PRINCIPIOS ELÉCTRICOS Y

APLICACIONES DIGITALES

INGENIERIA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TAPACHULA

UNIDAD 2

ELECTRÓNICA DIGITAL

Leonardo de Jesús Martínez de la Cruz

Ing. Sistemas Computacionales

Abril 2013

Leonardo de Jesús Martínez de la Cruz / ISC / Principios Eléctricos y Aplicaciones Digitales Página | 2

Contenido INTRODUCTION ........................................................................................................................................ 3

Figura 1. ....................................................................................................................................................... 3

Figura 2 ........................................................................................................................................................ 4

2.1 TRUTH TABLES AND LOGIC GATES ............................................................................................. 4

Tabla 1.......................................................................................................................................................... 5

2.1.1 NOT, OR & AND ........................................................................................................................... 6

2.1.2 OTHER (NOR, NAND, XOR, ETC) ............................................................................................ 6

2.1.3 BOOLEAN EXPRESSIONS ........................................................................................................ 6

2.2 CIRCUIT DESING COMBINATIONAL.............................................................................................. 6

2.2.1 DESIGN METHODOLOGY ......................................................................................................... 6

2.2.2 MINTERMS & MAXTERMS ........................................................................................................ 7

2.2.3 SIMPLIFY TECHNIQUES ........................................................................................................... 7

2.2.3.1 THEOREMS AND POSTULATES OF BOOLEAN ALGEBRA ....................................... 7

2.2.3.2 KARNAUGH MAPS ............................................................................................................... 7

2.2.4 IMPLEMENTATION AND APPLICATION OF CIRCUITS COMBINATIONAL .................... 7

2.3 SEQUENTIAL LOGIC ......................................................................................................................... 7

2.3.1 FLIP-FLOP WITH GATES ........................................................................................................... 7

2.3.2 FLIP-FLOP JK, SR, D .................................................................................................................. 7

2.3.3 SEQUENTIAL CIRCUIT DESIGN .............................................................................................. 7

2.3.4 APPLICATION OF SEQUENTIAL CIRCUITS .......................................................................... 7

2.4 LOGICAL FAMILIES ............................................................................................................................ 8

2.4.1 TTL .................................................................................................................................................. 8

2.4.2 ECL ................................................................................................................................................. 8

2.4.3 MOS ................................................................................................................................................ 8

2.4.4 CMOS ............................................................................................................................................. 8

2.4.5 LOW VOLTAGE (LVT, LV, LVC, ALVC) ................................................................................... 8

CONCLUSION ............................................................................................................................................ 8

REFERENCES ............................................................................................................................................ 8

Leonardo de Jesús Martínez de la Cruz / ISC / Principios Eléctricos y Aplicaciones Digitales Página | 3

DIGITAL ELECTRONICS

INTRODUCTION

La electrónica digital suele ser definida como la parte de la electrónica que estudia

los dispositivos, circuitos y sistemas digitales, binarios o lógicos.

Los voltajes en electrónica digital están restringidos a adoptar uno de dos valores

llamados niveles lógicos <<alto>> y <<bajo>> o estados <1> y <2>. Generalmente, un

nivel lógico alto o 1, corresponde a la presencia de voltaje y un nivel lógico bajo ó 0

corresponde a la ausencia del mismo.

Figura 1. Circuito eléctrico digital simple.

En la imagen anterior, el nivel alto ó 1 lógico representa la situación cuando se cierra

el interruptor y se enciende la lámpara. (Figura A). El nivel bajo ó 0 se presenta cuando

el interruptor está abierto y la lámpara está apagada. (Figura B).

En terminología digital, los niveles o estados lógicos 1 y 0 se denominan bits. La

palabra bit es una contracción de digito binario (binary digit). Todos los sistemas

digitales electrónicos manejan información en forma de bits, es decir, de 1’s y 0’s.

Un bit ó 0 puede representar la condición prendida o apagada de una lámpara, el

estado cerrado o abierto de un interruptor, la presencia o ausencia de un agujero en

una tarjeta perforada, una marca o un espacio en una comunicación telegráfica, el valor

() de un número binario, etc. [1]

Leonardo de Jesús Martínez de la Cruz / ISC / Principios Eléctricos y Aplicaciones Digitales Página | 4

Figura 2. Estados lógicos comunes.

2.1 TRUTH TABLES AND LOGIC GATES

Truth Tables

The Truth Tables are one of the easiest methods and known of the formal logic, but

the same time also one the most powerful and clean.

Several methods of testing propositional calculus, among them truth tables, are based

in a very traditional conception of logical analysis. The objective of these is determine

necessary and sufficient conditions of truth of a proposition or enunciated. Each row in

the table that makes true the enunciated in question determines a sufficient condition for

its truth. In each row the values assigned to each variable proportional determine a

necessary condition of the line [2].

Es una forma gráfica de representar una función lógica. Es la manera de la que se realizan todos los circuitos lógicos combinacionales que presentan ciertos resultados, que dependen de los estados que presentan las entras del circuito digital en un instante determinado.

En la tabla de verdad se representan todas las posibles combinaciones de entrada y las correspondientes de salida, de forma que se cumplan los requisitos expuestos en el problema a resolver.

Leonardo de Jesús Martínez de la Cruz / ISC / Principios Eléctricos y Aplicaciones Digitales Página | 5

Un ejemplo de tabla de verdad:

C B A Salida

0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1

Tabla 1. Truth Table

Obteniendo los resultados de la tabla es muy sencillo convertir la tabla de verdad a formato de función, se crea una función por medio de sumas de productos de las combinaciones que dan como resultado 1, tomando así a=1 y a’ si a=0, o como producto de sumas de las combinaciones que dan como resultado 0, tomando a si a=0 y a’ si a=1. La tabla de verdad anterior se puede representar como:

( ) ( ) ( ) ( )

Otra forma de mostrar la tabla de verdad es mediante una expresión que indique para qué combinaciones de entrada la salida debe ser 1. Así para la tabla anterior sería:

( ) ∑( )

ó

( ) ∏ ( )

Para resolver un problema correctamente y de forma organizada se han de seguir una serie de pasos entre el enunciado del problema y la obtención del circuito final.

Un que esta de base o predeterminada es la de entender de forma clara el problema a resolver y el realizar el circuito de la forma más reducida posible, ya que ello nos llevará a la obtención de un circuito más sencillo de realizar y con un menor costo de desarrollo.

A continuación las fases mínimas que se han de realizar en la resolución de un problema son:

Leonardo de Jesús Martínez de la Cruz / ISC / Principios Eléctricos y Aplicaciones Digitales Página | 6

1. Comprender de forma adecuada el problema que se trata de resolver y determinar en número de entradas y salidas necesarias que debe tener el circuito a diseñar para la solución.

2. Formar la tabla de verdad con todas las entradas y salidas que se han considerado necesarias, con lo que para cada combinación de entrada se obtienen la salida correspondiente, según indique el problema.

3. Obtener las ecuaciones lógicas del circuito a partir de la tabla de la verdad antes obtenida. Se obtendrá una ecuación por cada salida que se necesite.

4. Simplificar al máximo las ecuaciones lógicas obtenidas, para así obtener el circuito más reducido posible.

5. Convertir las ecuaciones obtenidas en un circuito lógico que se pueda montar.[3]

Logic Gates

The logic gate is basic element in the digital system. The logic gates operate with

numbers binaries. All voltages used in logic gates will be HIGH or LOW. The logic gates

are electronic circuits. These electronic circuits respond only HIGH voltages (called 1) or

low (earth) voltages (called zero).

Todos los sistemas digitales se conforman de solo tres compuertas lógicas básicas.

A estas compuertas lógicas se les conoce con el nombre de: Compuerta AND,

compuerta OR y compuerta NOT.[4]

2.1.1 NOT, OR & AND

2.1.2 OTHER (NOR, NAND, XOR, ETC)

2.1.3 BOOLEAN EXPRESSIONS

2.2 CIRCUIT DESING COMBINATIONAL

2.2.1 DESIGN METHODOLOGY

Leonardo de Jesús Martínez de la Cruz / ISC / Principios Eléctricos y Aplicaciones Digitales Página | 7

2.2.2 MINTERMS & MAXTERMS

2.2.3 SIMPLIFY TECHNIQUES

2.2.3.1 THEOREMS AND POSTULATES OF BOOLEAN ALGEBRA

2.2.3.2 KARNAUGH MAPS

2.2.4 IMPLEMENTATION AND APPLICATION OF CIRCUITS COMBINATIONAL

2.3 SEQUENTIAL LOGIC

2.3.1 FLIP-FLOP WITH GATES

2.3.2 FLIP-FLOP JK, SR, D

2.3.3 SEQUENTIAL CIRCUIT DESIGN

2.3.4 APPLICATION OF SEQUENTIAL CIRCUITS

Leonardo de Jesús Martínez de la Cruz / ISC / Principios Eléctricos y Aplicaciones Digitales Página | 8

2.4 LOGICAL FAMILIES

2.4.1 TTL

2.4.2 ECL

2.4.3 MOS

2.4.4 CMOS

2.4.5 LOW VOLTAGE (LVT, LV, LVC, ALVC)

CONCLUSION

REFERENCES

[1] Curso práctico de electrónica digital, circuitos integrados y microprocesadores.

CEKIT (Compañía Editorial Electrónica). Felipe Gonzáles G. ISBN 958-9108-27-X.

[2] Revisado el día 27 de abril. Introducción a la Lógica Intencional Lógica Temporal

Proposicional. Dr. Axel Arturo Barceló Aspeitia. Tablas de verdad.

http://www.filosoficas.unam.mx/~abarcelo/INTENSIONAL/2012/260312.pdf

[3] Electrónica digital. Desarrollo de productos electrónicos. Instituto Profesional

Salesiana. Departamento electrónico. C\ Ronda Don Bosco ,3 – 28044 Madrid.

[4] Teoría problemas de principios digitales. Mc Graw Hill. Roger L. Tokheim, M.S. ISBN

968-451-287-2