{"id":47,"date":"1999-03-08T01:48:59","date_gmt":"1999-03-08T00:48:59","guid":{"rendered":"http:\/\/electronicapractica.crearblog.com\/?p=47"},"modified":"2020-04-25T18:13:48","modified_gmt":"2020-04-25T16:13:48","slug":"leccion-1-las-senales-digitales","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.diarioelectronicohoy.com\/blog\/leccion-1-las-senales-digitales","title":{"rendered":"Lecci\u00f3n-1 Las Se\u00f1ales Digitales"},"content":{"rendered":"

Electr\u00f3nica Digital.
\n<\/span><\/strong><\/h1>\n

El motivo de estas lecciones no pretende sentar las bases de los conocimientos sobre electr\u00f3nica digital. No obstante, si pueden aclarar algunos conceptos puntuales, que por cualquier motivo no se hayan retenido en su momento, si todo este trabajo lograra hacer entender un s\u00f3lo concepto en alguno de los visitantes, ya me dar\u00eda por satisfecho. De todos modos, GRACIAS, por anticipado.<\/p>\n

Doy por sentado que el lector tiene conocimientos b\u00e1sicos, sobre electr\u00f3nica o\u00a0ha le\u00eddo alg\u00fan tratado que le ha hecho tomar la decisi\u00f3n de aclararle los conceptos de la electr\u00f3nica o bien ha le\u00eddo alg\u00fan libro sobre el tema y quiere aprender alg\u00fan concepto que no le qued\u00f3 claro. En cualquier caso, este puede ser el momento de aprender un poco sobre la electr\u00f3nica. <\/p>\n

En electr\u00f3nica, una puerta es un dispositivo especial que generalmente dispone de al menos una entrada y una salida, dicho de otra forma, en general, se puede considerar que una puerta es una ‘caja negra’ que en un lateral tiene unos cables de entrada y por la otra cara de enfrente hay un \u00fanico cable de salida. Lo que ocurre dentro de la ‘caja negra’ lo que realmente nos interesa en este momento, lo que nos importa de la caja es la operaci\u00f3n que realiza entre las tensiones que se suministren a las entradas y la tensi\u00f3n que presenta a la salida, esto es lo que importa verdaderamente. Es irrelevante desde este punto de vista, el modo electr\u00f3nico en que lo realiza, al menos por el momento.<\/p>\n

Por lo tanto, es el momento de saber que se disponen de cuatro operaciones b\u00e1sicas que son: OR, AND, NAND y NOR (como en \u00e1lgebra; suma, producto, resta y divisi\u00f3n) adem\u00e1s est\u00e1 la INV (inversi\u00f3n que es un caso especial). En esta parte, vamos a repasar c\u00f3mo se comportan las puertas OR, AND, INV, NAND y NOR, para luego comprender c\u00f3mo lo hace una puerta Trigger-Schmitt (Disparador).<\/p>\n

Siempre se presentar\u00e1n sistemas de puertas de dos entradas, salvo que por necesidad se cambie este punto, en cuyo caso se especificar\u00e1. Otro punto a aclarar es que, no es demasiado relevante la cantidad tensi\u00f3n en un punto del circuito, sino, el nivel de la tensi\u00f3n del punto respecto de masa. Por cierto, cuando hablemos de tensi\u00f3n de alimentaci\u00f3n (+Vcc) o tensi\u00f3n de nivel alto (H) nos referiremos al nivel de tensi\u00f3n entre ese punto y el negativo de la tensi\u00f3n (-Vdd) o GND (del ingl\u00e9s, ground), que se considera nivel bajo (L). Por tanto, se desprende que hay dos niveles y s\u00f3lo dos, nivel alto (H) hay tensi\u00f3n y nivel bajo (L) no hay tensi\u00f3n.<\/p>\n

Una puerta AND de 2 entradas y una salida, en su tabla de verdad, establece que siempre que una entrada est\u00e9 a 0, la salida tambi\u00e9n lo estar\u00e1. O sea, que ambas entradas deben estar a nivel alto 1 (H) para que la salida tambi\u00e9n est\u00e9 a nivel alto H, en la tabla de verdad A y B son (nombres) las variables de entrada y S es la salida, ver la tabla que sigue.<\/p>\n\n\n\n
\n\n\n\n\n\n\n\n\n
AND<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
A<\/strong><\/td>\nB<\/strong><\/td>\nS<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
0<\/td>\n0<\/td>\n0<\/td>\n<\/tr>\n
0<\/td>\n1<\/td>\n0<\/td>\n<\/tr>\n
1<\/td>\n0<\/td>\n0<\/td>\n<\/tr>\n
1<\/td>\n1<\/td>\n1<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

En el caso de una puerta OR (O) de 2 entradas, en su tabla de verdad se establece que, la salida se encontrar\u00e1 a nivel alto H<\/strong>, cuando al menos una de sus entradas est\u00e9 a nivel alto H<\/strong>, ver la tabla que sigue.<\/p>\n\n\n\n
\n\n\n\n\n\n\n\n\n
OR<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
A<\/strong><\/td>\nB<\/strong><\/td>\nS<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
0<\/td>\n0<\/td>\n0<\/td>\n<\/tr>\n
0<\/td>\n1<\/td>\n1<\/td>\n<\/tr>\n
1<\/td>\n0<\/td>\n1<\/td>\n<\/tr>\n
1<\/td>\n1<\/td>\n1<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

El caso especial de una puerta inversora INV (NO)<\/strong>, s\u00f3lo dispone de una entrada y una salida y su tabla de verdad establece, que su salida siempre ser\u00e1 el complemento del nivel de la entrada, de ah\u00ed que algunos le llamen puerta complementaria o negada, es decir, un nivel alto H<\/strong> en la entrada dar\u00e1 un nivel bajo L<\/strong> en la salida, ver la tabla que sigue.<\/p>\n\n\n\n
\n\n\n\n\n\n\n
INV<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
A<\/strong><\/td>\nS<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
0<\/td>\n1<\/td>\n<\/tr>\n
1<\/td>\n0<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Vistas estas puertas, podemos imaginar la inclusi\u00f3n de un inversor en cada una de las entradas de una puerta, esto produce lo que se llama una puerta con l\u00f3gica negativa, existen dispositivos l\u00f3gicos con representaci\u00f3n l\u00f3gica positiva y otros con l\u00f3gica negativa, en la l\u00f3gica negativa el \u00ab1\u00bb es representado por el valor el\u00e9ctrico m\u00e1s negativo 0 V y el \u00ab0\u00bb por el m\u00e1s positivo +5 V. De ah\u00ed la necesidad de saber la l\u00f3gica con la que trabaja un circuito para interpretar sus resultados.<\/span><\/p>\n

Tanto en la l\u00f3gica negativa como en la l\u00f3gica positiva, las tablas de verdad de cada uno de las puertas, da como resultado la misma salida. En cuanto al comportamiento electr\u00f3nico es el mismo, solo cambia el modo de interpretar el \u00e1lgebra de Boole, pero no vamos a entrar en este tema para no generar m\u00e1s confusi\u00f3n al estudiante.<\/p>\n

Bien, dicho lo anterior, se entiende que al aplicarse un inversor en cada entrada de una puerta AND<\/strong>, \u00e9sta en su conjunto independientemente de la l\u00f3gica, se convierte en lo que se conoce como una puerta NAND<\/strong> (negada AND), y su tabla de verdad as\u00ed lo demuestra, comp\u00e1rense ambas tablas AND<\/strong> y NAND<\/strong> y se apreciar\u00e1 que ambas salidas son complementarias entre s\u00ed, ver la tabla que sigue.<\/p>\n\n\n\n
\n\n\n\n\n\n\n\n\n
NAND<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
A<\/strong><\/td>\nB<\/strong><\/td>\nS<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
0<\/td>\n0<\/td>\n1<\/td>\n<\/tr>\n
0<\/td>\n1<\/td>\n1<\/td>\n<\/tr>\n
1<\/td>\n0<\/td>\n1<\/td>\n<\/tr>\n
1<\/td>\n1<\/td>\n0<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Un inversor en cada entrada de una puerta OR<\/strong>, en su conjunto independientemente de la l\u00f3gica, se convierte en lo que se conoce como una puerta NOR<\/strong> (negada OR) y su tabla de verdad as\u00ed lo demuestra, comp\u00e1rense ambas tablas OR<\/strong> y NOR<\/strong> y se apreciar\u00e1 que ambas salidas son complementarias entre s\u00ed, ver la tabla que sigue.<\/p>\n\n\n\n
\n\n\n\n\n\n\n\n\n
NOR<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
A<\/strong><\/td>\nB<\/strong><\/td>\nS<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
0<\/td>\n0<\/td>\n1<\/td>\n<\/tr>\n
0<\/td>\n1<\/td>\n0<\/td>\n<\/tr>\n
1<\/td>\n0<\/td>\n0<\/td>\n<\/tr>\n
1<\/td>\n1<\/td>\n0<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Un paso m\u00e1s, cuando a una puerta OR<\/strong> se conecta su salida S<\/strong> a una de sus entradas A<\/strong>, qu\u00e9 ocurre. Al aplicar un 1 a la entrada libre B<\/strong>, la salida pasa a 1 que, lo realimenta por la mencionada entrada A<\/strong>, permaneciendo as\u00ed hasta cortar el suministro de energ\u00eda que lo mantiene, esto es la realimentaci\u00f3n, un comportamiento como una memoria de 1 solo bit.<\/p>\n

Existen unas puertas especiales, las cuales disponen de tres estados (puertas triestado), en ese caso el tercer estado es de alta impedancia<\/strong> (Z<\/strong>), de alg\u00fan modo no tiene referencia de tensi\u00f3n respecto al +Vcc ni a masa. Cuando la salida de una puerta, no se conoce de antemano que estado intervendr\u00e1, la salida de esta puerta se pone en alta impedancia<\/strong> Z<\/strong> hasta cumplir las condiciones adecuadas y de esta forma, se evita da\u00f1ar la puerta, este es el motivo b\u00e1sicamente.<\/p>\n

La puerta Trigger-schmitt<\/strong>, es un caso especial, se comporta de forma l\u00f3gica como una puerta NAND<\/strong>, pero el circuito que la constituye, adem\u00e1s recorta la se\u00f1al y la escuadra, de manera que su salida es realmente cuadrada, utiliz\u00e1ndose esencialmente para este cometido. V\u00e9ase la figura 1.<<\/p>\n

\"\"<\/a>Obs\u00e9rvese que, el pulso a la salida Q es ligeramente m\u00e1s largo que los rebotes del interruptor I<\/strong>, as\u00ed debe ser, para lo cual se adecuar\u00e1 el valor del condensador C<\/strong>, esta puerta la estudiaremos con m\u00e1s detalle mas adelante.<\/p>\n

En esencia estas son las puertas y sus tablas de verdad, es lo que hay que saber sobre ellas, por ese motivo no era esencial saber c\u00f3mo funcionan internamente, ahora bien, no se debe olvidar que las tensiones que se aplicar\u00e1n a las entradas est\u00e1 en funci\u00f3n de la tensi\u00f3n de trabajo que viene determinada por el tipo de tecnolog\u00eda a la que pertenece y en funci\u00f3n de la tecnolog\u00eda tambi\u00e9n depender\u00e1 la carga que se puede aplicar a la salida de una puerta que, por lo general es muy baja, estamos hablando de unos pocos miliamperios. Para m\u00e1s detalles es conveniente acudir a las caracter\u00edsticas espec\u00edficas de cada fabricante.<\/p>\n

Al combinar distintas puertas entre s\u00ed, podemos obtener distintas soluciones a problemas planteados por las necesidades de aplicaci\u00f3n en nuestros circuitos y aqu\u00ed es donde entra a trabajar la iniciativa o ingenio de cada individuo, obteniendo resultados inveros\u00edmiles de simples en algunos casos. Una de las primeras combinaciones que se nos presenta poner en practica es realizar un dispositivo que cambie su estado de salida con un pulso en su entrada y permanezca en \u00e9l mientras no le apliquemos un nuevo impulso en la entrada, se trata de una b\u00e1scula.<\/p>\n

Ahora, repasemos el caso de la b\u00e1scula, as\u00ed llamada por sus dos entradas de RS<\/strong> (R<\/strong>eset y S<\/strong>et). Dispone tambi\u00e9n de dos salidas que son complementarias entre s\u00ed, Q<\/strong> y Q<\/span><\/strong> negada. Su salida Q<\/strong> estar\u00e1 a 1, al alimentarla y funciona as\u00ed:<\/p>\n