Fundamentos de Electrónica Digital: Señales, Sistemas Binarios y Puertas Lógicas

Fundamentos de la Electrónica Digital

La electrónica se puede dividir en dos grandes grupos: electrónica analógica y electrónica digital. Esta última se ha impuesto debido a que permite la integración de cientos de componentes en un solo chip o controlador programable, capaz de realizar múltiples y complejas funciones de una forma sencilla y eficaz.

Los campos de aplicación de la electrónica digital son innumerables; si bien cabe destacar el empleo de esta tecnología en equipos destinados al tratamiento, procesado y transmisión de datos (ordenadores, telefonía), sistemas de control de procesos industriales (autómatas programables, controladoras) y, en general, integrada en la mayoría de equipos y productos electrónicos de uso cotidiano (relojes, calculadoras).

¿Qué es una Señal?

Una señal es toda variación de una determinada magnitud, objeto o situación, susceptible de ser medida y capaz de provocar, como consecuencia de esa variación, un efecto distinto. Es decir, permite transmitir una información que será utilizada para desencadenar una reacción o reacciones posteriores.

Tipos de Señales

• Señales Analógicas
• Señales Digitales

Señales Analógicas

Son aquellas que pueden adquirir infinitos valores entre dos cualesquiera; es decir, sufren variaciones de forma continua.

Magnitudes Analógicas Comunes

• La humedad
• La intensidad de luz
• La intensidad de corriente eléctrica

Señales Digitales

Son aquellas que únicamente pueden adoptar valores discretos; es decir, se obtienen valores o estados concretos.

Conceptos Clave de Señales Digitales

• Si existe señal: 1 (valor activo)
• Si no existe señal: 0 (valor no activo)

Representación de Señales Digitales

Las señales digitales se representan mediante cronogramas y tablas de verdad.

Diferencia entre Cronogramas y Tablas de Verdad

La principal diferencia es que en las tablas de verdad no se tiene en cuenta el tiempo.

Cronogramas

Reflejan cómo varían simultáneamente una señal de entrada (P) con otra de salida (T), en función del tiempo.

Tabla de la Verdad

Muestra los estados de la señal de salida (T), en función de la señal de entrada.

Circuitos y Transmisión de Información

Circuito Mixto

Un circuito mixto está constituido por tres pulsadores y una tabla de verdad que representa las combinaciones posibles de los distintos componentes.

Transmisión de Información Mediante Señales Eléctricas

Cuando trabajamos con un ordenador, introducimos una serie de caracteres a través del teclado. Si el ordenador solo reconoce los impulsos eléctricos en forma de ceros y unos proporcionados por un bit, parece evidente que para poder representar los distintos caracteres necesitaremos formar grupos de bits al objeto de poder diferenciarlos entre sí.

Para guardar, procesar y recuperar la información en forma de ceros y unos, el ordenador debe utilizar millones de bits; por ello, se suelen emplear múltiplos de esta unidad.

Unidades de Medida de Información Digital

• Kilobytes (KB) = 1024 bytes
• Megabyte (MB) = 1024 kilobytes
• Gigabyte (GB) = 1024 megabytes
• Terabyte (TB) = 1024 gigabytes

Sistemas de Numeración

Sistema de Numeración Binario

En el sistema de numeración binario solo se pueden utilizar ceros y unos; eso significa que hay que utilizar más dígitos que en el sistema decimal para representar la misma cantidad.

El sistema de numeración utilizado y que dispone de diez dígitos se lo denomina decimal o de base 10, mientras que al sistema que solo utiliza dos dígitos se lo denomina binario o de base 2.

Funciones Lógicas (Puertas Lógicas)

Las funciones lógicas son la base de los circuitos digitales, permitiendo procesar señales binarias para obtener resultados específicos.

Función O / OR (Suma Lógica)

Es aquella que produce una señal de salida cuando existe al menos una señal de entrada activa.

Función Y / AND (Producto Lógico)

Es aquella en la que, para que se produzca la señal de salida, se han de activar todas aquellas señales de entrada.

Función NOR

Es aquella que produce una señal de salida mientras no se active ninguna de las señales de entrada. En el caso de que solo disponga de una señal binaria a la entrada, la salida tomará el valor inverso al de la entrada.

Función NAND

Es aquella que produce una señal de salida mientras no se activen todas las señales de entrada.

Función O Exclusiva (XOR)

Es aquella que produce una señal de salida siempre que lo sea, exclusivamente, una de las señales de entrada.

Puerta Inversora (NOT)

La función inversora, como su nombre indica, tiene la característica de que la salida adquiere siempre un valor contrario al de su entrada.