Unidad 6: Electrónica Digital

Profesor: Ing. Israel Chaves Arbaiza

Curso: Electrónica Básica para Ing. Mecánica

Objetivos de la clase

  • Comprender las ventajas y desventajas de la electrónica digital
  • Dominar el uso de las tablas de verdad y de la función binaria para representar sistemas electrónicos
  • Entender las diferencias de los sistemas numéricos y sus usos
  • Conocer el método de paridad como método de revisión de errores

Electrónica Digital

Electrónica Digital

Un sistema digital es una combinación de dispositivos que manipula y procesa cantidades físicas ó información, representada en forma discreta

Electrónica Digital

Representación Analógica es una cantidad denotada por otra que es proporcional a ella, es decir, análoga a ésta.

Electrónica Digital

Representación Digital es cuando la información se representa mediante símbolos, normalmente números y el proceso se realiza en forma discreta, en lugar de continua en el tiempo

Electrónica Digital

Electrónica Digital

Ejercicio

¿Cuáles cantidades son analógicas y cuáles son digitales?

  • Código Morse
  • Temperatura
  • Granos de arena en la playa
  • Control de volumen de un radio
  • Sintonizador de televisión
  • Altitud de vuelo de un avión
  • Presión en la llanta de un auto
  • La cantidad de átomos en un material

Ventajas de un sistema digital

  • Ante la atenuación, se puede amplificar y reconstruir la señal al mismo tiempo; gracias a los sistemas de regeneración
  • Cuenta con sistemas de detección y corrección de errores, en la recepción
  • Facilidad de procesamiento de la señal
  • Las señales digitales se ven menos afectadas a causa del ruido ambiental, en comparación con las analógicas

Desventajas de un sistema digital

  • Se necesita una conversión analógico-digital, antes y después del procesamiento

  • Requiere una sincronización precisa entre tiempos del transmisor, con respecto a los del receptor

  • Ocupa un mayor ancho de banda, que la señal analógica, para transmitirse

  • Al transformar una señal analógica a digital, siempre existirá un margen de error

Definiciones de lógica digital

  • Lógica: Forma en que un circuito digital responde ante una entrada
  • Circuito lógico: Cada tipo de circuito que obedece a reglas lógicas
  • Circuitos integrados digitales: Son los chips que permiten implementar los circuitos lógicos

Definiciones de lógica digital

  • Una variable binaria es una cantidad que puede ser igual a 0 ó a 1

Función binaria

  • Permite representar la relación entre la entrada y la salida de un circuito digital
  • Algebraicamente, se ve así:

F=[(A+BC)+ABC]+ABCF = [(A + BC')' + ABC]' + AB'C

Tabla de verdad

Valores de voltaje binarios

Sistemas Numéricos Digitales

En la tecnología digital se utilizan muchos sistemas numéricos. Los más comunes son:

  • Decimal (el más utilizado)
  • Binario
  • Octal
  • Hexadecimal

Sistema decimal

Sistema Binario

  • Para facilitar el diseño de equipos electrónicos que operen con sólo dos niveles de voltaje (activado ó desactivado)
  • Sólo hay 2 símbolos: 0 y 1
  • Aún así, cualquier cantidad se puede representar en el sistema binario, el detalle es que requiere un mayor número de dígitos

10112=(1x23)+(0x22)+(1x21)+(1x20)=11101011_{2} = (1x2^{3}) + (0x2^{2}) + (1x2^{1}) + (1x2^{0}) = 11_{10}

Sistema Binario

Según la cantidad de dígitos utilizados, así la cantidad de conteos que se pueden realizar. Es decir, con NN bits ó dígitos, podemos realizar 2N12^{N} - 1 conteos.

Por ejemplo, si se utilizan 4 bits, el último número será:

11112=241=15101111_{2} = 2^{4} - 1 = 15_{10}

Conteo binario

Ejercicios

  • ¿Cuál es el equivalente decimal de 110101121101011_{2} ?
  • ¿Cuál es el binario que sigue al 10111210111_{2} en la secuencia de conteo?
  • ¿Cuál es el mayor valor decimal que se puede representar si se utilizan 12 bits?

Sistema Octal

  • Utiliza los dígitos del 0 al 7.
  • En informática, se utiliza para saber el ancho de banda de algún bus ó periférico, es decir, para saber cuánta información se puede enviar a través de un dispositivo.
  • Tiene la ventaja de no requerir dígitos distintos a los números.
  • Sin embargo, para trabajar con bytes (grupo de 8 bits) ó grupos de bytes, suele ser más cómodo el hexadecimal.

Conversión decimal a octal y octal a decimal

Decimal a octal

12510=821+61125_{10} = 8^{2} * 1 + 61

6110=817+561_{10} = 8^{1} * 7 + 5

510=805+05_{10} = 8^{0} * 5 + 0

Octal a decimal

7648=782+681+480=448+48+4=50010764_{8} = 7 * 8^{2} + 6 * 8^{1} + 4 * 8^{0} = 448 + 48 + 4 = 500_{10}

Conversión octal a binaria

518=51_{8} =

58=10125_{8} = 101_{2}

18=00121_{8} = 001_{2}

518=101001251_{8} = 101 001_{2}

Conversión binario a octal

10101111002=127481010111100_{2} = 1274_{8}

| 001 | 010 | 111 | 100 |

|-- |--- |--- |--- |

| 1 | 2 | 7 | 4 |

Sistema Hexadecimal

  • Se trabaja en base 16 (del 0 al 15)
  • Utiliza los dígitos del 0 al 9, y las letras A, B, C, D, E y F como los valores del 10 al 15

Sistema Hexadecimal

Conversión decimal a hexadecimal y hexadecimal a decimal

Por ejemplo, para convertir $423_{10}$

Conversión hexadecimal a binaria y viceversa

Por ejemplo, para convertir $9F2_{16}$ a base 10

Método de paridad para la detección de errores

  • La operación más frecuente con sistemas digitales es el movimiento de datos binarios y códigos de un lugar a otro
  • La transmisión de voz digitalizada a través de un enlace de microondas
  • El almacenamiento de datos y la recuperación de los mismos
  • La transmisión de datos digitales desde una computadora hacia otra, utilizando internet

Método de paridad para la detección de errores

  • Siempre que se transmite información desde un dispositivo (transmisor) hacia otro (receptor), existe la posibilidad de que ocurran errores.
  • La principal causa de errores es el ruido eléctrico, fluctuaciones de voltaje y/o corriente.
  • En ocasiones, ese ruido es tan grande, que el receptor lo detecta como un 1 lógico, y se altera la información recibida

Método de paridad para la detección de errores

  • Para resolver este problema, se agrega un bit llamado bit de paridad
  • Este bit se hace 0 ó 1, dependiendo de la cantidad de 1's que contengan el grupo de bits del código