Sistemas Digitales

 

 

Los sistemas y dispositivos analógicos procesan señales variantes en el tiempo que pueden adquirir cualquier valor a lo largo de un intervalo continuo de voltaje, corriente u otra medida. Del mismo modo lo hacen los sistemas y circuitos digitales: la diferencia es que podemos aparentar que no lo hacen, mediante el modelado de señales capaces de tomar en cualquier instante, solamente uno de dos valores discretos, denominados 0 y 1 (bajo y alto, falso y verdadero, negación y afirmación).

Los circuitos digitales son componentes de hardware que manipulan información binaria y se implementan mediante transistores y conexiones entre dispositivos semiconductores complejos, llamados circuitos integrados. Cada circuito básico se conoce como compuerta lógica.

Para simplificar el diseño, modelamos los circuitos electrónicos basados en transistores como compuertas lógicas; así, el diseñador no necesita preocuparse de la electrónica interna de cada compuerta, sino exclusivamente de sus propiedades funcionales, que son externas. Cada compuerta ejecuta una operación lógica específica, de modo tal, que al aplicar la salida de una compuerta con la entrada de otra, es posible formar un circuito digital.

Existen dos tipos de circuitos lógicos involucrados en el diseño de un sistema digital: circuitos de combinación y circuitos secuenciales.

Circuitos de combinación.

Un circuito de combinación consiste en compuertas lógicas cuyas salidas en cualquier momento son determinadas por la combinación de los valores de las entradas aplicadas mediante operaciones lógicas. El circuito de combinación efectúa una operación que puede especificarse lógicamente por medio de un grupo de expresiones booleanas.

Para n variables de entrada hay 2^n combinaciones binarias de entrada posibles. Para cada combinación binaria de las variables de entrada, hay un valor binario posible en cada entrada. Por tanto, puede especificarse un circuito de combinación mediante una tabla de verdad que liste los valores de salida para cada combinación de variables de entrada. Un circuito de combinación también puede describirse mediante m funciones booleanas, una para cada variable de salida. Cada una de tales expresiones se presenta como función de las n variables de entrada.

Circuitos secuenciales.

Además de compuertas lógicas, los circuitos secuenciales se valen de elementos que almacenan bits (elementos de memoria). Las salidas de los circuitos secuenciales son funciones de las entradas y de los bits de los elementos de almacenamiento. La información binaria almacenada en dichos elementos, en cualquier momento define el estado del circuito secuencial (estado actual). Los valores de salida, a su vez, son funciones de valores de entrada previamente almacenados. En consecuencia, las salidas de un circuito secuencial dependen no sólo de los valores actuales de las entradas, sino también de las entradas anteriores; en otras palabras, el comportamiento de un circuito secuencial lo determinan las entradas, salidas y el estado actual del circuito.

Considerando que, las salidas y el siguiente estado están en función de las entradas y el estado actual, el análisis de un circuito secuencial consiste en obtener una descripción adecuada que demuestre la secuencia de tiempos de las entradas, salidas y estados.

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