introducción a los circuitos digitales

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECATRÓNICA.

Circuitos Digitales.

Ing. Serafin Castañeda Cedeño [email protected]


• Asignatura(s) precedente(s): ELECTRÓNICA BÁSICA

• Asignatura(s) subsecuente(s):DISEÑO MECATRONICO, ROBOTICA, PROCESAMIENTO DE SEÑALES

• Objetivo(s) del curso: El alumno aprenderá el uso y manejo de distintos dispositivos electrónicos digitales.


II. . INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓN A LOS CIRCUITOS DIGITALESN A LOS CIRCUITOS DIGITALES

IIII. . MAQUINAS DE ESTADO ALGORITMICO MAQUINAS DE ESTADO ALGORITMICO ((CARTAS CARTAS ASMASM))

IIIIII. . INTRODUCCION A LA MICROPROGRAMACION Y INTRODUCCION A LA MICROPROGRAMACION Y DISEDISEÑÑO DE MICROPROCESADORESO DE MICROPROCESADORES

IVIV. . INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓN A LOS MICROCONTROLADORESN A LOS MICROCONTROLADORES

TEMARIO:


Bibliografía básica: Morris, Mano. “Diseño Digital” Prentice Hall, 2003 Nashelsky. “Fundamentos de tecnología digital” Ed. Limusa, 1993 Fletcher, William, “An engineering approach to digital design” Prentice Hall, 1980


Reportes de Laboratorio y Proyectos (Hojas tamaño carta engrapadas): Carátula: Nombre y número de la práctica o proyecto: Nombre de los alumnos Número de quipo

Funcionamiento del circuito 50% Presentación del circuito 25 % Documentación (ortografía, claridad, etc.) 25 %

Descripción del proyecto o práctica Memoria de cálculo, tablas de verdad, simulaciones, etc. Diagramas lógicos (software de diseño) ** Hojas de especificaciones.


Notas adicionales: Entrega de proyectos y prácticas en la fecha señalada y en una sola ocasión, el día

lunes siguiente a las 14:00 hrs máximo . Laboratorio el día miércoles Equipos con material completo Circuitos armados y probados Solo hay una vuelta de examen final y no se guarda calificación. Asesoría: Jueves de 8:00 a 15:00 hrs Material de laboratorio. 4 Cables BNC – caimán 1 m. mínimo. 4 juegos de cables caimán – caimán de 1 m. mínimo. pinzas de corte pinzas de punta Protoboards


Evaluación.

1er Examen Parcial Tema I y II 20 % 2do Examen Parcial Tema III y IV 20 % Laboratorio (8 a 10 prácticas) 20 % 3 Proyectos ( Terminando tema I, II y IV) 40 %


I. Introducción a los circuitos digitales.


Definiciones: • Bit : Mínima cantidad de información “0” ó “1”, “alto” ó

“bajo”, “encendido” ó “apagado”, “si” ó “no”, etc.

• Byte: Conjunto de 8 bits

• Nibble: Conjunto de 4 bits

• Palabra: Conjunto de 16 bits

• Palabra doble: Conjunto de 32 bits

MSB 100001000101 LSB


Códigos: BCDBCD GRAYGRAY

00 00000000 00000000

11 00010001 00010001

22 00100010 00110011

33 00110011 00100010

44 01000100 01100110

55 01010101 01110111

66 01100110 01010101

77 01110111 01000100

88 10001000 11001100

99 10011001 11011101


a) Diseño del circuito que se quiere integrar. b) Máscara integrada con los semiconductores necesarios según

el diseño del circuito. c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips. d) Corte del microchip. e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines

correspondientes. f) Terminación del encapsulado.


Proyectos:


Evolución Histórica: Históricamente fueron apareciendo las siguientes familias: DL: Lógica con diodos y resistencias. DTL: Lógica con diodos y transistores bipolares. TTL: Lógica con resistencias y transistores bipolares. CMOS: Lógica con transistores Mosfet (canal N y P).


Ejemplos:

R

A

B

C

Vcc


NIVELES LÓGICOS:


Las prácticas se realizarán principalmente con CI’s de la familia TTL (Transistor-Transistor logic), cuya función está codificada utilizando la numeración 74XXX (Ej.: 7400, 7404, 74162, etc.). En la realidad sin embargo, los integrados no están marcados en forma tan simple. Por ejemplo un integrado 7400 puede estar codificado como SN74LS00N.


Fan‐Out. • El fan‐out es el máximo número de entradas que pueden ser conectadas a una salida sin afectar su funcionamiento.

DIRECCIÓN DE LA CORRIENTE.


Conexión entre una compuerta TTL y CMOS


Salida a Colector Abierto:

Resistencia Pull up


LED´s


Inmunidad al ruido.


Retardo de propagación.


Efectos de una entrada no conectada.


Métodos para conectar una entrada no utilizada.


Práctica No. 0


Practica No.0 (cont.)


Las Familias Lógicas más populares. • Características originales de TTL: Alta velocidad y alto consumo de potencia. • Características originales de CMOS: Bajo consumo, menor velocidad. • Nota: Ambas familias han ido evolucionando y adquirieron cualidades de las

otras. Subfamilias TTL. • 74: Standard. • 74H: Mayor velocidad y mayor consumo. • 74L: Menor consumo. • 74S: de muy alta velocidad (con transistores Schottky). • 74LS: con transistores Schottky, pero menor consumo. Subfamilias CMOS. • 74C o 4000: Standard. • 74HC: de alta velocidad, soporta cargas TTL LS. • 74HCT: menor velocidad, alimentación compatible con TTL.


Compuertas TTL.


Compuerta Schmitt Trigger (74LS14)


Fundamentos del algebra Booleana.

Existen tres operaciones básicas en el algebra booleana: 1.Operación de inversión: 2.Operación Lógica AND ( . ,and, y) 3.Operación Lógica OR (+ , or , ó)

A inversión A B OR A B AND


Postulados booleanos.


Teoremas del algebra booleana.

Teorema de Morgan.


Tablas de verdad

Las tablas de verdad nos proporcionan una relación de cada posible combinación de entradas y las posibles salidas.

A B Y 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0

SALIDA ENTRADAS

COMBINACION DE LA ENTRADA

RELACION ENTRADA(S)/ SALIDA(S)


Simplificaciones y manipulaciones algebraicas

Además del uso de tablas de verdad, se puede usar manipulaciones algebraicas, para verificar si dos expresiones son idénticas ó para simplifica una expresión, haciendo uso de los teoremas del algebra booleana.


Compuertas Lógicas Electrónicas.

•AND •OR •INVERSOR •NAND •NOR •BUFFER O SEGUIDOR •XOR (OR EXCLUSIVO) •XNOR (NOR EXCLUSIVO) •COMPUERTA DE TRES ESTADOS

SIMBOLO FUNCION

A B F 0 0 0 1 1 0 1 1

TABLA DE VERDAD


Preparación de diagramas lógicos. Dibujar el diagrama lógico de las siguientes expresiones.


Obtención de expresiones lógicas.


Ejemplo: Diseñar un circuito para lanzar un cohete espacial, gobernado por tres señales que se deben presionar al mismo tiempo, para que sea lanzado.

CIRCUITO LOGICO


Ejemplo: Diagrama de conexiones.

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