Circuitos Digitales: Guía Completa

En los circuitos digitales, las señales se representan en estados discretos o niveles lógicos.

Las señales digitales son discontinuas y cambian en pasos. Consisten en pulsos con niveles discretos.

El valor de cada pulso es constante, pero hay un cambio repentino de un número al siguiente.

Las señales en todos los sistemas digitales electrónicos hoy en día tienen solo dos valores discretos y se conocen como señales binarias.

Debido a la baja confiabilidad de muchos circuitos electrónicos críticos, el diseño de sistemas digitales se limita al uso de señales binarias.

Es posible diseñar un circuito con diez estados, cada uno usando un valor de voltaje discreto, pero operará con muy baja confiabilidad.

Por otro lado, los circuitos con solo dos valores de señal (ENCENDIDO o APAGADO) se pueden construir fácilmente y son muy confiables.

Debido a todas estas consideraciones, los sistemas digitales se limitan a valores discretos, que se limitan aún más a valores binarios.

La mayoría de los circuitos digitales usan dos niveles de voltaje etiquetados como "bajo" (0) y "alto" (1).

Por lo general, "bajo" estará cerca de 0 voltios y "alto" será mucho más alto, según el voltaje de suministro que se utilice.

La siguiente figura muestra la señal digital.

Término numérico

Antes de entrar en más detalles sobre los sistemas digitales, primero debemos comprender la terminología y la lógica básicas necesarias para que funcionen los sistemas electrónicos digitales.

Voltaje lógico

Niveles: Las señales digitales están representadas por dos niveles de voltaje llamados niveles de voltaje lógico. La lógica de nivel es aquella en la que un nivel de voltaje representa un 1 lógico o un 0 lógico. Hay dos tipos de lógica.

Un sistema de lógica positiva es aquel en el que el mayor de los dos niveles de voltaje representa un 1 lógico y el menor de los dos niveles de voltaje representa un 0 lógico.

Los sistemas de lógica negativa son aquellos en los que el menor de dos niveles de voltaje representa un 1 lógico y una suma. El mayor de los dos niveles de voltaje representa un cero lógico.

Por lo tanto, si los dos niveles de voltaje son OV y +5V, en un sistema de lógica positiva, OV representa un "0" lógico y +5V representa un "1" lógico.

En un sistema de lógica negativa, es lo contrario, OV representa la lógica 1, +5V representa la lógica 0, (ver imagen).

Todas las señales se procesan en lógica positiva a menos que se indique lo contrario. Cada puerta lógica está representada por un símbolo gráfico específico.

Forma de onda: Esto se refiere a la forma y la forma de una señal, como una onda que se mueve en un medio sólido, líquido o gaseoso. Se puede usar un instrumento llamado osciloscopio para representar gráficamente las ondas como imágenes repetidas en una pantalla CRT o LCD. Algunas formas de onda periódicas comunes incluyen ondas sinusoidales, ondas cuadradas, etc.

Las formas de onda digitales suelen tener la forma de ondas cuadradas.

Circuitos digitales: Un circuito electrónico que acepta y procesa datos binarios de acuerdo con las reglas de la lógica booleana (AND, NOR, etc.).

En su forma más simple, los circuitos digitales se construyen a partir de puertas lógicas, que son bloques de construcción de la computadora digital.

Bit (dígito binario) es la unidad más pequeña de almacenamiento y comunicación. Es la cantidad máxima de datos que puede almacenar un dispositivo o cualquier otro sistema físico que normalmente puede existir en solo dos estados diferentes.

La cantidad de información se representa a menudo mediante estados que se interpretan como dígitos binarios, es decir, como 0 o 1. Estos estados también pueden interpretarse como valores lógicos, verdadero o falso, o como las dos configuraciones de un interruptor, "encendido" o "apagado".

En los dispositivos informáticos modernos, un bit se representa comúnmente mediante un pulso de voltaje o corriente, o mediante el estado eléctrico de un circuito flip-flop. Para dispositivos que utilizan lógica positiva, un valor digital de 1 se representa con un voltaje positivo relativo a tierra eléctrica (hasta 5 voltios en diseños TTL), mientras que un valor digital de 0 se representa con 0 voltios.

En los dispositivos de memoria semiconductor, los dos valores de un bit pueden representarse mediante los dos niveles de carga almacenados en el capacitor.

Un nibble es un conjunto de cuatro dígitos binarios combinados, como 1101, 1001 o 1110.

La siguiente tabla resume la terminología de estado binario: