de una memoria que contiene un
total de 128 bits organizados en 16
palabras de 8 bits cada una. Los
números a la izquierda indican la
opera este sistema de decodificación:
a
partir
de
n
líneas
de
direccionamiento el decodificador es
capaz de generar un total de 2n
direcciones diferentes.
dirección de cada uno de los datos o
localidades de memoria.
Conviene notar que en este ejemplo la
numeración que se usa es hexadecimal
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
227
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
que la interfaz se realice fácilmente
con
un
bus
computadora.
de
datos
Además
de
de
una
las
14
entradas de datos, tiene dos entradas
de habilitación, E y S. Ambas entradas
deben estar en BAJO para habilitar las
salidas de la MROM. La entrada E
también
realiza
una
función
de
reducción de potencia. Cuando E se
mantiene en ALTO, la circuitería interna
Por lo tanto, para el caso de una
memoria de 16 x 8 (16 palabras de 8
bits), sólo serán necesarias 4 líneas, lo
cual es suficiente para generar en el
decodificador
un
total
de
24=16
direcciones necesarias. Si se tratase,
por ejemplo, de una memoria con
capacidad de un Megabyte (1.048.576),
del chip se pone en un estado de
espera de bajo consumo de potencia
donde
utiliza
aproximadamente
un
cuarto de la corriente de alimentación
normal. El TMS47256 tiene un tiempo
de acceso de 200 ns y su consumo de
potencia en el modo de espera de
82.5mW.
se necesitarían un total 20 líneas de
La versión CMOS, el TMS47C256, tiene
direccionamiento,
un tiempo de acceso de 100ns y un
puesto
que
220=
1.048.576.
consumo de potencia en el modo de
espera de sólo 2.8mW.
- Circuito Comercial
El TMS47256 es una versión NMOS que
tiene una capacidad de 32K X 8. Su
símbolo se muestra en la figura que
aparece
enseguida.
Como
advertirse en ella, este circuito
puede
tiene
salidas de tres estados para permitir
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
228
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Para
aplicaciones
memoria
de
los
este
tipo
fabricantes
de
han
desarrollado PROM’s con enlace de
fusible
que
el
propio
usuario
programa; se trata de memorias que no
son programadas durante el proceso
de manufactura.
Sin embargo, una vez que se programa
una PROM es similar a una MROM
•
La
Memoria
ROM
Programable
(PROM)
También es una memoria digital pero
se caracteriza porque el valor de cada
bit depende del estado de un fusible
que puede ser quemado una sola vez.
Esto significa que en este tipo memoria
los datos pueden ser escritos una sola
vez a través del programador PROM.
Este tipo de memorias igual que las
ROM se utilizan para grabar datos de
(Mask Read-Only Memory) en la que no
se puede borrar o reprogramar.
Es decir, si el programa en la PROM es
defectuoso o hay que cambiarlo, se
debe desechar la PROM. Por esa razón,
con frecuencia a estos dispositivos se
les denomina ROM’s “programables
una sola vez;".
La estructura de la PROM con enlace de
fusible es muy similar a la estructura
MROM porque ciertas conexiones se
manera permanente, la diferencia es
dejan intactas o abiertas con el fin de
cantidades de información menores , o
un 1 ó un 0, según corresponda.
que
bien,
las
memorias
PROM
guardan
se trata de datos que deben
cambiar en muchos o todos los casos.
- Funcionamiento y características
programar una celda de memoria como
El
usuario
elegir
fundir
cualquiera de estos enlaces de fusibles
para
producir
el
almacenamiento
deseado de datos.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
puede
229
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
En general, un valor de datos se
dejándolo abierto y almacenando de
programa o "quema" en la ubicación de
manera permanente un 0 lógico. Las
una
las
columnas que tengan un 1 lógico por
información deseada en los pines de
fusible, y Vdd en el otro lado por lo
voltaje (10-30 V) a un pin especial de
y dejan intacto el fusible.
dirección,
entradas
de
aplicándola
ésta
y
a
colocando
la
datos para luego aplicar Vpp de alto
programación en el CI. En la siguiente
figura se muestra la programación
descrita.
ejemplo, Q()- tienen Vpp en un lado del
cual consumen mucho menos corriente
Una vez que todas las ubicaciones de
dirección hayan sido programadas de
esta
manea,
los
datos
quedarán
permanentemente almacenados en la
PROM y se podrán leer una y otra vez
ingresando a la dirección apropiada.
Los datos no cambiarán cuando se
remueva la energía del chip PROM,
porque nada causará que un enlace de
fusible abierto se cierre de nuevo.
- Circuito Comercial
Como puede deducirse con base en el
El TMS27PC256 es una PROM que se
diagrama, todos los transistores en la
fabrica con tecnología CMOS para alta
aplica a las terminales.
circuitos MOS y circuitos bipolares.
Las columnas
manejadas
fila seleccionada se encienden y Vpp se
o líneas de datos que
tienen un 0 lógico en ellas por ejemplo,
Q1 proporcionarán una trayectoria de
alta corriente a través del enlace de
fusible, quemándolo y por consiguiera
velocidad y una simple interfaz con
Todas
las
por
pueden
tecnología
ser
TTL
sin
necesidad de resistores de Pull up.
Cada salida puede manejar circuitos
TTL
sin
necesidad
de
resistores
externos.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
entradas
230
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Las salidas de datos son tri-estado
para conectar múltiples diseños a un
bus
común.
totalmente
El
TMS27PC256
compatible
con
es
ROM´s
MOS, PROM´S Y EPROM´S de 28 pines
y 256K.
El TMS27PC256 se ofrece en dos tipos
de encapsulado, el primero es de doble
línea para montaje en circuito impreso
en
perforaciones;
el
segundo
encapsulado es el denominado montaje
de superficie.
El símbolo lógico según la norma
IEEE/ANSI se muestra a continuación:
CONTEXTUALIZAR CON:
Investigación documental
El
encapsulado
correspondiente
a
doble línea y la disposición de pines se
muestra en las siguientes figuras:
Competencia de calidad.
Conocer las normas aplicables a la
representación de los circuitos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
231
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
lógicos.
•
que tú como profesional técnico
Investiga
en
puedas
textos
correctamente.
especializados o en las fuentes
disponibles en la Internet en qué
•
en información complementaria,
quién las establece y para qué
explica
sirven
los
comentarios sobre la importancia
manejar
los
comercialmente para identificar
búsqueda e incluye también tus
de
significan
la nomenclatura que se utiliza
presentes los resultados de tu
utilidad
qué
distintos elementos incluidos en
Elabora una nota en la que
y
Por ello, y con base en tus
conocimientos y -si lo requieres
consisten las normas IEEE/ANSI,
•
interpretarlos
circuitos
para
almacenamiento de información
estas
más usados.
normas en el campo profesional.
•
Realización del ejercicio
Confirma con tus compañeros,
con los propios vendedores de
estos productos o en alguna otra
fuente,
•
Interpretar la nomenclatura utilizada
en
circuitos
comerciales
para
almacenamiento de datos
Es
lógico
nombres
suponer
de
los
que
tu
interpretación
haya sido correcta.
Competencia lógica.
•
que
Si persisten dudas, consúltalas
con el PSP o con algún otro
especialista
los
dispositivos
tecnológicos que se encuentran
en el mercado traen aparejada
información útil para el usuario.
En este sentido, es conveniente
•
La Memoria Sólo de Lectura
Reprogramable (EPROM)
- Funcionamiento y Características
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
232
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Las EPROM, o Memorias sólo de Lectura
Reprogramables,
mediante
se
impulsos
programan
eléctricos
y
su
contenido se borra exponiéndolas a la
luz ultravioleta (de ahí la ventanita que
suelen
incorporar
este
tipo
de
circuitos), de manera tal que estos
rayos
atraen
los
elementos
fotosensibles, modificando su estado.
Celda de memoria de una EPROM
Cada transistor tiene una compuerta
flotante de SiO2 (sin conexión eléctrica)
que en estado normal se encuentra
apagado y almacena un 1 lógico.
Durante la programación, al aplicar una
tensión (10 a 25V) la región de la
Vista de la Ventanita de una EPROM La memoria EPROM, se compone de un
arreglo de transistores MOSFET de
Canal N de compuerta aislada. En la
figura
se
observa
el
transistor
funcionando como celda de memoria
en una EPROM.
compuerta
queda
cargada
eléctricamente,
haciendo
que
el
transistor se encienda, almacenando de
esta forma un 0 lógico. Este dato
queda
almacenado
permanente,
sin
de
forma
necesidad
de
mantener la tensión en la compuerta ya
que la carga eléctrica en la compuerta
puede permanecer por un período
aproximado de 10 años.
Las
EPROMs
también
emplean
transistores de puerta dual o FAMOS
(Floating
Gate
Avalanche-Injection
Metal-Oxide Semiconductor) de cargas
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
233
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
almacenadas. Estos transistores son
vez hecha la nueva programación, la
similares a los transistores de efecto de
EPROM puede instalarse de nuevo y se
campo (FETs) canal-P, pero tienen dos
volverá
compuertas. La compuerta interior o
flotante está completamente rodeada
por una capa aislante de dióxido de
silicio;
la
compuerta
superior
o
compuerta de control es la que está
efectivamente conectada a la circuitería
externa.
las EPROM’s conviene apuntar qué son
memorias
de
acceso
aleatorio,
generalmente leídas y eventualmente
borradas y reescritas.
información pertinente, se instala en el
sistema en que será utilizado como
dispositivo
de
lectura
solamente.
Eventualmente, y ante la necesidad de
alguna
modificación
en
la
información contenida o bien para ser
utilizada en otra aplicación, la EPROM
puede
retirarse
del
sistema
para
borrarla mediante su exposición a luz
ultravioleta con una longitud de onda
de
2537
longitud
como
una
memoria de sólo de lectura.
Es conveniente aclarar que una EPROM
no
puede
ser
borrada
parcial
o
selectivamente; de ahí que por más
pequeña
que
modificación
fuese
a
la
eventual
realizar
en
su
Angstroms
borrar y reprogramar en su totalidad.
Los tiempos medios de borrado de una
EPROM,
por
exposición
a
la
luz
ultravioleta, oscilan entre 10 y 30
minutos.
Una vez grabada una EPROM con la
realizar
comportar
contenido, inevitablemente se deberá
Para complementar la explicación de
las
a
(unidad
de
A = 10-10 m), y después
programarse con los nuevos datos. Una
Con el advenimiento de las nuevas
tecnologías
circuitos
la
fabricación
integrados,
se
de
pueden
emplear métodos eléctricos de borrado
que permiten hacerlo sin necesidad de
extraerlas de la tarjeta del circuito. Las
memorias de sólo lectura presentan un
esquema de direccionamiento similar
al
de
las
memorias
RAM.
El
microprocesador no puede cambiar el
contenido de la memoria ROM.
- Circuito Comercial
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
para
234
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
La siguiente figura muestra el símbolo
proviene
de
las
siglas
en
inglés
construyen
con
puede
Electrical Erasable Programmable Read
Only Memory. Actualmente estas
capacidad de almacenar un total de
transistores de tecnología MOS (Metal
lógico de una EPROM típica fabricada
en
tecnología
CMOS.
Como
verse en la figura, el dispositivo está en
2048 palabras de 8 bits cada una. Sus
salidas, una por cada bit de la palabra,
son triestado lo que se representa en
los
pequeños
triángulos
en
el
diagrama. El dispositivo opera a partir
de una fuente de 5V, el positivo de la
cual se conecta a los pines Vcc, pin 24,
y al de programación, pin 21.
memorias
se
Oxide Silice) y MNOS (Metal NitrideOxide Silicon).
Las celdas de memoria en las EEPROM
son similares a las celdas EPROM , y la
diferencia básica con aquéllas es la
capa
aislante
alrededor
de
cada
compuesta flotante, la cual es más
delgada y no es fotosensible.
Las memorias EEPROM son memorias
no-volátiles y eléctricamente borrables
a nivel de bytes. La posibilidad de
programar y borrar las memorias a
nivel
de
bit’s
supone
una
gran
flexibilidad, pero también una celda de
memoria más compleja. Además del
transistor de puerta flotante anterior,
es preciso un segundo transistor de
selección. El tener 2 transistores por
celda hace que las memorias EEPROM
•
La memoria EEPROM
- Funcionamiento y Características
La memoria EEPROM es programable y
borrable eléctricamente y su nombre
sean de baja densidad y mayor coste.
La programación requiere de tiempos
que oscilan entre 157 μ s y 625 μ s=bit.
Frente a las memorias EPROM,
EEPROM’s
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
ofrecen
la
ventaja
las
de
235
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
permitir su borrado y programación en
placa,
aunque
tienen
mayor
coste
debido a sus dos transistores por
celda.
En
cuanto
a
la
organización
y
asignación de patillas, estas memorias
se presentan como la UVPROM cuando
están organizadas en palabras de 8
bits.
En cuanto a la forma de referenciar los
circuitos,
estas
memorias
suelen
comenzar con el prefijo 28, de forma
Se programan de forma casi idéntica
que
borradas
cuanto a patillaje y modo de operación
pero
tienen
la
posibilidad
de
eléctricamente.
ser
Esta
característica permite que puedan ser
programadas
y
borradas
“en
el
circuito”.
tipo
de
memorias
es
más
complicada que sus equivalentes en
EPROM o PROM y por consiguiente,
bastante más cara-, en el mercado no
se dispone de una variedad muy amplia
y es habitual que para conseguirla haya
que
2864
indica
una
memoria
EEPROM de 64Kbytes, equivalente en
de lectura a la UVPROM 2764.
Una ventaja adicional de este tipo de
memorias radica en que no necesitan
Debido a que la celda elemental de
este
la
recurrir
a
fabricantes
especializados; por ejemplo, a Xicor.
24LC256
de una alta tensión de grabado porque
los
5
voltios
alimentación
de
la
habitual
tensión
sirven
de
para
hacerlo.
- Circuito Comercial
Una de las memorias de este tipo es la
memoria EEPROM - 28C64A que tiene
una capacidad de 8K X 8 (64 KB).
En la figura que aparece a continuación
se representa la disposición de los
pines de esta memoria; este tipo de
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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236
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
memoria se encuentra disponible en
dos tipos de encapsulado: DIL yPLCC.
Características
Técnicas
Referencia
28C64A
Tipo EEPROM
CMOS
Capacidad
Competencia de
información
Identifica las principales aplicaciones
de las memorias tipo RAM, ROM,
PROM, EPROM y EEPROM
•
Tomando en cuenta que conocer
las
(bits)
aplicaciones
de
los
dispositivos tecnológicos es una
8192 X 8
forma de entender también la
Tipo de salida
forma
5V
en
que
viceversa,
Tiempos de
sería
complementar
Acceso
conocimientos
120/150/200
muy
y
y
útil
tus
sobre
características
ns
operan,
las
forma
de
operación de los distintos tipos
Encapsulado
de
DIL-28 y
memoria
general
PLCC-32
con
sobre
una
el
visión
tipo
de
aplicaciones prácticas que tiene
cada una de ellas.
EEPROM 28C64A
CONTEXTUALIZAR CON:
Redacción de trabajo
•
Investiga en textos o revistas
especializados, o en las fuentes
disponibles
en
principales
aplicaciones
cuáles
son
la
algunas
Internet,
de
las
que
tienen las memorias RAM, ROM,
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
237
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
PROM, EPROM y EEPROM.
•
EEPROM
Elabora un cuadro en el que
concentres
la
•
información
nombres
obtenida y analízala.
•
forma
memoria
en
que
para
opera
la
conseguir
para
organizar
acumulativamente
las
de
de
características de estas formas
Elabora una breve explicación de
la
Aprovecha el significado de los
almacenamiento
información
los
objetivos en cada aplicación y
agrégala
al
reporte
con
los
resultados de la búsqueda que
hiciste.
2.4.2 EL CONVERTIDOR DIGITALANALÓGICO
Estudio individual
•
El Convertidor DAC de Escalera
R/2R
teórica
Esta versión, conocida como de red en
Competencia científico-
escalera, sólo requiere dos valores de
resistencias,
Describir las principales diferencias
entre
las
memorias
para
el
almacenamiento de datos de sólo
lectura.
•
Repasa
los
contenidos
por
lo
cual
su
implementación es muy sencilla.
que
revisaste sobre el tema y elabora
un esquema que te permita
estudiar
las
RAM.ROM,
PROM.
características
las
principales
memorias
EPROM
y
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
238
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Como ya se mencionó, en el sistema
binario, el bit más significativo es el de
mayor peso, o importancia; el bit que
le sigue, hacia la derecha, posee la
mitad
de
sucesivamente.
este
peso
y
así
En la siguiente figura se muestra un
diagrama
circuital
simplificado
que
ilustra el principio de funcionamiento
de un convertidor D/A. Puesto que el
amplificador
operacional
funciona
realimentado, el voltaje en el punto A
es cero, por ser una tierra virtual. Por
tanto, la corriente por cada una de las
•
La
resistencias
Funcionamiento
operación
de
es
inversamente
proporcional a sus respectivos valores.
los
convertidores
digital/analógico, o DACs (Digital to
Analog Converters) es muy sencilla.
básicamente
sumador,
convirtiendo
como
una
resistencia R/2 será el doble de la
corriente por la resistencia R y así
Un convertidor de digital a analógico
funciona
Esto significa que la corriente por la
un
palabra
sucesivamente. Por esto, el bit de más
peso, b5, en este caso, aporta la mayor
cantidad de corriente.
digital a un voltaje análogo equivalente
sumando todos los unos de la palabra
digital, pero asignándoles un peso de
acuerdo a su posición dentro de la
palabra.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
239
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Las corrientes que fluyen por las seis
resistencias también lo hacen por la
resistencia de realimentación, Rf; por
ello, la magnitud del voltaje a la salida
del amplificador es igual al producto
de la corriente total la suma de todas
las corrientes por el valor de esta
resistencia.
A
pesar
de
que
este
circuito
es
con frecuencia debido a que requiere
varias
Circuito Comercial
Los convertidores de la serie DAC0800
fabricados por National Semiconductor
son convertidores DAC de 8 bits y de
velocidades
elevadas,
lo
que
les
permite tiempos de estabilización de
conceptualmente sencillo, no se utiliza
de
•
resistencias
de
valores
diferentes cada una, las cuales deben
cumplir con requisitos estrictos de
precisión para garantizar la exactitud
en la operación del convertidor.
su salida de 100 ns.
La salida del dispositivo es una fuente
de
corriente,
así
que
debe
ser
convertida a voltaje, utilizando una
simple resistencia, o un convertidor
activo
de
corriente
amplificadores
a
voltaje
operacionales.
con
En
la
figura se muestra la manera típica de
conexión de este dispositivo.
Es
importante
convertidor
observar
tiene
dos
que
salidas
este
de
corriente balanceadas, lo que permite
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
240
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
generar voltajes diferenciales
a
su
El circuito que se representa en la
figura
salida.
Como se muestra en la siguiente
figura,
también
es
posible
utilizar
de
la
siguiente
página
corresponde a un convertidor flash de
3 bits.
únicamente una de las fuentes de
Para
entender
su
funcionamiento,
corriente a la salida.
supóngase que el voltaje de referencia,
Vref. es igual a 8V y que el voltaje de
entrada que se desea convertir es de
5.5 V. Debido a la red de divisores de
tensión
implementada
por
las
8
resistencias de valor R, la entrada
positiva al comparador superior es de
7V, la del siguiente comparador hacia
abajo es de 6V y así sucesivamente. Si
el voltaje de entrada que se aplica por
2.4.3 LOS CONVERTIDORES ADC
igual a todas las entradas negativas de
Convertidores tipo FLASH
entonces los 5 comparadores inferiores
•
los
7
comparadores
es
de
5.5V,
presentarán niveles bajos a sus salidas,
- Funcionamiento
mientras que en los dos superiores los
Los convertidores Flash son los más
niveles de salida serán altos. Es así
complejos
será interpretada como la de más alta
veloces,
pero
y
también
costosos.
los
Se
más
utilizan
ampliamente en osciloscopios digitales
entonces que la entrada al 74LS148
prioridad.
donde las velocidades de conversión
son extremadamente altas. Uno de
tales
convertidores
para
“n”
bits
requiere de 2n-1 comparadores, pero
la conversión se lleva a cabo en un solo
ciclo.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
241
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Este convertidor, además de requerir
un
número
componentes
muy
reducido
externos
para
de
su
funcionamiento, ofrece internamente la
función de muestreo y retención. Sus
salidas son triestado y opera a partir de
fuentes de voltaje de 3V, lo que le
permite funcionar con consumos de
potencia muy bajos (40 mW). En su
fabricación se emplea tecnología CMOS
y se ofrece en encapsulados TS-SOP de
20 pines.
En la figura siguiente se muestra la
configuración de pines del convertidor
y un diagrama esquemático en el que
se le muestra conectado para convertir
señales
- Circuito Comercial
El
ADC08351
es
un
de
una
fuente
de
baja
impedancia.
convertidor
“FLASH” de muy alta velocidad y sus
aplicaciones están relacionadas con la
digitalización
de
video,
cámaras
fotográficas digitales, comunicaciones,
imágenes médicas y otras, donde son
necesarias velocidades de conversión
bastante
altas.
El
ADC08351,
con
capacidad para 42 MSPS (Mega Samples
Per Second: Millones de muestras por
segundo) y con una resolución de 8
bits es una buena alternativa.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
242
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
La técnica de aproximaciones sucesivas
es una de las de más amplio uso para
la fabricación de convertidores A/D. Su
tiempo de conversión es inferior al de
las
otras
modalidades
de
convertidores, y, además, es constante,
independientemente de la magnitud
del dato a convertir. En la figura
siguiente se muestra el diagrama de
bloques que representa en forma muy
simplificada
el
principio
de
funcionamiento de un convertidor de 4
bits.
Obsérvese el circuito de desacoplo del
reloj
y
las
precauciones
en
el
suministro de voltaje para desacoplar
la entrada de potencia análoga y la
digital. La inductancia FE es en núcleo
de ferrita y se utiliza para evitar que
debido a la velocidad de operación tan
elevada el ruido de la sección digital se
filtre hacia la parte analógica.
•
Convertidores A/D tipo
Aproximaciones Sucesivas
- Funcionamiento
Para ponerlo en operación, además de
los elementos de control los cuales no
se muestran en el diagrama se requiere
un
registro
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de
aproximaciones
243
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
sucesivas
(SAR),
un
DAC
y
un
uno de los dispositivos más populares;
comparador.
el ADC0804.
Al iniciar un ciclo de conversión, el
En
control del dispositivo comienza por
continuación
bit
la
imagen
que
se
aparece
muestra
a
la
más
configuración de pines del ADC0804,
significativo del SAR. La salida del DAC
el cual es un CI CMOS de 20 pines que
se compara con el voltaje de entrada a
realiza
voltaje de entrada, el 1 lógico se
Algunas de sus características más
aplicar
un
1
lógico
al
ser convertido: si ésta es mayor que el
elimina y en su lugar se pone un 0. Por
conversión
A/D
usando
el
método de aproximaciones sucesivas.
importantes son las siguientes:
el contrario, si la comparación indica
que la salida del DAC es menor que el
voltaje de entrada, el 1 lógico en la
posición más
significativa se
deja.
Cumplida esta fase, el control procede
ahora a colocar un 1 en el siguiente bit
más
significativo
y
a
repetir
el
procedimiento descrito. Un convertidor
de 8 bits, por tanto, solo requerirá de 8
ciclos cómo estos para completar una
conversión.
¾ Tiene dos entradas analógicas,
- Circuito Comercial
VENT(+) y VENT(-), que permiten
Los ADC’s los comercializan varios
tener entradas diferenciales. En
fabricantes de CI y cuentan con un
otras
analógica
real,
rasgos de operación. Para tener una
diferencia
en
amplio
rango
de
características
y
idea de lo que en realidad se usa en
aplicaciones de sistemas se analizará
la
VENT,
los
entrada
es
la
voltajes
aplicados a estos pines (VENT
analógico=VENT[+] — VENT [—]).
En mediciones en un solo punto,
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
palabras,
244
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
la entrada analógica se aplica a
reloj de 606 kHz el tiempo de
VENT (+), en tanto que
conversión
VENT(—)
está conectada a tierra analógica.
Durante la operación normal, el
convertidor usa Vcc=+5 V como
voltaje
cíe
(bajo
voltaje)
referencia y la entrada analógica
puede variar de 0 a 5 V a límite
de escala.
¾ Convierte el voltaje analógico de
entrada a una salida digital de
ocho bits. Las salidas digitales
tienen búferes de triestado, de
modo que se pueden conectar
con
facilidad
en
una
configuración de bus de datos.
Con ocho bits, la resolución es 5
V/255 - 19-6 mV.
¾ Tiene
un
es
de
aproximadamente 100ns.
•
Convertidores
A/D tipo Rampa
Binaria
- Funcionamiento
En una de las versiones más simples
del ADC de rampa, se usa un contador
binario como registro y se permite que
el reloj incremente el contador un
escalón a la vez hasta VAX > VA. Se
denomina
ADC
de
rampa
digital
porque la forma de onda en VAX es una
especie de rampa escalón por escalón.
También
se
denomina
ADC
tipo
contador. En el siguiente esquema se
ilustra el diagrama de una ADC de
circuito
interno
rampa digital.
generador de reloj que produce
una frecuencia f=l/(l.lRc), donde
R
y
C
componentes
son
valores
de
conectados
externamente. Una frecuencia de
reloj común es 606 kHz usando
R=0k y C= 150 pF. Si se desea
se puede usar una señal de reloj
externa conectándola al pin CLK
IN. Si se usa una frecuencia de
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
245
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
La
figura
que
aparece
enseguida
permite complementar la explicación.
Como puede
observarse en ella, el
convertidor contiene un contador, un
− A
medida
que
el
contador
avanza, la salida del DAC, VAX. se
incrementa un escalón a la vez.
DAC, un comparador analógico y una
compuerta AND de control. La salida
del contador sirve como la señal activa
en BAJO de fin de conversión FDC. Si se
supone que VA el voltaje analógico que
será
convertido
es
positivo,
operación sería la siguiente:
la
− Se aplica un pulso de INICIO para
− Esto continúa hasta que VAX
restablecer el contador a 0. El
alcanza un escalón que excede
inhibe el escalón de los pulsos
mayor que VT (comúnmente de
hacia el contador.
FDC pasará a BAJO e inhibirá el
estado ALTO de INICIO también
de reloj por la compuerta AND
− Con ceros en su entrada, la
salida del DAC será VAX = 0 V,
− Como VA > VAX, la salida del
comparador, FDC, será ALTA.
− Cuando INICIO retorna a BAJO, la
compuerta AND se habilita y los
pulsos de reloj pasan hacia el
contador.
VA en una cantidad igual o
10 a 100 /uV). En este punto.
flujo de pulsos hacia el contador
y entonces éste dejará de contar.
− Ahora el proceso de conversión
está completo de acuerdo con lo
señalado mediante la transición
de ALTO a BAJO en FDC y el
contenido del contador es la
representación de VA.
− El contador mantendrá el valor
digital hasta que el siguiente
pulso de INICIO comience una
nueva conversión.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
246
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
- Circuito Comercial
− Necesita
Uno de los convertidores de rampa
binaria
comerciales
y
de
común
aplicación es el HI 5703 fabricado por
Intersil.
Se trata de un convertidor monolítico
analógico/digital
de
10
bits
está
diseñado para aplicaciones de grandes
velocidades y de bajo consumo de
potencia.
Tiene
una
frecuencia
de
muestreo de 40 Mb/s. Esta frecuencia
de muestreo se ha logrado con
una
arquitectura completamente diferencial
con circuitos internos de Simple &
Hold. Los latches de salida de datos
permiten tener la información de una
señal analógica de entrada con tan solo
una
sola
fuente
de
voltaje
− Interface TTL compatible
− Salidas digitales de 3.3 Volts
Algunas
de
sus
aplicaciones
importantes son:
− Digitalización
de
video
profesional
− Diagnóstico médico
− Sistemas
comunicación
− Adquisición
digitales
de
datos
de
a
alta
velocidad
siete ciclos de reloj.
En la siguiente figura se muestra la
Algunas características importantes y
HI5703.
de mayor relevancia para este ADC se
disposición de pines para el ADC
enlistan a continuación.
− Velocidad de muestreo: 40 MSPS
− Bajo consumo de potencia
− Gran ancho de banda de entrada
− Incluye un chip de sample & hold
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
247
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
En
el
esquema
enseguida
alambrado
se
para
que
aparece
ejemplifica
una
el
aplicación
típica.
CONTEXTUALIZAR CON:
Redacción de trabajo
Competencia tecnológica
Identificar las tendencias en el
desarrollo de los convertidores A/D y
D/A
•
Revisa nuevamente la sección de
este manual que se dedicó a
revisar
los
analógico-digital
convertidores
y
digital-
analógico y saca tus propias
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
248
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
conclusiones
sobre
la
importancia que tienen este tipo
de dispositivos en el mundo
contemporáneo.
•
Investiga
en
textos
especializados, en centros de
documentación
tecnológica
del
o
área
en
fuentes
disponibles en la Internet, ¿qué
limitaciones
presentan
actualmente
este
dispositivos?¿
tipo
Cómo
de
están
evolucionando y por qué? ¿qué
características tendrán a futuro y
para qué?
•
Elabora un trabajo escrito en el
que presentes los resultados de
tu investigación y analízalos
•
Revisa
las
conclusiones
que
habías planteado el iniciar esta
actividad y actualízalas con base
en las respuestas que diste a las
interrogantes
plantearon
trabajo.
para
que
se
te
realizar
este
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
249
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
PRÁCTICAS DE EJERCICIOS Y LISTAS DE COTEJO DEL CAPÍTULO 2
Unidad de
aprendizaje
2
Práctica número:
8
Nombre de la
práctica:
Operación de elementos biestables (Latches).
Propósito de la
Práctica
Al finalizar la práctica, el alumno operará diferentes circuitos de memoria
Escenario
Taller
Duración
3h
básicos implementados con compuertas (Latches).
Materiales
Cl 74LS32 (OR)
•
Maquinaria y Equipo
•
CI 74LS02 (NOR)
•
CI LS08 (AND)
•
CI 74LS00 (NAND)
•
•
•
4 Resistores de 330
• Unas pinzas de punta.
A.
• Unas pinzas pelacable
alimentación DC de 5 V/1
CI 74LS04 (NOT)
•
•
•
Herramienta
Una fuente de
Un multímetro.
• Unas pinzas de corte.
Un protoboard.
Ohm
Manual ECG de
reemplazos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
250
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
­Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
­Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
251
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Desarrollo
1. Consulta en tu manual de reemplazos ECG la configuración de pines de todos y cada uno
de los CI´s.
2. Una vez que has investigado la configuración de pines, arma el circuito de la figura 1.
Este es un circuito biestable formado por dos inversores interconectados con
realimentación. Los otros dos inversores conectados en cascada cumplen el propósito de
proveer aislamiento entre la carga (led) y el arreglo biestable.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
252
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
3. Energiza el circuito y verifica el estado de los dos leds a la salida del biestable.
4. Lleva a cabo la tarea de encender y apagar la fuente de voltaje observando que el estado
inicial de los leds es aleatorio (al azar) pero que mientras no se apague la fuente el
circuito mantendrá el estado de salida sin variación alguna.
5. Explica el funcionamiento del biestable de acuerdo a lo observado
LACTH SET”
6. Arma el circuito de la Figura 2 en protoboard, realiza el "Análisis de Estados" visto en
clase para obtener su tabla de verdad. NOTA: el switch S1 puede ser un alambre
conectado a tierra.
Nuevamente en este circuito el elemento responsable de almacenar la información es la
primera de las compuertas OR. La otra se coloca con el fin de suministrar el aislamiento
necesario para que el led no perturbe el funcionamiento del LATCH.
7. Acciona el "interruptor" S1 para introducir diferentes estados lógicos (0 ó 1) a la entrada
del LATCH
8. Observa lo que sucede cuando la salida queda en nivel alto y accionamos nuevamente el
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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253
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
switch S1.
9. Explica lo ocurrido en el punto anterior.
10. Anota el tipo de LATCH que es el circuito anterior.
11. Explica por qué es de este tipo.
LATCH SR”
12. Arma el circuito de la figura 3. Este es un cerrojo o Latch RS para el cual se verificarán los
estados lógicos a la salida
13. Lleva los dos interruptores S1 y S2 a su posición cerrada, con lo cual las entradas a las
compuertas se harán ambas cero.
14. Energiza el sistema y toma nota de su estado utilizando el led como indicador.
15. Explica el estado de la salida cuando ambos switches se encuentran en cero
16. Acciona el interruptor S1, llevándolo a su posición abierta, activando así la entrada S (set
poner en 1) del cerrojo y forzando la salida del mismo a 1.
17. Explica cómo ocurre lo anterior
18. Regrese el interruptor S1 a su posición cerrada, dejando nuevamente al cerrojo en estado
de reposo.
19. Repite el procedimiento indicado en el paso 4 pero ahora con e! interruptor S2
20. Anota lo que sucede cuando se realiza el procedimiento anterior
21. Regresa S1 a su posición original cerrado, colocando el sistema en reposo nuevamente.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
254
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
22. Ensaya ahora la activación o apertura simultánea de ambos interruptores
23. Anota lo que pasa cuando se lleva a cabo una activación de este tipo
24. Elabora la tabla de verdad correspondiente al Latch SR de acuerdo con las observaciones
realizadas durante el desarrollo de la actividad
25. Anota las conclusiones que consideres más relevantes
26. Presenta tus conclusiones y discútelas en el grupo
27. Desarma el circuito según las normas de seguridad aplicables
28. Limpia tu área de trabajo
29. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
30. Guarda los manuales de fabricante utilizados
31. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
incluyendo los
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
255
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Lista de cotejo de la práctica
número 8:
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una 9 aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
Si
No
No
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Consultó en el Manual de Reemplazos ECG la configuración de pines
de todos los CI’s
2. Armó el circuito de la figura 1
3. Energizó el circuito y verificó el estado de los led’s a la salida del
biestable
4. Llevó a cabo el encendido y apagado de la fuente de voltaje e hizo
las observaciones requeridas
5. Explicó el funcionamiento del biestable de acuerdo con sus
observaciones
6. Armó el circuito que se muestra en la figura 2 en protoboard, realizó
el
“análisis
de
correspondiente
estados”
y
elaboró
la
Tabla
de
Verdad”
7. Accionó el interruptor S1 para introducir diferentes estados lógicos
(0 ó1) a la entrada del Latch
8. Observó lo que ocurría cuando la salida queda en nivel alto y
nuevamente se acciona el switch S1
9. Explicó lo ocurrido en el punto anterior
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
256
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
Si
No
No
aplica
10. Respondió por escrito qué tipo de Latch es el del circuito anterior
11. Explicó por qué lo clasificó de esa manera
12. Armó el circuito que aparece en la figura 3.
13. Llevó los idos interruptores S1 y S2 a su posición cerrada para que
las entradas se colocaran en cero.
14. Energizó el sistema y tomó nota de su estado, utilizando
como indicador
al Led
15. Explicó el estado de la salida cuando ambos switches se encuentran
en cero
16. Accionó el interruptor S1, llevándolo a su posición abierta para
activar así la entrada S del cerrojo y forzar su salida en 1
17. Explicó el punto anterior
18. Regresó el interruptor S1 a su posición cerrada, dejando nuevamente
el cerrojo en estado de reposo
19. Repitió el procedimiento indicado pero ahora con el interruptor S2
20. Anotó lo que ocurre cuando se realiza el procedimiento anterior
21. Regresó S1 a su posición original cerrado, colocando al sistema
nuevamente en reposo
22. Ensayó la activación o apertura simultánea de ambos interruptores
23. Anotó lo que ocurre cuando se lleva a cabo una activación de este
tipo
24. Elaboró la Tabla de Verdad correspondiente al Latch SR de acuerdo
con las observaciones
25. Anotó las conclusiones más relevantes
26. Presentó sus conclusiones y las discutió en el grupo
27. Desarmó el circuito según las normas de seguridad aplicables
28. Limpió su área de trabajo
29. Guardó los dispositivos, materiales y equipos utilizados
30. Guardó los Manuales del Fabricante que utilizó
31. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control, en el que incluyó
también la descripción de los
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones de
la práctica
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e Instalación y Mantenimiento
257
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Observaciones:
PSP:
Hora de
inicio:
Hora de
término:
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e Instalación y Mantenimiento
Evaluación:
258
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Unidad de
aprendizaje
2
Práctica número:
9
Nombre de la
práctica:
Operación de contadores MSI
Propósito de la
Práctica
AL finalizar la práctica, el alumno operará elementos contadores
Escenario
Taller
Duración
4h
implementados en MSI, observando la concordancia de operación con lo
que se especifica en manuales de fabricantes.
Materiales
•
•
•
•
•
Cl 74LS193
•
2 interruptor SPTS
Un resistor de 10K
10 resistores de 330
•
•
Herramienta
UnA fuente de
• Unas pinzas de punta.
A.
• Unas pinzas pelacable
alimentación DC de 5 V/1
4 pulsadores NA
Ohm
•
Maquinaria y Equipo
Un multímetro.
• Unas pinzas de corte.
Un protoboard.
Manual ECG de
reemplazos
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
259
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
­Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
­Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
260
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Procedimiento
1. Consulta en tu manual de reemplazos ECG la configuración de pines de todos y cada uno
de los CI´s.
2. Una vez que has investigado la configuración de pines, arma el circuito de la figura 1.
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e Instalación y Mantenimiento
261
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
3. Lleva todos los interruptores a su posición cerrada y energiza el circuito.
4. Prefija en los interruptores de datos, SA – SD, el número 0111 (710).
5. Carga este dato en el contador pulsando momentáneamente el interruptor de carga SL.
6. Observa las líneas de salida del contador.
7. Explica qué es lo que ves después de hacer estos movimientos.
8. Decrementa el contador accionando repetidamente el interruptor SP
9. Anota cuántos pulsos de SP son necesarios para que el contador llegue a cero.
10. Anota las posibles diferencias en el conteo decreciente.
11. Ensaya a prefijar diferentes valores en el contador
12. Anota, en cada caso, lo que sucede.
13. Anota las conclusiones que consideres más relevantes
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
262
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
14. Presenta tus conclusiones y discútelas en grupo.
15. Desarma el circuito según las normas de seguridad aplicables
16. Limpia tu área de trabajo
17. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
18. Guarda los manuales de fabricante utilizados
19. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control, en el que incluyas
la descripción de los procedimientos realizados, y las observaciones y las conclusiones de
la práctica.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
263
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Lista de cotejo de la práctica
número 9:
Operación de contadores MSI
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De
la
siguiente
lista
marque
con
una
aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
Si
No
No
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Consultó en el Manual de Reemplazos ECG la configuración de todos
y cada uno de los CI’s
2. Armó el circuito de la figura 1
3. Llevó todos los interruptores a su posición cerrada y energizó el
circuito
4. Prefijó en los interruptores de datos SA-SD, el número 0111(710)
5. Cargó en el contador el dato anterior pulsando momentáneamente
el interruptor de carga SL
6. Observó las líneas de salida del contador
7. Explicó por qué ocurren los cambios que registró en sus
observaciones
8. Decrementó el contador accionando repetidamente el interruptor SP
9. Anotó cuántos pulsos de SP fueron necesarios para que el contador
llegara a cero
10. Anotó las posibles diferencias en el conteo decreciente
11. Ensayó a prefijar diferentes valores en el contador
12. Anotó lo que sucedió al realizar la actividad anterior
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
264
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Desarrollo
Si
No
No
aplica
13. Anotó las conclusiones más relevantes
14. Presentó sus conclusiones y las discutió en el grupo
15. Desarmó el circuito según las normas de seguridad aplicables
16. Limpió su área de trabajo
17. Guardó los dispositivos, materiales y equipos utilizados
18. Guardó los Manuales del Fabricante que utilizó
19. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control en el que incluyó la descripción de los procedimientos
realizados, y las observaciones y las conclusiones de la práctica
Observaciones:
PSP:
Hora de
inicio:
Hora de
término:
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e Instalación y Mantenimiento
Evaluación:
265
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Unidad de
aprendizaje
2
Práctica número:
10
Nombre de la
práctica:
Operación de registros de corrimiento como
Propósito de la
Práctica
Al finalizar la práctica el alumno manejará circuitos de corrimiento para
Escenario
Taller
Duración
3h
retardadores de datos
retardar la información en circuitos de control de tiempos.
Materiales
•
2 CI 74LS74
•
2 led
•
Un resistor de 1K Ω
•
2 resistor de 330 Ω
•
Manual ECG de
Maquinaria y Equipo
•
Una fuente de
alimentación DC de 5 V/1
A.
•
Un multímetro.
•
Un protoboard.
Herramienta
• Unas pinzas de punta.
• Unas pinzas de corte.
• Unas pinzas pelacable
reemplazos
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e Instalación y Mantenimiento
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Procedimiento
­Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
­Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
267
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Procedimiento
1. Arma, en protoboard, el circuito de la Figura 1 que se muestra utilizando los manuales del
fabricante.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
268
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
2. Verifica todas y cada una de las conexiones del circuito antes de energizar
3. Energiza el circuito con al fuente de 5V con la debida precaución
4. Anota el estado inicial de tu sistema (sin señal de reloj)
5. Alimenta la entrada del reloj donde corresponde. Nota: el reloj deberá tener una frecuencia
de 40 pulsos por minuto.
6. Manda un cero lógico a la entrada IN cerrando el switch 1.
7. Observa las salidas QA y QD (deberán ser cero)
8.
Anota tus observaciones
9. Ingresa un 1 lógico abriendo el switch S1
10. Observa la salida QA (deberá ser uno con el primer pulso de reloj)
11. Observa ahora la salida QD
12. Anota el número de pulsos de reloj necesarios para que “aparezca” el uno que ingresaste en
el punto 9.
13. Explica el funcionamiento del retardador de datos a tus compañeros de equipo.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
269
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
14. Anota tus conclusiones del funcionamiento del circuito
15. Discute tus conclusiones con tus compañeros de grupo
16. Desarma los circuitos según las normas de seguridad aplicables
17. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
18. Guarda los manuales de fabricante utilizados
19. Limpia tu área de trabajo
20. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
incluyendo los
270
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Lista de cotejo de la práctica
número 10:
Operación de registros de corrimiento como retardadores
de datos
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De
la
siguiente
lista
marque
con
una
9aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
Sí
No
No
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Armó en protoboard el circuito de la figura 1 con el apoyo de los
Manuales del Fabricante
2. Verificó todas y cada una de las conexiones del circuito antes de
energizar
3. Energizó el circuito con la fuente de 5 V con la precaución debida
4. Anotó el estado inicial de su sistema (sin señal de reloj)
5. Alimentó correctamente la entrada del reloj
6. Mandó un cero lógico a la entrada IN cerrando el switch 1
7. Verificó que las salidas QA y QD estuvieran en cero
8. Anotó sus observaciones sobre los resultados de las manipulaciones
anteriores
9. Ingresó un 1 lógico abriendo el switch S1
10. Verificó que la salida QA fuera 1 con el primer pulso de reloj
11. Observó lo que ocurre con la salida QD
12. Anotó el número de pulsos necesarios para que apareciera el 1 que
ingresó al abrir el switch S1
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e Instalación y Mantenimiento
271
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Desarrollo
Sí
No
No
aplica
13. Explicó el funcionamiento del retardador de datos a sus compañeros
de equipo
14. Anotó sus conclusiones sobre el funcionamiento del circuito
15. Discutió sus conclusiones con sus compañeros de grupo
16. Desarmó los circuitos de acuerdo con las normas de seguridad
aplicables
17. Guardó los dispositivos, materiales y equipos que utilizó
18. Guardó los Manuales del Fabricante que utilizó
19. Limpió su área de trabajo
20. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control en el que incluyó una descripción de los procedimientos
realizados, así como las observaciones y conclusiones de la práctica
Observaciones:
PSP:
Hora de
inicio:
Hora de
término:
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e Instalación y Mantenimiento
Evaluación:
272
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Unidad de
aprendizaje
2
Práctica número:
11
Nombre de la
práctica:
Operación de un convertidor D/A en circuitos de
Propósito de la
Práctica
Al finalizar la práctica el alumno identificará los principios de operación de
Escenario
Taller
Duración
3h
control
un convertidor D/A como elemento de acondicionamiento de señal en un
sistema electrónico de control
Materiales
•
Un Tablero de Lógica
Avanzada.
•
Un Tablero de Lógica
Maquinaria y Equipo
•
•
Un Multímetro Digital
Manual ECG.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
•
Una Fuente de 5 V cd
Básica.
•
Herramienta
20 Puntas con mini
conector.
•
Una pinza de punta
•
Una pinza de corte
273
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
­Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
­Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
• Aplicar las en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
• Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
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e Instalación y Mantenimiento
274
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
• Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Procedimiento
1. Utiliza tu tablero de lógica avanzada y alambra, el circuito de la Figura 1 que se muestra
utilizando los conectores correspondientes
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e Instalación y Mantenimiento
275
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
2. Verifica todas y cada una de las conexiones del circuito antes de energizar
3. Gira el potenciómetro del reloj variable completamente en el sentido horario, y el s).
4. Ajusta el período de barrido horizontal del osciloscopio a 0,1 milisegundos y la sensibilidad
vertical a 0,01 volt (10 mV.). La pantalla debe ser acoplada a la ca para estos pasos del
procedimiento; si empleas una punta de prueba de pantalla ajustable, colócala en la posición
X1. Asegúrese que el gancho de tierra está conectado a GND.
5.
Enciende la alimentación del circuito y observa la forma de la onda en el osciloscopio.
6. Describe la forma de la onda y explica.
7. Determina cuál es la resolución o el tamaño de cuantificación del convertidor D/A.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
276
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Procedimiento
8.
Identifica cuántos “pasos” existen en la forma de onda total.
9. Explica por qué la señal de escalera tiene el número de pasos observado en el punto8
10. Elabora conclusiones respecto al funcionamiento de un convertidor D/A
11. Discute tus conclusiones con tus compañeros de grupo tus conclusiones
12. Desarma los circuitos de conformidad con las normas de seguridad aplicables
13. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
14. Guarda los manuales de fabricante utilizados
15. Limpia tu área de trabajo
16. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control, en el cual incluyó
una descripción de los procedimientos realizados, así como
conclusiones de la práctica.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
e Instalación y Mantenimiento
las observaciones y las
277
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Lista de cotejo de la práctica
número 11:
Operación de un convertidor D/A en circuitos de control
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De
la
siguiente
lista
marque
con
una
9aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
Si
No
No
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Utilizó su tablero de lógica avanzada para alarmar con los
conectores correspondientes el circuito de la figura 1
2. Verificó todas y cada una de las conexiones del circuito antes de
energizar
3. Giró el potenciómetro del reloj
sentido horario
(rápido)
variable completamente en el
y interruptor FAST-SLOW (rápido-lento) a FAST
4. Ajustó el período de barrido horizontal del osciloscopio a 0,1
milisegundos y la sensibilidad vertical a 0,01 Volt (10 mV). En caso
de haber usado una punta de prueba de pantalla grande, la colocó
en la posición XI y se aseguró que el gancho de tierra estuviera
conectado a GND
5. Encendió la alimentación del circuito y observó en el osciloscopio
cómo es forma de la onda que se produjo
6. Describió y explicó la forma de onda registrada durante la actividad
anterior
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e Instalación y Mantenimiento
278
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Desarrollo
Si
No
No
aplica
7. Determinó cuál es la resolución o el tamaño de cuantificación del
convertidor D/A
8. Identifica cuántos “pasos” existen en la forma de onda total
9. Explica por qué la señal de escalera tiene el número de pasos
observados en la actividad referida en el numeral 8..
10. Elaboró conclusiones respecto al funcionamiento de un convertidor
D/A
11. Discutió sus conclusiones con sus compañeros de grupo
12. Desarmó los circuitos de conformidad con las normas de seguridad
aplicables
13. Guardó los dispositivos, materiales y equipos utilizados
14. Guardó los Manuales del Fabricante que utilizó
15. Limpió su área de trabajo
16. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control, en el cual incluyó una descripción de los procedimientos
realizados, así como las observaciones y conclusiones de la práctica
Observaciones:
PSP:
Hora de
inicio:
Hora de
término:
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Evaluación:
279
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
RESUMEN DEL CAPÍTULO 2
Este capítulo estuvo centrado en el
Los latches son la base para los
análisis de los circuitos secuenciales;
circuitos secuenciales ya que, si a un
es decir, de circuitos que incorporan la
circuito de cerrojo le agregamos una
variable tiempo. Para que un circuito
señal de habilitación conocida como
variable,
denominado báscula o Flip-flop.
secuencial
pueda
es
manejar
dicha
indispensable
que
incorporen un nuevo bloque: el bloque
de memoria.
reloj se genera un nuevo dispositivo
Este nuevo dispositivo -denominado
Flip-flop- es un elemento de memoria
El bloque de memoria afecta la salida
que
de un circuito, de manera que las
responde a una señal de reloj. En este
salidas no sólo dependerán del estado
sentido, se le considera como un
presente de las entradas sino también
dispositivo síncrono, es decir, que su
almacenadas en el bloque de memoria
momento en que reciba la señal de
Los circuitos o elementos básicos de
Con base en los dispositivos de tiempo
memoria
se pueden
de las entradas anteriores que han sido
en diferentes momentos.
que
mencionado
integran
el
anteriormente
denominados
bloque
son
biestables.
los
Estos
depende
estado
de
osciladores
que
que
lo
complementarios
general
entre
sí.
Se
son
les
ya
cambiar
que
en
el
fabricar, por ejemplo,
y
circuitos
de
temporización, los cuales pueden ser
programados
por
salida
tiempo,
reloj.
circuitos deben su nombre al hecho de
que sólo pueden adoptar dos estados
del
para
emplearse
en
dispositivos de control más complejos
se
industriales.
utilizan
en
entornos
conoce como latches o cerrojos.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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280
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OPERACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES
Uno de los circuitos temporizadores
Los contadores pueden implementarse
comúnmente
la
de manera síncrona o asíncrona. En el
actualidad es el denominado LM 555,
primer caso, se trata de circuitos en los
dispositivo de disparo o bien como
de tiempo responden a un mismo
señal de reloj en circuitos secuenciales.
asíncronos, los elementos de tiempo
el
cual
utilizados
puede
en
funcionar
como
dispositivo oscilador aplicado como
cuales todos los elementos o circuitos
pulso de reloj; mientras que en los
no responden a un mismo pulso de
Como se mencionó a lo largo del
reloj sino que, las etapas finales tienen
capítulo, existe una variedad de Flip-
como señal de reloj las salidas de las
flop´s; entre ellos cabe mencionar a
etapas anteriores.
los FF JK, a los FF D y a los FF SR. Las
Como
aplicaciones de los FF son múltiples y
son la base para diseñar circuitos
secuenciales
Una
de
las
aplicaciones
más
los denominados registros de
corrimiento
juegan
un
o
desplazamiento
papel
central
en
que
la
transmisión de datos, tanto en forma
serial como en paralelo.
Los
contadores
circuitos
son
otro
ampliamente
tipo
de
utilizados
debido a que permiten diseñar u poner
en operación un gran número de
procesos y sistemas de control tanto
en
el
dijo
elementos
anteriormente,
biestables
los
son
los
elementos básicos de memoria que si
se integran a gran escala generan otro
importantes de los circuitos de tiempo
son
se
medio
industrial
como
en
tipo de dispositivos: las memorias.
Las memorias pueden ser de varios
tipos. Es importante diferenciar las han
sido
programadas
durante
su
manufactura, de aquéllas que aunque
hayas sido programadas previamente,
ofrecen la posibilidad de grabar nueva
información.
El primer tipo de memorias se conocen
como
memorias
ROM
(Read
Only
Memory) o bien memorias de sólo
lectura;
las del segundo tipo se
denominan memorias RAM (Random
entornos ámbito domésticos.
Electricidad y Electrónica, Tecnologías de la Información
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281
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Acces Memory) o también memorias de
Con
acceso aleatorio.
capítulo el presente Manual y concluye
Estas memorias pueden encontrarse
el Módulo.
en
distinta
Como en el caso del primer capítulo, es
nomenclatura comercial y ofrecen la
recomendable que si tienes dudas
posibilidad
sobre algunos de los conceptos o
el
mercado
de
con
que
el
usuario
las
programe de acuerdo con necesidades
específicas.
este
tema
cierra
el
segundo
algoritmos que se revisaron a lo largo
del Manual, lo revises nuevamente con
Por último, se analizó también el papel
de los conversores Analógico-Digital y
Digital-Analógico
para
atender
las
necesidades de conversión de datos en
más
detenimiento y
consultes
con
otros compañeros, otros especialistas
y, por supuesto con el PSP, para que te
asegures de conseguir la comprensión
sistemas electrónicos industriales. En
cabal de todos los temas y de esa
permiten
profesional a futuro.
este
sentido,
que
los
convertidores
señales
analógicas
forma sustentes también tu solvencia
difíciles de manipular en determinados
procesos, se conviertan al lenguaje
digital y puedan manejarse de manera
más fácil.
Hay distintos tipos de convertidores;
entre ellos están los conversores tipo
Flash
–utilizados
para
hacer
conversiones de alta velocidad, los
convertidores
tipo
aproximaciones
sucesivas y, los conversores de rampa
binaria
o
rampa
digital.
A
nivel
comercial están disponibles distintos
tipos de convertidores, pero destacan
los de la serie ADC 8000.
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282
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AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS DEL CAPÍTULO 2
1. ¿En qué consiste un diagrama de bloques?
2. ¿Qué es un diagrama de transición?
3. ¿Qué es un
Latch?
4. ¿A qué se denomina Tabla de Excitación”?
5. Menciona qué tipo de latch’s Set-Reset pueden implementarse
6. ¿Para qué sirven los diagramas de tiempos?
7. ¿Para qué sirven los circuitos de tiempo?
8. ¿Qué diferencia a un temporizador astable de un monoestable?
9. ¿Cuál es la ecuación que describe un circuito estructurado en modo astable?
10. ¿Cuál
es la ecuación que describe un circuito estructurado en modo
monastable?
11. ¿Por qué no es necesario analizar detalladamente la
FF sincronizados por pulsos de reloj para usarlos?
circuitería interna de los
12. Dibuja el símbolo y la tabla de verdad correspondiente para un Flip-flop D
sincronizado por reloj que dispara en una transición positiva del mismo.
13. ¿En qué consisten los registros de corrimiento?
14. ¿Cómo se clasifican los registros de corrimientos?
15. Menciona al dos de los circuitos para el registro de corrimientos que se
encuentren disponibles en el mercado:
16. ¿Qué es un contador y qué tipos de contadores hay?
17. ¿Qué es una memoria ROM?
18. ¿En qué consiste una memoria PROM?
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283
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19. ¿Qué caracteriza a una memoria tipo EPROM?
20. ¿A qué se denomina memoria tipo EEPROM?
21. ¿Qué tipos de convertidores existen?
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284
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RESPUESTAS A LA AUTOEVALUACION DE CONOCIMIENTOS DEL
CAPÍTULO 2
1. Un diagrama de bloques puede definirse como una representación compuesta
de bloques, o de bloques funcionales, que enlazan las variables del sistema
2. Es un diagrama que se utiliza para analizar los circuitos secuenciales porque
permite representar las transiciones que sufre un FF.
latch es un elemento biestable, es decir, es un elemento que tiene la
capacidad mínima de memoria porque almacena bit de información.
3. Un
4. La Tabla de Excitación es la tabla en la que se muestre qué entradas hay que
introducir en el biestable para gobernar sus transiciones entre estados.
5. Los Latchs D pueden implementarse como Latch Set-Reset con NAND o Latch
Set-Reset con NOR
6. Para describir el comportamiento de un circuito, es decir, para determinar el
estado hacia el cual se dirigen, considerando elementos del pasado y del
presente.
7. Los circuitos de tiempo son útiles para control de eventos en sistemas digitales,
o bien como divisores de frecuencia en diversas aplicaciones e incluso como
sistemas de control de disparo.
8. La diferencia entre un circuito temporizador astable y uno monastable consiste
en que el primero funciona con un oscilador o reloj, mientras que el segundo lo
hace con un solo pulso.
9. f = 144/((RA + 2RB)C)
Donde: f es la frecuencia de la señal generada
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285
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RA es el valor de resistencia para variar la frecuencia
C es el valor del capacitor para variar la frecuencia
10. Para el modo Monoastable, la ecuación que describe la duración del pulso es:
Tw = 1.1RAC
Donde, Tw = la duración del pulso
A= el valor de resistencia
C= el valor del capacitor
11. La
circuitería interna de un FF sincronizado por pulsos de reloj no requiere un
análisis detallado porque todos los tipos de FF están fácilmente disponibles en
forma de circuitos integrados.
12. Los dibujos para el símbolo y la tabla de verdad correspondiente para un Flip-
flop sincronizado por reloj que dispara en una transición positiva del mismo
aparecen enseguida:
13. A los dispositivos digitales que permiten llevar a cabo el almacenamiento
temporal de los datos para manipularlos y modificarlos antes de que se envíen
a otra localizacion similar se les conoce como registros de corrimiento o
registros de desplazamiento.
Están constituidos por un grupo de FF conectados de tal manera que cada uno
transfiere su bit de información al siguiente FF más significativo del registro en
presencia de un pulso adecuado del reloj.
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286
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14. Los registros de corrimiento se clasifican de acuerdo en la forma en que
ingresan los datos y el tipo de salida que presentan como:
¾
Entrada en paralelo-salida en paralelo
¾
Entrada serial-salida serial
¾
Entrada en paralelo-salida serial
¾
Entrada serial-salida en paralelo
15. Los circuitos disponibles en el mercado para registro de corrimientos incluyen
los siguientes: El registro SN 7496, El registro de corrimiento SN74165, El
circuito SN74179, El registro de corrimiento SN74194
16. Los contadores
son circuitos de propósito específico construidos a partir de
Flip-flop´s y diseñados especialmente para las tareas de conteo de eventos en
un sistema digital.
Un contador puede ser binario, BCD, Ascendente/Descendente y, de Módulo N.
En cualquiera de estos tipos puede ser síncrono o asíncrono.
17. Una memoria ROM es una se trata de memorias en que las que los datos
almacenados sólo pueden ser leídos, tienen la ventaja de no perder su
información cuando se les retira el voltaje de polarización.
18. La memoria PROM también es una memoria digital pero se caracteriza porque el
valor de cada bit depende del estado de un fusible que puede ser quemado una
sola vez. Esto significa que en este tipo memoria los datos pueden ser escritos
una sola vez a través del programador PROM.
19. Una
memoria EPROM, o Memoria Sólo de Lectura Re-programable, se
programan mediante impulsos eléctricos y su contenido puede borrarse
mediante exposición a la luz ultravioleta. Una limitante de este tipo de
memorias es que la memoria no puede borrarse parcialmente ni de manera
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287
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selectiva; de ahí que por más pequeña que fuese la eventual modificación a
realizar en su contenido, inevitablemente se deberá borrar y reprogramar en su
totalidad.
EEPROM es programable y borrable eléctricamente y su nombre
proviene de las siglas en inglés Electrical Erasable Programmable Read Only
Memory.
20. La memoria
21. Los convertidores pueden dividirse en dos grandes grupos: que convierten de
digital a analógico(DAC) y los que lo hacen a la inversa(ADC).
Los convertidores pueden ser, entre otros, de rampa o escalera; los de tipo
“flash”, los de “aproximaciones sucesivas” y los de “Rampa binaria”.
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288
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GLOSARIO DE TÉRMINOS DE E-CBNC
Campo de aplicación
Parte constitutiva de una Norma Técnica de Competencia
Laboral que describe el conjunto de circunstancias laborales
posibles en las que una persona debe ser capaz de
demostrar dominio sobre el elemento de competencia. Es
decir, el campo de aplicación describe el ambiente laboral
donde el individuo aplica el elemento de competencia y
ofrece indicadores para juzgar que las demostraciones del
desempeño son suficientes para validarlo.
Competencia laboral
Aptitud de un individuo para desempeñar una misma
función productiva en diferentes contextos y con base en
los requerimientos de calidad esperados por el sector
productivo. Esta aptitud se logra con la adquisición y
desarrollo de conocimientos, habilidades y capacidades que
son expresados en el saber, el hacer y el saber-hacer.
Criterio de desempeño Parte constitutiva de una Norma Técnica de Competencia
Laboral que se refiere al conjunto de atributos que deberán
presentar
tanto
los
resultados
obtenidos,
como
el
desempeño mismo de un elemento de competencia; es
decir, el cómo y el qué se espera del desempeño. Los
criterios de desempeño se asocian a los elementos de
competencia. Son una descripción de los requisitos de
calidad para el resultado obtenido en el desempeño laboral;
permiten establecer si se alcanza o no el resultado descrito
en el elemento de competencia.
Elemento de
Es
por
la
descripción de la realización que debe ser lograda
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289
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competencia
una persona en al ámbito de su ocupación. Se refiere a una
acción, un comportamiento o un resultado que se debe
demostrar por lo tanto es una función realizada por un
individuo. La desagregación de funciones realizada a lo
largo del proceso de análisis funcional usualmente no
sobrepasa de cuatro a cinco niveles.
Evidencia de
Parte
constitutiva
de
una
Norma
Técnica
de
Competencia
conocimiento
Laboral que hace referencia al conocimiento y comprensión
necesarios para lograr el desempeño competente.
Puede referirse a los conocimientos teóricos y de principios
de base científica que el alumno y el trabajador deben
dominar, así como a sus habilidades cognitivas en relación
con el elemento de competencia al que pertenecen.
Evidencia por producto Hacen referencia a los objetos que pueden usarse como
prueba de que la persona realizó lo establecido en la Norma
Técnica
de
Competencia
Laboral.
Las
evidencias
por
producto son pruebas reales, observables y tangibles de las
consecuencias del desempeño.
Evidencia por
Parte
constitutiva
de
una
Norma
Técnica
de
desempeño
Competencia Laboral, que hace referencia a una serie de
resultados y/o productos, requeridos por el criterio de
desempeño y delimitados por el campo de aplicación, que
permite probar y evaluar la competencia del trabajador.
Cabe hacer notar que en este apartado se incluirán las
manifestaciones que correspondan a las denominadas
habilidades sociales del trabajador. Son descripciones sobre
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290
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variables o condiciones cuyo estado permite inferir que el
desempeño fue efectivamente logrado. Las evidencias
directas tienen que ver con la técnica utilizada en el ejercicio
de una competencia y se verifican mediante la observación.
La evidencia por desempeño se refiere a las situaciones que
pueden usarse como pruebas de que el individuo cumple
con
los
requerimientos
de
la
Norma
Técnicas
de
Competencia Laboral.
Evidencia de actitud
Las Normas Técnicas de Competencia Laboral incluyen
también la referencia a las actitudes subyacentes en el
desempeño evaluado.
Formación ocupacional Proceso por medio del cual se construye un desarrollo
individual referido a un grupo común de competencias para
el desempeño relevante de diversas ocupaciones en el
medio laboral.
Módulo ocupacional
Unidad autónoma integrada por unidades de aprendizaje
con
la
finalidad
de
combinar
diversos
propósitos
y
experiencias de aprendizaje en una secuencia integral de
manera que cada una de ellas se complementa hasta lograr
el dominio y desarrollo de una función productiva.
Norma Técnica de
Documento
Competencia Laboral
con base en las cuales se espera sea desempeñada una
especificaciones
en
el
que
se
registran
las
función productiva. Cada Norma Técnica de Competencia
Laboral esta constituida por unidades y elementos de
competencia, criterios de desempeño, campo de aplicación y
evidencias de desempeño y conocimiento.
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GLOSARIO DE TÉRMINOS DE E-CBCC
Competencias
contextualizadas
Metodología que refuerza el aprendizaje, lo integra y lo
hace significativo.
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Competencias
Se definen como la aptitud del individuo para desempeñar
Laborales
una misma función productiva en diferentes contextos y
con base en los requerimientos de calidad esperados por el
sector productivo. Esta aptitud se logra con la adquisición y
desarrollo de conocimientos, habilidades y capacidades que
son expresadas en el saber, el saber hacer, el saber ser y el
saber estar.
Competencias básicas
Son las que identifican el saber y el saber hacer en los
contextos científico teórico, tecnológico, analítico y lógico.
Competencias
Estas hacen referencia a los procesos cognitivos internos
Analíticas
necesarios para simbolizar, representar ideas, imágenes,
conceptos u otras abstracciones. Dotan al alumno de
habilidades para inferir, predecir e interpretar resultados.
Competencias
Son las que le confieren a los alumnos habilidades para la
Científico – Teóricas
conceptualización de principios, leyes y teorías, para la
comprensión
y
aplicación
a
procesos
productivos;
y
propician la transferencia del conocimiento.
Competencias Lógicas
Se refieren a las habilidades de razonamiento que le
permiten analizar la validez de teorías, principios y
argumentos, así mismo, le facilitan la comunicación oral y
escrita. Estas habilidades del pensamiento le permiten
pasar del sentido común a la lógica propia de las ciencias.
En estas competencias se encuentra también el manejo de
los idiomas.
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Competencias
Hacen
referencia
a
las
habilidades,
destrezas
y
Tecnológicas
conocimientos para la comprensión de las tecnologías en
un sentido amplio, que permite desarrollar la capacidad de
adaptación
en
un
mundo
de
continuos
cambios
tecnológicos.
Competencias clave
Son las que identifican el saber, el saber hacer, el saber ser
y el saber hacer; en los contextos de información,
ambiental, de calidad, emprendedor y para la vida.
Competencias para la
sustentabilidad
Se refieren a la aplicación de conceptos, principios y
procedimientos relacionados con el medio ambiente, para
el desarrollo autosustentable.
Competencias de
Se refieren a la aplicación de conceptos y herramientas de
Calidad
las teorías de calidad total y de aseguramiento de la
Competencias
Son aquellas que se asocian al desarrollo de la creatividad,
Emprendedoras
calidad, y su relación con el ser humano.
fomento del autoempleo y fortalecimiento de la capacidad
de autogestoría.
Competencias de
información
Se refieren a las habilidades para la búsqueda y utilización
de diversas fuentes de información, y capacidad de uso de
la informática y las telecomunicaciones.
Competencias para la
Competencias referidas al desarrollo de habilidades y
actitudes sustentadas en los valores éticos y sociales.
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vida
Permiten
fomentar
la
responsabilidad
individual,
la
colaboración, el pensamiento crítico y propositivo y la
convivencia armónica en sociedad.
Contextualización
Puede ser entendida como la forma en que, al darse el
proceso de aprendizaje, el sujeto establece una relación
activa del conocimiento y sus habilidades sobre el objeto
desde un contexto científico, tecnológico, social, cultural e
histórico que le permite hacer significativo su aprendizaje,
es decir, el sujeto aprende durante la interacción social,
haciendo del conocimiento un acto individual y social. Esta
contextualización de las competencias le permite al
educando establecer una relación entre lo que aprende y su
realidad, reconstruyéndola.
Matriz de competencias Describe las competencias laborales, básicas y claves que
se contextualizan como parte de la metodología que
refuerza el aprendizaje, lo integra y lo hace significativo.
Matriz de
Presenta de manera concentrada, las estrategias sugeridas
contextualización
a realizar a lo largo del módulo para la contextualización de
las
competencias
básicas
y
claves
con
lo
cual,
al
desarrollarse el proceso de aprendizaje, se promueve que el
sujeto establezca una relación activa del conocimiento
sobre el objeto desde situaciones científicas, tecnológicas,
laborales, culturales, políticas, sociales y económicas.
Módulo autocontenido
Es una estructura integral multidisciplinaria y autosuficiente
de actividades de enseñanza-aprendizaje, que permite
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alcanzar objetivos educacionales a través de la interacción
del alumno con el objeto de conocimiento.
Módulos
autocontenidos
Están diseñados para atender la formación vocacional
genérica en un área disciplinaria que agrupa varias carreras.
transversales
Módulos
Están diseñados para atender la formación vocacional y
autocontenidos
disciplinaria en una carrera específica.
específicos
Módulos
Están diseñados con la finalidad de atender las necesidades
autocontenidos
regionales de la formación vocacional.
optativos
A través de ellos también es posible que el alumno tenga la
posibilidad de cursar un módulo de otra especialidad que le
sea compatible y acreditarlo como un módulo optativo.
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Módulos integradores
Conforman una estructura ecléctica que proporciona los
conocimientos disciplinarios científicos, humanísticos y
sociales
orientados
a
alcanzar
las
competencias
de
formación genérica. Apoyan el proceso de integrac ión de
la formación vocacional u ocupacional, proporcionando a
los alumnos los conocimientos científicos, humanísticos y
sociales de carácter básico y propedéutico, que los formen
para la vida en el nivel de educación media superior, y los
preparen para tener la opción de cursar estudios en el nivel
de educación superior. Con ello, se avala la formación de
bachiller, de naturaleza especializada y relacionada con su
formación profesional.
Unidades de
aprendizaje
Especifican los contenidos a enseñar, proponen estrategias
tanto para la enseñanza como para el aprendizaje y la
contextualización, así como los recursos necesarios para
apoyar el proceso de enseñanza-aprendizaje y finalmente
el tiempo requerido para su desarrollo.
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GLOSARIO DE TÉRMINOS TÉCNICOS
Asíncrono
Que no tiene un intervalo de tiempo constante entre cada evento
Bit
Dígito binario, es decir, integrado a partir de dos valores: 1 ó 0
Bus
Conjunto de líneas conductoras de hardware utilizadas para
la transmisión de datos entre los componentes de un sistema
informático
Circuito digital
Un circuito digital se construye con circuitos integrados y cuenta
con diferentes componentes electrónicos que interconectados
forman los circuitos requeridos.
Circuito integrado Un circuito integrado es un pastilla o chip en la que se
encuentran todos o casi todos los componentes electrónicos
necesarios para realizar alguna función. Estos componentes son
transistores
en
su
mayoría,
aunque
también
contienen
resistencias, diodos, condensadores, etc.
Código ASCII
El código ASCII (acrónimo inglés de American Standard Code for
Information
Interchange)
en
español
significa
Código
Estadounidense Estándar para el Intercambio de Información. Es
un código de caracteres basado en el alfabeto latino; utiliza 7
bits para representar los caracteres
Código BDC
Código decimal codificado en binario
Compuerta
Es un circuito lógico cuya operación puede ser definida por una
función del álgebra booleana
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Compuerta lógica Dispositivo que es la expresión física de un operador booleano
en la lógica de conmutación. Cada puerta lógica consiste en una
red de dispositivos interruptores que cumple las condiciones
booleanas para el operador particular. Son esencialmente
circuitos de conmutación integrados en un chip.
Display
Arreglo de leds dispuestos de tal forma que en ellos pueden
visualizarse los números arábigos
MSI
Identificación para los circuitos integrados de escala media:
hasta 200 compuertas
FF o Flip-flop
Circuitos lógicos encargados de almacenar la información de la
memoria
Forma POS
Expresión lógica que se presenta bajo la forma de producto de
Forma SOP
Expresión lógica que se presenta bajo la forma de suma de
sumas
productos
Glitch
Falla de menor cuantía en el hardware o el software que no causa
una interrupción.
Latch
Un latch es un circuito electrónico usado para almacenar
información en sisemas lógicos asíncronos. Un latch puede
almacenar un bit de información
Led
Diodo Emisor de Luz. Generalmente se los utiliza en equipos
electrónicos
para
controlar
visualmente
su
estado
de
funcionamiento.
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Mapas K
Un mapa de Karnaugh, al que también se conoce como tabla de
Karnaugh o Mapa K es un diagrama que se utiliza para lograr la
minimización de funciones algebraicas booleanas. El mapa de
Karnaugh fue inventado en 1950 por Maurice Karnaugh
Síncrono
Término asociable a distintos dispositivos y procesos. En
sistemas
multiprocesador
representa
la
sincronización
o
accionamiento simultaneo de varios componentes como la
memoria principal y la CPU.
Tecnología TTL
Acrónimo Inglés de Transistor-Transistor Logic o "Lógica
Transistor a Transistor". Tecnología de construcción de circuitos
electrónicos digitales, en los que los elementos de entrada de la
red lógica son transistores, así como los elementos de salida del
dispositivo
Vpp
La señal Vpp está diseñada para proveer el voltaje necesario que
se requiere para habilitar escrituras en la memoria no volátil
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REFERENCIAS DOCUMENTALES
• J. R. Cogdell; Fundamentos de Circuitos Eléctricos; Prentice Hall, Pearson
Educación; México, 2000.
• Timothy J. Maloney; Electrónica Industrial Moderna, 3ª. Ed; Prentice Hall, Pearson
Educación; México, 1999.
• Floyd, Thomas. L.; Dispositivos electrónicos, Volúmenes, I, II, III, 1ª. Ed., México,
Limusa - Conalep 1993.
• Grob, Bernard. Electrónica Básica, México, Editorial Mc. Graw-Hill 1999.
• Hubsche, Klave, Pfluger y Appelt. Electrotecnia. Curso Elemental. Editorial
Rerverté, México, 1995.
• Ruiz. Enciclopedia Básica de Electrónica. Editorial CEAC. México, 1994.
• Rashid,
Muhammad H.; Electrónica de potencia: Circuitos, dispositivos y
aplicaciones; 2a edición; Pearson Educación; México, 1995.
• Boylestad - Nashelsky: “Electrónica Teoría de circuitos”, 4ta edición, Prentice-Hall
hispanoamericana S.A. México, 2003.
• Manuales del Fabricante:
o General Semiconductor.
o Hewlett-Packard Co.
o National Semiconductor Corporation
o Agilent Technologies, Inc.
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o Motorola, Inc.:
Motorola Small–Signal Transistors, FETs and Diodes
Device Data; FAST AND LS TTL DATA
o ISOCOM COMPONENTS LTD
o Fairchild Semiconductor Corporation: Discrete POWER & Signal
Technologies
o Texas Instruments Inc..
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