Introducción a la Electrónica Digital: Sistemas de Numeración, Álgebra de Boole y Familias Lógicas

Introducción a la Electrónica Digital

Hay dos tipos de señales:

• Señal analógica: En un intervalo de tiempo determinado, la señal puede tomar infinitos valores.
• Señal digital: En un intervalo de tiempo determinado, la señal puede tomar un número finito de valores.

Sistema de Numeración

Se define como un conjunto de símbolos capaces de representar cantidades numéricas. También se define la base del sistema de numeración como la cantidad de símbolos distintos que se utilizan para representar las cantidades. Cada símbolo del sistema se llama dígito.

Hay 4 tipos de sistemas más utilizados:

• Sistema decimal o de base 10 (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)
• Sistema binario o de base 2 (0, 1)
• Sistema octal o de base 8 (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)
• Sistema hexadecimal o de base 16 (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F)

Sistema Binario

Solo se utilizan dos símbolos (0, 1), cada uno recibe el nombre de bit, que es la unidad mínima de información que se va a manejar en un sistema digital.

Función Lógica y Álgebra de Boole

El álgebra de Boole es una estructura algebraica que relaciona las operaciones lógicas AND (Y), OR (O) y NOT (NO).

Función Lógica

Es toda expresión algebraica formada por variables binarias que se relacionan mediante las operaciones básicas del álgebra de Boole. Por ejemplo:

F = a + b

Donde:

• F: variable dependiente (función lógica)
• +: suma lógica (OR), representa"a o "
• a, b: variables independientes

Tabla de Verdad

Es una representación gráfica de todos los valores que puede tomar la función lógica para cada una de las posibles combinaciones de las variables de entrada.

Puertas Lógicas

Son pequeños circuitos digitales integrados cuyo funcionamiento se adapta a las operaciones y postulados del álgebra de Boole. Algunos ejemplos son:

• Puerta NOT
• Puerta OR
• Puerta AND
• Puerta XOR
• Puerta NOR
• Puerta NAND
• Puerta XNOR

Características de las Familias Lógicas

• Alta velocidad de propagación
• Mínimo consumo
• Bajo coste
• Máxima inmunidad al ruido y a las variaciones de temperatura

Tipos de Familias Lógicas

• Familia TTL (Lógica Transistor-Transistor)

• Familia CMOS (Metal-Óxido-Semiconductor)

  En esta familia, el componente básico es el transistor MOS.

Sonda Lógica

Es un instrumento de medida que se utiliza con mucha frecuencia en electrónica digital y que sirve para comprobar el nivel lógico existente en la entrada o salida de un circuito digital. Tiene tres LEDs:

• Rojo: para el nivel de lógica alto
• Verde: para el nivel de lógica bajo
• Amarillo: para pulsos

Elementos de la sonda lógica:

• Punta de prueba
• LED rojo
• LED verde
• LED amarillo
• Pinzas roja y negra

Inyector Lógico

Es otro instrumento de medida muy utilizado para comprobar el funcionamiento de los circuitos integrados. Se conecta a una de las patillas del circuito integrado.

Analizador Lógico

Es un aparato de medida que recoge los datos de un circuito digital y los muestra en una pantalla. Este aparato puede mostrar las señales de múltiples canales.

Resumen

Un sistema digital se caracteriza por utilizar señales discretas, es decir, que toman un número finito de valores en un cierto intervalo de tiempo. Un sistema de numeración se define como un conjunto de símbolos capaces de representar cantidades numéricas y, a su vez, define la base del sistema de numeración como la cantidad de símbolos distintos que se usan para representar las cantidades. El álgebra de Boole es una estructura algebraica que relaciona las operaciones lógicas AND, OR y NOT. La tabla de verdad es una representación gráfica de todos los valores que puede tomar la función lógica para cada una de las posibles combinaciones de las variables de entrada. Las puertas lógicas son pequeños circuitos digitales integrados cuyo funcionamiento se adapta a las operaciones y postulados del álgebra de Boole. La sonda lógica es un instrumento de medida que se utiliza con mucha frecuencia en electrónica digital y que sirve para comprobar el nivel lógico existente en la entrada o salida de un circuito digital. El inyector lógico es un instrumento de medida que comprueba el funcionamiento de los circuitos integrados, conectado a una de las patillas del circuito integrado. El analizador lógico es un aparato de medida que recoge datos de un circuito digital y los muestra en una pantalla, pero este aparato puede mostrar las señales de múltiples canales.