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Manual de Electrnica Digital Estapginasehadejadointencionalmenteenblanco Enigmaelectrnica Cursos de enseanza

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Manual de Electrnica Digital 1.LOGICADIGITAL 1.1.DEFINICINDELGICADIGITAL. Loscircuitosquetrabajanconelectrnicadigitalsonaquellosquesoncapacesdeobtenerdecisiones lgicascomosalidaapartirdeunasciertascondicionesdeentrada.Enconsecuencia,sepuededecir queenalgunoscasosparecenquesoninteligentes,aunqueestonoescierto,yaquenotienen capacidadparapensarporsmismos,sinoqueestnprogramadosporlapersonaquelosdise. Laelectrnicaanalgicayladigitalsonopuestas,yaquelaprimeratrabajaconsealesquevarande formacontinua,mientrasquelasegundatrabajaconsealesdenaturalezaincremental.Enelectrnica analgicalosparmetrosdemedidausualessonlosvoltajeseintensidades,mientrasqueen electrnicadigitalsemidenlosestadoslgicosdeuncircuito. 1.2.ELEMENTOSDIGITALESDEDECISINYMEMORIA. Comosehavistoantes,loscircuitosdigitalestienenciertosestadoslgicosdentrodesu funcionamiento,loquesignificaquepresentanciertamemoriapararealizarlastareasparalasquese leshanprogramado.Elelementoquehaceposiblequesedispongadeesamemoriaeslapuertalgica, queserelelementobasedetomadedecisionesdenuestroscircuitos. Asinterconectandovariaspuertaslgicasseconseguirncodificarlosposiblesresultadosquese deseenobtenerdeuncircuito,codificandolainformacinnecesariaenlareddepuertaslgicasquese formarencadacaso. Lasalidadeestoselementosesunsiounno,quedependerdelosestadosdesusentradas.Por ellosetrabajarconelsistemadenumeracinbinario,enelquesoloexistirnesosestados.Este sistemaesunsistemaenbase2,frentealdebase10queseutilizanormalmenteenlavidacotidiana. ParapodertrabajarconlseutilizarellgebradeBoole,quedefinirlasnormasdeutilizacindeeste nuevosistema. 2.SISTEMASDENUMERACIN. Enestecaptuloseintroducirnlosmtodosdeconversinentrevariossistemasdenumeracin,con losquesetrabajarenelectrnicadigital. 2.1.SISTEMABINARIO. Comosedijoanteriormenteestesistemaeselqueseutilizarcuandose trabajeenelectrnicadigital.Sebasaenlautilizacindedosnmerospara representarcualquiercantidad,quesonel0yel1. Enelectrnicaestosnmerosrepresentarnlosnivelesdetensindecada puntodeuncircuito,1cuandoexistatensinaltay0cuandolatensin seanula. Elprocedimientodelaformacindecualquiernmeroenestesistemasigue elmismoprocedimientoqueelsistemadecimal,perosustituyendolas potenciasde10porpotenciasdedos.

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Manual de Electrnica Digital 2.2.CONVERSINDEDECIMALABINARIO. Existendosmtodospararealizarlaconversindeunnmerodecimalabinario. Teniendoencuentalassucesivaspotenciasdedosysucorrespondientevalorendecimal.Seajustarla sumatotaldelosnmerosbinariospuestosaunoysucorrespondientevalorendecimal.Lasimilitud entreambossistemassemuestramsabajo. Realizandosucesivasdivisionesporlabasebinaria2.Elresultadoseobtienerecogiendonmeros enterosdelaoperacin,empezandoporelltimococienteysiguiendoporlosrestosdecadadivisin, desdeabajohaciaarriba,esdecir: POTENCIAS DE 2 EQUIVALENCIA DECIMAL 26 64 25 32 24 16 23 8 22 4 21 2 20 1

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2.3. ARITMETICA BINARIA. Las reglas para realizar operaciones en aritmtica binaria son similares a las que se utilizan en el sistema decimal, pero mucho ms simples, ya que se utilizan solamente dos nmeros. Las reglas para las cuatro operaciones bsicas son:

SUMA 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0 (Y llevo 1)

RESTA 00=0 01=1 (Y presta 1) 10=1 11=0

MULTIPLICACION 0*0=0 0*1=0 1*0=0 1*1=1

DIVISION 0:0=0 0:1=0 1:0= 1:1=1

2.4. OTROS CDIGOS BINARIOS. Hay otros cdigos binarios que se utilizan en electrnica digital y que por su importancia se explican a continuacin. Decimal codificado en binario (BCD).


Manual de Electrnica DigitalEste sistema es una forma particular de emplear el sistema binario, que se utiliza para representar nmeros decimales. Cada dgito decimal se representa con bloques independientes de 4 bits codificados en binario. Se utiliza para representacin de nmeros decimales en displays. Su formato se representa en la siguiente tabla:

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De esta forma la representacin de nmeros decimales se hara de la siguiente forma: DECIMAL (782) CODIGO BCD 7 0111 8 1000 2 0010

Cdigo de paridad de bit: ste no es en s un sistema de numeracin, sino que ms bien es un sistema de seguridad para otro sistema de numeracin. Se utiliza en la transmisin de datos entre ordenadores y en algunos tipos de memorias, para controlar que el byte recibido es correcto y no ha sufrido modificacin de la informacin en el proceso de transmisin de los datos digitales. Funciona con un solo bit, que representa el tipo de paridad que tiene el byte que lo acompaa junto con el propio bit de paridad, segn los siguientes formatos. Paridad impar: El nmero de unos del grupo de bits formado por los datos y el bit de paridad es siempre impar, con lo que el bit de paridad es puesto a uno si el numero de unos del dato original era par y se pone a cero en el caso contrario. Paridad par: El nmero de unos del grupo de bits formado por los datos y el bit de paridades siempre par; con lo que el bit de paridad es puesto a uno si el nmero de unos del dato original era impar y se pone a cero en el caso contrario.

2.5.SISTEMAOCTAL. Enestesistemadenumeracinlascantidadesserepresentancon8dgitosdistintos(7,6,5,4,3,2,1y0)en base8. Conlseconsiguenrepresentarnmerosbinariosdeunaformamsreducidaysencillaparasulectura. Paraconvertirunnmerodecimalaoctalsesigueunprocedimientosimilaralqueseutilizabaenbinario,con ladiferenciadequeahorasedivideentre8ellugardeentre2. Paraconvertirunnmerobinarioaoctalseagrupanlosbitsde3en3dederechaaizquierdaydespusse conviertenesosgruposdebitsaformatodecimal.Estodarcomomximounvalorde7pordgito,yaque estamostrabajandoenoctal.Porejemplo:


Manual de Electrnica Digital 2.6.SISTEMAHEXADECIMAL. Estesistemaestcompuestoporuntotalde16dgitosdistintos,representndoselos6mayoresporlas6 primerasletrasdelalfabetoenmaysculas,esdecir(F,E,D,C,B,A,9,8,7,6,5,4,3,2,1y0). Eselsistemamsutilizadoenelprocesodedatosporexcelencia,engranpartedebidoalaexistenciade procesadoresdigitalesquemanejanmsde8bitsdedatos.Concadanmerohexadecimalsepueden expresarhasta4bitsbinarios. Laconversindeundatobinarioahexadecimalesmuysencilla.Seagrupanlosbitsbinariosengruposde4de derechaaizquierda.Convirtiendodespusestosgruposdebitscomoseindicaenlatabladeabajo. Enestatablaademsserepresentanlasconversionesdelos16primerosnmerosdecimalesalasdems basesquesehanexplicado. DECIMAL 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 BINARIO 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 OCTAL 0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 HEXADECIMAL 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F

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2.7.CAMBIODECUALQUIERBASEADECIMAL. Conelsiguientemtodosepuedecambiarunnmerodecualquierbaseabasedecimal.Habrqueaplicarla siguientefrmula:

Endonde: anrepresentaelnmerodelaposicinnenbaseb,comenzandoacontarporladerechaydesde0.besla basequesevaaconvertir. AselnmeroA532)Hhexadecimalserendecimal: 10163+5162+3161+2160=40960+1280+48+2=42290)d


Manual de Electrnica Digital 3.ALGEBRADEBOOLE. Estetipodelgebraeselquedefinetodaslasoperacionesdelalgicadigitalylaformaconlaquesetrabajar conlassealesdigitales. 3.1.PROPIEDADESDELALGEBRADEBOOLE. AcontinuacinseenumeranlaspropiedadesdellgebradeBoolequesecumplirnenloscircuitosdigitales. Lasutilizaremosparasimplificarlasfuncioneslgicasquesevernmsadelante.Sonlasmismasquese utilizanenlasmatemticascomunes,peroaadiendoalgunasnormasms. Propiedadconmutativa:Dadasdosvariablesbooleanassecumple: Propiedaddistributiva:Dadastresvariablesbooleanassecumple:

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Propiedadasociativa:Dadastresvariablesbooleanassecumple:

Elementoneutro:ParacadaoperacinquesepuederealizarenellgebradeBooleexisteunelemento neutro,talquenomodificaelvalordeunoperandocualquiera,siseaplicadichaoperacinconelelemento neutro.Esdecir:

Elementosimtrico:Eselelementoinversodeunoperando.Serepresentaconunalneasuperiorencimade susmbolo.Siempresecumpleque: Estosignificaque:

3.2.TEOREMASDELALGEBRADEBOOLE. Losteoremasqueseenumeranacontinuacinsonesencialesparareducirdeformaeficazlasexpresiones lgicasquerepresentarnloscircuitosquesedisearnconpuertaslgicas. Leydedualidad:TodaexpresindellgebradeBooletieneunaexpresindual.staseformaapartirdela originalcambiandolos0por1ylos+porxyviceversa.Esdecir: Enigmaelectrnica Cursos de enseanza

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Leydeidempotencia:Paratodavariablelgicasecumple: Leydeabsorcin:Dadasdosvariableslgicassecumple: Leydeladoblenegacin:Paratodavariablelgicasecumple: LeyesdeMorgan:Sirveparaconvertirsumasenproductosyviceversa.Sondosleyesmuyimportantesparala prctica,yaquepermitenrealizartodaslasoperacioneslgicasconunasolafuncin.


Manual de Electrnica Digital 4.PUERTASLOGICAS. Estoselementosdigitalessonlosquevanapermitirrealizarlasfuncioneslgicasquesedeseen,enfuncinde lassalidasquerequieranparaunosdeterminadosestadoslgicosdeentrada(lasvariables). Laspuertastrabajarnconestadoslgicosdetensin,esdecir,el1lgicoserepresentarcontensiones altasyel0lgicocontensionesbajas.Todaslasfuncionesquedebarealizaruncircuitolgicoestarn controladasporellgebradeBoole.Cadapuertalgicarepresentaruntipodeoperacindellgebrade Boole,conloqueconcombinacionesdevariaspuertassepuedenformarfuncionescomplejasformadaspor mltiplesvariables. 4.1.TIPOSDEPUERTASLGICAS. Acontinuacinserepresentarnlaspuertaslgicasfundamentalesjuntoconsusmboloesquemticoyla tabladeverdadquelasrepresenta.Enlatabladeverdadserepresentanlosestadosdelasalidadelapuerta dependiendodelvalorquetomenlasvariablesdeentrada. PuertalgicaOR:RepresentalasumadellgebradeBoole.Susalidaser1sihayalmenosunaentrada puestaa1.

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PuertalgicaAND:RepresentaelproductoenellgebradeBoole.Susalidaser1sitodassusentradasson1.

PuertalgicaNOT:RepresentalanegacinlgicadellgebradeBoole.Susalidaserlainversadesuentrada.

Laspuertasquesehanmostradohastaahorasonlaspuertasbsicas,perohayms,queaparecencomo combinacindelasanterioresysontambinmuyutilizadasenloscircuitosdigitalesdepropsitogeneral.


Manual de Electrnica Digital PuertalgicaNOR:Eslasumalgicanegada.SecomponedelasumanormalseguidadeunapuertaNOT.Su salidaes1sison0todassusentradas.Susmboloesquemticoytabladeverdadson:

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Endondeelcrculoexistenteenlasalidadelapuertaquieredecirquesusalidaestnegada. PuertalgicaNAND:Representaelproductolgiconegado,conloquesusalidaser0sisusdosentradasson 1.Susmboloytabladeverdadson:

PuertalgicaORExclusiva:Estapuertaeslacombinacindevariaspuertasdelasquesehanvisto anteriormenteylamscomplicadainternamente.Susalidaesunosisusdosentradassondistintasycerosi soniguales.Susmboloesquemticoytabladeverdadson:

PuertalgicaNORExclusiva:Eslapuertacomplementariaalaanterior.Susalidaser1sisusdosentradasson igualesyserceroenelcasocontrario.Susmboloytabladeverdadson:


Manual de Electrnica Digital 4.2.CARACTERSTICASDELASPUERTASLGICAS. Dentrodelosposiblescircuitosintegradosquecontienenpuertaslgicasexistenvariostiposdetecnologa.La eleccindeunodeestostiposdetecnologaparaunaaplicacinconcretaserealizaapartirdeunas caractersticasmnimasrequeridasporesaaplicacin. Lascaractersticasmsimportantesquetieneunapuertalgicason: Retardodepropagacin:Eselretrasoderespuestaquepresentaunapuertalgica,desdequeseaplicauna entradalgicaalcircuitoystedalarespuestacorrespondienteaesaentrada. Potenciadedisipacin:Eslapotenciaqueconsumeunapuertalgicaenestadoestacionario.SemideenmW. Fanout:Indicalacantidaddecargaquesepuedeconectaralasalidadeunapuertalgica.Esdecir,laspuertas quesepuedenconectaralasalidadesta. Fanin:Eselmximonmerodeentradasconelquesehaconstruidounapuertalgica. Inmunidadalruido:Midelacantidadmximaderuidoquepuedesuperponersealaunasealdigitalparaque lapuertaquelarecibenopasedeunestadolgicoaotro.Esladiferenciaentreelniveldetensindesdela salidadeunapuertayelumbraldelapuertadeentradaqueseaccionar.Esteefectoseobservamejorenla siguientefigura:

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4.3.FAMILIASLGICAS. Existenvariasfamiliaslgicasenelmercado,cadaunaconunasdeterminadascaractersticas.As dependiendodecadaaplicacinhabrqueseleccionarlaquemejorseadapteacadacaso,yaseaen velocidad,requisitosdeconsumooqueseainmunealruidoqueexistaenunafbrica. DebidoalosrequisitosdelaindustriaactuallasdosfamiliaslgicasquemshanproliferadosonlaCMOSyla TTL,sobretodolaTTLyaquepresentaunamayorcombinacindecircuitoslgicosensusintegrados. Estasdosfamiliaslgicassonlasquesevanaestudiarconunmayordetalleenlossiguientesprrafos. 4.3.1.FamilialgicaTTL Eslafamilialgicamsextendidadelmercadoyporelloeslaquemayorcombinacindecircuitoslgicos digitalespresenta.Sualimentacinesde+5Vconunatoleranciade5V,unfanoutde10ybuenainmunidad alruido.SunombrevienedeLgica TransistorTransistor(TTL),queeslatecnologaconlaqueestconstruida. Dentrodeestafamiliaexistendiversassubfamiliasquepresentandistintascaractersticasencuantoa velocidadyconsumo,estasson:


Manual de Electrnica Digital TTLStandard:SeidentificacomoSN74xx.Elconsumoporpuertaesde10mWyfuncionahasta frecuenciasde35MHz.Elretrasoporpuertaesde10nS. TTLdebajapotencia:SeidentificacomoSN74Lxx.Secaracterizaporlopocoqueconsumen.El consumoporpuertaesde1mWyfuncionahastafrecuenciasde3Mhz.Elretrasoporpuertaesde 33nS. TTLdealtavelocidad:SeidentificacomoSN74Hxx.Secaracterizaporsuvelocidad.Elconsumopor puertaesde22mWyfuncionahastafrecuenciasde50MHz.Elretrasoporpuertaesde6nS. TTLSchottky:SeidentificacomoSN74Sxx.EselmsrpidodelafamiliaTTL.Elconsumoporpuertaes de19mWyfuncionahastafrecuenciasde125MHz.Elretrasoporpuertaesde3nS. TTLSchottkydebajoconsumo:SeidentificacomoSN74LS.Secaracterizaporsucombinacindebajo consumoyaltavelocidad,quedecmoresultadopuertasconlassiguientescaractersticas:el consumoporpuertaesde2mW,funcionandohastafrecuenciasde35MHz,siendoelretrasopor puertade10nS.

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4.3.2.FamilialgicaCMOS Eslasegundafamilialgicamsvendidaenelmercado.Secaracterizaporelbajoconsumodeenergaque necesitaparafuncionar,aunquestedependedelafrecuenciadetrabajodelcircuitoencuestin. Aligualqueenlafamiliaanteriorhayvariasversionesosubfamiliaslgicasdentrodeestatecnologa, dependiendodelasaplicacionesenlasquesevallanautilizar. Comocaractersticasbsicashayquesealarquesepuedenalimentarconunrangodetensionesentre3y 15V,presentandounfanoutmuchomayorqueelquepresentalafamiliaTTL,enestecasode50.Tambin presentaunafabulosainmunidadalruido,conloquenopresentaningninconvenientedeusoenambientes muyruidosos,comosonlasfbricas. Lasprincipalesdesventajasquepresentaestafamiliasonsubajavelocidadyuncuidadomayorenla manipulacindeestoscomponentes,yaquesepuedenromperdeformamuyfcilenpresenciade electricidadesttica. LassubfamiliasdelafamilialgicaCMOSson: CMOSestndar:Estformadoporlaseriedecircuitosintegradosdelaserie 4000.Estaserietieneunconsumoporpuertade2,5nWyuntiempoderespuestade40nS. HCMOS:EslafamiliaCMOSdealtavelocidad,identificndoseporlaserie74HCxx.Sualimentacin debeserenentre2y6V,tieneunretardode9nSyunconsumoporpuertade2,5nW. HCMOScompatibleconlafamiliaTTL.Pertenecealaserie74HCTxx.Sutensindealimentacinesde 5V,siendolasdemscaractersticassimilaresalasdeloscasosanteriores.

Acontinuacinsepresentaunatablaresumendelasfamiliaslgicasquesehanvistojuntoconsus caractersticas.



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Manual de Electrnica Digital 5.FUNCIONESENELLGEBRADEBOOLE. Unafuncinlgicaesunaexpresinconstruidaabasedevariablesbooleanasunidasmedianteoperandos lgicosdesumayproducto.Serepresentaporf(c,b,a),paraindicarqueelresultadodeunafuncindepende detresvariableslgicasllamadasa,byc. Porejemplounafuncinlgicacomnpodraser:

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5.1.TABLADELAVERDAD Esunaformagrficaderepresentarunafuncinlgica.Eslamaneradelaqueseempiezanarealizartodoslos circuitoslgicoscombinacionalesquehandepresentarunosciertosresultados,quedependendelosestados quepresentanlasentradasdelcircuitodigitalenuninstantedeterminado. Enlatabladelaverdadserepresentantodaslasposiblescombinacionesdeentradaylascorrespondientesde salida,encadaestado,deformaquesecumplanlosrequisitosenunciadosenelproblemaaresolver. Unejemplodetabladeverdadpuedeser.

Apartirdeaquesmuysencilloconvertirlatabladeverdadaformatodefuncin,bastaconcrearunafuncin pormediodesumasdeproductosdelascombinacionesquedancomoresultado1,tomandoa Ocomoproductodesumasdelascombinacionesquedancomoresultado0,tomandoa

Esdecir,latabladelaverdadanteriorsepuederepresentarcomo:


Manual de Electrnica Digital Otraformaderepresentarlatabladelaverdadesmedianteunaexpresinqueindiqueparaqu combinacionesdeentradalasalidadebeser1.Asparalatablaanteriorsera:

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5.2.RESOLUCINLGICADEPROBLEMAS. Pararesolverunproblemacorrectamenteydeformaorganizadasehandeseguirunaseriedepasosentreel enunciadodelproblemaylaobtencindelcircuitofinal.Comorequisitosfundamentalesestnlosde entenderdeformaclaraelproblemaaresolveryelrealizarelcircuitodelaformamsreducidaposible,ya queellonosllevaralaobtencindeuncircuitomssencilloderealizaryconunmenorcostodedesarrollo. Aslasfasesmnimasquesehanderealizarenlaresolucindeunproblemason: Comprenderdeformaadecuadaelproblemaquesetrataderesolverydeterminarennmerode entradasysalidasnecesariasquedebetenerelcircuitoadisearparalasolucindeste. Formarlatabladeverdadcontodaslasentradasysalidasquesehanconsideradonecesarias,conlo queparacadacombinacindeentradaseobtienenlasalidacorrespondiente,segnindiqueel problema. Obtenerlasecuacioneslgicasdelcircuitoapartirdelatabladelaverdadantesobtenida.Se obtendrunaecuacinporcadasalidaquesenecesite. Simplificaralmximolasecuacioneslgicasobtenidas,paraasobtenerelcircuitomsreducido posible.Msadelanteseexplicarunmtododesimplificacinmuyeficaz,queserealiza grficamente. Convertirlasecuacionesobtenidasenuncircuitolgicoquesepuedamontar.

Acontinuacinsemuestraunejemploderealizacindeuncircuitoprctico. Ejemplo:SedeseacontrolardosmotoresM1yM2pormediodetresinterruptoresA,ByC,deformaquese cumplanlassiguientescondiciones: 1. 2. 3. 4. Solucin: Siguiendolasfasesquesehanexpuestoanteriormente: Fase1:Lasentradassernlostresinterruptores,puestoquesonlosqueeloperariomanejaparacontrolarlos motores,ylosmotoressernlassalidas,yaqueesloquesetratadecontrolar. SiAestpulsadoylosotrosdosno,seactivaM1. SiCestpulsadoylosotrosdosno,seactivaM2. SilostresinterruptoresestncerradoseactivanM1yM2. Enlasdemscondicioneslosdosmotoresestarnparados.


Manual de Electrnica DigitalFase 2: Se realiza la tabla de la verdad para todas las posibles combinaciones de entrada.

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Fase3:Obtencindelasecuacioneslgicasapartirdelatabladeverdad.

Fase4:SimplificacindelasfuncionesmediantemtodosmatemticosconocidosdellgebradeBoole.

Fase5:Conversindelasfuncioneslgicasobtenidasenlafaseanteriorenuncircuitolgicocombinacional.

Pero si se tiene en cuenta que la operacin circuito anterior se puede representar como:

corresponde a la puerta lgica NOR-Exclusiva el


Manual de Electrnica Digital Comosevehaydosmanerasdesimplificarloscircuitoslgicosobtenidos,unamediantelasleyesdellgebra deBooleyotramediantepuertaslgicascomplejas,queseadaptenalasfuncioneslgicasobtenidas. 5.3.REALIZACINDEFUNCIONESCONPUERTASNANDYNOR. Eltipodecircuitosquesevanaaprenderadisearaquesdeunformatoespecial,yaquetodoelcircuito estarconstruidoporelmismotipodepuertas.Laprincipalaplicacindeestoeseldiseodecircuitosquese vanaimplementarenPALodispositivoslgicosprogramables,enlosquetodoelcircuitodebeestar construidoenpuertasNANDoNOR. Otraposibleaplicacinesladeaprovecharalmximolasposiblespuertaslibresquequedanenuncircuito lgicoquesehayamontado,demaneradequesepuedaeliminaralgncircuitointegradoconelfinde abaratarelproductofinal. Eldiseodeestetipodecircuitoseselmismoqueenlosdemscasos,salvoquelaecuacinobtenidadebe sertransformadamediantelasleyesdeMorganyladeladoblenegacin,queahoraserecuerdan.

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AslasiguientefuncinlgicasepuedeconvertirapuertasNORcomo:

ParaconvertirlaenpuertasNANDseharacomo:

LainversindeunavariableseconsigueconunapuertaNANDoNOR,introduciendolavariableainvertirpor todaslasentradasdeesapuertaalavez. Enigmaelectrnica Cursos de enseanza

Manual de Electrnica Digital 6.SIMPLIFICACINDECIRCUITOSLOGICOS. 6.1.TIPOSDECIRCUITOSLGICOS. Haydostiposdecircuitoslgicos,combinacionalesysecuenciales.Lasdiferenciasentreunoyotroson significativas,estasseexplicaacontinuacin. Circuitoslgicoscombinacionales:Sonaquellosenlosqueelestadodelassalidasdependennicamentey exclusivamentedelestadodelasentradasdelcircuitoenesemismoinstante. Circuitoslgicossecuenciales:Sonuncasoparecidoalanterior,perolassalidasenuninstantedeterminado dependenademsdelasentradasdelcircuitoeneseinstante,delestadoenelqueseencontrabasteenel estadooestadosanteriores.Elcircuitopresentaciertamemoriaconrespectoaloquehaocurridocon anterioridad. 6.2.SIMPLIFICACINDEFUNCIONESLGICAS. Haydistintosmtodosdesimplificacindelasfuncioneslgicasquerepresentanadiversoscircuitosdigitales. Elmotivoprincipaldelasimplificacindefuncioneseselderealizaruncircuitofsicolomsreducidoposible, demaneraquestesealomseconmicoysimplificadoposible. 6.2.1.Simplificacinmatemtica EstemtododesimplificacinconsisteenlaaplicacindirectadelasleyesdellgebradeBooleysusteoremas asociados. Elprocedimientoaseguiressimilaraldelasimplificacindelasfuncionesmatemticascomunes,aplicando mtodoscomosonelfactorcomn,eliminacindevaloresnovlidos,etc.Estemtodotieneladesventajade quesueficaciafinaldependemuchodelahabilidaddeloperario,mejorandosuefectividadconlaexperiencia deste. Conestemtodonosereduceelcircuitoalmximoposible,paraellohabrqueutilizarotromtodoquese explicarmsadelante. Unejemplosencillodelautilizacindestemtodosepuedeobservarenlassiguientesexpresiones:

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6.2.2.Simplificacingrfica(Karnaugh) Esteesunmtododesimplificacingrficoyporelloesmssencillodeutilizarqueotros.Eselmtodode simplificacinmsconocidoporlosdiseadores,sellamamtododesimplificacinporKarnaugh steesunmtodomuyeficazpuestoquelafuncinresultanteestlomssimplificadaposible(nosepuede reducirms),siendolasdemssimplificacionesposiblesdebidasacombinacionesdehardwarequecumplen demaneraexactaalgunasdelaspartesobtenidasenlasecuacionesresultantesdelasimplificacingrfica.


Manual de Electrnica Digital LaspuertaslgicasquecumplenestetipodecondicinsonlaNORExclusivayORExclusiva,cuyasecuaciones son:

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Estasimplificacinserealizamediantetablasquetienenunformatoespecial,demaneraquedeunacasillaa otrasolocambieelvalordeunavariable.Elaspectodeestastablas,ascomolasvariablesalasqueafecta,es:

Estosdiagramassepuedenampliarhasta6variablesomsperosumanejosevuelvemuyengorroso.Sisevan amanejarmsvariablesesconvenienterealizarlasimplificacinporordenador,queutilizaparaellootro mtododesimplificacin. Siseobservanlosdiagramasanterioressevecomoenlaesquinasuperiorizquierdaaparecenlosnombresde lasvariablesyasuladolosvaloresqueestaspuedentomar. Ademspararellenardeformamscmodalosdiagramassehansituado,encadacasilla,losnmeros decimalescorrespondientesacadacombinacindelasvariablesdeentrada,suponiendoqueestasestn colocadasdemayoramenor.Esdeciralacombinacin00101correspondientealasentradasEDCBA, correspondindoleelnmerodecimal5. Paralacorrectasimplificacindeunafuncinlgicasedebenseguirunaseriedepasosbiendefinidos,quese ajustenaunaseriedenormasconcretas.Paravertodoestosevaarealizarunejemploprctico: Ejemplo:Lafuncinasimplificarser:


Manual de Electrnica Digital Solucin: Seseguirnlossiguientespasos: 1.Sedibujaelmapamsadecuadoparaelnmerodevariablesquerequierelafuncinasimplificar.En nuestrocasoelde3variables.

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2.Seescribeun1un0enlascasillasquecorrespondan,comosifueraunatabladelaverdad.

3.Seagrupanlosunosdelacuadrculadeformaquesecumplanlassiguientesnormas: Cadalazodebecontenerelmayornmerode1posible,agrupandoporgruposde16,8,4,21. Loslazospuedenquedarsuperpuestos. Nosepuedenformargruposdeunosenformatodiagonal,soloenhorizontalyvertical. Sedebenformarelmnimonmerodelazosposibleylomsgrandesquesepueda. Lacolumnadelaizquierdaesadyacenteconladeladerechaylaprimerafilaconlaltima,pudiendoformar lazosentreellas. Enstecasoloslazosformadosson:

4.Laexpresinfinalsimplificadaseobtienedelosgruposformadossegnelsiguientecriterio:Encadagrupo desaparecelavariableovariablescuyovaloresceroenlamitaddeloscuadrosdelgrupoyunoenlaotra mitad.Lasvariablesquepermanecensontomadascomononegadassisuvaloresunoentodoelgrupoy comonegadassisuvalorescero.Aslafuncinsimplificadaser: Enigmaelectrnica Cursos de enseanza

Manual de Electrnica Digital NOTA:Encasosenlosquehayacombinacionesdeentradaenlasquenonosimporteelestadofinaldela salida,alsustituirestasposicionesenelmapadesimplificacinsepondrunaX,quepodrserincluidao excluidadeloslazosqueseformenparalasimplificacindelafuncinlgicaresultante. Enigmaelectrnica Cursos de enseanza

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Manual de Electrnica Digital 7.OTROSCIRCUITOSLGICOSCOMBINACIONALES. Existeunaampliavariedaddecircuitoslgicoscombinacionalesconstruidosparapropsitosconcretos.stos seconstruyenapartirdecombinacionesdelaspuertaslgicasestudiadas,peroagrupandotodoelcircuitoen unsolochip,deformaquesepuedaintegrarenunproyectodeformarpidaysencilla. Loscircuitosintegradosqueseexplicanenestecaptulosondeestetipoycomosevercumplenunaamplia gamadeaplicaciones. 7.1.DECODIFICADORES Losdecodificadoressoncircuitoslgicoscombinacionalesqueconviertenuncdigodeentradacodificadoen unsistemanumricobinarioonobinario,enotroformatoqueestarsincodificar. Haydostiposdedecodificadores,losquegeneranunasolasalidaparacadacombinacindeentradaylosque proporcionandistintosformatosdesalida,querepresentanlacombinacindeentrada,deformalegiblepara eltcnico. Lostiposmscomunesdedecodificadoressepresentanenlossiguientesapartados. 7.1.1.Decodificadoresbinarios Estetipodedecodificadoresseencargandeconvertirlasealbinariadeentradaenvariassealesdesalida, deformaqueporcadacdigobinariodeentradaseactivaunasolasalida.Asundecodificadorbinariode2 entradastendr4salidas,desdela0hastala3;yunocon4entradastendr16,desdela0hastala15.Esdecir tienentantassalidascomocombinacionesdeentradasepuedangenerar. Aestosdecodificadoresselesconocecomo,decodificador2/4sitienedosentradas,decodificador4/16si tienecuatroentradas,etc. Elesquemainternodeestoscircuitosascomosutabladeverdadsepuedenverenlassiguientesfiguras.

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Manual de Electrnica Digital Sutabladelaverdades:

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7.1.2.DecodificadorBCD/decimal Estedecodificadoressimilaraldelafiguradearribaperoenestecasotienecuatroentradasbinariasen formatoBCD,conlosolosepresentan10posiblescombinacionesdeentrada,porloquesolotendr10 salidas. Sutabladelaverdades: LamayorpartedelosdecodificadoresBCD/binariocomercialesincluyenalgn sistemadeeliminacindeentradasnovlidas,debidoaquelasltimas combinacionesbinariasdeentradanosonvlidasencdigoBCD,conloqueno seactivarningunasalida. 7.2.APLICACINDELOSDECODIFICADORES.Unaaplicacinprcticadelos decodificadoresesladegeneracindecircuitoscombinacionalesdeforma sencilla,conlanicaayudadeunapuertaORAND,dependiendodeltipode lgicaqueutiliceeldecodificador. Paraellobastarconsumaromultiplicarconlapuertalgica,lassalidasdel decodificadorqueproporcionenlafuncinlgicaquesepretendeconseguir.As paragenerarlafuncinlgica unodelossiguientescircuitos: bastarconmontar

ElcircuitocomercialmsutilizadoeseldecodificadorBCDdecimal(4028).Estechipfuncionaconlgica positivadeentradaypositivadesalida.



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7.3.ASOCIACINDEDECODIFICADORES Paraconseguirdecodificadoresmayoresapartirdeotrosmspequeosalgunosdecodificadoresincorporan dossealesdeinhibicinparaquemediantealgncircuitolgicosepuedancombinar. Estaasociacinocombinacinsepuederealizardelasiguientemanera:

Sepuedeapreciarcmoseconsigueunanuevaentradadecdigoapartirdeunasealdeinhibicindecada circuitointegrado,graciasaunapuertainversora.Conelloseconsigueseleccionarundecodificadorparalas primeras8combinacionesdeentradayotroparaelresto.Lasotrasdosentradasdeinhibicinsirvenparauna entradadeinhibicingeneralparalaasociacinconseguida. Enigmaelectrnica Cursos de enseanza

Manual de Electrnica Digital 7.4.CODIFICADORES Realizanunaconversindeunciertonmerodesealesdeentradasincodificarenotrasdesalidaqueestn codificadas,esdecirhacenjustolocontrarioqueelcircuitoquehemosvistoenelapartadoanterior. Seutilizaampliamenteparaintroducirdatosqueprovienendeunteclado,porejemploeldeunacalculadora, paraconvertirlassealesquesegeneranensteenuncdigobinariouotroquepuedaentenderlamquina quelosvaaprocesar.Lamayorpartedeellosfuncionaconlgicanegativa,esdecir,elsignificadodel0yel1 estninvertidos,deformaqueunaentradaestactivadaconceroydesactivadaconuno. Uncircuitoprcticodestetipoes:

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Latabladelaverdadcorrespondientees:

Enotracombinacinquenoestpresenteenlatabladelaverdadsepuedeproducircualquierestadoenla salida. Loscodificadoresquemsseutilizansoncodificadoresconprioridad,conloqueseresuelveelproblema anterior.Sufilosofadefuncionamientoconsisteenquelasalidapresentarelcdigodelaentradaquemayor prioridadtenga,aunqueestnseleccionadasvariasentradasalavez. Enigmaelectrnica Cursos de enseanza

Manual de Electrnica Digital Estetipodecodificadorespresentanlasiguientetabladeverdad:

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EndondelaXpuedesercualquieradelosestados01. Elsmboloesquemticoquerepresentaestecodificadores:

EndondeIesunaentradadeinhibicinquepermitealtcnicocontrolarelfuncionamientoglobaldechip.As un1harqueelchipnofuncione,conloquetodassussalidasestarnpuestasanivelalto,yunceroharque elcircuitofuncionenormalmente. Ademsselehanaadidodossalidasadicionales,quefuncionanconlgicanegativa,sufuncines: P0indicaqueningunadelasentradasestactiva. P1indicaqueunaomsentradasestnactivas.Sealmuytilparaalmacenarlosdatospulsadosenun circuitoconmemoriacuandoseactivaalgunaentrada. Elcodificadordecimal/BCD40147integradodelafamiliaCMOStieneel siguientepatillaje: Estechipfuncionaconlgicanegativadeentradayconlgicanegativa desalida.Ademstieneprioridad90. Enigmaelectrnica Cursos de enseanza

Manual de Electrnica Digital Porellosutabladelaverdadeslasiguiente:

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7.5.ASOCIACINDECODIFICADORES. Aprovechandolasdossealesadicionalesdesalidaquetienenloscodificadoresconprioridadsepueden realizarcombinacionesdecodificadorespequeosparaconseguirunomayor. Laasociacindeambosseharcomosemuestraenlasiguientefigura:

SepuedeobservarcomosisepulsaunatecladelcodificadordeladerechaprovocaquelasalidaP0sepongaa nivel1einhibaalcodificadordelaizquierda,conloasseguardalaprioridad.LaspuertasANDsonlas encargadasdeunirlassalidasdeamboscodificadores,yelinversorseencargadeproporcionarunasalida adicionaldemayorpesoquelasanterioresindicandoqueelcodificadordemayorpesoestactivado,esdecir queseestdandounacombinacindeentradadeentre8y15. 7.5.CONVERTIDORESDECDIGO Unconvertidordecdigoesuncircuitolgicodigitalquetienecomoentradaunainformacincodificadaen uncdigodigitalyproporcionacomosalidaotrasealcodificadaperoenuncdigodiferentealdeentrada.


Manual de Electrnica Digital Losconversoresdecdigosepuedenconstruirmanualmentemedianteundecodificadoryuncodificador seguidos,intercambiandolaslneasdesalida/entradaentreambos,deformaqueseadaptenloscdigosdela formadeseada. Unconvertidordecdigomuyutilizadoeselqueconviertedecdigobinarioacdigode7segmentos.stees utilizadoparavisualizarnmeroscondisplays,demaneraqueseveelcdigobinariodeentradaenformato decaracteresgrficos. Dentrodeestosconversoresloshaydenodocomnodectodocomn,dependiendodelaformade polarizaralossegmentosluminosos(LED)delvisualizador,siendolosconversoresdelgicanegativaparalos visualizadoresdenodocomnydelgicapositivaparalosdectodocomn. Laconfiguracindeestosvisualizadoreses:

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AlconectarlosLEDdelvisualizadorhayquetenerencuentaquecadaLEDnecesitaunaresistenciade polarizacin,yaqueelvoltajedesalidadelconversordecdigoessuperioralquesoportacadaLED. Hayconversoresdecdigobinarioa7segmentos,quegeneranlasletrasA,B,C,D, EyF,perolagranmayorasonconversoresdecdigoBCDa7segmentos,conloquesologenerannmeros. EldecodificadorBCD/7segmentosintegrado(4511)eselcircuitoquesustituyeatodoloquesehadiseado anteriormente.Sutabladeverdadypatillajesemuestranseguidamente:


Manual de Electrnica Digital Lafuncindecadapatilladelcircuitointegradosedescribeacontinuacin: Patilla8:Alimentacinnegativa(Masa). Patilla16:Alimentacinpositiva. Patillas9a15:Salidasparaeldisplayde7segmentos. Patillas1,2,6y7:EntradasdecdigoBCD. Patilla3:EntradaLT.Hacequeseenciendaeldisplayalcompleto. Patilla4:EntradaBL.Hacequenoaparezcanadaeneldisplay. Patilla5:EntradaLE/ST.Activahacequeelcircuitofuncionenormalmente,peroapartirdelnmero9 nosevisualizarningnnmero.Sisedesactiva,almacenaelnmeroquetenaintroducidoenel momentoanterior.

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7.7.MULTIPLEXORES Unmultiplexoresuncircuitoquetienemltiplesentradasyunasolasalida.Elefectoqueproduceescomoel deunconmutador,esdecir,enlasalidasepuedeobtenerlasealqueestpresenteenunadelasentradas.El procesodeseleccinseconsiguemedianteunasentradasdeseleccinadicionalesque,medianteuncdigo binario,permitenseleccionarlaentradaquesedeseaqueaparezcaenlasalida.Larelacinentreelnmero delassealesdeseleccinyeldelassealesdeentradavienedadoporlasiguienteexpresin:

Existendostiposdemultiplexores,losdigitalesylosanalgicos.Losmultiplexoresdigitalespermiten seleccionarunasealdigitalentrevariasexistentesenlaentradadelcircuito,mientrasquelosanalgicoslo hacenconsealesanalgicas,aunqueelelementodeseleccinsiempreesdigital. Estoscircuitosserepresentancomo:

Elcircuitointegradoquehemosescogidoparaestepuntoesel4067.Estechipfuncionacomomultiplexory demultiplexor.LapatilladecontrolOUT/INeslaentrada/salidacomndedatosparaelcircuitointegrado.



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Tambinsirvecomocodificador4a16,todoellograciasaesapatilladeentrada/salida. Siponemosunnivelaltocomoentradaenesapatilla,laspatillas0a15estarnconfiguradascomosalida, siendoseleccionadacadasalidaconlassealesAaD.Lasealdeinhibicinseactivaconunnivelaltoy provocaqueelcircuitoestsinfuncionar. 7.8.DEMULTIPLEXORES Eselcircuitoquerealizajustolocontrarioqueelquesehavistoenelapartadoanterior.Esdecir,esun conmutadorquepartedeunasolaentrada,lacualesdirigidaatravsdeunadelasposiblessalidasmediante laseleccinadecuadadeuncdigodeentrada. Elcircuitoquesetrataeselquesepresentaenlasiguientefigura:

Siseobservadetenidamentelafigurasepuedeobservarcomoeldemultiplexorseparecebastantealun decodificador,exceptoporlapatilladeentradadedatos.stapuedesersustituidaeneldecodificadorconla patilladeinhibicin. Losdemultiplexores,aligualquelosmultiplexores,existenendosversiones,laanalgicayladigital.Enla versinanalgicahayquetenerencuentaqueelsentidodelasealesbidireccional,porloquestecircuito sepuedeutilizarenlosdossentidos,esdecirelmultiplexortambinpuedefuncionarcomodemultiplexor. 7.9.COMPARADORES Uncomparadordenbitsesuncircuitoquetienecomoentradasdosnmerosbinariosdenbitscadaunoy comosalidastresindicadoresquesealanquenmero,presenteenlaentrada,esmayor,menoroigualque elotro. Enloscircuitoscomercialesademsseintroducenotrastresentradaslgicasadicionalesparapoderunir varioscomparadores,conelfindepodercompararnmerosmayores(demsbits). Enigmaelectrnica Cursos de enseanza

Manual de Electrnica Digital Latabladeverdadqueindicaelfuncionamientodeestoscircuitoscomercialeses:

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Laformadeconexindevarioscircuitosintegradosdeestetiposerealizadelasiguientemanera:

Seobservacomoelcircuitointegradoconectadomsaladerechaeselquemayorpesolgicoobtiene,yaque eselltimoentomarladecisin,quedependerenalgunoscasosdeladecisindeloscomparadores anteriores. Elintegradoutilizadocomocomparadoresel4063.Elpatillajedelcomparadorylatabladeverdadque describesufuncionamientoson:

Laspatillasprincipalesson: Patillas5a7:Salidasdecomparacin. Patillas2a4:Entradasdecomparacin(salidasdelnivelinferior). PatillasAx:Entradasdelprimernmeroacomparar. PatillasBx:Entradasdelsegundonmeroacomparar. Patilla8:Masa. Patilla16:Alimentacinpositiva.


Manual de Electrnica Digital 8.ELEMENTOBSICODEMEMORIA Loselementosquesevanaexplicaracontinuacinsonloselementosbasedelamemoriaconlaqueestn construidoslosordenadoresactualesytodosloscircuitosquesiguenunasecuencialgicadeestadospara conseguirrealizarunatareafinal. 8.1.ELBIESTABLE Losbiestablessoncircuitoslgicosquepresentanunasalidaquepuedeestarenunodelosdosestados posibles(01),andespusdedesaparecerlasealdeentrada,demodoquealmacenanlainformacin binariadeunbit.Loshaydevariostiposperosuesquemageneraleselsiguiente:

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Losbiestablesseconstruyencondossalidas,QyQ,unaeslainversadelaotra.Qdefineelestadodel biestable,mientrasquelaotraesutilizadaparaotrospropsitosenloscircuitoscombinacionalesyesla inversadelaprimera. Losbiestablespuedenclasificarsededosformas: Porsuentrada,conloquetendremosbiestablestipoRS,JK,DyT. Porelsincronismodedisparo,conloquetendremosbiestablessncronosyasncronos. 8.2.FLIP/FLOPRSCONPUERTASNOR Estebiestableestconstruidocondospuertaslgicasmontadasenunaconfiguracinespecial,enlaquelas salidassonrealimentadashacialasentradas.Suesquemabsicoes:

AestecircuitoselellamabiestableRS,yaqueesasletrassonlosnombresdesusentradas,quesirvenpara ponerauno(set)oacero(reset)lasealdesalidaQ. Paracomprenderelfuncionamientodelcircuitohayquetenerencuentaelretardoqueseproduceenlas puertas,yaqueelcircuitofuncionadeformaasncrona,esdecir,lassalidasdestenotienenquecambiar cuandounasealdecontrollodiga. Elfuncionamientodelcircuitosepuededescribirdelasiguientemanera.SienlaentradaRponemosununo, manteniendounceroenlaentradaS,lasalidaQsepondra0,yaquelasalidadeunapuertaNORsolose poneacerosialgunadesusentradasestpuestaauno,sealqueserealimentaalapuertalgica2


Manual de Electrnica Digital provocandoquelasalida laentradaS,comolasalida sepongaauno,yaquelaentradaRestabaacero.Siahoraponemosunceroen estanivelalto,lasalidaQseguiranivelbajo.ActivandolasealR,conun

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niveluno,lasalida pasaatenerunvalorcero,valorqueserealimentaalapuerta1,loqueharquela salidaQtomeunvalor1.SivolvemosasituarlaentradaRaunvalorlgicobajoelestadodelassalidasno variar. Hayqueconsiderarunaltimacondicin,enelcasoenqueambasentradasestnanivelalto.Enestecaso ambassalidasquedarnanivelbajo.EsteestadoenunestadoquehayqueevitarenlasbsculasRS,yaque secreaunestadodeindeterminacinalestardossealesdesalida,quedeberanserinversas,conelmismo valor.Unavezqueambasentradasvuelvenanivelbajolacondicindeindeterminacindesaparece,yaque ambaspuertasintentanconseguirunestadodesalidaalto,peroalmismotiempo.Debidoalostiemposde retardounadeellasloconseguirantesquelaotra,quedandoentonceselcircuitoenunestadoestacionario ydeterminado,elproblemaesenquenosesabeenquestadoquedar.Estodependerdecadabiestabley nopuedeserdeterminadoapriori Comoseveenelfuncionamientodelbiestableinfluyeelestadoanteriorenelqueseencontraba.Latablaque semuestramsabajoreflejaelmododefuncionamientoenelquesepuedeencontrarunbiestableRSen todoinstante.

EnlasiguientefigurasemuestraeldiagramadetiemposdeunbiestableRS,enelqueseindicanlosestados delassalidasQy alvariarlasentradasRyS.

8.3.FLIP/FLOPRSCONPUERTASNAND Elcircuitoqueseobtieneenestecasoessimilaraldelapartadoanterior,soloquealestarconstruidoenbase apuertasNAND,lalgicadecontrolcambia,perolabasedefuncionamientoeslamisma. Elcircuitobsicodeestebiestableeselquesemuestraenlasiguientefigura:



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AligualqueconelbiestableRSconstruidoconpuertasNOR,enestebiestablesedatambinlacondicinde indeterminacin,queenestecasocomosetrabajaconlgicanegativa,sedarcuandolasdosentradasestn anivelbajo. Lasiguientetabladeverdadmuestraelfuncionamientodeestebiestable.

8.4.BIESTABLERSSINCRONO LosbiestablesRSvistoshastaahorasonraramenteutilizadosenlaprctica,yaquepresentanproblemasenal almacenamientodelainformacinbinaria,debidoaquetambinalmacenanlainformacinerrneaderuido quesepuedeproducirenloscircuitosdigitales,deformaquealmacenaelltimovalorexistenteensus entradas,sinsabersieselcorrecto.Paraevitarestoseaadenalcircuitodospuertasdecontrolparadejar quelainformacinsolopaseanuestrobiestablecuandoesaspuertaslopermitan.Deestemodoahora podremosintroducirunasealdecontrolquegobierneelestadodeesaspuertas,demaneraquelosdatosse guardencuandoesasealloindique. Aestasealnormalmenteselallamasealdereloj,queserlaencargadadeintroducirlosdatosalbiestable enintervalosperidicosdetiempo.Estasealseutilizamuchoenloscircuitosdigitales,yescomnparatodos loscircuitosintegradosquelocomponen,demaneraquemantieneatodaslassealesdelcircuito organizadasenintervalosdetiempo,deformaqueelcircuitofuncionadeformasncrona.Estoquieredecir queningnelementodelcircuitopuedetomardecisionesencualquiermomento,sinoquetendrqueesperar hastaquelasealderelojseloindique. Elesquemadelnuevobiestable,queenestecasosersncrono,es:



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Lasnuevassealesqueaparecenenestecircuitoson: Clock:Sealdereloj.Cuandoestanivelaltoelbiestabletomarladecisinquedebaysiestanivelbajoel estadodelasentradasRySnosetendrencuenta. RyS:Sealesdeentradaalcircuito,comolasdelosbiestablesasncronos(losbsicos). Preset:Esunasealdepuestaaunodelbiestable,quefuncionadeformaasncrona,independientementede lasealdereloj. Clear:Esunasealdepuestaacerodelbiestable,quefuncionadeformaasncrona,independientementede lasealdereloj. Siobservamoselsiguientediagramadetiemposveremoselefectoqueproducelasealderelojenelcircuito.

Siobservamoseldiagramaanteriorsevequeloscambiossoloseproducencuandolasealderelojtieneun valoralto.Anassiseproducencambiosmientraslasealderelojestanivelaltoestoscambiossereflejan enlasalida,conloquenosetieneelcontroltotaldelcircuitoquesepensaba. Hayotrosbiestablesmsavanzadosquecambiansuestadodesalidajustoenelcambiodeestadoaltoabajo enlasealdereloj.Enestecasosedicequeelbiestablecambiasuestadoenelflancodebajada.Deesta maneraelestadodelasentradassolosetomaenuninstantedetiempomuycorto,conloquenoseda tiempoaqueestepuedacambiar. Otraformadedisparodelbiestableesenlatransicindebajoaaltoenlasealdereloj,conloquesedice queelbiestablesedisparaporflancodesubida. Enresumenlasformassncronasdedispararaunbiestableson: Pornivelaltodelasealdereloj. Pornivelbajodelasealdereloj. Porflancodesubidadelasealdereloj. Porflancodebajadadelasealdereloj.


Manual de Electrnica Digital Encadaunodeesoscasoslaentradadelasealderelojdelbiestablesedibujadeunamaneradistintaensu smboloesquemtico.Lasformasdedibujarlasonlasquesemuestranacontinuacin:

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8.5.ELBIESTABLETIPOD ElbiestabletipoDesunderivadodelbiestableRSconvencional.Enestecasoconcretoelbiestablederivado solotieneunaentradalgica. Estebiestablesiempretienesealdereloj,conloqueestamoshablandodeunbiestablesncrono.Eltipodela sealderelojpuedesercualquieradelosquesehanvisto,tantodisparadopornivelcomoporflanco. ElesquemabsicodelbiestabletipoD(derivadodeunRS)semuestraenlasiguientefigura.Ademsse presentatambinsusmboloelctrico,delcircuitointegradocomercial.

Siobservamoselfuncionamientodeestecircuitoveremosquelonicoquehaceesalmacenarunacopiadel valordeentradaenlasalida,esdecir,siintroducimosunnivelaltoenlaentradaSseraunoyRseracero,con loquelasalidatomaraunvaloralto.Enelcasocontrariolasalidatomaraunnivelbajo. Otrofactoratenerencuentaesqueenestaconfiguracinnosepuedeproducirlacondicinde indeterminacinqueseproducaenelbiestableRS,yaquelapuertainversorasiempreproporcionaenuna delasentradasunvalordistintoqueladelaotra. LautilidadprcticaquetieneestecircuitoessufuncincomoLatch,palabraqueseutilizacomosustitutade circuitomemorizadordedatos.Lafuncinquerealizaenuncircuitoescomoladeunamemoriaquealmacena losdatosdevariosbits. Unejemplodeutilizacindeestetipodebiestablesseraladealmacenarlosdgitosquevapulsandoun operarioenuntecladonumrico,deformaquecuandoeloperariodejadepulsarlosdatosquedan almacenadosenelbiestableDyelcircuitodigitallospuedaprocesardurantemstiempo. 8.6.ELBIESTABLEJK ConelbiestableJKsecreaparasolucionarelproblemadeindeterminacinquetieneelbiestableRS.Parello semodificasteltimocondospuertasms,demaneraquesisedalacondicindeindeterminacinel biestablecambiaalestadocontrarioalqueestaba.Lamodificacinquesellevaacabosemuestraenlas siguientesfiguras. Enigmaelectrnica Cursos de enseanza

Manual de Electrnica Digital HayquetenerencuentaquesirvetantoparalosbiestablesRSsncronosyasncronos,independientemente deltipodesealderelojqueutilicen.

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SiobservamoslafiguraanterioreintroducimosunnivelaltoporlassealesdeentradaJyKvemosquela condicindeindeterminacinnuncasepuededar,yaqueenlasentradasRySdelbiestableoriginalnotienen nuncaelmismoestado,ademscomolaconexindeentradasalidasehacedeformainvertida,elestado finaldelassalidassertambininvertido. Latabladeverdadquedefiniraelestadodelbiestablees:

ElbiestableJKintegradosepresentaenlapastilla4027delafamiliaCMOS.Estecircuitointegradocontiene dosbiestablesdeestetipointegrados.Supatillajesepuedeobservarenlasiguientefigura:

8.7.ELBIESTABLETIPOT EstebiestablenaceapartirdelbiestableJK,aprovechandolasnuevascaractersticasqueestepresenta.La funcinquesetratadeconseguiresqueenuncasosusalidavareentrelosestadosceroyuno,yenelotro esasalidapermanezcafija. EldiagramaelctricoquecreaunbiestabletipoTapartirdeunJKeselquesepresentaenlasiguientefigura. AdemstambinsepuedeobservareldiagramaelctricodeunbiestabletipoT.



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Latabladeverdadqueindicalosposiblesestadosenlosquesepuedeencontrarestebiestablees:

SiobservamoslatabladeverdadveremosquesilaentradaTestanivelaltoelestadodelasalidaestar cambiandoconcadaimpulsodereloj,mientrasquesistaestenbajonivellasalidapermanecersiempre conelmismoestadolgico. Estetipodebiestablesnoexistenenelmercado,yaqueseobtienendirectamentedelbiestableJK,aunquesi podremostratarlocomotalaldibujarunesquemaelctrico.Laprincipalaplicacindeestetipodebiestables esladedividirfrecuenciasdigitales. Estoseconsigueponiendoaunolaentrada,conloqueporcadaciclocompletoderelojseconseguirunsolo cambiodenivelenlasalida.Asenlasalidaseobtendrlasealderelojdivididapordos. Elefectocomentadosepuedeobservarenlasiguientefigura.

8.8.BASCULASMONOESTABLES Estetipodebsculassediferenciandetodaslasquehemosvistohastaahoraenquelasanteriorestenandos estadosestablesbiendefinidos,enlosquepodanpermanecerduranteuntiempoindefinidoystassolo tienenunestadoestable,enelquepermanecerntodoeltiempo.Ademshayotroestado,el complementarioalprimero,queseractivadoporunasealexternayprovocarqueelmonoestable permanezcaenunestadoinestableduranteunperiododetiempodeterminadogeneralmenteporuncircuito RC. Estetipodebsculasgeneralmentesonactivadasporflanco,yaseaascendenteodescendente. Elefectoqueseproduceenlasalidasepuedeobservarenlassiguientesfiguras: Enigmaelectrnica Cursos de enseanza


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UnejemplodeuncircuitomonoestablecondospuertasNANDsepuedeobservarenlasiguientefigura.Se utilizaparagenerarpulsosdenivelbajodecortaduracin(inferioraunsegundo)yfuncionaconlgica negativadeentrada.

Elestadoestableestdefinidocomounnivelaltotantoparalaentradadeimpulsosexteriorescomoparala salida. Cuandoporlaentradaserecibeunimpulsonegativoelcircuitosedisparaporflancodebajadaylasalida tomaunnivelbajoduranteunperiodoquedependedelaconstanteRC,volviendomstardeatenerunnivel alto.Alintroducirunvalorbajoporlaentradadelapuertaseproduceunnivelaltoenlasalidadelaprimera puerta,alestarelcondensadordescargadoeneseinstante,elnivelaltopasaalaentradadelasegunda puertaNAND,demaneraquesusalidapasaatenerunnivelbajo.Unavezqueelcondensadorsecargaa travsdelaresistenciaenlaentradadelasegundapuertavuelveahaberunnivelbajo,provocandoquela salidavuelvaanivelalto,dandoporfinalizadoelestadoinestable. Sepuedeobservarque,debidoalmododefuncionamientodelcircuitoRC,sisemantieneunnivelbajoenla entradadelcircuito,elmonoestablefuncionardemaneranormal,yaqueelcondensadorunavezcargadono dejaralcircuitoquegenereotroimpulsonegativodesalida.Estacondicinsemantendrhastaqueel condensadorsedescarguecomoefectodequelasealdeentradavuelvaasuniveloriginal. Laprincipalaplicacindeestoscircuitosessuusoconjuntoconpulsadoresmecnicos.Conestaconfiguracin seevitanlosrebotesmecnicosqueseproducenenelpulsador,generandounasealestablecomo consecuenciadeesapulsacin. 8.9.BASCULASASTABLES Estetipodebsculasesunadelosquemssevautilizarenelectrnicadigitaldebidoaqueescapazde generarunasealcuadradaperidica,sealquesepuedeutilizarcomorelojparasincronizartodoslos circuitosquecompondrnnuestrosmontajes. Estecircuitobiestablesediferenciadelosanterioresenquenotieneningnestadoestable,esdecir,losdos estadosquetienesonestadosinestables,conloqueelcircuitoestarcambiandodeunestadoaotro continuamente. Aligualqueenelcircuitomonoestableeltiempoqueduracadaestadoinestableestardefinidoporunared RC.Ejemplosdeestoscircuitospuedenser:



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Osciladorcondicional,siE=0nooscilaysiE=1oscila:

Todosestoscircuitososcilangraciasalacargaydescargadelcondensadoratravsdelasresistenciasdel circuito.Siexistemsdeunaresistenciaesqueelcondensadortieneloscaminosdecargaydescargapor distintolugares.AslafrecuenciadesalidadeloscircuitosdependerdelaconstanteRC. Paraverlaformadefuncionamientodeloscircuitoshabrquesuponerunestadolgicoinicialyverpor dondesecargaelcondensador,loqueprovocarqueeseestadolgicocambie.Aselcondensadoriniciarla descargarepitindoseelprocesoanterior. Lapuertaquetieneunsmboloensuinteriorindicaquetienelosnivelesdecambiodeestadosmejor definidos,conloqueesmsinmunealruido.Elefectoquetieneenestoscircuitosesquelasealcuadrada quegenerantieneelmismoanchoenelsemiperiodopositivoqueenelnegativo.SonpuertastriggerSmith. Osciladorconcristaldecuarzo:

Estecircuitofuncionadedistintamaneraquelosanteriores,yaquecomosevenocontienecondensadores.El componenteelectrnicoqueregulalaformayfrecuenciadelasealdesalidaesuncristaldecuarzo.Este componentedestacaporlagranexactituddelafrecuenciadesalidayprovocaunanicaoscilacinauna frecuenciadeterminada,quedependedeltamaodelcristalquellevainternamente.


Manual de Electrnica Digital 9.REGISTROSDEDESPLAZAMIENTOYCONTADORES Estecaptulodescribircomocrearregistrosdedesplazamientosycontadoresapartirdelosbiestablesquese hanvistoenelcaptuloanterior.Severcomoseadaptanalosdistintoscdigosbinariosycomohacer circuitossecuencialesquesiganunasecuencialgicadepasosquenosotrosdefiniremos. 9.1.REGISTROSDEDESPLAZAMIENTOYLATCH Estosdostiposdecircuitosestnconstituidosenbasealosbiestablesquesehanvistoenelcaptuloanterior. Suesquemaelctricoesmuyparecido,peroexistenpequeasdiferenciasqueprovocanquesufuncionalidad seamuydistinta. ElcircuitoquerecibeelnombredeLatchsecomentenelcaptuloanteriorperoaquseexplicarms detenidamente.Seutilizaparaalmacenarinformacinbinariadevariosbitsalavezcuandounaseallo indique,generalmentelasealdereloj. Elesquemadeestoscircuitoseselsiguiente.Enlsevequesolopuedenalmacenarcuatrobits,peroes fcilmenteampliable,yaquesolohayqueaadirmsbiestablesalcircuitosiguiendolamanerade interconexinqueutilizan.

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Laslneasdiscontinuasindicanquetodoloquehayensuinteriorestaraintegradoenuncircuitocomercial, siendosusentradasexteriores: Clock:Indicaenqumomentoseguardanlosdatosdeentrada.Activoporflancodesubida. Clear:SealasncronaqueponeacerotodoslosbiestablesdelLatch. D1aD4:Sealesdeentrada.Setomamuestradeellascuandoloindicalasealdereloj. Q1aQ4:Sealesdesalida.Siemprecontienenunacopiadelosltimosdatosdeentrada. Unadesusaplicacionesmsdirectaseselalmacenamientodedatosquesepresentanduranteunpequeo periododetiempo,peroquesetienenqueutilizarparauntiempodeprocesamientomayor.Losdatosse almacenarnenunLatchparasuposterioruso.Enestecasolosdatospuedenprovenirdeuntecladooun sensorelectrnico. Elcasodelosregistrosdedesplazamientoesdistinto.Suutilizacinprcticadependedelaconfiguracinque estospresenten,ysepuedenutilizarparaconvertirlosdatosdeunaformadetransmisindedatosseriea paralelooviceversa,oinclusoparaactuarderetardadordedatos. Laformadefuncionamientodeestoscircuitosdependedelaconfiguracindestosysevernunoporuno. Susconfiguracionesbsicasson: Enigmaelectrnica Cursos de enseanza

Manual de Electrnica Digital Serie/Serie. Serie/Paralelo. Paralelo/Serie. Universales.

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Lamayoradeellossebasanenquelosdatosqueentranalregistrosufrenundesplazamientolateralantesde quesalganalexterior,deahvienesunombre. 9.1.1.RegistrodedesplazamientoSerieSerie Eselunregistrodedesplazamientoquetienelaentradadedatosserieylasalidadedatosserie.Suesquema bsicoparacuatrobitseselquesemuestraenlasiguientefigura:

Enestecircuitolosdatosqueentranporlosregistrosdelaizquierdasevandesplazandohacialaderecha segnseloindicalasealdereloj,deformaquetranscurridos4ciclosderelojcomienzanasalirporla derecha.Entoncessedicequelainformacinentraenformadedatosserieysaledelmismomodo,perocon ciertoretraso.Estoseutilizaparacrearciertosretardosquesonnecesariosavecesenlatransmisino procesadodedatos. Siseintrodujeraunnivelaltoporlaentradaserieduranteelprimercicloderelojlasalidadelprimerbiestable pasaraanivelalto,enelsegundocicloderelojelnivelaltopasaraalsegundobiestable,enelterceroal tercerbiestableyenelsiguiente,elnivelaltoapareceraenlasalidadelregistrodedesplazamiento. EnestemismoprocedimientosebasanlasmemoriasFIFO(FirstInFirstOut),soloquelosdatosdeentrada sondevariosbits.Enestetipodememoriaselprimerdatoqueentraeselprimeroensalir,deahsunombre. 9.1.2.RegistrodedesplazamientoSerieParalelo Eselmismocircuitoqueelanterior,soloquetienelasalidadedatosenparalelo,esdecir,enestecircuito introduciramoslosdatosenserieyesperaramosaqueelregistrodedesplazamientoestlleno,4ciclosde reloj,queescuandosepodranrecogerlosdatosenlasalida. Suprincipalaplicacineslaconversindedatosqueprocedendeunatransmisinserieoformatoparalelo, parapoderlosprocesardelaformaenquesetratannormalmentelosdatos.Seutilizaraporejemploenel puertoseriedelordenador,demaneraquesterecibelosdatosenserieylosmandaalprocesador convertidosenparalelo. Enigmaelectrnica Cursos de enseanza

Manual de Electrnica Digital Suesquemaeselsiguiente:

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9.1.3.RegistrodedesplazamientoParaleloSerie Enestecasolainformacinbinariaseintroduceenelregistroenformatoparaleloenunsolociclodereloj, peroparaobtenerlosdatosenlasalidahayquehacerloconpasosdelasealdereloj,demaneraquela informacinhabrsalidoporcompletocuandohayantranscurrido4ciclosderelojcompletos. Elcircuitoquerepresentaestetipoderegistrosdedesplazamientoes:

Estosregistrosdedesplazamientoseutilizanparaconvertirlosdatosdeformatoparaleloaformatoserie.En unordenadorseutilizaenelpuertodesalidaserieparaconvertirlosdatosqueprovienendelprocesadorde paraleloaserie,adaptndolosasalprotocolodetransmisinserie. Comosepuedeobservarsehanecesitadoutilizarlasentradasdepuestaaunoquetienenlosbiestablespara conseguirelobjetivobuscado. 9.1.4.RegistrosdedesplazamientoUniversales Enloscircuitosquehemosvistoanteriormentesepuedeobservarcomosehacambiadodeconfiguracincon solotomarlasentradasosalidasdedistintasmaneras,conloqueconlosmismosbiestablessehan conseguidodistintospropsitos.Aspuesloscircuitosquevamosaverahorasepodrnadaptaracualquiera delasconfiguracionesvistas,yaqueponenanuestradisposicintodaslassealesnecesariasparaello. Elprimercircuitoymssencilloeselquesemuestraenlasiguientefigura.



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Enestecircuitosepuedeelegirlaconfiguracinquesedesee,teniendosiemprelaprecaucindeelegirun solotipodeentradadedatosysolootrodesalida. Otroscircuitostienenlasentradasysalidascolocadasdemaneraquelosdatosendeentradaparalelose introducendemaneraasncrona,loquenospermiteadmitirlosdatoscuandosepresenten,sincontarcon quehayqueesperaraquelasealderelojnoslopermita.Uncircuitocomoestepodraser:


Manual de Electrnica Digital 9.2.ELTEMPORIZADOR555 ElcircuitointegradoLM555esuncircuitotemporizadorcompuestointernamenteporundivisorresistivo,dos amplificadoresoperacionalesyunflipflopRS,demaneraqueconlasconexionesexternasquepresentase puedencrearcircuitosmuyvariadosparaunaampliagamadeaplicaciones. Eldiagramainternosepuedeobservarenlasiguientefigura:

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Elpatillajedeestecircuitointegradosemuestraenlasiguientefigura:

Sinosfijamosenlafiguraquemuestraeldiagramainternodeltemporizadorpodremosdeducirfcilmentesu funcionamiento. Losamplificadoresoperacionalesdelesquemaestnfuncionandocomocomparadores,conlastensionesde referenciaquemarcaeldivisordetensinqueestconectadoaVcc.Deestaformaeneloperacionalqueest conectadoalapatillaRdelbiestabletenemosunatensindereferenciade1/3deVcc.,quesepuedevariar conlatensindedisparo,yenelqueestconectadoalapatillaSdelbiestabletenemos2/3deVcc.,quesise modificaconlatensindecontroltendrdeVcontrol. Paracambiarelestadodelasalidadelbiestableesnecesarioactivaralgunadesusentradas,resetoset.As paraactivarlasealderesethabrqueintroducirunatensinporlapatilladedisparomenorque1/3deVcc., conloquelasalidadeloperacionalsubiranivelalto,activandoconellolasealdereset,pasandolasalidaa tomarunnivelalto.Paraactivarlasealdesetbastarconintroducirporlapatillanoinversoradelprimer operacionalunatensinsuperiora2/3deVcc.ylasalidadestesepondranivelalto,activandolasealde setyponiendoanivelbajolasalidadeltemporizador. Paratenerunmayorcontroldeltemporizadorhayotraspatillasdeentradaquenosayudarnacrearuna mayorcoleccindecircuitostemporizadoresapartirdeestecircuitointegrado.Estaspatillassonrestablecer, ydescarga. LapatillarestablecereselresetdelbiestableRS,enlgicanegativa,conloquesiloactivamoslasalida siempretendrunnivelalto.Lapatilladedescarga,queestconectadaauntransistor,sirveparadescargar demanerabruscaacualquiercondensadorqueformepartedelaredRCexternaquehacefaltaparala Enigmaelectrnica Cursos de enseanza

Manual de Electrnica Digital temporizacin.EltransistorconducecuandoenlasalidaQhayunnivelalto,descargandoelcondensador correspondiente,yestencorteencasocontrario. Silapatilladecontrolnoseutiliza,elfabricanteindicaquehayqueconectaruncondensadorde10nFenesta patilla,conelfindeeliminarruidosparsitosdelcircuito.Elcircuitosealimentaconunatensindeentre4,5V y18V. 9.2.1El555comoMonoestable Estecircuitoesunodelosmstpicosquevamosamontarconeltemporizador555. Setratadegenerarunpulsodesalidadeunaduracindeterminada.Estepulsoaparecercuandose introduzcaporlasealdedisparounaseal,ydesaparecercuandotranscurraeltiempodeduracinparael quehasidoconfigurado,permaneciendolasalidaennivelbajohastaquesevuelvaaintroducirunanueva sealdedisparo. Elesquemaelctricoqueconfiguraaltemporizadorcomocircuitomonoestablees:

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Paracomprobarqueelcircuitoesunmonoestablehayquesuponerunestadoinicialycomprobarel funcionamientodelcircuitoeneseestado.Paramssencillezvamosaanalizarprimeroelestadoestable,que escuandolasalidaestanivelbajo. Estadoestable: Silasalidaestanivelbajo,lapatilladedescargaestarconectadaatierraatravsdeltransistorinternoyla tensindelumbralsercerovoltios,conloquenosesuperalatensinde2/3deVcc.ylasalidapermanece comoest.Porlotantoestamosenunestadoestableenelqueelcondensadorpermanecedescargado. Estadoinestable: Sipartimosdelestadoestableyaplicamosunatensinalaentradadedisparoqueseainferiora1/3deVcc. forzaremosaquelasealinternadepuestaacerodelbiestableseactiveyconellolatensindesalidatoma unnivelaltodetensin.Debidoaellolapatilladedescargadelcondensadorestardesactivada,permitiendo questesecargue,demodoquecuandoalcanzaunatensinde2/3deVcc.seactivalasealinternadesety eltemporizadorvuelveasuestadoestable.Lasformasdeondadelassealessepuedenverenlasiguiente figura:



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Eltiempodelestadoinestablevienedadoporlaexpresin:T=1.1RC 9.2.2.El555comoastable Enestecasoeltemporizadorestarconfiguradocomoastable,demaneraquetendrdosestadosinestables entrelosqueestarvariandolasalida.Deestamaneralasealdesalidadelcircuitoserunasealcuadrada quetendrunafrecuenciadependientedelasconstantesdetiempoquedeterminanloscircuitosdecargay descargaRC.Deestamanerasepodrncrearsealescuadradasconciclosdetrabajovariables,esdecirel tiempodecargadistintoqueladescarga,conloquelasealcuadradanosersimtrica. Elesquemaqueconfiguraaltemporizadorcomocircuitoastablees:

Paraverelfuncionamientodelcircuitohayquesuponerunestadoinicialyvercmoevolucionanlasseales enl. Alconectarelcircuitoelcondensadorestdescargado,conloquesutensinesmenorque1/3deVcc., activndoseporlotantolasealRdelbiestable,conloquelasalidadeltemporizadorpasaanivelalto.En estascondicioneselcondensadorsecargaatravsde RayRb,puestoquelasealdedescargaestdesactivada,hastaquesutensinsuperaelvalorde2/3deVcc., activndoselasealSdelbiestable,momentoenelquelapatilladedescargaseactiva,descargandoal condensadoratravsdeRb.Cuandolatensindestedisminuyehastaunvalorinferiora1/3deVcc.lasalida deltemporizadorvuelveaseralta,repitindoseelprocesocompletounayotravez,mientraselcircuitoest alimentado. Lassealesquesepuedenobservarenelcondensadoryenlasalidadeltemporizadorsemuestranenla siguientefigura:



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WyTsonlostiemposdecargaydescargadelcondensadoratravsdeRa+RboRbrespectivamente.Seha detenerencuentaqueeltiempodecargasiempreesmayorqueeldedescarga,yaqueelcircuitoresistivoes mayorenlacargaqueenladescarga. Lafrecuenciadetrabajodelcircuitovienedadoporlaexpresin:

Elciclodetrabajoespecificalarelacinasimetradeunasealcuadradaquetienedistintostiemposdeestado enaltayenbaja.Apartirdelasealcuadradadelafiguraanteriorelciclodetrabajosedefinecomo:

PorejemplosiW=2msyT=2.5mselciclodetrabajoser:

9.3.CONTADORES Un"contador"puedeserconsideradocomouncircuitoquecuentaelnmerodeimpulsosqueseleaplicana travsdeunaentradaexternadereloj. Constanormalmentedeunacadenadebiestablesencuyassalidasseleeunnmerobinariopuroqueindicala cuentarealizadahastaelmomento.Portanto,paraconseguiruncontadorquecuentemnmerosdistintos, necesitamosunacantidad"n"debiestablestalquesecumplalasiguienteexpresin: Loscontadorespuedenclasificasedediversasformas: Segnlasealdereloj: Sncronos:Todoslosbiestablesconmutanalavez,conunasealderelojcomn. Asncronos:Lasealderelojnoescomn,ylosbiestablesconmutanunotrasotro. Enigmaelectrnica Cursos de enseanza

Manual de Electrnica Digital Segncomocuenten: Ascendentes:Elcontadorcuentadesdenmerospequeosaotrosmayores. Descendentes:Elcontadorcuentadesdenmerosgrandesaotrosmenores. Up/Down:Elcontadorserascendenteodescendente,enfuncindeunaentradadecontrol.

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Segnlosnmerosquepuedancontar: Binariosdenbits:Cuentantodoslosnmerosposiblede"n"bits,desdeel0hastael2n1. DeDcadas"BCD":Cuentandesdeel0hastael9,ysonampliablesdedcadaendcada. DemduloN:CuentanNnmerosdiferentes,desdeel0hastaelN1.

Todosloscontadorescuentandeformacclica,esdecir,unavezalcanzadoelnmeromximodecuenta, vuelvenacontardesde0enelsiguienteimpulsodereloj. Enmuchasaplicaciones,loscontadoressonutilizadoscomotemporizadores,cuentanunosdeterminados pulsosdereloj,demaneraqueeltiempototaldecuentaesdeuntiempodeterminado. 9.4.CONTADORESASINCRONOS Sonloscontadoresdeconstruccinmssencilla,ysecaracterizanporquelosimpulsosderelojdelos biestablesnoactansimultneamente,sinodeformasecuencial,unodespusdeotro. Sebasanenunacadenadebiestablesconectadosdeformaqueconcadapulsoderelojconmutenalestado contrarioalquetenan.Lacadenaseestablececonectandolasalidadeunbiestableconlaentradaderelojdel siguiente. Comoejemplosemuestrauncontadorasncronoascendentede4bits,construidomediantebiestablesJK activosporflancodebajada,yconambasentradasfijadasa1.

Estecircuitocuentaenbinariopurodeformaascendente,desdeelnmero0hastael15.Uncronogramadel circuito,supuestosinicialmentepuestosa0losbiestables,eselsiguiente:



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Estecronogramailustraelhechodequetodosloscircuitoscontadorespuedenserusadoscomodivisoresde frecuencia,yaqueensussalidasobtenemossealescuyasfrecuenciasmantienenunarelacinfijacon respectoalafrecuenciadelasealdereloj. Laprincipaldesventajadeestoscontadoresessulentitud,yaquelosbiestablesconmutanenserieysesuman losretardosdepropagacin,conloquesehadeesperarunpocomshastaobtenerelresultadofinaldela cuenta.Observarquelalentitudesmayorcuantomsgrandeeselcontador. Otroproblemadeloscontadoresasncronosesque,duranteyeltiempodeconmutacindelosbiestables, aparecenmomentneamentevaloresdesalidaquenosonvlidosdentrodelacuentaqueselleva. Paraconstruiruncontadorasncronodescendentebastarcontomarlassalidasdecuentaenlassalidas negadasdecadabiestable,conloquelacuentaempezarapor1111yterminarapor0000.Otromodoes utilizarbiestablesJKactivosporflancoascendente. Observarcomoenesteltimocasolacuentaserealizaalrevs,queeslocontrariodeloquepuedeparecer enunprincipio.Elesquemaelctricodelcontadordescendenteescomoeldelascendenteperotomandolas salidasdecuentadelassalidasnegadasdelosbiestables,sucronogramaescomoeldelcontadorascendente peroconlassealesdesalidainvertidas. 9.5.CONTADORESSINCRONOS Loscontadoressncronosestnformadosporunacadenadebiestablesdecualquiertipo,alosqueseaplica unamismasealdereloj,porloquetodosconmutanalavez,queeslaentradaexternadeimpulsosacontar ycuyasentradassncronassonactivadasporunconjuntodecircuitoscombinacionales(puertaslgicas) configuradosdetalmaneraquehacenqueelcontadorvayapasandoporlosestadosdecuentadeseados. Porejemplo,eldiagramadebloquesdeuncontadorsncronode4bitsrealizadomediantebiestablestipoDes elsiguiente:



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Segnseaelcircuitocombinacional,podemosobteneruncontadorascendenteodescendente,binario(Oa 15)odeDcadas,etc. Elproblemaprincipalconsisteendiseardichocircuitocombinacionalparaqueactivecorrectamentelas entradasdelosbiestablesparaelprximoestado,enfuncindelassalidasactualesdeestos.Paraelloel primerpasoesconstruirlallamadatabladetransicindelcontador,enlaqueestablecemoselordende cuentadeseadoyenlaquesereflejarntodoslosposiblesestadosenlosquehandefuncionarlosbiestables. Porejemplo,siqueremosdisearuncontadorascendentebinariode4bits,sutabladetransicinserla siguiente: Sinembargo,paraconstruirelcircuitocombinacional necesitamosunatabladeverdadcuyasfuncionesdesalidano seanelprximoestadodesalidadeseadoenlosbiestables, sinoelvalordelasentradasqueharnconmutaralos biestablesadichoprximoestadocuandollegueelsiguiente pulsodereloj. Paraobtenerdichatabladeverdad,esnecesariosaberqu tipodebiestablessevanautilizarenlaconstruccindel contadoryculeslatabladeexcitacindeesetipode biestable. Esatabladeexcitacinindicacmoactivarlasentradasdeun determinadotipodebiestableparaqueconmutedelestado actualacualquierotroquesequieraobtenerenelprximo estado.Lastablasdeexcitacinparaloscuatrotipos principalesdebiestablessonlassiguientes:

Conestastablasjuntoconlatabladetransicindelcontadorpodemosconstruiryalatabladeverdaddel circuitocombinacionaladisear,llamadanormalmentetabladeexcitacindelcontador. Enigmaelectrnica Cursos de enseanza

Manual de Electrnica Digital Estatablatendrcomovariablesdeentradaelestadoactualdesalidadelosbiestables,ycomofuncionesde salidalasprximasentradassncronasquehandetenerdichosbiestablesparaqueconmutenenelsiguiente cicloderelojalestadoquenosotroshemosdefinidoanteriormentecomoprximoestado. Elvalordeestasfuncionesparacadacombinacindeentradaseobtieneobservandoenlatabladetransicin quconmutacinsedebeproducirencadabiestable,yanotandolosvaloresquedebentenersusentradas paraquedichaconmutacinseproduzca,segnindiquelacorrespondientetabladeexcitacindelbiestable conelquesevaaconstruirelcontador. Paraelcontadorbinariode4bitsdelejemploinicial,construidoconbiestablesD,latabladeverdadcoincide exactamenteconladetransicin,yaqueenunbiestabletipoDsecumpleque

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Sinembargo,siconstruimoselcontadorconbiestablesJK,latabladeverdadserlasiguiente:

Elpasofinalconsisteensimplificarcadaunadelasfuncionesdeestatablalomximoposibleydibujarel circuitocontadorcompleto,incluyendolosbiestablesylaspuertaslgicasnecesariasimpuestasporelcircuito combinacional. SimplificandoporKarnaughenbiestablesJK,resulta:

SimplificandoenbiestablestipoD,quedaraas:


Manual de Electrnica Digital ElcircuitodiseadoconbiestablesJKquedaradelasiguientemanera:

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Enresumen,comocaractersticasgeneralesdeloscontadoressncronoscabendestacarlassiguientes: a)Todoslosbiestablesestngobernadosporlamismasealderelojyconmutansimultneamente. b)Lafrecuenciamximadefuncionamientodelcontadorvienedeterminadaporelretardodeunsolo biestable,mseldeunaodospuertaslgicas,independientementedelnmerodebiestablesdelcontador. Son,porlotanto,contadoresmsrpidosquelosasncronos. c)Lasfuncionesobtenidasparalasentradassncronasdelosbiestablesvansiendocadavezmscomplejasa medidaqueaumentaelpesobinariodelbiestable.Estohaceque,paracontadoresconunmayornmerode bits,aparezcanproblemasdefanoutenlassalidasdelosbiestablesdepesobinariobajo. 9.4.1.Ejemplodediseodeuncontadorsncrono Disearuncontadorsncronoascendentequecuentedcadasdenmeros,esdecir,delceroalnueve. DisearloenbaseabiestablesRS. Enlaprimerafasesetratardedisearlatabladetransicindelcontadoryjuntoconladeexcitacindel biestableRS,calcularlasentradasnecesariasparaquelosbiestablescambienalsiguienteestadodemanera correcta.Aslatabladetransicinquequedares:


Manual de Electrnica Digital SimplificandoporKarnaughlasentradasdecadabiestablenosquedanlassiguientesecuacioneslgicaspara cadaunadelasentradasdelosbiestables.

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9.5.CIRCUITOSSECUENCIALESASINCRONOSCONPUERTAS Estetipodecircuitosestarconstituidosolamenteporpuertas,peroconlapeculiaridaddequepermanecen lascaractersticasdesecuenciaquesepresentabanenlosbiestables.Estoesposiblegraciasala realimentacindelassalidashacialasentradas,quesevarealizardemodoqueelestadosiguientealactual dependa,tantodelnuevovalorqueseapliquealasentradas,comodelvaloranteriordelassalidas. Eldiagramadebloquesdeestetipodecircuitoses:

Paradisearuncircuitodeestascaractersticasesnecesariorepresentarenunatablaelestadoactualyel prximoestado,incluyendoenlaspropiasentradas,lassalidasrealimentadas. ParaverloconmayorclaridadlorepresentaremosconunmapadeKarnaugh,endondesepodrnobservar,el nmerodeestadosestableseinestables,lascombinacionesactualesdeentradayelprximoestadoestable quesealcanzarcuandosecambielacombinacindelasvariablesdeentrada. Estoseverdeunamaneramsclarasiserealizaunejemploprctico,alavezqueseexplicaenquconsiste elmtododediseo.


Manual de Electrnica Digital Elnmerodeestadosinestablessumadosconlosestablestienequeserinferioralnmerodecombinaciones posiblesdeentrada,incluyendocomoentradaslasvariablesdesalidarealimentadas,conloqueunposible casoes:

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EndondeAyBsonlasvariablesdeentrada,yMyNsonlassalidasrealimentadas. Losnmerosdel1al8queestndentrodeuncrculosonlosestadosestables,yaqueparaesacombinacin concretalasalidaactualyladelsiguienteestadopermaneceniguales,conloqueelcircuitopermanece estable.Losnmerosdel1al8quenotienencrculosonestadosinestables,yaquelasalidaactualesdistinta queladelprximoestado,enestasituacinelcircuitotiendeacambiarlosvaloresdesalidayconelloelde lasentradasdelcircuito.Asseconmutaraotroestadoestable,medianteelpasoporelinestableanterior. Segnelcriterioanteriorsiestamosenunestadoestable,parapasaraotroestabledistintotendremosque pasarprimeroporunoinestablemedianteelcambiodeunadelasvariablesdeentradaqueson independientes. DibujandoenelmapadeKarnaugh,envezdelnmerodeestados,elvalordelassalidasparacadaestado, tendremos:

Paradibujarestonoshemosbasadoenquelosestadosestableshandetenerelmismovalordesalidaparael prximoestadoqueparaelestadoactual,conloqueelvalordeMyNtienequeserelmismoenlasentradas actuales,queparalaprximasalida,queeselvalorrepresentadoenelmapadeKarnaugh. Paralosestadosinestablessehacolocadounvalorparalaprximasalidadistintaqueparalaactual,para provocareseestadoinestablequesebuscaba,conelquepasaremosaotroestadoestablequetengadistinto valordesalidaqueelanterior.Porelloelvalordelaprximasalidadebersereldelasalidaquedebertener enelsiguienteestadoestable.


Manual de Electrnica Digital Lonicoquequedaporhacerahoraesreducirlaexpresindesalidadelcircuitomedianteunodelosmtodos conocidos,teniendoencuentaqueenestecaso,altratarsedeuncircuitoconrealimentacin,lavariablede salidadependertambindeellamisma,peroensuestadoanterior. Lasimplificacinser:

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Lasexpresionesfinalmentereducidasquedarn:

Aselcircuitocombinacionalresultanteser:

NOTA:Avecesparaquelatransicinentreunosestadosyotrosseacorrectahabrqueaadiralasalidauna resistenciaenparaleloconuncondensador.Estoprovocarquelatransicinentreunestadoyotroseams lenta,evitandofalsosestadosprovocadosporlosdistintosretardosquehayenelcircuito,debidosaltiempo depropagacindelaspuertas. 9.7.CIRCUITOSSECUENCIALESSNCRONOSCONBIESTABLES Setrataderealizarlomismoqueenelapartadoanteriorperosinutilizartantaspuertascomoutilizbamos antes,mediantelaayudadelosbiestablesqueyaconocemos.Deestamanerayatendremosrealizadaparte


Manual de Electrnica Digital delarealimentacindelassalidashacialasentradas,demaneraqueelcircuitocompletoconstardetansolo unaspocaspuertaslgicasyvariosbiestables,siendoelesquemafinalmsreducido. Enestecasopartiremosdelatabladeestadosdelejercicioanterior,conloquenoesnecesarioexplicarnada nuevosobreella.Estaera:

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Comosevelatablaqueindicalosvaloresactualesdelasentradas,lassalidasactualesylasprximassalidas, tampocohavariado.Loquediferenciaelmtododediseoanteriordelqueahoratratamoseselsiguiente paso,yaquehabrquecalcularlasentradasdelosbiestablesparaelprximoestado,demaneraquecuando llegueunnuevopulsodereloj,lasalidacambiealestadoqueindicanlastablasanteriores. ComoenlaprcticatenemosbiestablesJKtendremosquerealizareldiseoparaestetipodebiestables.As puesveamoslasfasesenquehayquedisearelcircuito,siemprepartiendodelatabladetransicindel biestableJKquesemuestramsabajo.

Dibujandolosestadosporlosquetienequepasarcadasalidadeformaindependiente,paratener representadosdeformamsclaralosestadosporlosquetienequepasarlasalidadecadabiestable, tendremos:

Enlasiguientefasesetendrnquedibujarlasentradasdelbiestablequecontrolacadasalida,demaneraque stapasealsiguienteestadodemaneracorrecta.Paraellohabrquemirarlatabladetransicindelbiestable Enigmaelectrnica Cursos de enseanza

Manual de Electrnica Digital JKjuntoconelestadoactualysiguienteestadoqueserequiereparacadasalidaencadacombinacin existenteenlasentradasdelcircuito.Estoes:

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Enestepuntodediseosepuededecirquelomscomplicadoesthecho.Ahorasoloquedasimplificarlas entradasdelosbiestablesmediantelosmtodosqueyaconocemosysustituirlosresultadosporpuertas. TratandolasentradasJyKdecadabiestableporseparado,tendremoscuatrotablasdesalida,dosporcada biestable.IncluyendolasimplificacindeKarnaugh,estasson:

Deestaformalasecuacionesreducidasquedarncomo:



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Representandoelcircuitodeformagrfica,quedar:


Manual de Electrnica Digital 10.MEMORIAS Enestetemaseexplicarnlosdistintosdememoriaqueexistenenelmercado,oalmenoslagranmayorade ellas. Paracadatipodememoriaseexplicarnlosmodosdefuncionamiento,aplicacionesparalasquesontilesy lasventajasquepresentanconrespectoalosotrostipos. Lasmemoriasproveendeunmediodealmacenamientoalossistemasdigitales,paraquesepuedarealizarun procesamientomsrpidoyeficazdelosdatosquestascontienen. Existeunagranvariedaddememoriasenelmercado,aunqueenestetemasolotrataremoslasmemoriascon semiconductores,yaquelasdemssernexplicadasenlapartedetemarioquecorrespondealPC,yaque esteutilizaunagranvariedaddesistemasdealmacenamientodedatos. Laclasificacinmsgeneralquesepuedehacerdelasmemoriases: Memoriasvoltiles(RAM) Estticas Dinmicas ContenidosPermanentes ROM PROM EPROM EEPROM MemoriasCAM

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Lostiposdememoriasmssignificativosindicanlosiguiente: Memoriasdeaccesoaleatorio(Direccionales):Sonmemoriasdeaccesodirecto,estoes,cadaunadesus clulasdealmacenamientopuedenserledasoescritasdeformadirecta,sinmsquepresentarenlas entradascorrespondientes(dedireccin)elcdigoequivalentealaposicinqueocupan. Memoriasdeaccesosecuencial(desplazamiento):Enestetipodememoriaselaccesodeunaposicinse consiguepordesplazamientohacialasalidadetodaslasinformacionesalmacenadasenlasposiciones anterioresaladeseada. MemoriasCAM(ContentAddressableMemory):Estasmemoriassondireccionalesporsucontenido.Esto significaquelaoperacindelecturanoserealizaindicandounadireccinyobservandosucontenido,sino quesesuministraundatoylamemoriarespondesidichodatoestalmacenadoono. Encasoafirmativolamemoriaindicaenqudireccinseencuentra.


Manual de Electrnica Digital 10.1.CARACTERISTICASDELASMEMORIAS Enelsiguienteapartadosevanaenumeraralgunosdelosparmetrosmssignificativosdelasmemorias. Dependiendodesiestascaractersticassonmejoresopeores,tendremosmemoriasmscarasobaratasenel mercado. Capacidad:Eslacantidaddeinformacinexpresadaennmerodebitsquelamemoriapuedealmacenar, aunquegeneralmentelosdatosestnorganizadosenbytes.Lacapacidadseexpresacomoelnmerode palabrasporelnmerodebitsdecadapalabra,esdecir: Capacidad=palabrasxbits/palabra Porejemplounamemoriaquepuedealmacenar2048palabrasde8bitscadauna,vendrrepresentadapor: 16384=2048x8 Volatilidad:Sedicequeunamemoriaesvoltilcuandolainformacinalmacenadaenellasepierdeen ausenciadetensindealimentacin. Tiempodelecturaotiempodeacceso:Eseltiempoquetranscurredesdequesedalaordendeleerel contenidodeunadeterminadaposicindememoriahastaqueesosdatosaparecenenlosterminalesde salida. Tiempodeciclodeescritura:Eseltiempoquehadetranscurrirdesdequeseiniciaunaoperacinde escriturayelinstanteenquelainformacinquedaalmacenada. 10.2.MEMORIASRAMESTATICAS Elnombredeestasmemoriasvienedeterminadoporsumododefuncionamiento. RAMsignificaRandomMemoryAccess,omemoriadeaccesoaleatorio,indicandoquelalecturadeundatoen estasmemoriassehacedirectamentesobreeldatoaleer,sinnecesidaddeleerlosdatosanteriores,comoen lasmemoriasdeaccesosecuencial(disquetes,cintas). Estetipodememoriassecaracterizanporque,mientrasestnalimentadas,lainformacinpermanece almacenadaenellassinmodificacin,anoserqueserealizaunaoperacindeescriturasobreellas. Elinconvenientequepresentanesquesilaalimentacindesapareceporunfalloelctrico,lainformacinque habaalmacenadaenelladesaparece. Desdeelpuntodevistaexterno,salvorarasexcepciones,elchipdememoriapresentaelaspectoquese muestraenlasiguientefigura.

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Manual de Electrnica Digital Losdosterminalesdealimentacinsonfundamentalesparaelcorrectofuncionamientodelamemoria.En memoriasRAMbipolaresaestosterminalesselessueledenominarcomoVcc.ymasa.NormalmenteVcc.es de5Vperosegnevolucionanlasmemoriasysobretodocuantomayoressutamaoyvelocidad,elvalorde Vcc.sereducehastaalrededorde3Vomenos. Losterminalesdedireccin(A0AN)sirvenparaindicarlaposicindememoriasobrelaquesedeseahacer unaoperacindelecturaoescritura.Elnmerodeposicionesdememoriadelchipestrelacionado directamenteconelnmerodeterminalesdedireccindelamemoria,demaneraquesihaynbitsde direccionespodremosdireccionar2nposicionesdememoriadistintas. Laentradaosalidadedatosserealizaporlosterminalesqueestnmarcadoscomodatos(I/O)eneldiagrama anterior.Estosterminalessecomportancomosalidassiseestrealizandounaoperacindelecturaycomo terminalesdeentradasiseestrealizandounaoperacindeescritura.Ademscuandoelchipestinhibido (noestseleccionado)laspatillasdesalidaestnenestadodealtaimpedancia(comosinoestuvieran conectadasaningnsitio).Elnmerodeterminalesdedatosdependedelanchoenbitsquetengalapalabra quesevaaguardar.Estodependemuchodeltipodearquitecturaendondesevayanaemplearestetipode memoria,ashabrmemoriasde4,8,16o32bitsdeanchoparaelbusdedatos. Elterminaldeseleccindelecturaescritura(R/WoWE),queindicaalamemorialaoperacinquedebehacer encadamomento,esdecir,sidebeguardarlosdatososacarlosalexterior.Unnivelaltoenestapatilla significaquesevaarealizarunaoperacindelecturayunnivelbajoqueserunaoperacindeescritura. ElterminalmarcadocomoCSoCEeselterminaldeseleccinoactivacindechip,yactaprincipalmente sobrelosterminalesdedatos(E/S),conloquesielchipnoestactivadonosepodrnrealizaroperacionesde lecturaoescritura. Existeotroterminaladicionaldecontrolparalaspatillasdedatosdeestoschips.Eslapatilladecontrolde salidadedatos(OE),quepermitealternarelestadodelassalidasentreunestadoactivadoounestadodealta impedancia.Estopermiteconectarvariosdeestoschipsaunmismobus,yaqueaunquetengamosvarias salidasconectadasaunmismopunto,soloestarnactivaslasdelchipqueestseleccionado(solounoala vez). 10.2.1.DiagramainternodeunaRAMesttica ParaverconmayorclaridadelfuncionamientointernodeunamemoriaRAMesttica,yengeneraldela mayoradememorias,elfabricanteproporcionaeldiagramainternodesusmemorias. Enestediagramadebloquessepuedeapreciarlafuncindecadaunadelaspatillasasociadasconla memoria.Paraelloobservarlasiguientefigura.

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Comosepuedeobservaralgunasentradasdedireccindeterminanlaseleccindefilasdelamatrizde memoriaylasotraslaseleccindecolumnas.Unavezseleccionadaunaposicindememoriaymediantela utilizacindelassealesdecontrol,sepodrescribiroleerundatodelamemoria. ConlasealdecontrolCSpodemosbloquearlaslecturasyescriturasdememoria,mientrasqueconlaseal WEseseleccionaeltipodeoperacinarealizar. 10.2.2.ModosdefuncionamientodelasRAMestticas Porlosmodosdefuncionamiento,entendemoslosdistintosciclosdeoperacionesquesepuedenrealizarcon estetipodememorias,astendremosdosfundamentales: Ciclodelectura. Ciclodeescritura.

Cuandoserealizaunciclodelectura,loqueseesthaciendoesextraerlosdatosexistentesenlamatrizde memoriaquehaydentrodelcircuitointegrado.Paraelloesnecesarioqueelchipestseleccionadomediante laactivacindelaentradadecontrolCSyqueindiquemosquesevaarealizarunaoperacindelectura, desactivandolasealWE.Bajoestascondiciones,siponemosenlasentradasdedireccinunadireccin vlida,alasalidadelcircuitointegradoseobtendreldatoquehayenesaposicindememoria.Enla siguientefigurasepuedeobservaruncronograma,enelquesepuedeobservarconmsdetalletodoel procesoquesehaexplicadoanteriormente.


Manual de Electrnica DigitalCuando se va a realizar un ciclo de escritura el proceso se complica un poco ms. Esto es debido a que si se quiere que los datos se graben de una forma correcta, habr que manejar las seales con un orden correcto y lgico.

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Loprimeroquehayquehacerescolocarsobreelbusdedireccionesladireccinsobrelaquesequieregrabar eldato,despusseleccionarelmododelamemoriaenmodoescrituraycolocareldatosobreelbusdedatos. Hayquetenerencuentaqueeldatoyaseahgrabado,conloqueparaquenoseborrehabrquedeshabitar elmododeescrituraantesdemodificareldatodelbusdedatosoeldedirecciones.Siestonosehicieraaslo queocurriraesqueoeldatonosegrabarademodocorrectoosegrabaraenvariasdireccionesdistintas.El modocorrectodehacerloescomoseilustraenlasiguientefigura.

10.2.3.Expansindememoria Laexpansindememoriaserealizacuandosenecesitanutilizarunmayornmerodedatosountipodedatos mayor,esdecir,cuandosenecesitanunmayornmerodeposicionesdememoriaocuandoloquesenecesita esalmacenardatosdemsbitsdeancho. Laexpansindelalongituddelapalabraoanchodepalabraseconsiguemediantelaunindevarioschips, quecompartentodaslassealesdecontrolperoquetienenlosbusesdedatosseparados,demaneraquese utilizanalavezparaampliarelanchodebus. Estosepuedeobservarenlasiguientefigura:


Manual de Electrnica Digital Elotrotipodeexpansincompartelosbusesdedatosyde direcciones,ymediantelacombinacincorrectadelas sealesdecontrolsegeneranmslneasdedirecciones,lo quesignificaqueseobtendrnmsposicionesdememoria paraalmacenardatos. Laformamssencilladehacerloescontrolandolasseales deCSconlaayudadeundecodificador,demaneraquese puedacontrolarquechipestseleccionadoencada momento. Enestecasoydebidoalaconfiguracinobtenidasehande utilizarintegradosqueutiliceneltipodesalidatriestado,que seutilizarcuandoelchipencuestinnoestseleccionado. Estetipodeampliacinsepuedeobservarenlasiguiente figura:

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Hayotrotipodeampliacinqueseobtiene comoresultadodelasdosquesehanvisto anteriormente. Conellaseconsigueunaampliacintanto delnmerodeposicionesdememoria comodelanchodelbusdedatos. Enestecasosernecesarialautilizacinde mschipdememoriaqueenloscasos anteriores. Enigmaelectrnica Cursos de enseanza

Manual de Electrnica Digital Laasociacinobtenidaenestecasoser:

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10.3.MemoriasRAMserie Estasmemoriastienenunaformamuypeculiarderealizarlosciclosdelecturayescritura. Porlogeneralsonmemoriasdepequeacapacidad,delordende256x8bits. Elaspectoexteriordeestetipodememoriasescomoelquesemuestraenlasiguientefigura,endondese puedeverquesolotieneunapatillaparalaentradadedatos,otraparalasalidadeestos,unaparalasealde relojylaltimaparaseleccionarodeseleccionarelchip.

Elmododefuncionamientodeestoschipsesmuysencillo.Pararealizarunaoperacindelecturabastarcon seleccionarelchipeintroducirlosbitsdedireccindepginadeformaordenadaporlaentradadedatos,de maneraqueentreunbitporcadapulsodereloj,inhibiendodenuevoelchip,conloquelapginaindicada quedarseleccionada.


Manual de Electrnica Digital Elsiguientepasoserunanuevaseleccindechipconlaqueintroduciremoslosdatosdedireccindentrode lapginaseleccionada,conloqueyasetendrseleccionadaunaposicindememoriaconcretadentrodela pginaquesehabaseleccionado. Silaoperacinesdelectura,enlossiguientes8impulsosderelojseobtendrnenlasalidalosdatosledos, perosiesdeescrituratendremosqueintroducirlosdatosaalmacenardespusdelosbitsdedireccinporla lneadeentrada. 10.4.MemoriasRAMdinmicas EstostiposdememoriassonexactamenteigualquelasmemoriasRAMestticasencuantoamodode conexinydeampliacin,ladiferenciaqueexisteentreambasmemoriaseslaformaenqueestn construidas. CadacluladememoriadelasmemoriasRAMdinmicasestcompuestaporunsolotransistorquetiene asociadouncondensadorendondesealmacenalacargaporunpequeoperiododetiempo.Laestructura realdecadaceldadememoriaserepresentaenlasiguientefigura:

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Estetipodememoriaspermitealcanzarunaelevadacantidaddealmacenamientoabajocosto,debido principalmenteaquecadacluladememoriaesmuchomssencillaqueladelasmemoriasRAMestticas, queestabancompuestasdebiestablesconstruidosconvariostransistores,conloqueenmenosespaciofsico seconsiguenintegrarunmayornmerodeceldasdememoria. Suprincipalinconvenienteradicaenlanecesidaddeactualizarlainformacindeformaperidicamediante ciclosdeescrituraespecialesqueseconocencomociclosderefrescodememoria.Estotraecomo inconvenienteadicionalelquesetenganqueconstruircircuitosespecialesdecontrolparaestasmemorias, parapoderrealizardemaneraadecuadaesosciclosderefresco. Laprincipalaplicacindeestasmemoriasestenlainformtica,endondedebidoalaselevadascantidadesde datosqueseprocesansenecesitantambingrandescantidadesdememoriaparaalmacenaresosdatosque estnsiendoprocesadosEstasmemoriasseconstruyenapartirdetransistoresMOS,quepresentangrandes impedanciasdeentradaycomportamientocapacitivo,conloqueloscondensadoressontambintransistores MOS. Debidoaqueestasmemoriasalmacenanunagrancantidaddedatos,yconelpropsitodeeliminarlneasde direccin,sehanaadidodossealesdecontroladicionales,paradiferenciarsiladireccindeentrada pertenecealasfilasoalascolumnasdelamatrizdememoriadedatos. Deestamaneraladireccinseindicacondosbloquesdedirecciones,unoparalasfilasyotroparalas columnas. Enigmaelectrnica Cursos de enseanza

Manual de Electrnica Digital LassealesquesehanaadidosonCASyRAS: CAS:ColumnAddressStrobe,oalmacenamientodeladireccindecolumnas. RAS:RowAddressStrobe,oalmacenamientodeladireccindefilas.

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10.5.MemoriasRAMdualport Estasmemoriasestncaracterizasportenerdosjuegosdesealesdedireccin,datosylectura/escritura, cadaunodeloscualespuedeaccedersobrelasmismasclulasdememoria. Suprincipalaplicacinesensistemasdeprocesamientoenlosquehaymsdeunprocesador,yparaqueel sistemafuncionedemaneramsrpidasepermiteelaccesodeambosprocesadoresalamismamemoriayal mismotiempo,segnseindicaenlasiguientefigura:

Enestoscasossiambosprocesadoresleenyescribenenlamatrizdememoriaalavezseconsigueunmayor rendimientodelamquina.Solohayuncasoespecialquehayquetenerencuenta,cuandoambos procesadoresintentanaccederalamismaposicindememoria. Enestecasosepuedendardossituaciones,dependiendodelaoperacinquesevayaarealizar: Lectura:Nohayningninconveniente,losdosleenelmismodatoyobtienenlomismoenlosbusesde direcciones. Escritura:Losdosestnescribiendosobrelasmismasceldasdememoriayentranenconflictosi quierenescribirdistintosdatos,conloquehabrqueutilizarunsistemadearbitrariacinqueregule elaccesoenestoscasos.

Hayvariossistemasdearbitrariacinparaevitarestassituaciones,queenlamayoradeloscasosestn integradosenlapropiamemoria.Unodelosmssencillosesdejarqueaccedaelqueprimerolosolicite,yen casodeindeterminacindejarquesiempreacteelmismo. 10.6.MemoriasROM ElnombredeestetipodememoriasvienedeReadOnlyMemory,quecomosunombreindicasonmemorias enlasquesolosepuedenrealizarciclosdelectura.Aparecenenlaindustriaparaeliminarelinconveniente quepresentanlasmemorias RAMdequecuandoselesquitalaalimentacinlosdatosquetenanalmacenadosdesaparecen. ElalmacenamientodelosdatosenlasmemoriasROMserealizaeneldiseodelpropiocircuitointegrado,de maneraquecuandoesteseconstruyeescuandosegrabanlodatos,incluidosestosenelpropiodiseo. Estetipodememoriasseutiliza

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