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electronica digital, Apuntes de Ingeniería electrónica

Asignatura: Fundamentos de Ingeniería Electrónica, Profesor: , Carrera: Ingeniería Electrónica Industrial y Automática, Universidad: UC3M

Tipo: Apuntes

2014/2015

Subido el 23/05/2015

izkierdo17
izkierdo17 🇪🇸

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Colección de problemas
Fundamentos de Ingeniería Electrónica
Grado en Ingeniería ELECTRONICA Industrial y
Automática
2º Curso, 2º Cuatrimestre
Curso académico 2011-2012
PROBLEMAS DE ELECTRÓNICA DIGITAL
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA
Campus de Leganés
Avenida del Universidad 30
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Colección de problemas

Fundamentos de Ingeniería Electrónica

Grado en Ingeniería ELECTRONICA Industrial y

Automática

2º Curso, 2º Cuatrimestre

Curso académico 2011-

PROBLEMAS DE ELECTRÓNICA DIGITAL

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA

Campus de Leganés

Avenida del Universidad 30

NOTA DE LOS AUTORES

La presente colección de problemas se ha compilado con el fin de ilustrar un

conjunto de casos de estudio de Electrónica Digital básica. Está destinada

fundamentalmente a los alumnos de la asignatura Fundamentos de Ingeniería

Electrónica. Al usuario de esta colección se le ofrecen enunciados de problemas

propuestos en pruebas de nivel en evaluación continua, que han sido recopilados a lo

largo de los cursos en que se ha impartido la asignatura, especialmente en el ámbito del

Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática. En el ánimo de la creación de

este documento se encuentra la idea de que los alumnos puedan usar la colección para

autoevaluar sus conocimientos, adquiridos de forma continua en la asignatura. También

se ofrecen las soluciones a los problemas. Se sugiere que antes de consultarlas el lector

desarrolle sus propias soluciones, por muy pobres que le parezcan, y después las coteje.

Solo de esa manera se podrá decir que esta colección de problemas ha cumplido su

función.

Departamento de Tecnología Electrónica Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática Fundamentos de Ingeniería Electrónica PROBLEMAS DE ELECTRÓNICA DIGITAL

Febrero de 201 2

SOLUCIÓN

  1. El número 43H equivale a:  (^4310)  (^110000112)  (^101111002)  (^01038)
  2. ¿Cuántas líneas de direcciones son necesarias para direccionar una memoria de 4k x 24?  40 líneas  12 líneas  24 líneas  28 líneas
  3. Un contador síncrono de 4 bits con entrada “enable”:  Siempre cuenta con cada pulso de reloj  El valor máximo que puede alcanzar es 16 10  La señal "enable" debe estar activa para poder contar  Ninguna de las anteriores
  4. Memorias:  Una memoria EEPROM es de sólo lectura  Una memoria RAM sólo puede ser leída  El acceso a los datos de una memoria LIFO o FIFO es aleatorio  Una memoria RAM estática no puede ser escrita
  5. Un multiplexor de 16 entradas de datos tiene:  4 salidas  2 salidas  4 entradas de selección  2 entradas de selección

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Febrero de 201 2

TEORÍA 2

  1. Una PAL tiene:  Un plano AND programable y uno OR fijo  Un plano AND fijo  Un plano OR programable  Ninguna de las anteriores
  2. Cuantas líneas de selección necesita un multiplexor de 16 entradas:  16  8  4  2
  3. Para el direccionamiento de una memoria de 4 G se necesitan:  12 bits  22 bits  32 bits  42 bits
  4. El número ACH vale:  (^17210)  (^18210)  (^19210)  Ninguna de las anteriores
  5. La última dirección hexadecimal de una memoria de 4 K es:  CFF  DFF  EFF  FFF

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Febrero de 201 2

TEORÍA 3

1. Se realiza la suma lógica de los números A ^11012 y B ^11102. El resultado:

 No tiene acarreo de salida.  En hexadecimal se representa con 1 único símbolo.  En binario se presenta con 5 bits.  Da un número negativo.

  1. Un multiplexor 4 a 1 tiene:  4 entradas de selección, 2 entradas de datos y 1 salida.  2 entradas de selección, 1 entrada de datos y 4 salidas.  No tiene entradas de selección; las tienen los circuitos decodificadores.  Ninguna de las anteriores.
  2. Las entradas asíncronas de un biestable:  Son siempre activas a nivel bajo.  No son prioritarias.  Dependen del estado del reloj.  Están asociadas generalmente con estados de iniciación del sistema.
  3. Las memorias FLASH:  No son memorias de acceso aleatorio.  Son asimilables a memorias RAM no volátiles.  Son memorias volátiles.  No son programables.
  4. ¿Cuál es la siguiente dirección a la FFF en una memoria RAM de 1Mbyte?  EFF.  1000.  FFE.  FFFE.

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Febrero de 201 2

SOLUCIÓN

1. Se realiza la suma lógica de los números A ^11012 y B ^11102. El resultado:

 En binario se presenta con 5 bits.

  1. Un multiplexor 4 a 1 tiene:  Ninguna de las anteriores.
  2. Las entradas asíncronas de un biestable:

 Están asociadas generalmente con estados de iniciación del sistema.

  1. Las memorias FLASH:

 Son asimilables a memorias RAM no volátiles.

  1. ¿Cuál es la siguiente dirección a la FFF en una memoria RAM de 1Mbyte?

 1000.

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Febrero de 201 2

SOLUCIÓN

  1. Exprese en hexadecimal el número de líneas de dirección que son necesarias para direccionar al menos (puede que más) 965 celdas de memoria.  F (^) H  B (^) H  (^12) H  A (^) H correcta
  2. En álgebra booleana, ¿ Cuál de las siguientes expresiones es la correcta? (el apóstrofe indica negación)  A+1 = 0  A.(A+B) = A correcta  A.A’ = 1  (AB)’ = A’.B’
  3. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es la incorrecta? (el apóstrofe indica negación)  La expresión lógica S = A.B + C.D se implementa con el esquemático

 La expresión lógica S = (A+B)’.(C+D)’ se implementa con el esquemático

 La expresión lógica S = A.B + C.D se implementa con el esquemático

incorrecta

  1. El número de líneas de datos que se requieren para implementar una memoria de 32Kx32, expresado en octal es:  (^32 )  (^16 )  40 8 correcta  (^48 )
  2. ¿Cuántas funciones lógicas de dos variables se pueden implementar con una memoria de 4x8?  2  4  8 correcta  16

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Febrero de 201 2

TEORÍA 5

  1. Para grabar un circuito integrado en una oblea de silicio, entre otras cosas, se necesita:  Una sola máscara  Una serie de ataques químicos

 Mucho cobre

 Hacer las pistas con un soldador

  1. Una memoria de 2048 x 32 tiene:  Un bus de direcciones de 32 líneas

 Un bus de datos de 2^6 líneas

 32768 bits grabados

 2k direcciones

  1. Tenemos chips de RAM de 2G x 8 y ROM de 4G x 32. Nuestro microprocesador es de 32 bits y queremos ponerle una memoria de 8G, de los cuales la mitad será ROM. Necesitamos:  8 chips de RAM y 1 de ROM  4 chips de RAM y 2 de ROM

 2 chips de RAM y 1 de ROM

 8 chips de RAM y 2 de ROM

  1. Si quiere escribir en hexadecimal el número decimal 1024, debería escribir:  400h

 FFh

 200h

 A0h

  1. En una memoria recorrida de 000h a FFFh, la dirección que sigue a 3FFh es:  4FFh

 3FEh

 400h  FFFh

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Febrero de 201 2

TEORÍA 6

  1. El bus de direcciones de un microprocesador dispone de 20 líneas y el de datos de 32 líneas. Si se quiere completar todo el espacio de memoria con memoria RAM y para ello se dispone únicamente de circuitos integrados RAM 256Kx16, se necesitarán: a) 4 circuitos integrados b) 8 circuitos integrados c) 4 circuitos integrados y un decodificador d) Ninguna de las anteriores

  2. ¿Cual de las siguientes afirmaciones es cierta? a) 2310 = 10110 2 = A7 16 b) 2310 = 10011 2 = 27 8 c) 2310 = 10111 2 = 27 16 d) 2310 = 101112 = 171

  3. Si en una señal se quiere eliminar ruido de frecuencias superiores a 10KHz, se debe utilizar: a) Un filtro paso alto con frecuencia de corte fc= 10KHz b) Un filtro paso alto con frecuencia de corte fc= 20KHz c) Un filtro paso bajo con frecuencia de corte fc=20KHz d) Un filtro paso bajo con frecuencia de corte fc=10KHz

  4. En una memoria ROM de 1Kx8 se pueden almacenar a) 8000 bits b) 1000 bytes c) 1024 bytes d) Ninguna de las anteriores

  5. Si nos dicen que un microprocesador tiene dos espacios de memoria separados, uno para datos y otro para instrucciones y que cada uno de ellos es de 1Mx16, entonces a) Su arquitectura interna es de tipo Von Neumann b) Su arquitectura interna es del tipo Harvard c) No podemos deducir nada acerca de su arquitectura interna d) Ninguna de las anteriores

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Febrero de 201 2

SOLUCIÓN

  1. El bus de direcciones de un microprocesador dispone de 20 líneas y el de datos de 32 líneas. Si se quiere completar todo el espacio de memoria con memoria RAM y para ello se dispone únicamente de circuitos integrados RAM 256Kx16, se necesitarán: b) 8 circuitos integrados

  2. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es cierta? d) 2310 = 101112 = 171

  3. Si en una señal se quiere eliminar ruido de frecuencias superiores a 10KHz, se debe utilizar:

d) Un filtro paso bajo con frecuencia de corte fc=10KHz

  1. En una memoria ROM de 1Kx8 se pueden almacenar c) 1024 bytes

  2. Si nos dicen que un microprocesador tiene dos espacios de memoria separados, uno para datos y otro para instrucciones y que cada uno de ellos es de 1Mx16, entonces b) Su arquitectura interna es del tipo Harvard

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Febrero de 201 2

SOLUCIÓN

a) Obtener la ecuación algebraica de la salida F en función de las entradas A, B y C.

La ecuación de funcionamiento que relaciona las entradas con la salida se deduce del siguiente modo:

Por lo tanto la ecuación final esF ( B  C  A )( A  B  C )

b) Obtener la tabla de verdad.

Para el cálculo de la tabla de la verdad consideramos por separado cada término de la función F:

ABC ( B  C ) B  C  A A  B  C F ( B  C  A )( A  B  C )

000 1 1 1 0 001 0 0 1 1 010 0 0 1 1 011 1 1 1 0 100 0 1 0 1 101 0 1 1 0 110 0 1 1 0 111 0 1 1 0

B  C

B  C  A

A  B  C

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Febrero de 201 2

c) Simplificar la función que se ha obtenido aplicando las propiedades y teoremas del Algebra de Boole.

La función obtenida es la siguiente:

F ( B  C  A )( A  B  C )

aplicando las leyes de Morgan

F ( B  C  A )( A  B  C )

aplicando las leyes de Morgan

F  ( B  C ) A  ABC

aplicando la propiedad OR-exclusivo

F  ( BC  BC ) A  ABC

aplicando la propiedad distributiva

F  ABC  ABC  ABC

d) Diseñar el circuito utilizando el menor número de puertas, y que éstas sean sólo puertas NOT, u otro tipo de puertas siempre que sean sólo de 2 entradas.

Analizando el circuito inicial y la reducción del apartado c) podemos comprobar que el circuito con el menor número de puertas NOT y de dos entradas, es el inicial sustituyendo la puerta OR de tres entradas por dos puertas de dos entradas.

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Febrero de 201 2

SOLUCIÓN

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Febrero de 201 2

PROBLEMA 3 (25 minutos)

Se desea implementar dos funciones F1 y F2 que comparen dos cantidades de 2 bits cada una siguiendo determinadas condiciones. Se quieren comparar las cantidades de dos bits AB con CD. Será F1 = 1 cuando AB > CD con la condición de que los bits de la cantidad CD sean distintos (C≠D); F1 = 0 en el resto de los casos. Será F2 = 1 cuando AB < CD con la condición de que los bits de la cantidad CD sean iguales (C=D); F2 = 0 en el resto de los casos.

Para ello se pide: a) Plantee la tabla de verdad para F1 y F2, escribiendo ambas funciones en mintérminos (suma de productos).

b) Implemente F1 con un decodificador 4:16 cuyas salidas son activas a nivel bajo y puertas lógicas adicionales.

c) Implemente F2 con un multiplexor de dos entradas de selección y puertas lógicas adicionales. Sugerencia: Use las 2 variables de mayor peso A y B como las entradas de selección del multiplexor y ayúdese de la expresión lógica de F2 del apartado a).