Sistemas Digitales

Un sistema digital es un conjunto de dispositivos destinados¹ a la generación, transmisión, manejo, procesamiento o almacenamiento de señales digitales. También, y a diferencia de un sistema analógico, un sistema digital es una combinación de dispositivos diseñados para manipular cantidades físicas o información que estén representadas en forma digital; es decir, que solo puedan tomar valores discretos.

Para el análisis y la síntesis de sistemas digitales binarios se utiliza como herramienta el álgebra de Boole.

• sistemas digitales combinacionales: Aquellos cuyas salidas solo dependen del estado de sus entradas en un momento dado. Por lo tanto, no necesitan módulos de memoria, ya que las salidas no dependen de los estados previos de las entradas.

• sistemas digitales secuenciales: Aquellos cuyas salidas dependen además del estado de sus entradas en un momento dado, de estados previos. Esta clase de sistemas necesitan elementos de memoria que recojan la información de la 'historia pasada' del sistema.

Para la implementación de los circuitos digitales, se utilizan puertas lógicas (AND, OR y NOT), construidas generalmente a partir de transistores. Estas puertas siguen el comportamiento de algunas funciones booleanas.

Según el propósito de los sistemas digitales, se clasifican en: a) sistemas de propósitos especiales y b) sistemas de propósitos generales. Estos últimos permiten el cambio de su comportamiento mediante la programación de algoritmos de soluciones de problemas específicos. La mayoría de las computadoras modernas (año 2016) son sistemas digitales de propósito general.

TOMADO DE https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_digital

Lo que más me llamo la atencion de la materia fue convertir de lo analogo a lo digital, es interesante el proceso que se realiza para este, de como lo digital dia a dia reemplaza a lo analogo ya que nos brinda aplicaciones las cuales son mas precisas y eficientes para el uso del usuario. En mi pensamiento esta que dentro de unos 5 años ya todo sera digital.

Conversores de señales

Un conversor de señal digital a analógica o conversor digital analógico, CDA o DAC ( del inglés digital to analogue converter) es un dispositivo para convertir señales digitales con datos binarios en señales de corriente o de tensión analógica.

Las señales en la naturaleza tienen las características de ser continuas en su magnitud y en el diagrama temporal. La digitalización es necesaria para el procesamiento, almacenamiento y filtrado de señales analógicas con los beneficios que las señales digitales conllevan, como mayor inmunidad al ruido, circuitos electrónicos más simples para el procesamiento y almacenamiento. Representación unívoca de los elementos, cuya cantidad de símbolos es proporcional a ${\displaystyle {2}^{n}}$, siendo n la cantidad de bits.

TOMADO DE https://es.wikipedia.org/wiki/Conversor_de_se%C3%B1al_digital_a_anal%C3%B3gica

Generadores de paridad

Detectores/generadores de paridad

Los circuitos electrónicos digitales se basan en la transmisión y el procesamiento de información, lo que hace necesario verificar que la información recibida es igual a la emitida; no suelen producirse errores, por lo que cuando ocurren en la mayoría de los casos el error en la transmisión se produce en un único bit.

El método más sencillo y eficaz de comprobación de la transmisión de datos consiste en añadir a la información transmitida un bit más, con la misión de que el número de 1 transmitidos en total sea par (paridad par), o impar (paridad impar).

Detectores/generadores de paridad

Los generadores de paridad par son aquellos circuitos que generan un 0 cuando el número de 1 en la entrada es par y un 1 cuando es impar, en el caso de dos bit, sería como se muestra en la tabla de verdad:

Entradas		Salidas
A	B	P	I
0	0	0	1
0	1	1	0
1	0	1	0
1	1	0	1

P = paridad par, es decir un número de 1 par.

I = paridad impar, es decir un número de 1 impar.

Las funciones canónicas serán:

Cuya posible implementación se muestra en la figura:

Imagen 28. Elaboración propia

Como venimos comentando a lo largo de todo el tema estos circuitos no se suelen cablear, sino que se presentan como circuitos integrados, un ejemplo de generadores de paridad sería el CI 74180.

TOMADO DE
 http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/4750/4923/html/9_detectoresgeneradores_de_paridad.html

Tenemos el dato original 0111001. Vemos que la trama a transmitir tiene un número par de unos (4). Al añadir el bit de paridad obtendremos el siguiente carácter, que es el que se transmitirá a destino:Si usamos paridad par, ya hay un número par de unos, por tanto se añade un 0, y transmitiremos 00111001.Si usamos paridad impar, como hay un número par de unos, hemos de añadir otro 1 para conseguir un número impar, y transmitiremos 10111001.

Electronica Analoga

La Electrónica analógica. La electrónica analógica trabaja con valores continuos donde toma valores infinitos, además de tratar con señales que cambian en el tiempo de forma continua porque estudia los estados de conducción y no conducción de los diodos y los transistores que sirven para diseñar cómputos en el álgebra con las cuales se fabrican los circuitos integrados, además estudia los sistemas en los cuales sus variables son: tensión, corriente. En contraposición se encuentra la electrónica digital donde las variables solo pueden tomar valores discretos, teniendo siempre un estado perfectamente definido. La Electrónica analógica abarca muchos campos como por ejemplo, la electrónica analógica dinámica que trata de un circuito que traslada hondas o vibraciones a un sistema eléctrico, la analógica hidráulica la cual es existente entre una corriente del agua de superficie plana o un flujo bidimensional como ejemplo un reloj, el cual tiende a tener engranaje de diferentes tipos los cuales son movidos por un conductor el mueve los engranajes que son diferentes tamaños pero cada uno para una función especifica como la de los segundos, minutos y horas.

TOMADO DE https://www.ecured.cu/Archivo:Elect.JPG

Durante todo el semestre los conocimientos adquiridos para mi, ciertamente marcaron gran parte de mi estudio, ya que al ver algunos elementos como transistores, no sabia a fondo la gran importancia y la gran aplicación que estos prestan a la vida. Los amplificadores prácticamente esta en todo, desde un equipo de sonido, hasta un medio de comunicación mas avanzado. La vida eléctrica, es un ámbito complejo pero a su vez practicamente es todo en nuestro diario vivir.  

Transmisión FM

Un transmisor FM es un dispositivo móvil que convierte una salida de audio específica en una señal de radio FM. Puede ser conectada a un reproductor MP3, un sistema de radio por satélite, a unos auriculares y a otros muchos dispositivos de características similares. Uno de los usos más comunes que se le dan a estos transmisores FM es reproducir música desde un reproductor MP3 por medio de los altavoces del coche. La mayoría de los transmisores FM tienen un rango de unos diez metros. Una radio buena puede aumentar este rango hasta los 25 metros. De todos modos, debido a su bajo alcance, algunas veces un transmisor FM no vale para usar en grandes áreas urbanas, ya que las frecuencias que usa pueden quedar deterioradas con otras señales de radio.

Otras señales FM pueden interrumpir las señales de un transmisor FM, por lo que la situación puede empeorar dependiendo de dónde se esté. De todos modos, un transmisor FM tienen varias aplicaciones que son de gran ayuda. Por ejemplo, hace posible coger cualquier tipo de audio de un ordenador, incluyendo música u otras temáticas, y enviarlo a uno de estos transmisores FM. Se puede decir que básicamente trabajar como unos altavoces alternativos. Un beneficio de esto es que evita que una persona tenga que estar enganchada a un ordenador de sobremesa para escuchar la radio por Internet.

TOMADO DE http://www.electronica-basica.com/transmisor-fm.html

 sirve para transmitir por una frecuencia dada la música almacenada en USB o iPod. 
Para utilizarlo, se conecta el USB o iPod al aparato transmisor. Se sintoniza el radio de FM en la frecuencia a la que se programó el transmisor, de esa manera la música se puede oir en el radio y no con audífonos. 
Tiene la desventaja de que se puede producir un ruido de estática, y si el radio que sintonizas es un estéreo de auto, se podrían cruzar las transmisiones que porvengan de otro auto que esté estacionado al lado del tuyo.

Filtro pasa bajo

Un filtro paso bajo corresponde a un filtro electrónico caracterizado por permitir el paso de las frecuencias más bajas y atenuar las frecuencias más altas.¹ El filtro requiere de dos terminales de entrada y dos de salida, de una caja negra, también denominada cuadripolo o bipuerto, así todas las frecuencias se pueden presentar a la entrada, pero a la salida solo estarán presentes las que permita pasar el filtro. De la teoría se obtiene que los filtros están caracterizados por sus funciones de transferencia, así cualquier configuración de elementos activos o pasivos que consigan cierta función de transferencia serán considerados un filtro de cierto tipo.

En particular la función de transferencia de un filtro paso bajo de primer orden corresponde a ${\displaystyle H(s)=k{\frac {1}{1+{\frac {s}{\omega _{c}}}}}\,\!}$, donde la constante ${\displaystyle k\,\!}$ es sólo una ponderación correspondiente a la ganancia del filtro, y la real importancia reside en la forma de la función de transferencia ${\displaystyle {\frac {1}{1+{\frac {s}{\omega _{c}}}}}\,\!}$, la cual determina el comportamiento del filtro. En la función de transferencia anterior ${\displaystyle \omega _{c}\,\!}$ corresponde a la frecuencia de corte propia del filtro, aquel valor de frecuencia para la cual la relación entre la señal de salida y la señal de entrada es exactamente ${\displaystyle {\frac {\sqrt {2}}{2}}\,\!}$, relación que se puede aproximar a ${\displaystyle -3\ dB\,\!}$.

De forma análoga al caso de primer orden, los filtros de pasa bajo de mayor orden también se caracterízan por su función de transferencia, por ejemplo la función de transferencia de un filtro paso bajo de segundo orden corresponde a ${\displaystyle H(s)=k{\frac {\omega _{o}^{2}}{s^{2}+2\xi \omega _{o}s+\omega _{o}^{2}}}\,\!}$, donde ${\displaystyle \omega _{o}\,\!}$ es la frecuencia natural del filtro y ${\displaystyle \xi \,\!}$ es el factor de amortiguamiento de este.

TOMADO DE: https://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_bajo

El filtro pasa bajo su función es permitir el paso de frecuencias específicamente bajas y a su vez disminuye las frecuencias altas.

Amplificador operacional

El amplificador operacional ideal

10.1 Simbología y aplicaciones

El Amplificador Operacional (AO) es un circuito integrado que contiene varias etapas de transistores interconectados de manera que el conjunto puede amplificar señales  "amplificador"

Además, permite operar con señales  "operacional".

Encapsulado:

Símbolo circuital:

Donde:

V_ = entrada inversora

V₊ = entrada no inversora

V_O = salida

+V_CC, -V_DD = Alimentación necesaria para polarizar los transistores en región activa.

Simplificación:

Se entiende que existe +V_CC, -V_DD , de otra manera el amplificador operacional no funcionaría.

NOTA: Todas las tensiones se dan respecto a un único nodo de referencia (tierra/masa)

TOMADO DE http://repositorio.innovacionumh.es/Proyectos/P_19/Tema_1/UMH_11.htm

El puente de Tacoma

Video del puente

Este puente hacia un movimiento ondulatorio causado por las vibraciones de los automóviles que por allí  transitaban. Pero a su vez el puente se veía afectado por la resonancia del viento el cual viajaba a 68km por hora, lo que producía que el eje central del puente estuviera quieto, mientras qu los 2 extremos se retorcían hacia los lado.
Tomado de 
https://hipertextual.com/2012/02/puente-de-tacoma-viento-resonancia 

La resonancia

¿Qué es la resonancia?

La resonancia por definición nos da a entender que es la repercusión de un sonido emitido por otro, como un reflejo, además de que se puede saber que es la prolongación del sonido y este va disminuyendo.

“La resonancia es un estado de operación en el que una frecuencia de excitación se encuentra cerca de una frecuencia natural de la estructura de la máquina.Una frecuencia natural es una frecuencia a la que una estructura vibrará si uno la desvia y después la suelta. Una estructura típica tendra muchas frecuencias naturales. Cuando ocurre la resonancia, los niveles de vibración que resultan pueden ser muy altos y pueden causar daños muy rapidamente.”

Lo que significa que la resonancia es un fenómeno que se produce cuando coincide la fuerza propia de un sistema mecánico con la frecuencia de una excitación externa.

TOMADO DE

https://sonidoyresonancia.wordpress.com/

La resonancia es un gran influyente al momento de hacer construcciones, de producir sonido, viendose reflejado como ondas que pueden hacer interferencias o demoler construcciones.

Multisim

Múltiples Aplicaciones de Circuitos, Una Herramienta

Multisim es un entorno de simulación SPICE estándar en la industria. Es el principio básico de la solución para la enseñanza de circuitos para construir experiencia a través de la aplicación práctica del diseño, generación de prototipos y pruebas de circuitos eléctricos. El enfoque de diseño de Multisim le ayuda a reducir las iteraciones de prototipos y a optimizar los diseños de tarjetas de circuito impreso (PCB) al inicio del proceso.

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http://www.ni.com/multisim/whatis/esa/

Multisim es una herramientade gran apoyo para l implementacion y creacion de circuitos electronicos, cuenta con diversos prototipos que son utilizados segun la necesidad que requiera elk circuito, tambien los dispositivos que se utilizan para observar los comportamientos de los elementos

Registro de corriemiento

Registro de Corrimiento en Prezzi 

En estas diapositivas nos enseñan con claridad que es un registro de desplazamiento, como funciona y su utilizacion.

Memorias

Memoria RAM

La memoria de acceso aleatorio (en inglés: random-access memory),se utiliza como memoria de trabajo para el sistema operativo, los programas y la mayoría del software. Es allí donde se cargan todas las instrucciones que ejecutan el procesador y otras unidades de cómputo. Se denominan "de acceso aleatorio" porque se puede leer o escribir en una posición de memoria con un tiempo de espera igual para cualquier posición, no siendo necesario seguir un orden para acceder a la información de la manera más rápida posible.

Hay dos tipos básicos de memoria RAM

·         RAM dinámica (DRAM)

·         RAM estática (SRAM)

Los dos tipos de memoria RAM se diferencian en la tecnología que utilizan para guardar los datos, la memoria RAM dinámica es la más común.

La memoria RAM dinámica necesita actualizarse miles de veces por segundo, mientras que la memoria RAM estática no necesita actualizarse, por lo que es más rápida, aunque también más cara. Ambos tipos de memoria RAM son volátiles, es decir, que pierden su contenido cuando se apaga el equipo.

Antecedentes históricos de la memoria RAM

Memoria SRAM

Static Random Access Memory (SRAM), o Memoria Estática de Acceso Aleatorio es un tipo de memoria basada en semiconductores que a diferencia de la memoria DRAM, es capaz de mantener los datos, mientras esté alimentada, sin necesidad de circuito de refresco. Sin embargo, sí son memorias volátiles, es decir que pierden la información si se les interrumpe la alimentación eléctrica.

Características

La memoria SRAM es más cara, pero más rápida y con un menor consumo (especialmente en reposo) que la memoria DRAM. Es utilizada, por tanto, cuando es necesario disponer de un menor tiempo de acceso, o un consumo reducido, o ambos. Debido a su compleja estructura interna, es menos densa que DRAM, y por lo tanto no es utilizada cuando es necesaria una alta capacidad de datos, como por ejemplo en la memoria principal de los computadores personales.

Memoria DRAM

DRAM (Dynamic Random Access Memory) es un tipo de memoria dinámica de acceso aleatorio que se usa principalmente en los módulos de memoria RAM y en otros dispositivos, como memoria principal del sistema. Se denomina dinámica, ya que para mantener almacenado un dato, se requiere revisar el mismo y recargarlo, cada cierto período, en un ciclo de refresco. Su principal ventaja es la posibilidad de construir memorias con una gran densidad de posiciones y que todavía funcionen a una velocidad alta: en la actualidad se fabrican integrados con millones de posiciones y velocidades de acceso medidos en millones de bit por segundo. Es una memoria volátil, es decir cuando no hay alimentación eléctrica, la memoria no guarda la información. Inventada a finales de los sesenta, es una de las memorias más usadas en la actualidad.

Funcionamiento

La celda de memoria es la unidad básica de cualquier memoria, capaz de almacenar un Bit en los sistemas digitales. La construcción de la celda define el funcionamiento de la misma, en el caso de la DRAM moderna, consiste en un transistor de efecto de campo y un condensador. El principio de funcionamiento básico, es sencillo: una carga se almacena en el condensador significando un 1 y sin carga un 0. El transistor funciona como un interruptor que conecta y desconecta al condensador. Este mecanismo puede implementarse con dispositivos discretos y de hecho muchas memorias anteriores a la época de los semiconductores, se basaban en arreglos de celdas transistor-condensador.

Memoria ROM

La memoria de solo lectura, conocida también como ROM (acrónimo en inglés de read-only memory), es un medio de almacenamiento utilizado en ordenadores y dispositivos electrónicos, que permite solo la lectura de la información y no su escritura, independientemente de la presencia o no de una fuente de energía.

Los datos almacenados en la ROM no se pueden modificar, o al menos no de manera rápida o fácil. Se utiliza principalmente para contener el firmware (programa que está estrechamente ligado a hardware específico, y es poco probable que requiera actualizaciones frecuentes) u otro contenido vital para el funcionamiento del dispositivo, como los programas que ponen en marcha el ordenador y realizan los diagnósticos.

Antecedentes de la memoria ROM

El tipo más simple de ROM en estado sólido es de la misma antigüedad que la propia tecnología semiconductora. Las puertas lógicas combinacionales pueden usarse en conjunto para indexar una dirección de memoria de n bits en valores de m bits de tamaño (una tabla de consultas). Con la invención de los circuitos integrados se desarrolló la máscara ROM. La máscara ROM consistía en una cuadrícula de líneas formadas por una [[palabra (informáti58432 +259+56+5+6 z desarrollada por Toshiba o windows. Los diseñadores rompieron explícitamente con las prácticas del pasado, afirmando que enfocaba "ser un reemplazo de los discos duros", más que tener el tradicional uso de la ROM como una forma de almacenamiento primario no volátil. En 2007, NAND ha avanzado bastante en su meta, ofreciendo un rendimiento comparable al de los discos duros, una mejor tolerancia a los shocks físicos, una miniaturización extrema (como por ejemplo memorias USB y tarjetas de memoria MicroSD), y un consumo de potencia mucho más bajo.

Resumen tipo de memorias

Anteriormente habíamos visto que la memoria en los microcontroladores debe estar ubicada dentro del mismo encapsulado, esto es así la mayoría de las veces, porque la idea fundamental es mantener el grueso de los circuitos del sistema dentro de un solo integrado.

En los microcontroladores la memoria no es abundante, aquí no encontrará Gigabytes de memoria como en las computadoras personales. Típicamente la memoria de programas no excederá de 16 K-localizaciones de memoria no volátil (flash o eprom) para contener los programas.

·         La memoria RAM está destinada al almacenamiento de información temporal que será utilizada por el procesador para realizar cálculos u otro tipo de operaciones lógicas. En el espacio de direcciones de memoria RAM se ubican además los registros de trabajo del procesador y los de configuración y trabajo de los distintos periféricos del microcontrolador. Es por ello que en la mayoría de los casos, aunque se tenga un espacio de direcciones de un tamaño determinado, la cantidad de memoria RAM de que dispone el programador para almacenar sus datos es menor que la que puede direccionar el procesador. El tipo de memoria utilizada en las memorias RAM de los microcontroladores es SRAM, lo que evita tener que implementar sistemas de refrescamiento como en el caso de las computadoras personales, que utilizan gran cantidad de memoria, típicamente alguna tecnología DRAM. A pesar de que la memoria SRAM es más costosa que la DRAM, es el tipo adecuado para los microcontroladores porque éstos poseen pequeñas cantidades de memoria RAM. En el caso de la memoria de programas se utilizan diferentes tecnologías, y el uso de una u otra depende de las características de la aplicación a desarrollar, a continuación se describen las cinco tecnologías existentes, que mayor utilización tienen o han tenido:

·         Máscara ROM. En este caso no se “graba” el programa en memoria sino que el microcontrolador se fabrica con el programa, es un proceso similar al de producción de los CD comerciales mediante masterización. El costo inicial de producir un circuito de este tipo es alto, porque el diseño y producción de la máscara es un proceso costoso, sin embargo, cuando se necesitan varios miles o incluso cientos de miles de microcontroladores para una aplicación determinada, como por ejemplo, algún electrodoméstico, el costo inicial de producción de la máscara y el de fabricación del circuito se distribuye entre todos los circuitos de la serie y, el costo final de ésta, es bastante menor que el de sus semejantes con otro tipo de memoria.

·         Memoria PROM (Programable Read-Only Memory) también conocida como OTP (One Time Programable). Este tipo de memoria, también es conocida como PROM o simplemente ROM. Los microcontroladores con memoria OTP se pueden programar una sola vez, con algún tipo de programador. Se utilizan en sistemas donde el programa no requiera futuras actualizaciones y para series relativamente pequeñas, donde la variante de máscara sea muy costosa, también para sistemas que requieren socialización de datos, almacenados como constantes en la memoria de programas.

·         Memoria EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory). Los microcontroladores con este tipo de memoria son muy fáciles de identificar porque su encapsulado es de cerámica y llevan encima una ventanita de vidrio desde la cual puede verse la oblea de silicio del microcontrolador. Se fabrican así porque la memoria EPROM es reprogramable, pero antes debe borrase, y para ello hay que exponerla a una fuente de luz ultravioleta, el proceso de grabación es similar al empleado para las memorias OTP. Al aparecer tecnologías menos costosas y más flexibles, como las memorias EEPROM y FLASH, este tipo de memoria han caído en desuso, se utilizaban en sistemas que requieren actualizaciones del programa y para los procesos de desarrollo y puesta a punto.

·         EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory). Fueron el sustituto natural de las memorias EPROM, la diferencia fundamental es que pueden ser borradas eléctricamente, por lo que la ventanilla de cristal de cuarzo y los encapsulados cerámicos no son necesarios. Al disminuir los costos de los encapsulados, los microcontroladores con este tipo de memoria se hicieron más baratos y cómodos para trabajar que sus equivalentes con memoria EPROM. Otra característica destacable de este tipo de microcontrolador es que fue en ellos donde comenzaron a utilizarse los sistemas de programación en el sistema que evitan tener que sacar el microcontrolador de la tarjeta que lo aloja para hacer actualizaciones al programa.

·         Memoria flash. En el campo de las memorias reprogramables para microcontroladores, son el último avance tecnológico en uso a gran escala, y han sustituido a los microcontroladores con memoria EEPROM.

A las ventajas de las memorias flash se le adicionan su gran densidad respecto a sus predecesoras lo que permite incrementar la cantidad de memoria de programas a un costo muy bajo. Pueden además ser programadas con las mismas tensiones de alimentación del microcontrolador, el acceso en lectura y la velocidad de programación es superior, disminución de los costos de producción, entre otras.

TOMADO DE 

https://sites.google.com/site/electronicadigitaluvfime/5-1tipos-de-memorias-ram-rom-dram-sram

Las memorias es un metodo de almacenamiento de datos que requieran alta o baja capacidad, se han convertido en nuestro dia a dia ya que para guardar o almacenar la minima cosa requerimos a ellas, siendo así unas de las mayores cinfuencias de la vida de los hombres.