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Electronica digital 4º ESO

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  • 1. Unidad Didáctica Electrónica Digital 4º ESO
  • 2. ÍNDICE
    • INTRODUCCIÓN
    • SISTEMAS DE NUMERACIÓN
    • PUERTAS LÓGICAS
    • FUNCIONES LÓGICAS
  • 3. 1.- Introducción
    • Señal analógica. Señal digital
    • Una señal analógica puede tener infinitos valores, positivos y/o negativos.
    • La señal digital sólo puede tener dos valores 1 o 0.
    • La gran ventaja es que la señal
    • digital es más fiable en la transmisión de datos.
    • En el ejemplo, la señal digital
    • toma el valor 1 cuando supera
    • al valor a , y toma valor 0 cuando
    • desciende por debajo del valor b .
    • Cuando la señal permanece entre
    • los valores a y b , se mantiene
    • con el valor anterior.
  • 4. 2.- Sistemas de numeración
    • 2.1.- Sistemas decimal.
    • Se define la base de un sistema de numeración
    • como el número de símbolos distintos que tiene.
    •   Normalmente trabajamos con el sistema decimal
    • que tiene 10 dígitos: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9.
    •   Por ejemplo:
    • a) El número 723,54 en base 10, lo podemos
    • expresar:
    • 723,54 = 7 x10 2 + 2 x10 1 + 3 x10 0 + 5 x10 -1 + 4 x10 -2
  • 5. 2.- Sistemas de numeración (continuación) El número 11010,11 en base 2 es: Conversión de Binario a Decimal: 1 x2 4 + 1 x2 3 + 0 x2 2 + 1 x2 1 + 0 x2 0 + 1 x2 -1 + 1 x2 -2 = 16 + 8 + 0 + 2 + 0 + 0,5 + 0,25 = 26,75 El número 26,75 en base decimal Conversión de Decimal a Binario: El número 37 en base decimal es: 37 en base 10 = 100101 en base binaria 2.2.- Sistema binario. Consta de dos dígitos el 0 y el 1. A cada uno de ellos se le llama bit.
  • 6. 2.- Sistemas de numeración (continuación) Equivalencia entre los sistemas Hexadecimal, Binario y Decimal 1111 15 F 111 0 14 E 11 0 1 13 D 11 00 12 C 1 0 11 11 B 1 0 1 0 10 A 1 00 1 9 9 1 000 8 8 0 111 7 7 0 11 0 6 6 0 1 0 1 5 5 0 1 00 4 4 00 11 3 3 00 1 0 2 2 000 1 1 1 0000 0 0 Binario D ecimal Hexadecimal
  • 7. 3.- Puertas lógicas
    • Las puertas lógicas son componentes electrónicos capaces de realizar las operaciones lógicas.
    • A continuación se detallan las más importantes.
    • 3.1.- INVERSOR
    • Realiza la función negación lógica . La función toma valor lógico “1” cuando la entrada a vale “0” y toma el valor “0” cuando la entrada a vale “1”. También se la conoce como función Inversión .
    Negación (¯) : S = ā Tabla de verdad Símbolo Símbolos antiguos 0 1 1 0 S = ā a
  • 8. 3.- Puertas lógicas (continuación)
    • 3.1.- INVERSOR (continuación)
    • Implementación de la puerta lógica mediante circuito eléctrico.
    • Si el interruptor a está sin pulsar (“0”) la bombilla está encendida (S= “1”). Si pulso el interruptor (a = “1”) la bombilla se apaga (S = “0”).
    • Encapsulado comercial
  • 9. 3.- Puertas lógicas (continuación)
    • 3.2.- PUERTA OR
    • Realiza la función suma lógica o función OR . La función toma valor lógico “1” cuando la entrada a o la entrada b valen “1” y toma el valor “0” cuando las dos entradas valen “0”.
    Funciones Tabla de verdad Símbolos Símbolos antiguos Suma (OR): S = a + b 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 S = a+b a b
  • 10. 3.- Puertas lógicas (continuación)
    • 3.2.- PUERTA OR (continuación)
    • Implementación de la puerta lógica mediante circuito eléctrico.
    • Si se pulsa cualquier interruptor (a o b estarían en estado “1”) la bombilla se enciende (S= “1”). Si no pulso ninguno (a = “0” y b =“0”) la bombilla se apaga
    • (S = “0”).
    • Encapsulado comercial
  • 11. 3.- Puertas lógicas (continuación)
    • 3.3.- PUERTA AND
    • Realiza la función producto lógico o función AND . La función toma valor lógico “1” cuando la entrada a y la entrada b valen “1” y toma el valor “0” cuando alguna de las dos entradas vale “0”.
    Funciones Tabla de verdad Símbolos Símbolos antiguos Multiplicación (AND): S = a · b 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 S = a·b a b
  • 12. 3.- Puertas lógicas (continuación)
    • 3.3.- PUERTA AND (continuación)
    • Implementación de la puerta lógica mediante circuito eléctrico.
    • Si se pulsan los dos interruptores (a y b estarían en estado “1”) la bombilla se enciende (S= “1”). Si no pulso alguno (a = “0” o b =“0”) la bombilla se apaga
    • (S = “0”).
    • Encapsulado comercial
  • 13. 3.- Puertas lógicas (continuación)
    • 3.4.- PUERTA NOR
    • Realiza la función suma lógica negada o función NOR . La función toma valor lógico “1” cuando la entrada a y la entrada b valen “0” y toma el valor “0” en el resto de los casos. Es la función contraria a la OR .
    Funciones Tabla de verdad Símbolos Símbolos antiguos Suma negada (NOR): 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 a b
  • 14. 3.- Puertas lógicas (continuación)
    • 3.5.- PUERTA NAND
    • Realiza la función producto lógico negado o función NAND . La función toma valor lógico “1” cuando la entrada a y la entrada b valen “0” y toma el valor “0” en el resto de los casos. Es la función contraria a la AND .
    Funciones Tabla de verdad Símbolos Símbolos antiguos Multiplicación negada (NAND): 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 a b
  • 15. 3.- Puertas lógicas (continuación)
    • 3.6.- PUERTA OR EXCLUSIVA
    • Realiza la función OR EXCLUSIVA . La función toma valor lógico “1” cuando las entradas a y b tienen distinto valor y toma el valor “0” cuando las entradas a y b son iguales.
    Funciones Tabla de verdad Símbolos Símbolos antiguos OR exclusiva (EXOR) : 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 a b
  • 16. 4.- Funciones lógicas Función lógica Tabla de verdad Por Minterms La función se puede obtener de dos formas, como suma de productos ( Minterms ) o como producto de sumas ( Maxterms ). Por Maxterms 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 S c b a
  • 17. 4.- Funciones lógicas (continuación) 4.1.- MAPAS DE KARNAUGH Dos variables Tres variables Cuatro variables
  • 18. 4.- Funciones lógicas (continuación) 4.2.- SIMPLIFICACIÓN POR KARNAUGH 1.-Tabla de verdad 2.- Mapa de tres variables 3.- Agrupamos unos 4.- Función obtenida 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 S c b a
  • 19. 4.- Funciones lógicas (continuación) 4.3.- IMPLEMENTACIÓN CON PUERTAS Función Función implementada con puertas de todo tipo
  • 20. 4.- Funciones lógicas (continuación) 4.4.- IMPLEMENTACIÓN CON PUERTAS Función Función implementada con puertas de todo tipo
  • 21. Resolución de problemas Pasos a seguir: 1.- Identificar las entradas y salidas 2.- Crear la tabla de verdad 3.- Obtener la función simplificada 4.- Implementar la función con puertas de todo tipo, puertas NAND y puertas NOR
  • 22. Enunciado de un problema lógico
    • Para poner en marcha un motor se requiere tres interruptores (a, b y c) de tal forma que el funcionamiento del mismo se produzca únicamente en las siguientes condiciones:
        • • Cuando esté cerrado solamente b.
        • • Cuando estén cerrados simultáneamente a y b y no lo esté c.
        • • Cuando estén cerrados simultáneamente a y c y no lo esté b.
    • Crea la tabla de verdad que represente el funcionamiento del circuito de control.
    • Obtén la función expresada como suma de productos (Minterms).
    • Obtén la expresión simplificada por Karnaugh de la función.
    • Implementa la función utilizando puertas lógicas de todo tipo.
  • 23. Identificar entradas y salidas
    • 1.- Identificar las entradas y salidas
    Entradas : serán los interruptores a, b y c . Interruptor pulsado será “1” y no pulsado será “0” Salida: será el motor que está gobernado por los interruptores. C uando la salida de la función valga “1” indicará que en ese caso el motor funciona.
  • 24. Tabla de verdad 2.- Crear la tabla de verdad
  • 25. Funciones simplificadas
    • 3.- Obtener la función simplificada
    La función del motor M la obtenemos por Karnaugh
  • 26. Puertas de todo tipo
    • 4.- Implementar la funci ó n con puertas de todo tipo
  • 27. Enunciado de un problema lógico M áquina expendedora de refrescos P uede suministrar agua fresca, agua con limón y agua con naranja. Pero no puede suministrar nunca limón solo, naranja sola, ni limón con naranja solos o con agua. La cantidad de cada líquido sale cuando se activa la electroválvula correspondiente, Sa (agua), Sl (limón), Sn (naranja) , Y está activada la salida general (ST), y se encuentra el vaso en su sitio (V). T enemos tres pulsadores Pa (agua), Pl (limón) y Pn (naranja). Deben pulsarse uno o dos según lo que deseemos .
  • 28. Identificar entradas y salidas 1.- Identificar las entradas y salidas Entradas , serán los pulsadores Pa, Pl, Pn y el sensor que detecta la presencia del vaso V . P ulsador pulsado será “1” y no pulsado será “0” Salidas , serán todas las electroválvulas sobre las que hay que actuar, Sa, Sl, Sn y ST . C uando la electroválvula en cuestión valga “1” permitirá que salga la cantidad de líquido necesario
  • 29. Tabla de verdad 2.- Crear la tabla de verdad Entradas Salidas V Pa Pl Pn ST Sa Sl Sn 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0
  • 30. Funciones simplificadas La función de la electroválvula ST y Sa es la misma, la obtenemos por Karnaugh El resto de variables no se pueden simplificar puesto que sólo tienen un término en el que vale “1”. 3.- Obtener la función simplificada
  • 31. Puertas de todo tipo 4.- Implementar la s funci o n es con puertas de todo tipo
  • 32. Puertas NAND 4.- Implementar la s funci o n es con puertas NAND
  • 33. Puertas NOR 4.- Implementar la s funci o n es con puertas NOR

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