Sinal analógico e digital. Sistemas de numeração

INDICE

1.- Introducción. Señal analógica y digital. Sistemas de numeración.

1.1. Sistema decimal, binario, hexadecimal y BCD natural.

1.2. Conversión entre distintos sistemas de numeración.

2.- Puertas lógicas. Funcionamiento. Simbología. Tabla de la verdad.

2.1. Puertas elementales: OR, AND y NOT.

2.2. Puertas elementales negadas: NOR y NAND.

2.3. Puertas OR Exclusiva (XOR) y NOR Exclusiva (XNOR).

3.- Circuitos integrados familia TTL. Encapsulado.

4.- Forma canónica de una función lógica.

4.1. Ecuación en forma de minterms.

4.2. Ecuación en forma de Maxterms.

5.- Simplificación de funciones por método gráfico de Karnaugh.

6.- Circuitos lógicos COMBINACIONALES.

6.1. Circuitos de comunicación: Codificadores, decodificadores, multiplexores, demultiplexores y comparadores.

7.- Circuitos lógicos SECUENCIALES.

7.1. Contadores digitales.

7.1.1. Contador binario de 4 bits genérico. Display 7 segmento.

7.1.2. Contador binário de 0 a 15.

7.1.3. Contador de 0 a 9.

7.1.4. Contador de 00 a 99.

8.- Convertidor Analógico-Digital y Digital- Analógico.

8.1. Convertidor Digital-Analógico.

8.2. Convertidor Analógico-Digital.

9.- Ejercicio: Sistema de apertura automática de una puerta de garaje.

1.- Introducción. Señal analógica y digital. Sistemas de numeración.

Una señal eléctrica es la variación de una magnitud (tensión o intensidad) a medida que pasa el tiempo.

Todos los circuitos funcionan con señales eléctricas, reciben entradas y proporcionan señales de salida. Según la forma de variar la señal podemos distinguir entre:

Señal digital Señal digital binaria Señal analógica

La señal varia a saltos, pudiendo tomar solo algunos valores determinados (positivos y negativos). La señal solo puede tomar dos valores (5 y 0 voltios). Le asignaremos el valor 1 y 0 lógico cuando trabajemos en electrónica digital. La señal cambia de forma progresiva. Puede también tomar cualquier valor positivo o negativo.

1.1. Sistema de numeración decimal, binario, hexadecimal. Código binario BCD decimal.

Sistema de numeración decimal.

Este sistema consta de diez símbolos que van desde el número 0 hasta el número 9. Estos símbolos numéricos también forman unidades numéricas compuestas, al tomarlos como exponentes de un número que se encargará de regular el procedimiento, este número es llamado base. El número base va a ser 10, por tal motivo también es conocido como "sistema de numeración en base 10". Es el que utilizamos de forma habitual.

Cuando el número a representar es mayor que el número 9, lo representamos por varios números unos junto a otros. Dependiendo de la posición que ocupe dentro de la cifra tendrá más o menos peso o importancia. Veamos un ejemplo:

De los tres números empleados para representar este número, el número 5 es el que menos importancia o “peso” tiene dentro de la cifra. Representa las unidades y tiene un peso 100=1. El 2 tiene un peso intermedio, representando las decenas (101=10) El número 3 sería el número más representativo (centenas). Representa las centenas y tiene un peso de 102=100.

Recuerda que 8 elevado a 4  84 = 8 x 8 x 8 x 8

Cualquier número elevado a cero es igual a 1. Por ejemplo 50 = 20= 100 =1

Sistema de numeración binario.

El sistema binario es un código que solo utiliza dos símbolos, el uno (1) y el cero (0). Las señales que utilizan los ordenadores o los circuitos electrónicos digitales tienen dos niveles. Normalmente se asocia el nivel uno al un valor positivo de tensión (5 voltios) y al nivel cero le corresponde un valor de cero voltios.

A las señales binarias se les llama BITS, que es la unidad básica de información binaria. A cada grupo de 8 BITS se le denomina BYTE. 1 BYTE = 8 BITS

El número de combinaciones que se pueden realizar con n bits es de 2n. Por tanto, el número de cantidades N que se puede representar con n bits será N = 2n. Si trabajamos con 4 bits, el número de combinaciones que podemos realizar sería 24 = 16 combinaciones.

Cada dígito tiene un peso (valor posicional) según la posición que ocupe. El dígito de menor peso se le llama LSB (Least Significant Bit)

Un byte es generalmente una secuencia de 8 bits. Ocho ceros y unos se pueden ordenar de 256 maneras diferentes ya que cada bit tiene un valor de posición diferente, donde el bit número 1 le corresponderá un valor de posición de 20(1), el siguiente bit tendrá un valor de 21(2), el siguiente 22(4), el siguiente 23(8), el siguiente 24(16), el siguiente un valor de 25(32), y así sucesivamente hasta llegar la ultima posición, o ultimo bit, en este caso el número 8, que también es llamado el MSB (Bit Mas Significativo) y el LSB (Bit Menos Significativo) correspondiente a la primera posición o bit número 1. Ejemplo:

Sistema de numeración hexadecimal.

Este sistema utiliza 16 símbolos para expresar las cantidades (base 16). Se utiliza en sistemas que emplean microprocesadores para introducir y sacar datos, debido a que es más cómodo que el sistema binario. Los símbolos empleados son desde el 0 hasta el 9 y del 10 hasta el 15 son letras (A,B,..F),

La ventaja principal de este sistema de numeración es que podemos expresar de forma más resumida un número binario. Por ejemplo, un número binario de 16 bits (2 Bytes) lo podemos expresar con 4 símbolos hexadecimales.

FA91(16)