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Unidad I “Sistemas Digitales”
Rafael Vázquez PérezArquitectura de Computadoras
miércoles 5 de febrero de 14
Agenda1. Electrónica, electrónica analógica y digital.
2. Circuitos y sistemas digitales.
3. Sistemas de representación, binaria, octal y hexadecimal.
4. Conversión entre sistemas de representación.
5. Códigos binarios
6. Tablas de verdad de sistemas digitales
miércoles 5 de febrero de 14
Electrónica
• El término de la electrónica significa “mecánica de los electrones”
miércoles 5 de febrero de 14
¿ Que es la electrónica ?
• Es la rama de la ciencia y tecnología que se ocupa de los circuitos eléctricos que involucran componentes eléctricos y electrónicos
Motherboard o tablero madre
•Cuenta con var ios c i rcu i tos eléctricos y electrónicos
•Cada circuito tiene componentes eléctricos y electrónicos
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• Actualmente la electrónica influye en nosotros todos los días
• Algunos de los Gadgets que usamos diariamente que utilizan la electrónica
• Computadoras
• TV´s
• Teléfonos Móviles
• Camaras Digitales
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Aplicaciones de la electrónica
• Comunicaciones de Datos
• Los datos pueden ser transmitidos por medio de LAN (local Area Networks), WAN (Wide Area Networks) y otros medios de transmisión
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Aplicaciones de la electrónica (continuación)• Propagación de Ondas Electromagnéticas.
• Incluye radio comunicaciones, radares, televisión, micro-ondas, comunicaciones satelitales, rayos x y otras.
• Procesamiento de Datos.
• Incluye computación aplicada a la administración de oficinas, bancos, procesamiento de palabras, animaciones, computación matemática, etc.
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Aplicaciones de la electrónica (continuación)• Procesos de Control
• Aplicado a la robótica, control de vehículos automotores y aero-espaciales.
• Control de plantas industriales
• Investigación
• Puede ser usado en la investigación de física de partículas
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Vocabulario Básicode la Electrónica
• Circuitos Eléctricos
• Existen 2 tipos de circuitos eléctricos
• Analógicos.- Son aquellos circuitos que usan un rango continuo de voltaje
• Ejemplos: Bulbos, Transistores, amplificadores operacionales, etc
• Digitales.- Circuitos que usan niveles discretos de voltaje
• Ejemplos: Computadoras, relojes electrónicos
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Vocabulario Básicode la Electrónica
• Componentes de los circuitos
• Componentes Pasivos
• Son aquellos que transforman la energía expresándola en forma de corriente o voltaje.
• Ejemplos: resistencias, capacitores, inductores
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2.1.- ELEMENTOS DE UN CIRCUITO ELECTRÓNICO. En un circuito electrónico podemos distinguir los siguientes elementos:
• Componentes discretos: pequeños dispositivos electrónicos individuales con una funcionalidad muy genérica y limitada. Ejemplos: resistores, condensadores, relés, diodos, transistores, etc.).
• Chips (Circuitos Integrados): pequeñas pastillas que contienen miles y millones de componentes
discretos integrados en un área muy pequeña (en unos pocos centímetros). Presentan funcionalidades mucho más concretas y aplicadas que los componentes discretos. Ejemplos: temporizador 555, amplificador operacional µ741, memorias, etc.
• Tarjetas: la asociación de componentes discretos y chips sobre una placa constituye una tarjeta. Las tarjetas presentan funcionalidades muy complejas y avanzadas. Un dispositivo electrónico puede estar formado por una o varias tarjetas, de distinta complejidad. Ejemplos: tarjeta de video, tarjeta de sonido, modem, etc.
En este tema nos centraremos exclusivamente en el estudio de los componentes discretos de un circuito electrónico. A estos elementos se les conoce como COMPONENTES ELECTRÓNICOS. 2.1.- TIPOS DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS. Los componentes electrónicos se pueden dividir en dos tipos: 1) Componentes pasivos.
Son aquellos componentes que actúan como meros receptores y consumidores de la señal eléctrica. No generan ni ganancia ni control de la señal eléctrica. Los componentes pasivos son resistores, condensadores y bobinas.
2) Componentes activos.
Se trata de componentes capaces de generar, modificar o amplificar la señal eléctrica. Algunos ejemplos de componentes activos son el diodo y el transistor.
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Vocabulario Básicode la Electrónica
• Componentes Activos.- Son aquellos componentes que producen energía en la forma de corriente o voltaje, por ejemplo transistores o tiristores.
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Componentes pasivos Componentes activos.
4) En esta imagen tenemos una colección de componentes electrónicos básicos. ¿Puedes reconocerlos e indicar si son pasivos o activos?
(Ver con Zoom x250)
3. RESISTORES. En este apartado del tema se estudiarán los distintos tipos de resistores existentes:
Resistores fijos. Resistores variables. Resistores dependientes (LDR y termistores).
Varios resistores (fijos, variables, LDR, y NTC) montados en una placa protoboard.
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Corriente Directa• Es el flujo de corriente que se dirige en una sola dirección. La corriente
directa es un tipo de corriente eléctrica la cual se conoce como corriente continua.
• Esta corriente eléctrica es utilizada para energizar diferentes circuitos eléctricos y electrónicos; en la radio electrónica es utilizada para la polarización de diferentes dispositivos como resistencias, transistores, válvulas al vacío, y así para el correcto funcionamiento de un aparato electrónico; la corriente directa es creada por reacciones químicas, por acción de la luz o por inducción eléctrica.
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Características de lacorriente directa
• 1.TENSIÓN (E o V = Volt).-Es la fuerza con la que son impulsados los electrones libres, de un conductor originado por una diferencia de potencial la cual puede ser originada a su vez por una fuente de electricidad.
• 2.INTENSIDAD ( I = Ampere ).- Es la cantidad de electrones que fluyen por un circuito o un conductor originado por la aplicación de un voltaje eléctrico, esta corriente causará diferentes afectos tales como presión, sonido, calor, luz, magnetismo, etc.
• 3.RESISTENCIA ( R = Ohms ).- Es la oposición que presenta un dispositivo al paso de la corriente eléctrica.
• 4.POTENCIA ( P o W = Watts ).- Es el grado de facilidad o dificultad que presenta un elemento para realizar un trabajo, el elemento que realiza una potencia en un circuito electrónico es la resistencia, esta potencia electrónica esta regida por la tensión o intensidad.
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Corriente Alterna• La corriente alterna (como su nombre lo indica) circula por durante un
tiempo en un sentido y después en sentido opuesto, volviéndose a repetir el mismo proceso en forma constante.
• Este tipo de corriente es la que nos llega a nuestras casas y la usamos para alimentar la TV, el equipo de sonido, la lavadora, la refrigeradora,etc.
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Propiedades de laCorriente Alterna
• Frecuencia:(f)
• Si se pudiera contar cuantos ciclos de esta señal de voltaje suceden en un segundo tendríamos la frecuencia de esta señal, con unidad de ciclos / segundo, que es lo mismo que Hertz o Hertzios.
• Periodo:(t)
• El tiempo necesario para que un ciclo de la señal anterior se produzca, se llama período (T) y tiene la fórmula: T = 1 / f, o sea el período (T) es el inverso de la frecuencia. (f)
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Corriente Alterna
• Voltaje Vrms.- Se puede obtener el voltaje equivalente en corriente continua (Vrms) de este voltaje alterno con ayuda de la fórmula Vrms = 0.707 x Vp.
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Corriente Alterna
• Voltaje pico a pico
• Analizando el gráfico se ve que hay un máximo y un voltaje mínimo.
• La diferencia entre estos dos voltajes es el llamado voltaje pico-pico (Vpp) y es igual al doble del Voltaje Pico (Vp)
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Corriente alterna
• Valor Pico Si se tiene un voltaje RMS y se desea encontrar el voltaje pico:VPICO = VRMS / 0.707
• Ejemplo: encontrar el voltaje Pico de un voltaje RMSVRMS = 120VoltiosVPICO= 120 V / 0.707= 169.7 Voltios Pico
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Corriente Alterna• El valor promedio de un ciclo completo de voltaje
o corriente es cero (0). Si se toma en cuenta solo un semiciclo (supongamos el positivo) el valor promedio es:VPR = VPICO x 0.636
• La relación que existe entre los valores RMS y promedio es:
• VRMS = VPR x 1.11
• VPR = VRMS x 0.9
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Introducción
• Los sistemas de computo están construidos en base a la electrónica digital
• Los circuitos de la electrónica digital operan solamente en uno de 2 estados posibles:
• On ...... Encendido......1...... 5 volts aprox.
• Off ...... Apagado..........0...... 0 volts aprox.
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Notaciones usadas en sistemas digitales
Concepto Termino en Ingles Termino en español
4 Bits Nibble Medio Byte
8 Bits Byte Byte
16 Bits Word Palabra
32 Bits Double Word Palabra Doble
64 Bits Quad Word Cuádruple palabra oparrafo
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Sistema numérico binario
• El sistema numérico binario es usado en computadoras digitales, CD players y muchos otros gadgets el día de hoy.
• Es un sistema numérico posicional con una raíz o base 2
• Con este sistema numérico representamos valores numéricos usando 2 símbolos, el 0 y el 1
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Sistema numérico binario
• En cualquier número binario el bit menos significativo (LSB Less Significative Bit) es el bit mas a la derecha y tiene un peso de 20 (1)
• El bit mas a la izquierda es el bit mas significativo (MSB More Significative Bit) y tiene un peso de 2n-1, donde n es el numero de bits de todo el numero
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Sistema numérico binario
Ejemplo: Sea el numero 1100010101
1 1 0 0 0 1 0 1 0 1
LSBMSB 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0Posición
n=numero de bits= 10
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Sistema numérico binario
• Cualquier numero puede ser convertido a decimal sumando sus productos de cada bit por su peso
1 0 1 1
23 22 21 20
8 4 2 1
Pesos1*1= 11*2= 20*4= 01*8= 8
+
11numero decimal
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Sistema numérico hexadecimal
• Es un sistema numérico posicional con una raíz o base 16
• Se usan los símbolos del 0 al 9 para representar valores entre cero y nueve, y A,B,C,D,E,F para representar los valores entre el 10 y 15
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