CAPITULO UNO 1. INTRODUCCI N A LOS CIRCUITOS DIGITALES

1. CAPITULO UNO1. INTRODUCCI�N A LOS CIRCUITOS DIGITALES Jairo Ruiz

2. 1. INTRODUCCI�N A LOS CIRCUITOS DIGITALES Objetivo: El estudiante se ubicar� dentro del amplio espectro de los circuitos digitales Dominio: Desarrollo contextual en el �mbito de los circuitos digitales

3. Introducci�n Contenido: 1.1 Conceptos fundamentales de los circuitos digitales 1.1.1 Electr�nica 1.1.2 Electr�nica an�loga � electr�nica digital 1.1.3Dise�o digital vs. Dise�o an�logo 1.1.4 Software de dise�o digital 1.1.5 Circuitos integrados 1.2 Familias l�gicas 1.2.1 Familia CMOS 1.2.2 Familia TTL 1.2.3 Interfases CMOS/TTL 1.2.4 PLDs

4. 1.1.Conceptos fundamentales

5. 1.1.Conceptos fundamentales 1.1.1Electr�nica (definici�n) 1.1.2Electr�nica an�loga vs Electr�nica digital 1.1.3Dise�o digital vs. Dise�o an�logo 1.1.4 Software de dise�o digital 1.1.5 Circuitos integrados 1.1.6 Niveles de dise�o digital 1.1.7Circuitos digitales

6. 1.1.1 Definici�n de electr�nica

7. Electr�nica Seg�n Millman y Seely La definici�n de Electr�nica admitida m�s ampliamente es la realizada por Millman y Seely, posteriormente adaptada por el Institute of Radio Engineers (IRE). Seg�n ella, es: "La rama de la Ciencia y la T�cnica que se ocupa, por un lado, del funcionamiento de los electrones en el vac�o, en presencia de campos el�ctricos y magn�ticos y de las interacciones electr�n�materia y electr�n�radiaci�n, lo que constituye b�sicamente el estudio de los dispositivos electr�nicos. Por otro lado, se ocupa del dise�o de los dispositivos y sus aplicaciones pr�cticas, basadas en los principios y dispositivos anteriores�2 1.INSTITUTO DE MICROELECTR�NICA APLICADA. Actualizado el 15 de diciembre del 2000. �Evoluci�n de la microelectr�nica�. Circuitos VLSI. [Publicaci�n electr�nica]. Espa�a. Disponible desde Internet en: <http://www.cma.ulpgc.es/users/vlsi/misc/TecElectronica.html> [con acceso el 22 de julio de 2001]

8. Electr�nica seg�n el Institute of Radio Engineers (IRE). En la versi�n de los Proceedings del IRE se define como Electr�nica: "El campo de la Ciencia y la Ingenier�a que trata de dispositivos electr�nicos y de su utilizaci�n, entendiendo por dispositivo electr�nico aquel en el que tiene lugar la conducci�n por electrones a trav�s del vac�o, de un gas o de un medio semiconductor.�2 2 Idem.

9. Electr�nica Seg�n el Diccionario de la Real Academia Espa�ola En cuanto a la definici�n de electr�nica, seg�n el diccionario de la Real Academia Espa�ola, se tiene que es: "La ciencia que estudia dispositivos basados en el movimiento de los electrones libres en el vac�o, gases o semiconductores, cuando dichos electrones est�n sometidos a la acci�n de campos electromagn�ticos. T�cnica que aplica a la industria los conceptos de �sta ciencia.�3 3.REAL ACADEMIA DE LA LENGUA. Diccionario. 2000

10. Electr�nica an�loga � electr�nica digital

11. Electr�nica an�loga vs electr�nica digital

12. Electr�nica an�loga La electr�nica se divide en general seg�n el tipo de circuito en an�loga y en digital de acuerdo a la forma como, tales circuitos, controla las se�ales que circulan por ellos, as�: Electr�nica an�loga: Se rige por los denominados, circuitos an�logos o lineales, llamados as� porque la gran variedad de se�ales que se presentan, pero por sobre todo, por la variaci�n continua de los valores que la configuran. Hacen parte de la misma el an�lisis de los circuitos con diodo, con transistores y sus aplicaciones, los amplificadores, etc.

13. Se�ales an�logas Una cantidad se denota por medio de otra que se relaciona con la primera de forma continua. La se�al de la figura as� lo muestra, E varia en depende en forma continua de t.

14. Se�ales an�logas En t�rminos estrictos una magnitud de voltaje que representa a la se�al en el tiempo pudiendo tomar un valor de un conjunto infinito de valores (subintervalo de los n�meros reales) en un instante de tiempo se dice, que es una representaci�n an�loga.

15. Se�ales an�logas Ejemplos: El veloc�metro. La velocidad de un auto varia gradualmente sobre un intervalo continuo de valores, la velocidad del auto se puede variar entre valores de 0 y 100 Km./h. y=e-at cos wt Y=1 / a2 (at-1 + e-at) Una Ecuaci�n diferencial

16. Electr�nica digital Se rige por los denominados, circuitos digitales o l�gicos, llamados as� porque trabajan con se�ales que pueden adoptar uno de dos valores posibles, alto o bajo. Puede definirse la electr�nica digital como la parte de la electr�nica que estudia los dispositivos, circuitos y sistemas digitales, binarios o l�gicos.4 GONZ�LEZ, Felipe y otros. �Curso pr�ctico de electr�nica digital y circuitos integrados�. Volumen I. p10. Editado por CEKIT. S.A. Pereira.1994.

17. Electr�nica digital Contrario a la electr�nica an�loga o lineal, que trabaja con se�ales que pueden adoptar una amplia gama de valores, los voltajes en electr�nica digital est�n restringidos a uno de dos valores llamados niveles l�gicos alto y bajo o estados 1 y 0. Generalmente el estado l�gico alto o �1� , corresponde a la presencia de voltaje y, por el contrario, el estado l�gico bajo o �0� corresponde a su ausencia.

18. Electr�nica digital Hacen parte de la electr�nica digital los circuitos y sistemas de control.

19. Se�ales digitales Representaci�n gr�fica La cantidad no se denota por cantidades continuas sino por s�mbolos denominados d�gitos. En t�rminos estrictos La magnitud de voltaje que representa a la se�al en E toma los valores 5 o 0 V seg�n la variaci�n de t tiempo puede tomar un valor de un conjunto finito y discreto

20. Se�ales digitales Ejemplo: Reloj Digital. La hora varia continuamente pero la lectura del cronometro no cambia de la misma manera. Varia en etapas. C�digo Morse (convierte las letras del alfabeto en grupos de puntos o rayas.) Se�ales codificadas en forma digital

21. a. binaria de polaridad �nica

22. b. Binario con polaridad doble

23. Sistemas an�logos Un sistema electr�nico anal�gico es el dispositivo que funciona regulado por cantidades an�logas, es decir en forma an�loga.

24. Ejemplo sistema an�logo

25. Sistema digital Un sistema digital puede definirse como un conjunto de componentes interconectados que procesan informaci�n en forma digital. En tal condici�n encontramos a las calculadoras, los computadores y los relojes digitales, entre otros. El alma de los sistemas digitales lo constituyen los microprocesadores.

26. Sistema digital

27. Circuito an�logo

28. Circuito Digital

29. 1.1.3Dise�o digital vs. Dise�o an�logo 

30. Dise�o A partir de un problema realizar los pasos correspondientes para obtener la soluci�n m�s pertinente. An�loga: Electr�nica de transistor en amplificaci�n, uso de diodos (Filtros, amplificadores, tratamiento de la se�al) Digital: Electr�nica de l�gica binaria (Controladores, almacenamiento de informaci�n, tratamiento dela misma)

31. 1.1.4 Software de dise�o digital

32. Software Herramientas de programaci�n que contribuyen al dise�o de dispositivos electr�nicos, realizando los circuitos virtuales, realizando su respectiva simulaci�n, en algunos casos permitiendo la elaboraci�n esquem�tica, para saltar a la elaboraci�n del impreso

33. Software gen�rico Pspace, ORCAD, Proteus, crocodile(Hasta el diagrama esquem�tico y su simulaci�n. PCB Elegance, Eagle, Tango (Dise�o de impresos) Circuit maker, Logic 321, ORCAD (Circuitos digitales b�sicos) ABEL, CUPL, LOGIC/ic, ORCAD-PLD, PLDesigner, TANGO-PLD, VHDL �galaxy-altera- (Para PLDs y FPGA�s)