Electronica digital
Makonnen DieselInforme25 de Julio de 2021
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Electrónica Digital[pic 1]
La palabra "digital" tiene origen latino:
digitus = dedos
En la técnica digital solamente existen dos posibles valores de la señal y si bien son solo dos, hay varias maneras de representarlos. En la siguiente tabla se muestran los diferentes tipos de interpretaciones.
Valor lógico | Si / "1" | No / "0" |
Símbolo | 1 | 0 |
Realización | [pic 2] | [pic 3] |
Hay corriente | No hay corriente | |
Nivel de tensión alta (High) | Nivel de tensión baja (Low) |
Características | |
Técnica digital | Técnica Analógica |
- Sólo tensión "High" y "Low" son posibles | - Cualquier valor de tensión es posible |
Los circuitos digitales son implementados por 3 tipos fundamentales de circuitos lógicos: AND, OR y NOT y las tecnologías utilizadas son:
- TTL: Lógica - transistor - transistor
- CMOS:
- ECL: Lógica Emisores acoplados
Nivel de integración | Número de funciones por chip | Ejemplos de aplicaciones |
1965: SSI (Small Scale Integration) | > 100 | Circuitos básicos. Compuertas AND, compuerta OR, compuerta NAND, compuerta NOT, Compuerta NOR, |
1968: MSI (Medium Scale Integration) | de 100 a 1000 | Registros, contadores |
1972: LSI (Large Scale Integration) | de 1000 a 10000 | Microprocesadores, memorias |
1976: VLSI (Very Large Scale Integration) | de 10000 a 100000 | Microprocesadores completos |
1980 VVLSI (Very Very Large Scale Integration) | > 100000 | Microprocesadores múltiples, incluyendo memoria, puertos de entrada y salida |
La tecnología digital se puede manifestar en los siguientes campos
- Mecánico
- Electromecánico
- Neumático
- Hidráulico
- Electrónico
Los circuitos digitales representan el "hardware" de las computadoras, pero las funciones lógicas también son posibles de realizar por la programación de las computadoras mediante el "Software"
Circuito lógico es aquel que maneja la información en forma de "1" y "0", dos niveles lógicos de voltaje fijos. "1" nivel alto o "high" y "0" nivel bajo o "low".
Los circuitos lógicos están compuestos por elementos digitales como la compuerta AND (Y), compuerta OR (O), compuerta NOT (NO)......
y combinaciones poco o muy complejas de los circuitos antes mencionados.
Estas combinaciones dan lugar a otros tipos de elementos digitales como las compuertas, entre otros.
- compuerta nand (No Y) | - codificadores |
La electrónica moderna usa electrónica digital para realizar muchas funciones.
Aunque los circuitos electrónicos podrían parecer muy complejos, en realidad se construyen de un número muy grande de circuitos muy simples.
En un circuito lógico digital se transmite información binaria (ceros y unos) entre estos circuitos y se consigue un circuito complejo con la combinación de bloques de circuitos simples.
La información binaria se representa en la forma de:
- "0" ó "1",
- "abierto" ó "cerrado" (interruptor),
- "On" y "Off",
- "falso" o "verdadero", etc.
[pic 4][pic 5]
Los circuitos lógicos se pueden representar de muchas maneras. En los circuitos de los gráficos anteriores la lámpara puede estar encendida o apagada ("on" o "off"), dependiendo de la posición del interruptor. (Apagado o encendido)
Los posibles estados del interruptor o interruptores que afectan un circuito se pueden representar en una tabla de verdad.
Circuitos Integrados Digitales
Familia TTL
TTL - Viene de las iniciales: Transistor - Transistor - Logic ó Lógica Transistor Transistor.
La familia de los circuitos integrados digitales TTL tiene las siguientes características:
- La tensión o voltaje de alimentación es de + 5 Voltios, con Vmín = 4.75 Voltios y Vmáx = 5.25 Voltios.
Por encima del voltaje máximo el circuito integrado se puede dañar y por debajo del voltaje mínimo el circuito integrado no funcionaría adecuadamente.
- Su realización (fabricación) es con transistores bipolares multiemisores, como se observa en el gráfico más abajo.
¿Cómo funciona un circuito integrado TTL?
1 - Si E1 o E2 están a un nivel de voltaje de 0 voltios, entonces el transistor conduce, y Z = 0 Voltios[pic 6]
2 - Si E1 y E2 están a un nivel de voltaje de 5 voltios, entonces el transistor no conduce, y Z = 5 Voltios
El inversor quedaría como se muestra en la figura de la izquierda. A la derecha ejemplo del patillaje de un circuito integrado TTL
[pic 7][pic 8]
[pic 9]
La serie de circuitos integrados TTL es la base de la tecnología digital. Siendo la compuerta NAND el circuito base de la serie 74 XX
Es importante tomar en cuenta que para su funcionamiento, la carga de entrada.
- Con la señal de entrada en nivel bajo (LOW = 0), la entrada de la compuerta entrega corriente a la fuente de señal de aproximadamente 10 mA (miliamperio)
- Con la señal de entrada en nivel alto (HIGH = 1), la entrada de la compuerta pide a la fuente de la señal de entrada una corriente de aproximadamente de 1uA (microamperios)
- La entrada no conectada actúa como una señal de nivel alto (HIGH)
La carga mayor ocurre cuando la señal de entrada es de nivel bajo (LOW). En este momento el transistor de salida tiene que soportar mayor corriente.
Generalmente los transistores de esta serie soportan hasta 100 mA (miliamperios). Entonces solo se pueden conectar 10 entradas en paralelo (FAN IN = 10)
Notas:
- Las señales de entrada nunca deben de ser mayores a la tensión de alimentación ni inferiores al nivel de tierra.
- Si alguna entrada debe estar siempre en un nivel alto, conectarla a Vcc (tensión de alimentación)
- Si alguna entrada debe estar siempre en un nivel bajo, conectarla a tierra
- Si hay entradas no utilizadas, en compuertas NAND, OR, AND, conectarlas a una entrada que si se esté utilizando
- Es mejor que las salidas no utilizadas de un compuertas estén a nivel alto pues así consumen menos corriente
- Evitar los cables largos dentro de los circuitos
- Utilizar por lo menos un capacitor / condensador de desacople (0.01 uF a 0.1 uF) por cada 5 o 10 paquetes de compuertas, uno por cada 2 a 5 contadores y registros y uno por cada monostable.
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