6.- Electrónica Digital.6.1.- Fundamentos digitales
6.1.1.- Sistemas digitales vs. analógicos.
A la vista de la imagen anterior, la figura izquierda puede tomar infinitos valores (señal analógica), mientras que en la figura de la derecha solo toma dos valores distintos (señal digital).
En el mercado existen componentes electrónicos que funcionan únicamente con dos valores distintos de señal y se denominan circuitos digitales integrados.
Los valores de esta señal son denominados como 0 y 1 o apagado y encendido.
6.1.2.- Tren de pulsos.
Consiste en una serie de variaciones rápidas de tensión o corriente que se repiten en el tiempo. A diferencia de una corriente continua plana, aquí el valor cambia bruscamente entre dos niveles: 0 y 1 o apagado y encendido.
6.2.- Sistemas de numeración y códigos.
Para contar cantidades, a lo largo de la historia la diferentes civilización se han servido de piedras, marcas, nudos o partes del cuerpo.
Nuestro sistema numérico actual (S. N. Decimal), fue inventado por los indios y traído a Europa por los árabes.
6.2.1.- Sistema decimal.
Basado en la utilización de 10 diferentes dígitos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9.
Para poder expresar cantidades superiores se realizan combinaciones con estos dígitos utilizando lo que se denomina como decenas, centenas, etc. Este sistema de numeración es también conocido como base 10.
6.2.2.- Sistema binario.
Este sistema se basa en la utilización de dos dígitos distintos: 0 y 1.
La lógica digital está basada precisamente en estos dos dígitos binarios, denominados bit (bitnary digit).
Al igual que el sistema de numeración decimal es conocido como base 10, al sistema binario se le denomina base 2. Cualquier numero expresado en binario constara exclusivamente de estos 2 dígitos, combinándolos en el orden adecuado.
6.2.3.- Sistema hexadecimal.
En este caso se usan 16 dígitos distintos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E y F (base 16). Se utiliza para trabajar con números binarios excesivamente largos.
6.2.4.- Cambios de base.
6.2.5.- Código binarios.
Un código binario es la representación en 1 y 0 de cualquier numero decimal. Hasta ahora solo conocemos el binario natural, pero existen otros muchos códigos.
6.2.6.- Código Gray.
Es un sistema de numeración binario en el que dos números consecutivos difieren en un solo bit. A diferencia del código binario natural, donde un cambio de un número a otro puede involucrar la modificación de múltiples bits, el código Gray asegura que solo un bit cambie a la vez.
6.2.7.- Códigos BCD.
Del ingles "Binary Code Decimal", son códigos binarios que mantienen 10 combinaciones, desde el 0 al 9.
Existen dos tipos: Ponderados y No Ponderados.
· Ponderados: Son códigos con peso. El numero decimal representado es obtenido por la suma de los productos de cada bit.
· No Ponderados: Son códigos cuyos bits no tienen un peso por lo que no tienen un digito decimal que los represente.
6.3.- Lógica y Hardware
6.3.1.- Puertas lógicas.
Son operadores lógicos que permiten realizar las operaciones de álgebra.
6.3.1.1.- Puerta Inversora. Puerta NOT:
Invierte la señal. Lo que entra, sale al revés.
6.3.1.2.- Puerta Sumadora. Puerta OR:
Necesitas que la entrada A o la entrada B (o ambas) estén encendidas para que la salida se encienda.
6.3.1.3.- Puerta multiplicadora. Puerta AND:
La entrada A y la entrada B deben estar encendidas para que la salida se encienda.
6.3.1.4.- Puerta NOR:
Hace lo contrario a la puerta OR. La salida es 1 solo si todas las entradas son 0.
6.3.1.5.- Puerta NAND:
Hace lo contrario a la puerta AND. La salida es 0 solo si todas las entradas son 1.
6.3.1.6.- Puerta OR-exclusiva:
Su salida es 1 solo si las entradas son diferentes.
6.3.2.- Circuitos Integrados
Históricamente las primeras puertas lógicas se hicieron con relés. Luego con válvulas de vacío (ya en desuso) y finalmente, con transistores. Las puertas lógicas no se comercializan individualmente, sino que se presentan empaquetas en un circuito integrado.
Los Circuitos Integrados (I.C. Integrated Circuits) son circuitos que están formados por componentes electrónicos (transistores, diodos, resistencias, condensadores...) fabricados en una oblea de silicio (miniaturizados).
En un Circuitos Integrados, los elementos del circuitos son tan pequeños que se necesita un buen microscopio para verlo. En un microchip de un par de centímetro de ancho y largo pueden caber millones de transistores además de resistencias, condensadores, diodos, etc. Un ejemplo muy bueno seria el microprocesador de un ordenador "Pentium IV de Intel" del año 2001, que integraba casi 42 millones de transistores.
Los Circuitos Integrados se pueden implementar con diferentes técnicas o tecnologías, según sean los métodos de fabricación de los componentes. Las tecnologías mas conocidos y usadas son las TTL (Transistor-Transistor Logic) y CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), aunque existen otras como la ECL, DTL, Bipolar, NMOS, PMOS.
· Minimizar el cableado de los equipos electrónicos.
· Minimizar el tamaño y el peso de estos.
