¿Te has preguntado alguna vez cómo funcionan los ordenadores a un nivel fundamental, más allá de las aplicaciones y el software? Adéntrate en el fascinante mundo de la electrónica digital con esta guía completa, diseñada para desentrañar los misterios de los sistemas lógicos combinacionales y secuenciales. Desde los cimientos de los sistemas numéricos – decimal, binario, hexadecimal y octal – hasta las intrincadas arquitecturas de los dispositivos lógicos programables (PLDs), este libro te equipa con el conocimiento y las habilidades necesarias para diseñar y analizar circuitos digitales. Domina el álgebra de Boole, la herramienta esencial para la simplificación de expresiones lógicas y la optimización de circuitos, y aprende a implementar funciones lógicas utilizando compuertas, multiplexores y decodificadores. Explora el comportamiento de los flip-flops, los contadores y los registros, los componentes básicos de la memoria y el control en sistemas digitales, y descubre cómo diseñar circuitos secuenciales utilizando la teoría de máquinas de estado. Con ejemplos prácticos y explicaciones claras, este libro es ideal tanto para estudiantes como para profesionales que buscan una comprensión profunda de la electrónica digital, el diseño de circuitos, la síntesis de circuitos, la lógica combinacional y la lógica secuencial. Descubre el poder de los PLDs, aprende a programarlos y a utilizarlos para crear sistemas digitales complejos y flexibles. Sumérgete en el mundo de los sistemas embebidos, la automatización industrial y la inteligencia artificial, donde la electrónica digital juega un papel crucial. Conviértete en un experto en el diseño y la implementación de sistemas digitales, y abre las puertas a un futuro lleno de posibilidades. Desvela los secretos de la electrónica digital y transforma tu comprensión del mundo que te rodea. Explora el universo de la electrónica digital, los sistemas numéricos y las compuertas lógicas.
Inhaltsverzeichnis (Tabla de contenido)
- Sistemas Numéricos
- Sistema Decimal
- Sistema Binario
- Sistema Hexadecimal
- Sistema Octal
- Conversiones de un Sistema a Otro
- Representación de Números Enteros y de Punto Flotante
- Operaciones Aritméticas en Binario
- Principios de Diseño de Lógica Combinacional
- ¿Qué es Electrónica Digital?
- Álgebra de Boole
- Operaciones Booleanas y Compuertas Básicas
- Compuertas Lógicas Combinadas
- Circuitos Integrados y Circuito de Prueba
- Propiedades de las Operaciones Booleanas
- Teoremas Booleanos
- Teoremas de DeMorgan
- Simplificación de Expresiones Lógicas
- Implementación de Funciones Lógicas mediante Compuertas
- Síntesis de Diseño de Circuitos Combinacionales
- Métodos para Sintetizar Circuitos Lógicos
- Método de Suma de Productos (SDP)
- Método de Producto de Sumas (PDS)
- Mapas de Karnaugh
- Algoritmo de Quine - McCluskey
- Circuitos Lógicos Combinacionales
- Circuitos Aritméticos
- Decodificadores
- Registros de Tres Estados
- Codificadores
- Multiplexores y Demultiplexores
- Generadores de Paridad
- Comparadores
- Implementación de Funciones Lógicas con Decodificadores
- Implementación de Funciones Lógicas con Multiplexores
- Lógica Secuencial
- Oscilador Simétrico con compuertas NOT
- Disparadores Schmitt Trigger
- Oscilador de Cristal
- Osciladores Controlados
- Circuito Integrado 555
- CI 555 como Multivibrador Astable
- CI 555 como Multivibrador Monoestable
- Circuitos Monoestables
- Circuitos Biestables (FLIP-FLOPS)
- FLIP-FLOP Básico R-S (Reset-Set)
- FLIP FLOP RS - Controlado por un pulso de reloj
- FLIP-FLOP D
- FLIP-FLOP D PRESET-CLEAR
- FLIP-FLOP J-K
- FLIP-FLOP T (Toggle)
- Contadores y Registros
- Contadores de Propagación
- Contador de propagación ascendente
- Contadores con números MOD < 2n
- Contador de propagación descendente
- Contadores Sincrónicos
- Ejemplos de Contadores en Circuito Integrado
- Registros de Corrimiento
- Registro de Corrimiento Básico
- Tipos de Entradas y Salidas en los Registros de Corrimiento
- Registros de corrimiento bidireccionales
- Registros en Circuito Integrado
- Aplicaciones de los Registros de Corrimiento
- Contador en Anillo
- Análisis y Diseño de Circuitos Secuenciales
- Dispositivos Lógicos Programables
Zielsetzung und Themenschwerpunkte (Objetivos y temas principales)
Este texto tiene como objetivo principal proporcionar a los estudiantes los conocimientos y las técnicas necesarias para el diseño de sistemas lógicos combinacionales y secuenciales. Se busca que los estudiantes comprendan los principios fundamentales de la electrónica digital y puedan aplicarlos en la resolución de problemas prácticos. El curso se basa en la experiencia docente del autor y está orientado a la aplicación práctica de los conceptos aprendidos.
- Sistemas numéricos y sus conversiones.
- Diseño de lógica combinacional y simplificación de expresiones booleanas.
- Análisis y diseño de circuitos secuenciales.
- Funcionamiento y aplicaciones de contadores y registros.
- Dispositivos lógicos programables (PLDs).
Zusammenfassung der Kapitel (Resumen de los capítulos)
Sistemas Numéricos: Este capítulo introduce los diferentes sistemas numéricos utilizados en electrónica digital (decimal, binario, hexadecimal, octal), explicando sus características y las técnicas para convertir entre ellos. Se aborda la representación de números enteros y de punto flotante, así como las operaciones aritméticas en binario, fundamentales para el procesamiento de datos en sistemas digitales.
Principios de Diseño de Lógica Combinacional: Este capítulo define la electrónica digital y presenta el álgebra de Boole como herramienta fundamental para el diseño de circuitos. Se describen las operaciones booleanas, las compuertas lógicas básicas y combinadas, y se exploran métodos para simplificar expresiones lógicas y sintetizar circuitos combinacionales, incluyendo el uso de mapas de Karnaugh y el algoritmo de Quine-McCluskey.
Circuitos Lógicos Combinacionales: Se detallan diferentes circuitos combinacionales como circuitos aritméticos, decodificadores, codificadores, multiplexores, demultiplexores, generadores de paridad y comparadores. Se explica su funcionamiento, aplicaciones y cómo implementar funciones lógicas utilizando estos componentes, enfatizando su importancia en la construcción de sistemas digitales más complejos.
Lógica Secuencial: Este capítulo introduce la lógica secuencial, explicando el funcionamiento de diferentes elementos como los osciladores, disparadores Schmitt Trigger, el circuito integrado 555, y los flip-flops (R-S, D, J-K, T). Se describe su comportamiento y aplicaciones en el diseño de sistemas que requieren memoria y control de secuencia de eventos.
Contadores y Registros: Se estudian los contadores (de propagación, sincrónicos) y los registros de corrimiento (básicos, bidireccionales), describiendo sus diferentes tipos y arquitecturas. Se detallan sus aplicaciones en sistemas digitales, mostrando ejemplos de su utilización en la implementación de funciones específicas.
Análisis y Diseño de Circuitos Secuenciales: Este capítulo se centra en el análisis y diseño de circuitos secuenciales, utilizando la teoría de máquinas de estado (FSM), los modelos de Mealy y Moore, tablas de estado, diagramas de estado y mapas de Karnaugh para la simplificación y diseño de circuitos secuenciales sincrónicos y asincrónicos. Se incluyen ejemplos prácticos de diseño de control secuencial.
Dispositivos Lógicos Programables: El capítulo final introduce los Dispositivos Lógicos Programables (PLDs), analizando su estructura, tipos (PALS, GALS), herramientas de diseño y aplicaciones. Se describe la arquitectura de diferentes PLDs secuenciales y su importancia en la implementación de sistemas digitales complejos y flexibles. Se incluye una breve introducción a la historia de la lógica programable y a las memorias como componentes cruciales en los PLDs.
Schlüsselwörter (Palabras clave)
Electrónica digital, sistemas numéricos, álgebra de Boole, lógica combinacional, lógica secuencial, circuitos integrados, compuertas lógicas, flip-flops, contadores, registros, dispositivos lógicos programables (PLDs), diseño de circuitos, síntesis de circuitos, simplificación de expresiones lógicas, máquinas de estado.
Preguntas Frecuentes
¿De qué trata el texto sobre diseño de sistemas lógicos?
Este texto está dirigido a estudiantes y profesionales interesados en el diseño de sistemas lógicos combinacionales y secuenciales. Cubre desde los fundamentos de los sistemas numéricos y el álgebra de Boole hasta el análisis y diseño de circuitos secuenciales y la programación de dispositivos lógicos programables (PLDs).
¿Qué sistemas numéricos se discuten en el texto?
El texto abarca los sistemas numéricos decimal, binario, hexadecimal y octal, explicando cómo convertir entre ellos y cómo representar números enteros y de punto flotante. También se detallan las operaciones aritméticas en binario.
¿Qué temas se incluyen en la sección de lógica combinacional?
La sección de lógica combinacional cubre el álgebra de Boole, las compuertas lógicas (básicas y combinadas), la simplificación de expresiones lógicas, la síntesis de circuitos combinacionales y el uso de mapas de Karnaugh y el algoritmo de Quine-McCluskey.
¿Qué tipos de circuitos combinacionales se estudian en el texto?
El texto examina circuitos aritméticos, decodificadores, codificadores, multiplexores, demultiplexores, generadores de paridad y comparadores, explicando su funcionamiento y aplicaciones.
¿Qué temas se incluyen en la sección de lógica secuencial?
La sección de lógica secuencial introduce osciladores, disparadores Schmitt Trigger, el circuito integrado 555 y los diferentes tipos de flip-flops (R-S, D, J-K, T), describiendo sus características y aplicaciones.
¿Qué temas se discuten en la sección de contadores y registros?
El texto cubre los contadores (de propagación y sincrónicos) y los registros de corrimiento (básicos y bidireccionales), detallando sus tipos, arquitecturas y aplicaciones en sistemas digitales.
¿Qué se cubre en el análisis y diseño de circuitos secuenciales?
Esta sección se enfoca en el análisis y diseño de circuitos secuenciales, utilizando la teoría de máquinas de estado (FSM), los modelos de Mealy y Moore, tablas de estado, diagramas de estado y mapas de Karnaugh para el diseño de circuitos sincrónicos y asincrónicos.
¿Qué se explica sobre los dispositivos lógicos programables (PLDs)?
El texto introduce los PLDs, analizando su estructura, tipos (PALs, GALs), herramientas de diseño y aplicaciones. Describe la arquitectura de diferentes PLDs secuenciales e incluye una breve introducción a la historia de la lógica programable y a las memorias en los PLDs.
¿Cuáles son algunas de las palabras clave asociadas con este texto?
Algunas de las palabras clave son: electrónica digital, sistemas numéricos, álgebra de Boole, lógica combinacional, lógica secuencial, circuitos integrados, compuertas lógicas, flip-flops, contadores, registros, dispositivos lógicos programables (PLDs), diseño de circuitos, síntesis de circuitos, simplificación de expresiones lógicas y máquinas de estado.
- Quote paper
- Doctor of Sciences (Cum Laude) with major in Electronic Engineering Ruben Dario Cardenas Espinosa (Author), 2008, Diseño Electronico Digital para Ingenieria, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/184997
