Electronica digital, aplicacion en sistemas

Electrónica Digital(febrero 2019)

López Suarez Sebastian,

 Medina Gonzalez Steven

 Sepúlveda Caviedes Camilo

En el siguiente informe se detalla la información investigada sobre la electrónica digital, de la cual tomaremos referencia  para ejemplificar la importancia de los vistos en la materia Física II, en lo que concierne al enfoque  de dicha materia para la carrera de ingeniería en sistemas, tal como planteamos. Enfocándonos en el tema  de las compuertas lógicas, las cuales son circuitos electrónicos diseñados para obtener resultados booleanos, que básicamente se usan como tablas de verdad enfocadas en dichos circuitos .

I. INTRODUCCIÓN

La electrónica digital es la rama de la electrónica más moderna y que evoluciona más rápidamente. Se encarga de sistemas electrónicos en los que la información está codificada en estados discretos, a diferencia de los sistemas analógicos donde la información toma un rango continuo de valores. Ninguna otra tecnología permite la integración de millones de dispositivos operando conjuntamente de forma fiable en un espacio tan reducido a tan alta velocidad.

Las señales de entrada y salida de los circuitos electrónicos las podemos clasificar en dos grandes grupos: “Analógicas” y “Digitales”, la diferencia entre ellas es la manera en que se manifiestan sus cambios en el tiempo. Las primeras presentan cambios continuos en el tiempo por ejemplo, la temperatura, la velocidad y la distancia, dichas magnitudes pueden tomar un número infinito de valores dentro de un rango determinado en un intervalo de tiempo. Las segundas únicamente pueden tomar valores predeterminados por ejemplo un foco puede estar “encendido” o “apagado” (uno o cero), una persona puede tener fiebre o no tenerla (uno o cero), un automóvil puede estar en movimiento o detenido (uno o cero). Una señal analógica nos puede dar más información que una señal digital, esto se puede ver como una desventaja para las últimas, para superarlo se pueden emplear grupos de señales para representar diversos valores, por ejemplo un grupo de tres señales puede tomar los valores 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 y 111, ocho valores diferentes en total, entre más señales tenga el grupo se pueden representar más valores diferentes, en general con “n” señales se pueden representar  valores diferentes.[pic 1]

Como nos podemos dar cuenta los sistemas analógicos emplean menos señales que los digitales esto es una ventaja por complejidad, costo y otras más, entonces ¿Por qué emplear sistemas digitales? La principal ventaja de los sistemas digitales es su inmunidad al ruido, esto es, pequeños cambios en su magnitud pueden ser ignorados sin afectar al sistema. Para procesar las señales digitales se emplean las funciones lógicas “AND”, “OR” y “NOT”, existen otras pero cualquier aplicación se puede realizar con éstas, las funciones lógicas restantes se pueden derivar de las citadas. La base matemática del procesamiento digital se la debemos a George Boole (1815 -1864), Álgebra Booleana.

Dentro de ésta electrónica digital se utiliza el concepto de sistema programado, es un circuito electrónico que contiene un microprocesador o un microcontrolador integrado en el mismo. Mediante un programa informático almacenado en una memoria interna, se realiza el control y la gestión del sistema.

Este tipo de circuitos son, funcionalmente, idénticos a un sistema cableado, con la diferencia fundamental de que en un sistema programado, modificar su funcionamiento lógico se reduce a un simple cambio del programa (software) del circuito microprogramado, con la reducción de costes que ello supone. Realizar un cambio similar en un sistema cableado requiere un cambio parcial o completo de su estructura física (cables o componentes que contiene).

II. La física dentro de la electrónica digital

Dentro de la electrónica digital se usan los circuitos, aunque de manera diferente a como se nos presenta en la materia de física II, ya que se utilizan son los circuitos digitales.

1. Algebra booleana

Un circuito digital (también, circuito lógico) es aquel que maneja la información en forma binaria, es decir, con valores de "1" y "0".

Estos dos niveles lógicos de voltaje fijos representan:

"1" nivel alto o "high".

"0" nivel bajo o "low".

En estos se utiliza la Álgebra Booleana, que básicamente se puede resumir en el uso de tablas de la verdad para valorar el circuito, siendo los símbolos  “AND”, “OR” y “NOT” las más básicas para su uso.

[pic 2]

fig.1 (operaciones básicas)

También están los teoremas que son más avanzados dentro de la práctica, pero con las 3 anteriores vistas se puede realizar lo mismo, solo que más extendido.

[pic 3]

fig.2(teoremas algebra booleana)

B. Compuertas lógicas

Son la representación gráfica de los símbolos para el desarrollo de las operaciones lógicas. Con este elemento gráfico , se puede dar a mostrar los tipos de circuitos que se pueden construir, siendo un fundamento básico en la electrónica digital.

[pic 4]

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