domingo, 30 de diciembre de 2012

Electrónica Digital 10: Circuito combinacional de 3 entradas

           Hola, las hojas utilizadas en el vídeo Electrónica Digital 10: Circuito combinacional de 3 entradas, los puedes descargar desde aquí.

          El vídeo lo puedes ver aquí.
      El vídeo relacionado que es de corte y saturación de un transistor bipolar lo puedes ver desde aquí.




                                     Atte: Benny

Electrónica Digital 9: Mapa de Karnaugh

         Hola, te dejo las hojas del vídeo Electrónica Digital 9: Mapa de Karnaugh, lo puedes descargar desde AQUÍ,  está en pdf.

        El vídeo si gustas lo puedes ver desde AQUÍ, muchas gracias.

                                                                                                                               Atte: Benny.

miércoles, 26 de diciembre de 2012

Electrónica digital 8: Diseño de un circuito combinacional sencillo

       Hola, te dejo las hojas del vídeo Electrónica digital 8: Diseño de un circuito combinacional sencillo, te lo puedes descargar desde aquí, están en pdf.

       El vídeo lo puedes ver desde aquí


espero te ayude de alguna manera atte. Benny.

martes, 25 de diciembre de 2012

LA TABLA DE VERDAD

tabla de verdadLa tabla de verdad es la principal herramienta a la hora de realizar circuitos de electrónica digital así como también para los automatismos eléctricos, razón por la cual se debe procurar estudiarla lo mejor posible.
De la tabla de verdad se obtendrá el circuito digital que se ha planeado realizar, en ella se verán solo ceros y unos, que van a representar estados como pueden ser abierto, cerrado, inactivo, activo, corte, saturación, falso, verdadero, bajo, alto, low, high, 0V, 5V, etc.

¿Cómo obtener la tabla de verdad?

En un circuito digital (se le llama así porque solo se trabaja con dígitos, en este caso solo el cero y el uno) se tienen señales de entrada y señales de salida, las cuales sólo pueden estar en uno de dos estados que se representan con el 0 o el 1, no existen mas valores, son los únicos valores numéricos que se utilizan; al circuito por el cual tienen que pasar las señales de entrada se llama circuito lógico, a las entradas que en la figura se representan con A, B, ..., se les conoce como variables lógicas de entrada, variables de entrada o simplemente entradas digitales, lo mismo para las salidas que en la figura se representan como X, Y, ..., se las conoce como variables lógicas de salida, variables de salida o también solo como salidas digitales.
tabla de verdad, ENTRAS SALIDAS
Si el circuito lógico es un circuito digital electrónico, este estará formado por compuertas lógicas las cuales son conocidas  como compuertas NOT, OR y AND; si el circuito lógico está formado por reles, contactores, pulsadores, interruptores entre muchos otros que trabajan con contactos abierto o cerrados, se le llama circuito de lógica cableada, que es la utilizada en muchos automatismos eléctricos,
Sobre las compuertas lógicas, hay una serie de vídeos que se han colgado en el canal de Youtube de mrelberni, a continuación se dejan los enlaces.
La tabla de verdad permite representar como es que las señales de salida de un circuito lógico dependen de las señales de entrada, mediante la tabla  de verdad se ve como serán los niveles lógicos de las salidas esto es 0 o 1, dependiendo de los niveles lógicos 0 o 1 que estén presentes en las entradas, estos niveles lógicos se pueden manipular mediante el uso de los números binarios.
tabla de verdad, entradas salidasLa tabla de verdad está compuesta por una serie de filas y columnas, las  columnas se dividen en dos partes una sera para representar las entradas del circuito digital y la otra para representar las salidas; en el lado izquierdo están las columnas donde se representan los estados de las entradas digitales, la cantidad de estas columnas serán iguales al número de entradas digitales que se tengan para el circuito, lo mismo ocurre para el caso de las salidas digitales, la cantidad de salidas dependerá de lo que se quiere que haga el circuito.
En las filas que corresponden a la parte de las entradas, se representan las diferentes combinaciones de ceros y unos que se pueden tener en el caso de las entradas, en las filas de las salidas se representa los resultados que se quiere obtener  para las diversas combinaciones de las entradas.
Se pueden usar los números binarios para representar las combinaciones de las entradas, la cantidad de entradas será el número de bits del que se compone el numero binario que represente a una combinación de entradas.  La cantidad de formas en que se pueden combinar los ceros y unos en las entradas será 2 elevado al número de entradas(numero de bits), para "n" entradas se tendrán 2n combinaciones posibles de ceros y unos, esto representa números binarios entre 0 y 2n-1 formados por n bits.
tabla de verdad, combianciones de las entradas
En la figura se hace un ejemplo para el caso en que se tenga 2 entradas en el circuito, la tabla de verdad queda como se ve, si se tienen 2 entradas, entonces se tendrán 22 combinaciones posibles de las entradas esto es 4 combinaciones que se pueden ver como la cantidad de números binarios que se formar o contar con 2 bits para ser mas ordenados, los cuales son el 00, 01, 10 y el 11, que en decimal corresponden al 0, 1, 2 y al 3; el bit de mayor peso le corresponde a la entrada A mientras que el bit de menor peso le corresponde a la entrada B,
Estos valores se colocan de manera ordenada en la parte de la tabla de verdad que corresponde a las entradas, en la figura se han ordenado en forma ascendente, aunque también se puede colocar en forma descendente o incluso sin orden alguno mientras no se repitan.
En este otro ejemplo se ve el caso en que se tienen 4 entradas, a las cuales se han llamado A, B, C y D, por lo cual se tendrán 24 combinaciones, se podrán contar hasta 16 números esto es del 0 al 15, los cuales se colocan en las entradas de forma ordenada.
tabla de verdad para 4 entradas
En cuanto a las salidas, los bits que le correspondan dependerá de lo que se quiere que haga el circuito, un ejemplo puede ser el que sigue a continuación, donde las salidas representan lo que se quiere que haga el circuito dependiendo de los valores que están presentes en las entradas.
tabla de verdad, salidasComo se puede ver en la figura, en la salida X se tendrá un 1 solo para el caso cuando la entrada A sea 0 y la entrada B sea 1, para las demas combinaciones de las entradas  X será 0, en la tabla de verdad se ve como esta salida depende de los niveles lógicos que se encuentren presentes en las entradas
La salida Y será 1 cuando A sea 0 y cuando B sea 0, o también cuando A sea 1 y B sea 1, en los demás casos la salida Y será 0, se ve también que la salida depende de los valores 0 o 1 que estén presentes en las entradas.
Lo que seguiría a continuación sería preparar un circuito que cumpla con estas condiciones, la manera como hacer esto se verá cuando se trate el tema de los circuitos combinacionales

lunes, 24 de diciembre de 2012

NÚMEROS BINARIOS

Si se tiene interés por conocer sobre como va lo de la electrónica digital, así como para lo de los automatismos eléctricos, lo primero que se tiene que tener en cuenta es que hay que comprender a los números binarios, es por eso que se comenzará por este tema.
El sistema de numeración que normalmente se utiliza es el sistema de numeración decimal, que es al cual se está acostumbrado, en este caso se utilizan los dígitos 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9, en este sistema se cuenta en grupos de 10, por ejemplo al contar del 0 al 9 se tiene un grupo de 10, al contar del 10 al 19 se tiene otro grupo de 10, del 20 al 29 otro grupo de 10, así se sigue, siempre en grupos de 10, de allí el nombre de sistema decimal o de base 10; pero no es el único sistema de numeración, existen muchos mas, todo va depender de en grupos de cuantos se quiere contar, por ejemplo si se quiere contar en grupos de 6 se dice que se tiene un sistema de numeración de base 6, y los dígitos utilizados para esta base de numeración son 0, 1, 2, 3, 4 y 5, con solo estos dígitos en esta base se podrá representar cualquier número, siempre en grupos de 6 para este caso.
sistemas de numeraciónSi lo que se hace es contar en grupos de 2, se dice que se trata del sistema de numeración binario o de base 2, los dígitos utilizados en este sistema son el 0 y el 1, con los cuales se podrá representar cualquier número, a los números obtenidos mediante este sistema se les conoce como números binarios, por ejemplo el numero binario 101012 donde el número viene dado por los ceros y unos, mientras el subíndice 2 indica que se trata de un número binario o de base 2, en este caso es el número 21 en decimal, en los número decimales no se coloca la base porque se sobreentiende que es de base 10, para  cualquier otro sistema de numeración siempre se coloca la base.
En la figura se puede ver como sería la representación de un número binario, un número decimal y un número de base 7, la representación general de un número cualquiera de cualquier base es como se indica al final.
En la electrónica digital, así como en los automatismos eléctricos, se trabajan con señales que solo pueden tomar dos valores o  dos estados diferentes, mediante combinaciones de estos dos únicos valores es que se realizan la infinidad de ciruitos electrónicos digitales que existen, por ejemplo podrían ser dos medidas de tensión diferentes como 0V o 5V, como son solo dos valores, se les a dado unos nombres, al valor mas bajo se le llama BAJO, LOW, FALSO, mientras que al valor mas alto se le llama ALTO, HIGH, VERDADERO, si de  lo que se trata es de un pulsador el cual puede tener dos estados se dice que puede estar ABIERTO o CERRADO, o también DESACTIVADO o ACTIVADO; a esos valores o estados se les representa con un número 0 para el mas bajo o abierto y con un número 1 al mas alto o cerrado, a cada uno de estos valores se le conoce como 1 bit de información; es por lo que se utilizan solo estos 2 números para representar estos dos únicos estados que se aprovecha el sistema de los números binarios, por eso es que en los circuitos digitales o automatismos eléctricos se ven puros ceros y unos.
En resumen se puede decir que los ceros y unos van a representar a uno de dos posibles estados que puede ocurrir dentro de un circuito, esta representación por 0 o 1 permite utilizar los números binarios, lo que hace mas fácil el estudio de la electrónica digital y de los automatismos eléctricos.
En digitales  ademas del sistema de numeración binaria, también se utiliza el sistema de numeración octal (grupos 8 números) y el sistema hexadecimal (grupos de 16 números), pero ambos sistemas son mas para tener una mejor organización, mientras que el sistema de los números binarios es algo natural para los circuitos digitales y para los automatismos eléctricos.
número  binario de n bitsLos números binarios tienen la forma que se indica en la figura, como se ve están formados solo por ceros y unos que son los bits, cada número binario está formado por una cantidad de bits, el número que representa va depender de cuantos bits tenga.
En lo que sigue se tratará sobre la forma de convertir números binarios a decimales y números decimales a binarios, es importante llegar a dominar estos procesos.

Convertir números decimales a números binarios.

En un número cualquiera, por ejemplo el 9856 de base diez, al número que está al inicio, en este caso el 9 se le conoce como dígito mas significativo o dígito de mas peso, mientras que al que está al final, en este caso el 6 se le conoce como dígito menos significativo o dígito de menor peso, con los números binarios ocurre algo similar, solo que en este caso ya no se le llama dígito sino bit, por ejemplo para el número binario 11010012 el bit mas significativo tiene un valor de 1 y se le suele representar por MSB, el bit menos significativo tiene también un valor de 1 y se le representa por LSB.
division sucesivaPara convertir números decimales en números binarios hay que dividir el número decimal entre 2, luego el cociente que queda volver a dividirlo entre 2, el cociente que ahora queda se vuelve a dividir entre 2 y así hasta que el último cociente sea menor que 2, a este proceso se conoce como el método de las divisiones sucesivas, el número binario correspondiente al decimal será el formado por el último cociente y los restos que se han obtenido en cada división, siendo el último cociente el bit de mayor peso y el primer resto el  bit de menor peso número binario obtenido.
En la figura se puede ver una conversión de decimal a binario, en este caso para el ejemplo se convierte el número 23 a su equivalente binario, el cual resulta ser 101112, donde el bit mas significativo MSB es 1, y el bit menos significativo LSB también resulta ser 1, es así como se puede obtener el equivalente binario de cualquier número decimal.
En electrónica digital es muy importante conocer el equivalente binario de al menos los primero 16 números decimales, ya que se presentarán en muchas ocasiones, por ejemplo cuando utilice la tabla de verdad para preparar circuitos combinacionales, en los mapas de Karnaugh, al utilizar microcontroladores, y en muchas ocasiones mas, la siguiente es una lista de estas equivalencias en binario de los primeros 16 números decimales.
DecimalBinarioDecimalBinario
0081000
1191001
210101010
311111011
4100121100
5101131101
6110141110
7111151111
Cuando se utilizan integrados como los microcontroladores, se ve que estos poseen muchas patitas o pines, algunos de estos pines se pueden utilizar como entradas o salidas del integrado, en estos pines se pueden presentar tensiones de 0V o de 5V, se utiliza el bit 0 para representar los 0V y el bit 1 para representar los 5V, los pines de los microcontroladores están formados por grupos a lo que se conoce como puerto, los puertos mayormente están formados por grupos de 8 pines, esto es en cada puerto se puede tener 8 bits, los cuales van a representar un número binario de 8 bits a lo que se le da el nombre de BYTE, en general a cualquier agrupación de 8 bits se le conoce como un byte, por ejemplo el número 100111002 es un binario de 8 bits y a la vez será un byte, en cambio el número 11110010110001112 consta de 16 bits que es lo mismo que 2 bytes, una agrupación de 2 bytes se conoce como palabra o word; si solo se tienen 4 bits, a esto se le llama un nible, entonces 1 byte estará formado por 2 nibles, los 4 bits mas significativos del byte formaran el nible alto, mientras que los 4 bits menos significativos formaran el nible bajo; en electrónica digital, muchas veces se vera casos como por ejemplo el 5 representado como 000001012 y no como 1012, esto es porque la información o números se obtienen en grupos de  8 bits o de byte.
Una forma mas fácil de obtener el número binario equivalente de algún número decimal es con una calculadora, si se está utilizando por ejemplo Windows, la calculadora que trae tiene la opción para hacer el cambio de decimal a binario o de binario a decimal, tal como se muestra en la imagen.
binario a decimal con windows

Convertir números binarios a números decimales

En este caso, lo primero que se hace es contar cuantos bits tiene el número binario, si los primeros números de izquierda a derecha son ceros no se cuentan, por ejemplo para la conversión el binario 000101012 solo tendrá 5 bits, supongamos que se tiene un número de "n" bits, entonces se realiza una operación conocida como descomposición polinómica, tal como se observa en la figura adjunta,binario a decimal el número decimal se obtiene al sumar el resultado de dicha operación, como se puede ver se trabaja con potencias de 2 y la mayor potencia es el 2 elevado al número de bits del número menos 1 esto es 2n-1, las demas potencias van disminuyendo de uno en uno hasta que la potencia del último 2 se hace cero.
Algo importante que hay que saber reconocer es hasta que número se puede contar con una cierta cantidad de bits, por ejemplo si se tienen 3 bits, ¿hasta qué número se puede contar?, o si como en el caso de los microcontroladores se tienen 8 bits, ¿hasta qué número se puede puede representar con 8 bits?, para saberlo, solo hay que contar la cantidad de bits del número binario, por ejemplo n, luego la base 2 se eleva la número de bits, esto es 2n, y a lo que resulta se le resta 1, quedando 2n-1, entonces con 8 bits se puede  contar desde 0 hasta 28-1, lo cual es 255.
cuenta con el pic
Una vez que se comprenda lo de los números binarios lo mas práctico es utilizar la calculadora para realizar las conversiones, se verá que también se tiene la costumbre de escribir los números binarios sin su base, por ejemplo 10101010 que es el 170 en decimal.