Temario de Electrónica Digital

TEMA 1

INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DIGITALES

1.– Concepto de sistema.
2.– Sistemas electrónicos:

2.1.– Tipos de representación de la información (analógica y digital).
2.2.– Tipos de sistemas electrónicos.
2.3.– Representación de las señales binarias

3.– Caracterización de un sistema:  concepto de estructura y comportamiento, análisis y diseño.
4.– Ventajas e inconvenientes de los sistemas digitales frente a los analógicos.
5.– Clasificación de los sistemas digitales: combinacionales, secuenciales y programables.

TEMA 2

REPRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN

1.– Sistemas de numeración posicional.

1.1.– Sistema binario.
1.2.– Sistema octal.
1.3.– Sistema hexadecimal.
1.4.– Conversión entre sistemas de numeración.

2.– Definición de código.
3.– Códigos binarios:

3.1.– Códigos numéricos:

3.1.1.– Con peso: BCD natural (8421) y BCD Aiken (2421).
3.1.2.– Sin peso: BCD exceso a 3,  Gray y Johnson.

3.2.– Códigos alfanuméricos: ASCII y EBCDIC.

4.– Códigos detectores y correctores de errores.

4.1.– Concepto de distancia y distancia mínima.
4.2.– Códigos detectores de errores.

4.2.1.– Códigos de peso constante: 2 entre 5 y biquinario.
4.2.2.– Códigos de paridad constante.

4.3.– Códigos correctores de errores. Código de Hamming.

TEMA 3

ÁLGEBRA DE CONMUTACIÓN

1.– Circuitos de conmutación.
2.– Álgebra de Boole: fundamentos, postulados y teoremas.
3.– Aplicaciones a los sistemas digitales.
4.– Funciones de conmutación:

4.1.– Definición.
4.2.– Formas de representación: tabla de verdad, expresión lógica y diagrama lógico.

5.– Conjunto de funciones de dos variables.

5.1.– Funciones lógicas básicas.
5.2.– Conjuntos funcionalmente completos.

6.– Introducción a las puertas lógicas básicas.
7.– Ampliación a varias entradas y varios operadores.

TEMA 4 

SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS

1.– Formas canónicas. Concepto de minterm y maxterm.
2.– Desarrollo de Shannon: primera y segunda forma.
3.– Fundamentos de la simplificación de funciones: adyacencias.
4.– Funciones incompletamente especificadas: indiferencias.
5.– Método gráfico de simplificación de Karnaugh:

5.1.– Mapas de Karnaugh.
5.2.– Representación de una función de conmutación mediante mapas de Karnaugh.
5.3.– Simplificación de una función de conmutación mediante mapas de Karnaugh.
5.4.– Simplificación de varias funciones.
5.5.– Mapas de Karnaugh incluyendo variables.

6.– Método numérico de simplificación de Quine–McCluskey.
7.– Ventajas e inconvenientes de ambos métodos.

TEMA 5

ANÁLISIS Y SÍNTESIS DE SISTEMAS COMBINACIONALES

1.– Definición de sistema combinacional.
2.– Análisis de circuitos combinacionales.
3.– Síntesis de circuitos combinacionales:

3.1.– Etapas del diseño.
3.2.– Implementación en dos niveles:

3.2.1.– Con puertas básicas: AND, OR y NOT.
3.2.2.– Solamente con puertas NAND.
3.2.3.– Solamente con puertas NOR.

4.– Funciones XOR y XNOR (equivalencia). Propiedades y aplicaciones.
5.– Introducción a los circuitos integrados digitales.

5.1.– Caracterización de los circuitos integrados digitales.
5.2.– Familias lógicas más comunes.

6.– Introducción a los fenómenos aleatorios en los circuitos combinacionales.

TEMA 6

ARITMÉTICA BINARIA

1.– Operaciones con números binarios enteros sin signo.

1.1.– Operaciones de suma, resta, multiplicación y división.
1.2.– Concepto de complemento a la base y a la base–1.
1.3.– Operación de resta mediante complemento a 2 y complemento a 1.

2.– Representación y aritmética de los números binarios enteros con signo.

2.1.– Representación signo–magnitud: Operaciones aritméticas.
2.2.– Representación en complemento a 2. Operaciones aritméticas.
2.3.– Representación en complemento a 1. Operaciones aritméticas.
2.4.– Representación en exceso a M.

3.– Aritmética BCD.

TEMA 7

CIRCUITOS COMBINACIONALES ARITMÉTICOS

1.– Sumadores binarios: semisumador, sumador completo, sumador paralelo con acarreo serie.
2.– Técnicas de generación del acarreo.
3.– Sumador BCD.
4.– Circuitos sumadores/restadores.

4.1.– Implementación mediante el complemento a 2.

5.– Comparador de magnitud. Implementación de comparadores de magnitud con restadores.
6.– Multiplicación combinacional. Multiplicador paralelo.
7.– Unidad Aritmético–Lógica (ALU) combinacional:

7.1.– Definición y estructura general.
7.2.– Estructura interna y diseño de una ALU elemental.

TEMA 8

CIRCUITOS COMBINACIONALES LÓGICOS.

1.– Decodificadores y codificadores.
2.– Multiplexores y demultiplexores.
3.– Implementación de funciones lógicas mediante decodificadores y multiplexores.

4.– Convertidores de código.
5.– Generadores y detectores de paridad.

TEMA 9

INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS SECUENCIALES. BIESTABLES.

1.– Definición formal de sistema secuencial:

1.1.– Comparación combinacional–secuencial.
1.2.– Estructura: estados y función de salida.

2.– Elementos de memoria:

2.1.– Latch SR básico: SR NOR y SR NAND.
2.2.– Latches síncronos: SR y D

2.3.– Biestables síncronos: definición y ventajas. Biestables maestro–esclavo. Biestables J–K, T y D.

2.4.– Biestables disparados por flanco.
2.5.– Biestables con entradas asíncronas.
2.6.– Tablas de excitación de los diferentes biestables.
2.5.– Parámetros característicos de los biestables.

3.– Clasificación de los sistemas secuenciales: síncronos y asíncronos.
4.– Análisis de un sistema secuencial síncrono: funciones de excitación de los biestables, funciones de salida, tabla de transición y de salidas, tabla de estados, diagrama de estados.
5.– Teoría de autómatas: autómata Mealy y Moore.

TEMA 10

CIRCUITOS SECUENCIALES BÁSICOS.

1.– Registro. Definición, estructura y funcionamiento.

1.1.– Registro con carga paralela.
1.2.– Registro de desplazamiento. Registro de desplazamiento universal.

2.– Modos de transferencia de la información: paralelo y serie.
3.– Aplicaciones de los registros. Conversión serie–paralelo y paralelo–serie.
4.– Contadores.

4.1.– Definición. Conceptos básicos. Clasificación.
4.2.– Contadores síncronos. Contadores binarios síncronos. Contadores binarios síncronos reversibles. Contadores binarios síncronos con carga paralela. Ampliación de la cuenta.
4.3.– Contadores basados en registros de desplazamiento: Contador en anillo. Contador Jonson. Contador binario y decodificador.
4.4.– Circuitos contadores MSI.

TEMA 11

CIRCUITOS SECUENCIALES SÍNCRONOS. DISEÑO.

1.– Definición y estructura de un sistema secuencial síncrono.
2.– Metodología general de síntesis de sistemas secuenciales síncronos.

2.1.– Diagrama y tabla de estados.
2.2.– Equivalencia de estados. Simplificación: método de la tabla de implicaciones.
2.3.– Asignación de estados.
2.4.– Tablas de transición. Tablas de excitación.
2.5.– Funciones de salida y excitación.
2.6.– Diagrama lógico.

3.– Circuitos de memoria finita: diseño con registros de desplazamiento.

TEMA 12

DISEÑO DE CIRCUITOS SECUENCIALES ASÍNCRONOS.

1.– Introducción.
2.– Sistemas en modo fundamental.
3.– Metodología de síntesis.

3.1.– Obtención de la tabla de estados.
3.2.– Minimización de estados en un sistema incompletamente especificado.
3.3.– Asignación de estados.
3.4.– Ciclos y carreras: técnicas de supresión.
3.5.– Tablas y mapas de transiciones.
3.6.– Obtención de las ecuaciones de transición y salida.

TEMA 13

CIRCUITOS DIGITALES DE TEMPORIZACIÓN.

1.– Introducción.
2.– Circuitos monoestables: tipos y análisis estructural y funcional.
3.– Circuitos aestables: tipos y análisis estructural y funcional.
4.– Temporizadores analógico–digitales.

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