Electrónica Digital en la Práctica

Descripción

Es un libro que introduce al lector en los conocimientos básicos de esta tecnología. Intencionadamente se dejan a un lado las demostraciones y desarrollos exhaustivos que se pueden encontrar en otras publicaciones existentes. Este libro nace de la experiencia de muchos años dedicados al diseño electrónico, desde el sector espacial al de entretenimiento, junto a más de 15 años de docencia con alumnos que acaban de aterrizar en la Universidad.

Está desarrollado desde un punto de vista práctico, haciendo hincapié en los métodos de diseño electrónico, desde el clásico con puertas lógicas, hasta los actuales con dispositivos de lógica programable. Se dejan de lado temas que no caben en un libro de iniciación, pero se mencionan para animar al lector a profundizar en ellos

Ventaja Competitiva

Su lenguaje es claro y directo ayudado de las más de 400 figuras incluidas.

Se parte siempre de ejemplos sencillos que se van complicando progresivamente, dejando claro cuál es el objetivo a alcanzar, o el concepto a fijar.

Los resúmenes al final de cada capítulo ayudan a ver el tema desde un punto de vista global, para no perder la perspectiva de la asignatura en su conjunto, insistiendo en los conceptos que han de ser asimilados.

El libro contiene material adicional que incluye los archivos de las presentaciones gráficas que aparecen en él.

Conozca

El diseño electrónico digital.

Sistemas combinacionales: circuitos aritméticos, registros y contadores, biestables y diseño síncrono, circuitos secuenciales.

Memorias.

Tecnologías digitales.

Aprenda

El comportamiento de sistemas electrónicos digitales.

Álgebra de Boole y puertas lógicas; la implementación directa de circuitos lógicos digitales y la lógica programable.

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN ………………………………………………………………………………………………..11

CAPÍTULO 1.

INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DIGITALES………………………13

1.1 SISTEMAS ANALÓGICOS Y DIGITALES…………………………………………………….13

1.2 SISTEMAS BINARIOS …………………………………………………………………………………15

1.3 SISTEMAS COMBINACIONALES Y SECUENCIALES………………………………….17

1.4 REPRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN EN LOS SISTEMAS BINARIOS..18

1.4.1 Sistemas de numeración…………………………………………………………………………..18

1.5 EL SISTEMA BINARIO ………………………………………………………………………………..19

1.5.1 Conversión entre los sistemas binario y decimal …………………………………………20

1.5.2 Sistemas octal y hexadecimal……………………………………………………………………22

1.5.3 Códigos binarios……………………………………………………………………………………..24

CAPÍTULO 2.

ÁLGEBRA DE BOOLE Y PUERTAS LÓGICAS…………………………..37

2.1 POSTULADOS Y PROPIEDADES FUNDAMENTALES DEL ÁLGEBRA DE

BOOLE ……………………………………………………………………………………………………………..37

2.2 FUNCIONES Y EXPRESIONES BOOLEANAS………………………………………………39

2.2.1 Tablas de verdad. Funciones lógicas………………………………………………………….39

2.2.2 Representación en forma canónica de una función booleriana………………………40

2.2.3 Simplificación de funciones lógicas…………………………………………………………..44

2.2.4 Paso de formas no canónicas a canónicas …………………………………………………..51

2.2.5 Funciones lógicas con formas incompletas…………………………………………………51

2.2.6 Implementación de funciones con puertas lógicas……………………………………….53

2.2.7 Funciones múltiples ………………………………………………………………………………..57

CAPÍTULO 3.

SISTEMAS COMBINACIONALES……………………………………………….61

3.1 ANÁLISIS DE CIRCUITOS COMBINACIONALES………………………………………..62

3.2 SÍNTESIS DE CIRCUITOS COMBINACIONALES…………………………………………62

3.2.1 Implementación con puertas AND, OR y NOT …………………………………………..63

3.2.2 Implementación con puertas NAND, y NOR ……………………………………………..64

3.3 CODIFICADORES ……………………………………………………………………………………….66

3.3.1 Codificador con prioridad ………………………………………………………………………..68

3.4 DECODIFICADORES …………………………………………………………………………………..69

3.4.1 Implementación de funciones lógicas con decodificadores…………………………..72

3.4.2 Expansión de decodificadores…………………………………………………………………..74

3.5 MULTIPLEXORES……………………………………………………………………………………….75

3.6 DEMULTIPLEXORES ………………………………………………………………………………….76

3.6.1 Implementación de funciones lógicas con multiplexores ……………………………..77

CAPÍTULO 4.

CIRCUITOS ARITMÉTICOS……………………………………………………….81

4.1 COMPARADOR DE MAGNITUD …………………………………………………………………81

4.2 SUMADOR ………………………………………………………………………………………………….84

4.2.1 Semisumador………………………………………………………………………………………….84

4.2.2 Sumador total …………………………………………………………………………………………84

4.2.3 Circuito sumador de n bits ……………………………………………………………………….86

4.2.4 Acarreo serie y paralelo……………………………………………………………………………87

4.3 NÚMEROS NEGATIVOS ……………………………………………………………………………..88

4.3.1 Suma de números negativos……………………………………………………………………..91

4.3.2 Sumador/restador ……………………………………………………………………………………92

4.4 MULTIPLICADOR……………………………………………………………………………………….93

CAPÍTULO 5.

BIESTABLES Y DISEÑO SÍNCRONO………………………………………….97

5.1 BIESTABLES……………………………………………………………………………………………….97

5.1.1 Tipos de biestables ………………………………………………………………………………….99

5.2 BIESTABLES SÍNCRONOS ………………………………………………………………………..103

5.2.1 SR activo por nivel………………………………………………………………………………..103

5.3 SINCRONISMO POR FLANCO …………………………………………………………………..106

5.3.1 Estructura maestro-esclavo …………………………………………………………………….107

5.3.2 Tiempos significativos de conmutación……………………………………………………108

5.3.3 Biestables síncronos con entradas asíncronas……………………………………………112

5.3.4 Tipos de biestables síncronos………………………………………………………………….114

5.4 CRONOGRAMAS ………………………………………………………………………………………124

CAPÍTULO 6.

REGISTROS Y CONTADORES ………………………………………………….129

6.1 REGISTROS……………………………………………………………………………………………….129

6.1.1 Registros serie-paralelo………………………………………………………………………….130

6.1.2 Salida triestado ……………………………………………………………………………………..133

6.1.3 Registros paralelo………………………………………………………………………………….134

6.2 CONTADORES…………………………………………………………………………………………..135

6.2.1 Contadores asíncronos …………………………………………………………………………..135

6.2.2 Contadores síncronos …………………………………………………………………………….138

6.2.3 Inicialización ………………………………………………………………………………………..141

6.2.4 Contadores basados en registros de desplazamiento…………………………………..143

CAPÍTULO 7.

CIRCUITOS SECUENCIALES……………………………………………………149

7.1 SÍNTESIS DE UN CIRCUITO SECUENCIAL ……………………………………………….149

7.1.1 Máquinas de estado ……………………………………………………………………………….149

7.2 ANÁLISIS DE UN CIRCUITO SECUENCIAL ………………………………………………167

CAPÍTULO 8. MEMORIAS………………………………………………………………………………..169

8.1 MEMORIAS RAM Y ROM ………………………………………………………………………….172

8.1.1 Estructura de las memorias …………………………………………………………………….173

8.2 EXTENSIÓN DE MEMORIA……………………………………………………………………….181

8.3 SÍNTESIS DE FUNCIONES LÓGICAS CON MEMORIAS …………………………….188

CAPÍTULO 9.

LÓGICA PROGRAMABLE ………………………………………………………..191

9.1 PLANOS DE PROGRAMACIÓN …………………………………………………………………192

9.2 PLD (PROGRAMMABLE LOGIC DEVICES)……………………………………………….193

9.3 FPGA’S COMERCIALES …………………………………………………………………………….200

CAPÍTULO 10.

TECNOLOGÍAS DIGITALES……………………………………………………203

10.1 LA UNIÓN PN…………………………………………………………………………………………..203

10.2 EL DIODO………………………………………………………………………………………………..205

10.3 EL TRANSISTOR BIPOLAR ……………………………………………………………………..206

10.4 LÓGICA TTL ……………………………………………………………………………………………210

10.5 EL TRANSISTOR MOS……………………………………………………………………………..212

10.6 PUERTAS LÓGICAS NMOS ……………………………………………………………………..215

10.7 PUERTAS LÓGICAS CMOS ……………………………………………………………………..217

ÍNDICE ALFABÉTICO………………………………………………………………………………………221