Introducción a los Sistemas Digitales Tema 1 1. ¿Qué sabrás al final del tema? n Diferencia entre analógico y digital n Cómo se usan niveles de tensión.

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1 Introducción a los Sistemas Digitales Tema 1 1

2 ¿Qué sabrás al final del tema? n Diferencia entre analógico y digital n Cómo se usan niveles de tensión para representar magnitudes digitales n Parámetros de una señal de pulsos n Las operaciones lógicas básicas n Las funciones lógicas básicas n Cómo es un Circuito Integrado (IC) n Cómo son algunos instrumentos de medida n Un sistema digital sencillo completo 2

3 Magnitudes analógicas n Magnitud Analógica: la que toma cualquier valor continuo dentro de un rango. n Todas las magnitudes físicas son analógicas. El mundo es analógico n Ejemplos: – Temperatura, velocidad, voz, hora,... 3

4 Magnitudes digitales n Magnitud Digital: la que toma un valor discreto dentro de un rango finito. En la vida real se utilizan valores discretos. n Ejemplos: – Panel de temperatura en la calle: 21ºC ó 22ºC, no 21.5ºC – Relojes digitales 4

5 Sistemas analógicos vs. digitales 5

6 Codificación digital n A cada nivel se le asigna un código n Más niveles – Aumento de la resolución – Aumento de la complejidad 6

7 La ventaja digital n Procesado de datos n Transmisión de datos – Mayor velocidad – Más eficiencia y fiabilidad – Mayor inmunidad al ruido n Almacenamiento de datos – Más fácil – Más compacto n Más fácil diseño y mejor integración (chips) 7

8 Electrónica analógica y digital 8

9 Dígitos binarios n Dentro de las magnitudes digitales la más utilizada es la binaria n Magnitud Binaria: la que toma 1 de 2 valores posibles – Todas son asimilables a pares de valores (sí/no), (verdadero/falso), (0/1). – La informática se basa en las magnitudes binarias – Ej: Tener gafas (sí/no) n Los dos dígitos binarios (0 y 1) se denominan bits. Representan niveles de tensión n Tensión alta -> 1 Tensión baja -> 0 9

10 Niveles lógicos n 2 niveles porque es muy fácil distinguirlos y los dispositivos son muy fáciles (equivalente a baratos) de fabricar. n Los niveles lógicos equivalen a niveles de voltaje, que varían según la tecnología empleada 10

11 Ruido n Señales analógicas: las perturbaciones modifican el valor de la señal n Señales digitales: la señal sólo se ve afectada si la perturbación es superior al margen de tensión 11

12 Formas de onda digitales 12

13 Período y frecuencia Frecuencia (f) se mide en ciclos por segundo o Hertzios (Hz) El periodo (T) se mide en segundos f = 1/T T = 1/f 13

14 Ancho de pulso y ciclo de trabajo Duty cycle (Ciclo de trabajo) = (t w /T)*100 14

15 El reloj 15

16 El cronograma 16

17 Operaciones lógicas básicas 17

18 La operación NOT 18

19 La operación AND 19

20 La operación OR 20

21 Funciones lógicas básicas n Función comparación n Funciones aritméticas (suma, multiplicación…) n Función conversión de código n Función de codificación n Función de decodificación n Función de selección de datos n Función de almacenamiento (registro, memoria…) n Función de contador 21

22 Comparación 22

23 Codificador 23

24 Decodificador 24

25 Multiplexor / Demultiplexor 25

26 Registro 26

27 Contador 27

28 Circuitos integrados (función fija) 28

29 El chip 29

30 El transistor 30

31 Tecnologías de circuitos integrados n Silicio: – TTL: Transistor-Transistor Logic – ECL: Emitter Coupled Logic – NMOS: Negative-Channel Metal-Oxide-Semiconductor – CMOS: Complementary MOS n Arseniuro de Galio (GaAs) n Nivel de Integración – Small/Medium/Large/Very Large/ UltraLarge Scale Integration  SSI / MSI / LSI / VLSI / ULSI. – SSI y MSI usan TTL o CMOS – VLSI y ULSI usan CMOS (antes NMOS) 31

32 n Los PLD’s pueden reemplazar a la lógica de función fija n Su ventaja es que la función lógica del PLD puede cambiarse (no hace falta cambiar el circuito ni cambiar la interconexión) 32 Programmable Logic Devices (PLD’s) Dispositivos Lógicos Programables

33 Tipos de CPLD’s 33

34 Equipos de medida n Osciloscopio Analógico n Osciloscopio Digital n Analizador Lógico n Fuente de Alimentación DC n Generador de funciones n Multímetro digital 34

35 Equipos de medida 35

36 Sistema digital sencillo 36

37 Sistema digital un poco más complejo 37

38 Ya sabes… n Diferencia entre analógico y digital n Cómo se usan niveles de tensión para representar magnitudes digitales n Parámetros de una señal de pulsos n Las operaciones lógicas básicas n Las funciones lógicas básicas n Cómo es un Circuito Integrado (IC) n Cómo son algunos instrumentos de medida n Un sistema digital sencillo completo 38

39 Final Tema 1 39