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Tutorial de Electrónica Digital
San Salvador de Jujuy República Argentina
:: Electrónica Digital - Introducción
Electrónica Digital
A partir de aquí vamos a dar inicio a un nuevo tutorial de electrónica digital, algo sencillo pero con intenciones de que resulte ameno, amigable, práctico y útil, bueno..., eso espero :o))
Por dudas, consultas o esas cosas, ni más que hablar busquen a quien sepa del tema :oP
Las críticas..., constructivas claro está enviarlas a mi correo o al foro, como quieras, por cierto, no existe crítica alguna si no viene acompañada de un buen fundamento, y ahí nos agarramos de los pelos, jejejejeje
En fin, buena suerte, y espero que te sirva...
Tutorial de Electrónica Digital
:: Electrónica Digital - Indice General
Primeros contactos
Lógica Positiva - Lógica negativa Compuertas Lógicas Básicas - NOT, AND, OR, OR-EX Compuertas Lógicas Combinadas - NAND, NOR, NOR-EX Circuitos de Prueba - Disposición de terminales Leyes de Morgan Mapas de Karnaugh
Circuitos Astables
Circuitos Astables Parte I - Con Compuertas Lógicas Circuitos Astables Parte II - Con Disparadores Schmitt Trigger Circuitos Astables Parte III - Controlados o Conmutados
Modulación por ancho de pulso
Introducción - Ancho de pulso no simétrico Modulación por ancho de pulso - Conmutado Demodulación de Señales Doblador de frecuencia
Circuitos Monoestables
Monoestable Sencillo Monoestable con compuertas NOR Monoestable con dos Inversores Cerradura con teclado electrónico
Circuitos Biestables
Circuitos Biestables Parte I - Flip-Flop Básico RS Circuitos Biestables Parte II - FF Tipo D y FF Master-Slave Circuitos Biestables Parte III - Flip-Flop JK
Tutorial de Electrónica Digital - Lógica Positiva y Lógica Negativa
Por lo general se suele trabajar con lógica positiva, y así lo haremos en este tutorial, la forma más sencilla de representar estos estados es como se puede ver en el siguiente gráfico.
De ahora en más ya sabrás a que nos referimos con estados lógicos 1 y 0 , de todos modos no viene nada mal saber un poco más... ;-)
Tutorial de Electrónica Digital - Compuertas Lógicas
:: Electrónica Digital - Lección 2
Compuertas Lógicas
Las compuertas lógicas son dispositivos que operan con aquellos estados lógicos mencionados en la página anterior y funcionan igual que una calculadora, de un lado ingresas los datos, ésta realiza una operación, y finalmente, te muestra el resultado.
Cada una de las compuertas lógicas se las representa mediante un Símbolo , y la operación que realiza ( Operación lógica ) se corresponde con una tabla, llamada Tabla de Verdad , vamos con la primera...
Compuerta NOT
Se trata de un inversor, es decir, invierte el dato de entrada, por ejemplo; si pones su entrada a 1 (nivel alto) obtendrás en su salida un 0 (o nivel bajo), y viceversa. Esta compuerta dispone de una sola entrada. Su operación lógica es s igual a a invertida
Compuerta AND
Una compuerta AND tiene dos entradas como mínimo y su operación lógica es un producto entre ambas, no es un producto aritmético, aunque en este caso coincidan. Observa que su salida será alta si sus dos entradas están a nivel alto
Tutorial de Electrónica Digital - Compuertas Lógicas Combinadas
:: Electrónica Digital - Lección 3
Compuertas Lógicas Combinadas
Al agregar una compuerta NOT a cada una de las compuertas anteriores los resultados de sus respectivas tablas de verdad se invierten, y dan origen a tres nuevas compuertas llamadas N AND, N OR y N OR-EX... Veamos ahora como son y cual es el símbolo que las representa...
Compuerta NAND
Responde a la inversión del producto lógico de sus entradas, en su representación simbólica se reemplaza la compuerta NOT por un círculo a la salida de la compuerta AND.
Compuerta NOR
El resultado que se obtiene a la salida de esta compuerta resulta de la inversión de la operación lógica o inclusiva es como un no a y/o b. Igual que antes, solo agregas un círculo a la compuerta OR y ya tienes una NOR.
Compuerta NOR-EX
Es simplemente la inversión de la compuerta OR-EX, los resultados se pueden apreciar en la tabla de verdad, que bien podrías compararla con la anterior y notar la diferencia, el símbolo que la representa lo tienes en el
Tutorial de Electrónica Digital - Compuertas Lógicas Combinadas
siguiente gráfico.
Buffer's
Ya la estaba dejando de lado..., no se si viene bien incluirla aquí pero de todos modos es bueno que la conozcas, en realidad no realiza ninguna operación lógica, su finalidad es amplificar un poco la señal (o refrescarla si se puede decir). Como puedes ver en el siguiente gráfico la señal de salida es la misma que de entrada.
Hasta aquí de teoría, nos interesa más saber como se hacen evidente estos estados en la práctica, y en qué circuitos integrados se las puede encontrar y más adelante veremos unas cuantas leyes que se pueden aplicar a estas compuertas para obtener los resultados que deseas...
Tutorial de Electrónica Digital - Circuitos Integrados y Circuitos de Prueba
Comenzaremos con este integrado para verificar el comportamiento de las compuertas vistas anteriormente. El representado en el gráfico marca una de las compuertas que será puesta a prueba, para ello utilizaremos un fuente regulada de +5V, un LED una resistencia de 220 ohm, y por supuesto el IC que corresponda y la placa de prueba.
El esquema es el siguiente...
En el esquema está marcada la compuerta, como 1 de 4 disponibles en el Integrado 74LS08, los extremos a y b son las entradas que deberás llevar a un 1 lógico (+5V) ó 0 lógico (GND), el resultado en la salida s de la compuerta se verá reflejado en el LED, LED encendido (1 lógico) y LED apagado (0 lógico), no olvides conectar los terminales de alimentación que en este caso son el pin 7 a GND y el 14 a +5V. Montado en la placa de prueba te quedaría algo así...
Esto es a modo de ejemplo, Sólo debes reemplazar IC1 , que es el Circuito Integrado que está a prueba para verificar su tabla de verdad.
Tutorial de Electrónica Digital - Circuitos Integrados y Circuitos de Prueba
¿Y en qué Circuito Integrado encuentro todas estas compuertas?...
Sabia que preguntarías eso... Para que puedas realizar las pruebas, en la web dejé los datos de algunos integrados.
Tutorial de Electrónica Digital - Leyes de De Morgan
El segundo miembro de la ecuación se lo puede obtener de dos formas...
Fíjate que la tabla de verdad es la misma, ya que los resultados obtenidos son iguales. Acabamos de verificar la primera ley.
2º Ley:
La suma lógica negada de varias variables lógicas es igual al producto de cada una de dichas variables negadas...
~ (a + b + c) = ~a. ~b. ~c
El primer miembro de esta ecuación equivale a una compuerta NOR de 3 entradas y la representamos con su tabla de verdad...
Tutorial de Electrónica Digital - Leyes de De Morgan
El segundo miembro de la ecuación se lo puede obtener de diferentes forma, aquí cité solo dos...
Nuevamente... Observa que la tabla de verdad es la misma que para el primer miembro en el gráfico anterior. Acabamos así de verificar la segunda ley de De Morgan.
Para concluir... Con estas dos leyes puedes llegar a una gran variedad de conclusiones, por ejemplo...
Para obtener una compuerta AND puedes utilizar una compuerta NOR con sus entradas negadas, o sea...
a. b = ~( ~a + ~b)
Para obtener una compuerta OR puedes utilizar una compuerta NAND con sus entradas negadas, es decir...
Tutorial de Electrónica Digital - Leyes de De Morgan
Existen muchas opciones más, pero bueno... ya las irás descubriendo, o las iremos citando a medida que vayan apareciendo, de todos modos valió la pena. No crees...?
Tutorial de Electrónica Digital - Mapas de Karnaugh
:: Electrónica Digital - Lección 6
A estas alturas ya estamos muy familiarizados con las funciones de todos los operadores lógicos y sus tablas de verdad, todo vino bien..., pero... qué hago si dispongo de tres entradas (a, b y c) y deseo que los estados altos sólo se den en las combinaciones 0, 2, 4, 5 y 6 (decimal)...? Cómo combino las compuertas...? y lo peor, Qué compuertas utilizo...?. No te preocupes, yo tengo la solución, ...pégate un tiro... :o))
Bueno... NO...!!!, mejor no. Trataré de dar una solución verdadera a tu problema, preparado...?
Mapas de Karnaugh
Podría definirlo como un método para encontrar la forma más sencilla de representar una función lógica.
Esto es... Encontrar la función que relaciona todas las variables disponibles de tal modo que el resultado sea el que se está buscando.
Para esto vamos a aclarar tres conceptos que son fundamentales
a)- Minitérmino Es cada una de las combinaciones posibles entre todas las variables disponibles, por ejemplo con 2 variables obtienes 4 minitérminos; con 3 obtienes 8; con 4, 16 etc., como te darás cuenta se puede encontrar la cantidad de minitérminos haciendo 2 n^ donde n es el número de variables disponibles.
b)- Numeración de un minitérmino Cada minitérmino es numerado en decimal de acuerdo a la combinación de las variables y su equivalente en binario así...
Bien... El Mapa de Karnaugh representa la misma tabla de verdad a través de una matriz, en la cual en la primer fila y la primer columna se indican las posibles combinaciones de las variables. Aquí tienes tres mapas para 2, 3 y 4 variables...
Tutorial de Electrónica Digital - Mapas de Karnaugh
Te preguntarás que pasó con la fila de abajo... bueno, es porque no estas atento...!!! Recuerda que la primer columna y la última son adyacentes, por lo tanto sus minitérminos también lo son.
De ahora en más a cada grupo de unos se le asigna la unión (producto lógico) de las variables que se mantienen constante (ya sea uno o cero) ignorando aquellas que cambian, tal como se puede ver en esta imagen...
Para terminar, simplemente se realiza la suma lógica entre los términos obtenidos dando como resultado la función que estamos buscando, es decir...
f = (~a. ~b) + (a. ~c)
Puedes plantear tu problema como una función de variables, en nuestro ejemplo quedaría de esta forma...
f(a, b, c) = S(0, 1, 4, 6)
F es la función buscada (a, b, c) son las variables utilizadas (0, 1, 4, 6) son los minitérminos que dan como resultado 1 o un nivel alto. S La sumatoria de las funciones que producen el estado alto en dichos minitérminos.
Tutorial de Electrónica Digital - Mapas de Karnaugh
Sólo resta convertir esa función en su circuito eléctrico correspondiente. Veamos, si la función es...
f = (~a. ~b) + (a. ~c) o sea...
(NOT a AND NOT b) OR (a AND NOT c)
El esquema eléctrico que le corresponde es el que viene a continuación...
El resultado de todo este lío, es un circuito con la menor cantidad de compuertas posibles, lo cual lo hace más económico, por otro lado cumple totalmente con la tabla de verdad planteada al inicio del problema, y a demás recuerda que al tener menor cantidad de compuertas la transmisión de datos se hace más rápida.
En fin... Solucionado el problema...!!!
Por cierto, un día, mientras merodeaba por la red me encontré con un pequeño programa que hace todo este trabajo por tu cuenta, El programa se llama Karma Creado por Pablo Fernández Fraga, mis saludos Pablo...!!! está muy, pero muy bueno...!!! y puedes bajarlo desde la web.
Basta por hoy, muy pronto utilizaremos toda esta teoría y el programa de pablo (Karma) para diseñar una tarjeta controladora de motores paso a paso, mientras tanto averigua como funcionan estos motores.
Saludos lógicos para todos...!!!
