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Electronica

Magnitudes Logicas

Magnitudes Logicas

Una magnitud analógica es aquella que toma valores continuos. Una magnitud digi¬tal es aquella que toma un conjunto de valores discretos. La mayoría de las cosas que se puedan medir cuantitativamente aparecen en la naturaleza en forma analógica. Por ejemplo, la temperatura varía dentro de un rango continuo de valores. A lo largo de un día, la temperatura no varía entre, por ejemplo, 20°C y 25°C de forma instantánea, sino que alcanza todos los infinitos valores que hay en ese intervalo.

DÍGITOS BINARIOS, NIVELES LÓGICOS Y FORMAS DE ONDA DIGITALES
La electrónica digital utiliza sistemas y circuitos en los que sólo existen dos estados posibles. Estos estados se representan mediante dos niveles de tensión diferentes: ALTO (HIGH) y BAJO (LOW). Estos dos estados pueden representarse también mediante niveles de corriente, interruptores abiertos o cerrados, o lámparas encendidas o apagadas. En los sistemas digitales, las combinaciones de estos dos estados se denominan códigos, y se utilizan para representar números, símbolos, caracteres alfabéticos y cualquier otro tipo de información. El sistema de numeración de dos estados se denomina binario y los dos dígitos que emplea son 1 y O. Un dígito binario se denomina bit.
Dígitos binarios
Los dos dígitos del sistema binario, 1 y O, se denominan bits, que es la contracción de las palabras binary digit (dígito binario). En los circuitos digitales, se emplean dos niveles de tensión distintos para representar los dos bits. Un 1 se representa mediante un nivel de tensión más elevado, que se denomina nivel ALTO (HIGH), y un O se representa mediante un nivel más bajo de tensión, que se denomina BAJO (LOW). Este convenio recibe el nombre de lógica positiva, y es la que se va a emplear a lo lar¬go del libro.
ALTO (HIGH) =1 y BAJO (LOW) = O
Al sistema, mucho menos común, en el que un 1 se representa por un nivel BAJO y un O por un nivel ALTO se le denomina lógica negativa.
Los grupos de bits (combinaciones de ls y Os), llamados códigos, se emplean para representar números, letras, símbolos, instrucciones y cualquier otra cosa que se requiera en una cierta aplicación.


Niveles lógicos
Las tensiones que se utilizan para representar los unos y ceros reciben el nombre de niveles lógicos. Lo ideal sería que un nivel de tensión representara el nivel ALTO (HIGH) y otro nivel de tensión representara el nivel BAJO (LOW). Sin embargo, en un circuito digital práctico, un nivel ALTO puede ser cualquier tensión entre un máximo y un mínimo especificados. De igual manera, un nivel BAJO puede ser cualquier tensión comprendida entre un máximo y un mínimo especificados. No puede existir solapamiento entre los niveles ALTOS aceptados y los niveles BAJOS aceptados.

PUERTAS LÓGICAS INTEGRADAS

PUERTAS LÓGICAS INTEGRADAS

Existen varias tecnologías de circuitos integrados digitales que se usan para implementar las puertas lógicas básicas. Dos de estas tecnologías, CMOS y TTL, son las más extendidas y otra de ellas, la ECL, se usa para aplicaciones más especializadas. Las operaciones lógicas NOT, AND, OR, NAND, NOR y OR-exclusiva son las mismas, independientemente de la tecnología de circuitos integrados que se utilice; es decir, una puerta AND tiene la misma función lógica se implemente con la tecnología CMOS, TTL o ECL. En esta sección no vamos a tratar las tecnologías de circuitos integrados en el nivel de componentes de circuito. No obstante, aquellos lectores que deseen estudiar este tema con mayor profundidad pueden consultar el Capítulo 15: "Tecnologías de circuitos integrados", para ver información detallada de los circuitos.

El término CMOS corresponde a Complementary Metal-Oxide Semiconductor (metal-óxido semiconductor complementario) y se implementa con un tipo de tran­sistor de efecto de campo. TTL corresponde a la transistor-transistor lógic y se implementa mediante transistores bipolares. ECL corresponde a Emitter-Coupled Logic (lógica de emisor acoplado) y también se implementa mediante la tecnología bipolar. En esta sección, vamos a tratar únicamente las tecnologías CMOS y TTL, ya que son las tecnologías de CI dominantes actualmente. Tenga en cuenta que CMOS y TTL sólo difieren en el tipo de componentes de circuito y los valores de los parámetros, y no en las operaciones lógicas básicas. Una puerta AND CMOS realiza la misma operación lógica que una puerta AND TTL. Esto también es cierto para todas las operaciones lógicas básicas restantes. La diferencia entre CMOS y TTL se encuentra en las características de funcionamiento, tal como la velocidad de conmu­tación (retardo de propagación), la disipación de potencia, la inmunidad al ruido y otros parámetros.

CMOS

Existe poco desacuerdo sobre cuál es la tecnología de circuitos, CMOS o TTL, más ampliamente utilizada. Parece que CMOS está comenzando a ser la tecnología domi­nante y podría reemplazar a la tecnología TTL. Esto es especialmente cierto en el caso de los circuitos de gran escala de integración y en los microprocesadores, todos los cuales se implementan con tecnología MOS. Aunque TTL ha dominado durante muchos años, principalmente debido a sus altas velocidades de conmutación y a una enorme variedad de tipos de dispositivos, la tecnología CMOS siempre ha tenido la ventaja de ofrecer una mucho menor disipación de potencia. Las velocidades de con­mutación de CMOS han mejorado extremadamente y ahora pueden competir con TTL, ala vez que la baja disipación de potencia y otros factores deseables se han man­tenido a medida qué la tecnología avanzaba.