Cap4 Fundam De La Intrum Digital 6v641u
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- Pages: 51
CAPITULO IV FUNDAMENTOS BASICOS PARA LA INSTRUMENTACION DIGITAL Ing. Basilio Salas A.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
1
INTRODUCCION Un instrumento o medidor digital esta diseñado y construido en base a componentes electrónicos y circuitos digitales. Estos instrumentos utilizan como elemento principal al circuito conversor analógico/digital (Circuitos ADC), que convierte la magnitud a medirse (expresada en voltaje continuo) en el código binario o digital equivalente. Estructuralmente, los instrumentos digitales presentan 3 bloques principales:
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
2
PROCESAMIENTO ANALOGICO ELECTRONICA ANALOGICA
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
3
PROCESAMIENTO ANALOGICO ELECTRONICA ANALOGICA
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
4
PROCESAMIENTO ANALOGICO EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
5
PROCESAMIENTO ANALOGICO EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Características operativas
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
6
PROCESAMIENTO ANALOGICO AMPLIFICADORES • Amplificador No Inversor. La señal Vi ingresa por la entrada no inversora (+), y la salida Vo es una señal amplificada no invertida.
Medidas II
• Amplificador Inversor La señal ingresa por la entrada inversora (-), y la salida Vo es una señal amplificada e invertida.
Ing. Basilio Salas A.
7
PROCESAMIENTO ANALOGICO SIMULACIONES Amplificador No Inversor.
Medidas II
Amplificador Inversor
Ing. Basilio Salas A.
8
PROCESAMIENTO ANALOGICO CIRCUITOS ARITMETICOS • Circuito sumador
Medidas II
• Circuito sustractor
Ing. Basilio Salas A.
9
PROCESAMIENTO ANALOGICO CIRCUITOS ARITMETICOS • Circuitos Multiplicadores • Construidos con Amp Op, (circuitos de 4 cuadrantes) que entregan en su salida un voltaje proporcional al producto de las señales de sus entradas A y B.
• Existen multiplicadores en circuitos integrados, como el mostrado en la Fig.
•
Medidas II
Existen también, circuitos divisores, que en su salida entregan el cociente de las tensiones de entrada
Ing. Basilio Salas A.
10
PROCESAMIENTO ANALOGICO SIMULACIONES CIRCUITOS MULTIPLICADORES
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
11
PROCESAMIENTO ANALOGICO CIRCUITO INTEGRADOR Vo es proporcional a la integral de la tensión de entrada Va.
• Si la tensión Va es de tipo DC, y de signo negativo, entonces la salida será: Vo f (Va )
(Va ) Va t t RC RC
• Esta ecuación da lugar a una rampa lineal en la salida del integrador.
R2/R1, Ganancia de V0 C permite aplanar V0 R2 C, define tiempo de alcanz Vo Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
12
PROCESAMIENTO ANALOGICO SIMULACIONES Integrador de onda cuadrada
Medidas II
Integrador de onda sinusoidal
Ing. Basilio Salas A.
13
PROCESAMIENTO ANALOGICO CIRCUITO COMPARADOR Compara dos tensiones que ingresan por sus entradas, siendo una de ellas de referencia. La salida Vo es de tipo digital.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
14
PROCESAMIENTO ANALOGICO CIRCUITO DETECTOR DE CRUCE POR CERO • Es un comparador que detecta, el momento que la señal de entrada analógica cambia de polaridad negativa a positiva. La salida Vo es una señal digital.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
15
PROCESAMIENTO ANALOGICO CIRCUITO SEGUIDOR DE TENSION • La salida Vo es la misma tensión ó señal aplicada en la entrada. Tienen una alta impedancia de entrada, y una baja resistencia de salida, y son utilizados como acopladores de señal.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
16
PROCESAMIENTO ANALOGICO AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACION
Es un circuito integrado, compuesto por 3 Amplificadores Opercionales. Tienen características operativas cercanas al ideal, y adecuan óptimamente las señales analógicas de entrada hacia la salida.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
17
PROCESAMIENTO ANALOGICO EL AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACION Un amplificador de instrumentación ofrece las siguientes características:
Alta impedancia de entrada: 1.5 MΩ Alto rechazo en modo común (CMRR) Ganancia elevada y ajustable: 120 dB Pequeño offset: 25 uV máx Baja impedancia de salida: < 100 Ω Alta velocidad de respuesta: 2.8 V/us.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
18
PROCESAMIENTO ANALOGICO Simulaciones Comparador:
Seguidor de tensión
Comparador cruce por cero Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
19
PROCESAMIENTO ANALOGICO RECTIFICADORES DE PRECISION DE MEDIA ONDA. •
Rectificadores que eliminan el efecto de la tensión umbral de los diodos, y permiten la rectificación de señales con Vm menores a dicha tensión.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
20
INSTRUMENTOS BÁSICOS AC CONVERSOR AC/DC DE PRECISION • Circuito convertidor AC a DC A la salida del rectificador de precisión se conecta un circuito RC como filtro que permite obtener una tensión continua (Vcc) de valor igual al valor máximo (Vm) de la señal rectificada.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
21
Simulaciones RECTIFICADOR DE PRECISION DE MEDIA ONDA
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
22
PROCESAMIENTO ANALOGICO El Sensor Hall • Dispositivo, basado en el • El campo magnético B, fenómeno Hall, descubierto en produce una separación de 1879 por Edwin H. Hall, y consta los portadores de la de una oblea de semiconductor, corriente I, entre las caras por donde circula una corriente, y del semiconductor, dando sometido a un campo magnético B. lugar a una diferencia de potencial ó voltaje Hall (VH), entre dichas caras, proporcional al producto del campo magnético y la corriente.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
23
PROCESAMIENTO ANALOGICO El Sensor Hall • El sensor Hall, es un dispositivo electrónico bastante utilizado en la instrumentación, cuya estructura básica se muestra en la Fig.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
24
ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES Aplicaciones del Sensor Hall • El sensor Hall, se aplica en la medición de varias magnitudes eléctricas, al convertir estas en una intensidad de campo B.
• Así, una corriente que circula por un conductor arrollado en núcleo de ferrita, crea una intensidad de campo B, y este aplicado al sensor Hall, genera en su salida, un voltaje proporcional a la corriente. Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
25
ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES Multiplicador Hall • Una de las aplicaciones del sensor Hall, es como circuito multiplicador de 2 variables, como tensión y corriente, utilizado en la construcción de vatímetros y medidores de energía.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
26
FUNDAMENTOS DE ELECTRONICA DIGITAL
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
27
REPRESENTACION ANALOGICA Y DIGITAL DE MAGNITUDES •
Dentro de la tecnología de las mediciones eléctricas y otros campos, existen dos maneras básicas de representar el valor numérico de las cantidades o magnitudes: Analógica y digital
• Representación analógica •
Magnitudes analógicas, son aquellas que tienen un valor definido para todos los valores del tiempo, por consiguiente, su representación analógica es continua dentro un rango o periodo. La tensiones y corrientes alternas, así como continuas, son cantidades analógicas
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
v(t) = Vm sen wt
28
REPRESENTACION ANALOGICA Y DIGITAL DE MAGNITUDES • Representación digital. • Una magnitud es de tipo digital, cuando tiene valores definidos solo para ciertos valores del tiempo, y se representan por valores discretos o saltos • Los valores de las magnitudes de tipo digital, son procesadas en el sistema de los números binarios de dos dígitos: 1 y 0.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
29
SISTEMAS DE NUMERACION • Dentro del contexto general de los sistemas digitales, los valores numéricos (decimal) de las magnitudes, pueden ser expresados mediante los siguientes sistemas de numeración: a) Números binarios b) Números octales c) Números Hexadecimales
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
30
NUMEROS BINARIOS • CONCEPTO: Es aquel sistema de numeración que representa a los decimales mediante 2 símbolos (1 y 0). Es el sistema básico de la cuantificación digital, cuyas características principales son: • Base : • Valor decim : • Símbolos :
Conteo:
2 2N 1, 0
Ej: 1012 = 1x22 + 0x21 + 1x20 = 510 Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
31
CODIGOS BINARIOS • CODIGO BINARIO DIRECTO
• CODIGO BCD:
Expresa un numero decimal en binario natural o directo: • • • •
Ejemplos: 12 = 1100 23 = 100111 234 = 11101010 Etc.
Medidas II
Expresa cada digito de un numero decimal en binario de 4 bits: • • • •
Ejemplos: 12 = 0001 0010 23 = 0020 0011 234 = 0000 0011 0100 Etc.
Ing. Basilio Salas A.
32
NUMEROS OCTALES • CONCEPTO: • EQUVALENTE BINARIO: Es aquel sistema que esta Para representar un octal en representado por los números binario, expresar cada digito decimales del 0 al 7. Sus del octal mediante un binario características principales son: de 3 bits: • Base: 8 • Valor decimal: 8N Ej: • Símbolos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 341 = 011 100 001 = 22510
Ej: 341 = 3x82 + 4x81 + 1x80 = 22510
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
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NUMEROS HEXADECIMALES • CONCEPTO: Es aquel sistema que utiliza 16 símbolos alfanuméricos, y cuyas características principales son: • Base: 16 • Valor decimal: 16N • Símbolos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F
Ej: 2A6 = 2x162 + 8x161 + 5x160 = 67810
Medidas II
• EQUVALENTE BINARIO: Para representar un Hexadecimal en binario, expresar cada digito del Hexadecimal mediante un binario de 4 bits: Ej: 2A6 = 0010 1010 0110 = 67810
Ing. Basilio Salas A.
34
ESTADOS ALTOS Y BAJOS • En los sistemas digitales, se tienen 2 estados: • ALTO = 1
y
BAJO = 0
• Circuitalmente, los estados tienen su equivalente en niveles de voltaje, siendo estos: • BAJO = 0 • ALTO = 1
: :
De 0 a 2 Voltios De 3,5 a 5 Voltios
• De 2 a 3,5 V, la respuesta del sistema digital es impredecible.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
35
UNIDADES BASICAS DE LOS CIRCUITOS DIGITALES • Realizan las operaciones lógicas elementales como la suma, multiplicación, inversa, y otros. Internamente son circuitos en base a diodos, transistores, resistencias, etc, encapsulados en circuitos integrados ó CHIPS. Compuertas NOR Compuertas OR. es la negación del OR, y realizan Realizan la suma lógica de los la suma lógica invertida de los estados aplicados a sus entradas. estados en sus entradas
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
36
UNIDADES BASICAS DE LOS CIRCUITOS DIGITALES • Compuertas AND • Realizan la multiplicación lógica de los estados lógicos aplicadas a sus entradas
Medidas II
• Compuertas NAND • Es la negación del AND, y realizan la multiplicación lógica invertida de los estados aplicados a sus entradas
Ing. Basilio Salas A.
37
UNIDADES BASICAS DE LOS CIRCUITOS DIGITALES • Compuerta NOT • Realiza la operación lógica de la inversión del estado aplicado a su entrada.
Medidas II
• Compuertas OR y NOR exclusivas • Realizan operaciones lógicas específicas.
Ing. Basilio Salas A.
38
MODULOS DIGITALES •
Están constituidos por un conjunto de unidades lógicas integrados en un CHIP, y que cumplen función especifica en formato digital. Tienen varias entradas y salidas.
Medidas II
•
Dentro de la tecnología digital existen una gran variedad de circuitos integrados o chips, tanto en la familia TTL como MOSFET.
•
En la instrumentación digital se utilizan algunos de estos circuitos módulos digitales:
•
Multiplexores
•
Contadores
•
Registros
•
Decodificadores
•
Etc.
Ing. Basilio Salas A.
39
MODULOS DIGITALES • Multiplexores Modulo que conexiona una de sus entradas con la salida, de acuerdo al código binario aplicado en sus entradas de selección
Medidas II
• Demultiplexores: Modulos digitales que realizan una función inversa a los multiplexores
Ing. Basilio Salas A.
40
MODULOS DIGITALES • Multiplexor de 2 entradas: Tienen 2 entradas y una de selección
Medidas II
• Multiplexor de 8 entradas Tiene 3 entradas de selección y 8 entradas principales para “conectarlo” con la salida
Ing. Basilio Salas A.
41
MODULOS DIGITALES • Decodificadores BCD a 7segmentos Reciben en sus entradas binarios en BCD, y entregan 7 salidas que muestran el número decimal que corresponde al binario BCD de sus entradas.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
42
CONTADOR BCD •
Tiene la función de contar eventos o pulsos digitales que ingresan por su entrada CLK, y entrega en sus salidas secuencialmente del 0 al 9 en binario. En el décimo pulso produce un reset del conteo, volviendo a cero todos los bits, y empezando un nuevo conteo.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
43
Simulaciones CONTADOR BINARIO
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
44
CONTADOR Y DECODIFICADOR • Los contadores BCD generalmente trabajan en conjunto con un decodificador de 7 segmentos y un display, para mostrar objetivamente el conteo en números decimales.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
45
Simulaciones CONTADOR Y DECODIFICADOR
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
46
CONTADORES BCD EN CASCADA • Para lograr el conteo con números de varios dígitos los contadores BCD se conectan en cascada, de tal manera que se muestren las unidades, las decenas, las centenas, etc.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
47
REGISTROS DIGITALES • Los registros están constituidos por varios módulos pequeños denominado flip flop tipo D. • Un flip flop tipo D, es aquel donde al aplicarse un pulso de transferencia en su entrada CLK, se produce un traslado del bit de entrada hacia la salida.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
48
REGISTROS DIGITALES •
Son módulos digitales que tienen la propiedad de transferir los datos de sus entradas hacia sus salidas y retenerlos en estos, hasta que sean reemplazados por otros datos.
•
La transferencia de los datos hacia la salida se realiza mediante un flanco TPP del pulso, aplicado a la entrada CLK del registro.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
49
TEMPORIZADOR MONOESTABLE • Circuito digital, cuya salida Q normalmente en BAJO, pasa al estado ALTO por un tiempo tp , mediante un pulso aplicado en su entrada T. El tiempo tp, es fijado por los componentes externos R y C.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
50
HASTA LA PROXIMA
CHAU ! … Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
51
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
1
INTRODUCCION Un instrumento o medidor digital esta diseñado y construido en base a componentes electrónicos y circuitos digitales. Estos instrumentos utilizan como elemento principal al circuito conversor analógico/digital (Circuitos ADC), que convierte la magnitud a medirse (expresada en voltaje continuo) en el código binario o digital equivalente. Estructuralmente, los instrumentos digitales presentan 3 bloques principales:
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
2
PROCESAMIENTO ANALOGICO ELECTRONICA ANALOGICA
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
3
PROCESAMIENTO ANALOGICO ELECTRONICA ANALOGICA
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
4
PROCESAMIENTO ANALOGICO EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
5
PROCESAMIENTO ANALOGICO EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Características operativas
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
6
PROCESAMIENTO ANALOGICO AMPLIFICADORES • Amplificador No Inversor. La señal Vi ingresa por la entrada no inversora (+), y la salida Vo es una señal amplificada no invertida.
Medidas II
• Amplificador Inversor La señal ingresa por la entrada inversora (-), y la salida Vo es una señal amplificada e invertida.
Ing. Basilio Salas A.
7
PROCESAMIENTO ANALOGICO SIMULACIONES Amplificador No Inversor.
Medidas II
Amplificador Inversor
Ing. Basilio Salas A.
8
PROCESAMIENTO ANALOGICO CIRCUITOS ARITMETICOS • Circuito sumador
Medidas II
• Circuito sustractor
Ing. Basilio Salas A.
9
PROCESAMIENTO ANALOGICO CIRCUITOS ARITMETICOS • Circuitos Multiplicadores • Construidos con Amp Op, (circuitos de 4 cuadrantes) que entregan en su salida un voltaje proporcional al producto de las señales de sus entradas A y B.
• Existen multiplicadores en circuitos integrados, como el mostrado en la Fig.
•
Medidas II
Existen también, circuitos divisores, que en su salida entregan el cociente de las tensiones de entrada
Ing. Basilio Salas A.
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PROCESAMIENTO ANALOGICO SIMULACIONES CIRCUITOS MULTIPLICADORES
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
11
PROCESAMIENTO ANALOGICO CIRCUITO INTEGRADOR Vo es proporcional a la integral de la tensión de entrada Va.
• Si la tensión Va es de tipo DC, y de signo negativo, entonces la salida será: Vo f (Va )
(Va ) Va t t RC RC
• Esta ecuación da lugar a una rampa lineal en la salida del integrador.
R2/R1, Ganancia de V0 C permite aplanar V0 R2 C, define tiempo de alcanz Vo Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
12
PROCESAMIENTO ANALOGICO SIMULACIONES Integrador de onda cuadrada
Medidas II
Integrador de onda sinusoidal
Ing. Basilio Salas A.
13
PROCESAMIENTO ANALOGICO CIRCUITO COMPARADOR Compara dos tensiones que ingresan por sus entradas, siendo una de ellas de referencia. La salida Vo es de tipo digital.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
14
PROCESAMIENTO ANALOGICO CIRCUITO DETECTOR DE CRUCE POR CERO • Es un comparador que detecta, el momento que la señal de entrada analógica cambia de polaridad negativa a positiva. La salida Vo es una señal digital.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
15
PROCESAMIENTO ANALOGICO CIRCUITO SEGUIDOR DE TENSION • La salida Vo es la misma tensión ó señal aplicada en la entrada. Tienen una alta impedancia de entrada, y una baja resistencia de salida, y son utilizados como acopladores de señal.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
16
PROCESAMIENTO ANALOGICO AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACION
Es un circuito integrado, compuesto por 3 Amplificadores Opercionales. Tienen características operativas cercanas al ideal, y adecuan óptimamente las señales analógicas de entrada hacia la salida.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
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PROCESAMIENTO ANALOGICO EL AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACION Un amplificador de instrumentación ofrece las siguientes características:
Alta impedancia de entrada: 1.5 MΩ Alto rechazo en modo común (CMRR) Ganancia elevada y ajustable: 120 dB Pequeño offset: 25 uV máx Baja impedancia de salida: < 100 Ω Alta velocidad de respuesta: 2.8 V/us.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
18
PROCESAMIENTO ANALOGICO Simulaciones Comparador:
Seguidor de tensión
Comparador cruce por cero Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
19
PROCESAMIENTO ANALOGICO RECTIFICADORES DE PRECISION DE MEDIA ONDA. •
Rectificadores que eliminan el efecto de la tensión umbral de los diodos, y permiten la rectificación de señales con Vm menores a dicha tensión.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
20
INSTRUMENTOS BÁSICOS AC CONVERSOR AC/DC DE PRECISION • Circuito convertidor AC a DC A la salida del rectificador de precisión se conecta un circuito RC como filtro que permite obtener una tensión continua (Vcc) de valor igual al valor máximo (Vm) de la señal rectificada.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
21
Simulaciones RECTIFICADOR DE PRECISION DE MEDIA ONDA
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
22
PROCESAMIENTO ANALOGICO El Sensor Hall • Dispositivo, basado en el • El campo magnético B, fenómeno Hall, descubierto en produce una separación de 1879 por Edwin H. Hall, y consta los portadores de la de una oblea de semiconductor, corriente I, entre las caras por donde circula una corriente, y del semiconductor, dando sometido a un campo magnético B. lugar a una diferencia de potencial ó voltaje Hall (VH), entre dichas caras, proporcional al producto del campo magnético y la corriente.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
23
PROCESAMIENTO ANALOGICO El Sensor Hall • El sensor Hall, es un dispositivo electrónico bastante utilizado en la instrumentación, cuya estructura básica se muestra en la Fig.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
24
ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES Aplicaciones del Sensor Hall • El sensor Hall, se aplica en la medición de varias magnitudes eléctricas, al convertir estas en una intensidad de campo B.
• Así, una corriente que circula por un conductor arrollado en núcleo de ferrita, crea una intensidad de campo B, y este aplicado al sensor Hall, genera en su salida, un voltaje proporcional a la corriente. Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
25
ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES Multiplicador Hall • Una de las aplicaciones del sensor Hall, es como circuito multiplicador de 2 variables, como tensión y corriente, utilizado en la construcción de vatímetros y medidores de energía.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
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FUNDAMENTOS DE ELECTRONICA DIGITAL
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
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REPRESENTACION ANALOGICA Y DIGITAL DE MAGNITUDES •
Dentro de la tecnología de las mediciones eléctricas y otros campos, existen dos maneras básicas de representar el valor numérico de las cantidades o magnitudes: Analógica y digital
• Representación analógica •
Magnitudes analógicas, son aquellas que tienen un valor definido para todos los valores del tiempo, por consiguiente, su representación analógica es continua dentro un rango o periodo. La tensiones y corrientes alternas, así como continuas, son cantidades analógicas
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
v(t) = Vm sen wt
28
REPRESENTACION ANALOGICA Y DIGITAL DE MAGNITUDES • Representación digital. • Una magnitud es de tipo digital, cuando tiene valores definidos solo para ciertos valores del tiempo, y se representan por valores discretos o saltos • Los valores de las magnitudes de tipo digital, son procesadas en el sistema de los números binarios de dos dígitos: 1 y 0.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
29
SISTEMAS DE NUMERACION • Dentro del contexto general de los sistemas digitales, los valores numéricos (decimal) de las magnitudes, pueden ser expresados mediante los siguientes sistemas de numeración: a) Números binarios b) Números octales c) Números Hexadecimales
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
30
NUMEROS BINARIOS • CONCEPTO: Es aquel sistema de numeración que representa a los decimales mediante 2 símbolos (1 y 0). Es el sistema básico de la cuantificación digital, cuyas características principales son: • Base : • Valor decim : • Símbolos :
Conteo:
2 2N 1, 0
Ej: 1012 = 1x22 + 0x21 + 1x20 = 510 Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
31
CODIGOS BINARIOS • CODIGO BINARIO DIRECTO
• CODIGO BCD:
Expresa un numero decimal en binario natural o directo: • • • •
Ejemplos: 12 = 1100 23 = 100111 234 = 11101010 Etc.
Medidas II
Expresa cada digito de un numero decimal en binario de 4 bits: • • • •
Ejemplos: 12 = 0001 0010 23 = 0020 0011 234 = 0000 0011 0100 Etc.
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32
NUMEROS OCTALES • CONCEPTO: • EQUVALENTE BINARIO: Es aquel sistema que esta Para representar un octal en representado por los números binario, expresar cada digito decimales del 0 al 7. Sus del octal mediante un binario características principales son: de 3 bits: • Base: 8 • Valor decimal: 8N Ej: • Símbolos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 341 = 011 100 001 = 22510
Ej: 341 = 3x82 + 4x81 + 1x80 = 22510
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
33
NUMEROS HEXADECIMALES • CONCEPTO: Es aquel sistema que utiliza 16 símbolos alfanuméricos, y cuyas características principales son: • Base: 16 • Valor decimal: 16N • Símbolos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F
Ej: 2A6 = 2x162 + 8x161 + 5x160 = 67810
Medidas II
• EQUVALENTE BINARIO: Para representar un Hexadecimal en binario, expresar cada digito del Hexadecimal mediante un binario de 4 bits: Ej: 2A6 = 0010 1010 0110 = 67810
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ESTADOS ALTOS Y BAJOS • En los sistemas digitales, se tienen 2 estados: • ALTO = 1
y
BAJO = 0
• Circuitalmente, los estados tienen su equivalente en niveles de voltaje, siendo estos: • BAJO = 0 • ALTO = 1
: :
De 0 a 2 Voltios De 3,5 a 5 Voltios
• De 2 a 3,5 V, la respuesta del sistema digital es impredecible.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
35
UNIDADES BASICAS DE LOS CIRCUITOS DIGITALES • Realizan las operaciones lógicas elementales como la suma, multiplicación, inversa, y otros. Internamente son circuitos en base a diodos, transistores, resistencias, etc, encapsulados en circuitos integrados ó CHIPS. Compuertas NOR Compuertas OR. es la negación del OR, y realizan Realizan la suma lógica de los la suma lógica invertida de los estados aplicados a sus entradas. estados en sus entradas
Medidas II
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UNIDADES BASICAS DE LOS CIRCUITOS DIGITALES • Compuertas AND • Realizan la multiplicación lógica de los estados lógicos aplicadas a sus entradas
Medidas II
• Compuertas NAND • Es la negación del AND, y realizan la multiplicación lógica invertida de los estados aplicados a sus entradas
Ing. Basilio Salas A.
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UNIDADES BASICAS DE LOS CIRCUITOS DIGITALES • Compuerta NOT • Realiza la operación lógica de la inversión del estado aplicado a su entrada.
Medidas II
• Compuertas OR y NOR exclusivas • Realizan operaciones lógicas específicas.
Ing. Basilio Salas A.
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MODULOS DIGITALES •
Están constituidos por un conjunto de unidades lógicas integrados en un CHIP, y que cumplen función especifica en formato digital. Tienen varias entradas y salidas.
Medidas II
•
Dentro de la tecnología digital existen una gran variedad de circuitos integrados o chips, tanto en la familia TTL como MOSFET.
•
En la instrumentación digital se utilizan algunos de estos circuitos módulos digitales:
•
Multiplexores
•
Contadores
•
Registros
•
Decodificadores
•
Etc.
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MODULOS DIGITALES • Multiplexores Modulo que conexiona una de sus entradas con la salida, de acuerdo al código binario aplicado en sus entradas de selección
Medidas II
• Demultiplexores: Modulos digitales que realizan una función inversa a los multiplexores
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40
MODULOS DIGITALES • Multiplexor de 2 entradas: Tienen 2 entradas y una de selección
Medidas II
• Multiplexor de 8 entradas Tiene 3 entradas de selección y 8 entradas principales para “conectarlo” con la salida
Ing. Basilio Salas A.
41
MODULOS DIGITALES • Decodificadores BCD a 7segmentos Reciben en sus entradas binarios en BCD, y entregan 7 salidas que muestran el número decimal que corresponde al binario BCD de sus entradas.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
42
CONTADOR BCD •
Tiene la función de contar eventos o pulsos digitales que ingresan por su entrada CLK, y entrega en sus salidas secuencialmente del 0 al 9 en binario. En el décimo pulso produce un reset del conteo, volviendo a cero todos los bits, y empezando un nuevo conteo.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
43
Simulaciones CONTADOR BINARIO
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
44
CONTADOR Y DECODIFICADOR • Los contadores BCD generalmente trabajan en conjunto con un decodificador de 7 segmentos y un display, para mostrar objetivamente el conteo en números decimales.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
45
Simulaciones CONTADOR Y DECODIFICADOR
Medidas II
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46
CONTADORES BCD EN CASCADA • Para lograr el conteo con números de varios dígitos los contadores BCD se conectan en cascada, de tal manera que se muestren las unidades, las decenas, las centenas, etc.
Medidas II
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47
REGISTROS DIGITALES • Los registros están constituidos por varios módulos pequeños denominado flip flop tipo D. • Un flip flop tipo D, es aquel donde al aplicarse un pulso de transferencia en su entrada CLK, se produce un traslado del bit de entrada hacia la salida.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
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REGISTROS DIGITALES •
Son módulos digitales que tienen la propiedad de transferir los datos de sus entradas hacia sus salidas y retenerlos en estos, hasta que sean reemplazados por otros datos.
•
La transferencia de los datos hacia la salida se realiza mediante un flanco TPP del pulso, aplicado a la entrada CLK del registro.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
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TEMPORIZADOR MONOESTABLE • Circuito digital, cuya salida Q normalmente en BAJO, pasa al estado ALTO por un tiempo tp , mediante un pulso aplicado en su entrada T. El tiempo tp, es fijado por los componentes externos R y C.
Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
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HASTA LA PROXIMA
CHAU ! … Medidas II
Ing. Basilio Salas A.
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