Act 12: Lección Evaluativa No. 3 ( disponible del 28 al 31 de oct )

Introducción a la Lección Evaluativa No 3

Bienvenidos a la Lección Evaluativa de la Unidad 3: FUNDAMENTOS DE LA ELECTRÓNICA DIGITAL

Se espera que después de haber estudiado el tema de esta Unidad, se tengan las herramientas necesarias para la comprensión de los principios que rigen la Electrónica Digital, así como el manejo de los temas relacionados con los dispositivos Digitales Combinacionales y los Secuenciales.

Compuertas Lógicas

Es posible construir circuitos digitales llamados compuertas lógicas, los cuales están construidos con diodos, transistores y resistencias que conectados de cierta manera hacen que la salida del circuito sea el resultado de una operación lógica sobre la entrada.

Por medio de las compuertas lógicas se pueden implementar sistemas digitales que tengan aplicaciones sencillas pero relevantes para el funcionamiento de los diversos equipos electrónicos.

Funciones lógicas básicas

Es posible realizar operaciones lógicas con las variables booleanas. Las principales operaciones lógicas son descritas a continuación.

FUNCIÓN .

TABLA

suma lógica (OR)

Es la suma de dos o más variables, su

expresión booleana es:

x = A + B 

A B x 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1

.

Producto lógico ( AND )

Es el producto de dos o más variables, su expresión booleana

es:

x = A . B 

.

A B x 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1

NAND

Es la negación de la función AND, su

expresión booleana es:

x = ( A . B )' 

.

A B x 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0

NOR

Es la negación de la función OR, su

expresión booleana es:

x = ( A + B )'

.

A B x 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0

negación ( NOT )

Es la inversión del valor de la variable de entrada, su expresión

booleana es:

x = A'

.

A x 0 1 1 0

OR exclusiva A B x

Es la suma exclusiva de dos o más variables. Se distingue de la función OR por el símbolo de la suma encerrado en un

círculo.

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

CIRCUITOS LÓGICOS COMBINACIONALES

A continuación se presentan algunos aspectos sobre los principales Circuitos Lógicos Combinacionales, es decir, aquellos circuitos construidos a partir de la “ combinación ” de compuertas lógicas y cuya aplicación hace parte hoy en día de diversos sistemas y equipos digitales.

CIRCUITOS ARITMÉTICOS

Semisumador

Un circuito semisumador es aquel que realiza la suma aritmética de 2 bits. Esta suma es muy sencilla, y su resultado se expresa por medio de un bit de suma o total y otro de acarreo ( este bit se activa si al realizar la suma se “lleva” al siguiente término ).

Sumador completo

Un sumador completo acepta además de los dos bits de entrada ( a y b ) un acarreo de entrada, y genera una salida de suma y un acarreo de salida. La diferencia principal entre un sumador completo y un semisumador es que el sumador completo acepta un acarreo de entrada.

COMPARADORES DE MAGNITUD

Otro circuito lógico combinacional muy útil es el comparador de magnitud. Este circuito se encarga de comparar dos cantidades binarias, de N bits cada una, y determinar si ellas son iguales ( A = B ) o si no lo son. En este último caso, nos indica cual de ellas es mayor ( A > B ) o menor ( A < B ).

MULTIPLEXORES Y DEMULTIPLEXORES

Multiplexores ( o selectores de datos)

Un multiplexor o selector de datos es un circuito lógico que acepta varias entradas de datos y permite sólo a una de ellas alcanzar la salida. La entrada de datos que finalmente aparece a la salida del multiplexor, es seleccionada por unas entradas de control.

Demultiplexores ( o distribuidores de datos )

Un demultiplexor efectúa la operación contraria de un multiplexor, es decir, toma una sola entrada y la transmite a varias salidas de acuerdo con las señales de control.

.

CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES

Los sistemas digitales, en su gran mayoría, están constituidos por circuitos combinatorios y circuitos secuenciales. Un circuito cuya salida depende no sólo de la combinación de entradas, sino también de la historia de las entradas anteriores se denomina Circuito Secuencial. La historia de las entradas anteriores en un momento dado se encuentra resumida en el estado del circuito, el cual se expresa en un conjunto de variables de estado .

El circuito secuencial debe ser capaz de mantener su estado durante algún tiempo, para ello se hace necesario el uso de dispositivos de memoria, tan sencillos como un simple retardador o tan elaborado como un circuito completo de memoria denominado multivibrador biestable o Flip Flop.

FLIP-FLOPS

El elemento más importante de una memoria semiconductora es el flip-flop, el cual puede estar formado por un ensamble de compuertas lógicas. Aunque, como hemos visto, una compuerta lógica por sí sola no tiene la capacidad de almacenamiento, pueden conectarse varias de ellas en una arreglo especial, de manera que permitan almacenar información.

CONTADORES DIGITALES

Podemos definir un contador digital, como aquel sistema electrónico capaz de realizar el cómputo de los impulsos que recibe la entrada destinada para tal efecto, indicando dicho conteo en un código binario previamente elegido. Generalmente se tiene la opción de visualizar el conteo mediante dispositivos como displays de siete segmentos.

REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO

Los registros de desplazamiento o shift register, forman parte de la familia de circuitos secuenciales, y tienen como función principal almacenar información binaria.

Esta información puede ser introducida en serie y obtenida en serie, se puede almacenar en paralelo y obtenerla en paralelo, o cualquier combinación de ambas.

Además de los modos de introducir información y obtenerla, podemos mover dicha información un número determinado de posiciones dentro el registro de desplazamiento. Su principio de funcionamiento se aplica en el diseño y construcción de visualizadores electrónicos ( Publiks )

.

1

Los teoremas booleanos son herramientas que permiten simplificar tanto las expresiones como los circuitos lógicos. Cuáles de los siguientes teoremas booleanos para una variable “ x ”, da como resultado “ 0 ” lógico.

               1.  x • 0                2.  x • x’               3.  x + 0               4.  x + x’

Seleccione una respuesta.

a. 2 y 4 son correctas b. 3 y 4 son correctas c. 1 y 2 son correctas d. 1 y 3 son correctas

2

Los sistemas digitales generalmente son más fáciles de diseñar e implementar que los sistemas analógicos, ya que los sistemas digitales están basados en circuitos integrados que utilizan determinados niveles de tensión y no necesitan valores exactos de corriente y voltaje como en los circuitos analógicos.

Respuesta:

Verdadero Falso

3

Las operaciones básicas del álgebra booleana son la OR, la AND y la NOT. Estas operaciones son sólo teóricas debido a que en el mercado de la electrónica no se encuentran las compuertas lógicas que describan estos comportamientos.

Respuesta:

Verdadero Falso

4

El elemento más importante de una memoria semiconductora es el flip-flop, el cual puede implementarse por medio de compuertas lógicas. Aunque una compuerta lógica por sí sola no tiene la capacidad de almacenamiento, pueden conectarse varias de ellas en una arreglo especial, de manera que permiten almacenar información.

Respuesta:

Verdadero Falso

5

Dentro de las principales aplicaciones de los circuitos lógicos digitales está la implementación de circuitos digitales combinacionales o combinatorios. Cuáles de los siguientes circuitos lógicos pueden considerarse como redes combinacionales ?

1. circuitos codificadores

2. demultiplexores

3. registros

4. contadores ascendentes y descendentes

 

Seleccione una respuesta.

a. 2 y 4 b. 1 y 3 c. 2 y 3 d. 1 y 2

6

Las compuertas lógicas son los circuitos digitales más sencillos y su operación puede describirse por medio del uso del álgebra booleana. La expresión booleana que describe el comportamiento del siguiente circuito lógico es:

Seleccione una respuesta.

a. x = ( a + b ) · c b. x = ( a’ + b’ ) + c c. x = ( a’ + b’ ) · c d. x = ( a · b ) + c

7

La mayor parte de los equipos digitales cuentan con algún medio para presentar la información, que a menudo es de carácter numérico. Se suele emplear para ello un visualizador de 7 segmentos. El dispositivo recomendado para manejar este visualizador es un:

Seleccione una respuesta.

a. Codificador BCD a 7 segmentos b. Demultiplexor 1 a 4 c. Multiplexor 4 a 1 d. Decodificador BCD a 7 segmentos

8

La compuerta lógica cuya salida es ¨ uno ¨ cuando alguna o ambas de sus entradas es uno es la:

Seleccione una respuesta.

a. AND b. OR c. NAND d. NOR