¿Qué es La Electrónica Digital? Todo lo que Debes Saber

La Electrónica Digital, es una parte de la electrónica que se pone en marcha a través de las señales digitales o con los servicios de las tensiones eléctricas que son bajas o escasas. En este artículo vamos a hablar sobre la Electrónica Digital, así como la electrónica analógica, de manera que pueda conocer la diferencia que existe entre ellas.

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¿En que consiste la Electrónica Digital?

La electrónica Digital llega a ser una parte de la electrónica que se encarga de trabajar con las señales digitales, lo que significa que es la responsable de trabajar con los valores de las tensiones o de las corrientes eléctricas que únicamente pueden tener unos 2 estados durante un tiempo, exista o no exista tensión o corriente. Por tal motivo esta clase de electrónica es considerada como de 2 dígitos que son el 0 y el 1, es decir, que se trata de una electrónica Binaria.

El valor 1 por lo general se encuentra relacionado con el valor máximo de la corriente o tensión eléctrica y en el caso del estado en que se encuentra relacionado, es el valor mínimo o con la ausencia de la misma. En diversos sistemas analógicos están siendo cambiados por los sistemas digitales, ya que estos pueden ejercer funciones parecidos a causa de las inherentes ventajas que ofrecen. Las cuales son:

  • Una Mayor Confabulación, que es Conveniente entre la mayoría de los Circuitos Integrados.
  • Una Mayor Facilidad en cuanto al Diseño.
  • Posee gran Flexibilidad, a causa del carácter programable de varios circuitos digitales.
  • Posee un tipo de Procesado y de transmisión de datos de una manera que es mucho más eficaz y confiable.
  • Posee una gran Facilidad de almacenamiento.
  • Produce un Menor coste a nivel general.

Electrónica Analógica

La electrónica analógica llega a ser una parte de la misma que se encarga de trabajar con las señales analógicas esto significa, que la misma es la responsable de trabajar con las corrientes y con las tensiones que continuamente están variando de valor durante un tiempo, de la misma forma que la la corriente alterna o incluso de los valores que en todo momento se mantienen en el mismo valor de intensidad y de tensión, como sucede con la corriente continua.

Cuando ocurre esto entonces nos referimos a la Electrónica analógica.

Por lo general el sistema de Electrónica Digital suele ser clasificada en unos 2 grupos grandes que son:

  • 1er Grupo: Combinacionales

Las combinaciones consisten en las salidas de tiempo en cualquier ocasión, lo cual depende del tipo de valor de las entradas que pasan en ese mismo período de tiempo, a excepción de los atrasos propios de los dispositivos electrónicos. Por lo cual se consideran como Sistemas sin Memoria.

  • 2do Grupo: Secuenciales

Las Secuenciales consisten en la salida del sistema lo que va a depender del tipo de valor de las entradas que ocurren en ese mismo tiempo y también varía de acuerdo al estado del sistema; en pocas palabras va a depender de la historia que ha tenido este sistema anteriormente. Por lo que se consideran como Sistemas con Memoria.

Posteriormente, cuando ya se tenga claro de que se trata la Electrónica Digital, se puede comenzar a estudiarla a través de las designadas Puertas Lógicas y de ciertas clases de Operaciones Lógicas en Binario. Ahora, ¿Qué es una Variable Binaria?

Una de las grandes herramientas que puede emplear para la elaboración de la Electrónica digital o de los circuitos digitales es el Divisor de Corriente, cual le ayudará grandemente en esto.

  • Variable Binaria

Todo valor variable es aquel que solo toma unos 2 valores, o podemos decir que solo es aquel que agarra solo 2 dígitos “Dígitos = Digital” que suelen corresponder a solo 2 distintos estados. Dichas variables solamente son utilizadas para colocar el estado en el que 1 elemento de entrada o de maniobra se encuentra, como, por ejemplo, un mando o un botón y el estado del receptor que es por ejemplo un Motor Eléctrico o una Lámpara, llegando a ser el criterio que se toma distinto para cada uno de ellos.

  • Los Receptores o los Elementos de Salida: Entre ellos Lámparas, Timbres, Motores, entre otros, se encuentren prendidas (que es el estado 1) o apagada (que es el estado 0).
  • Los Elementos de Entrada: Entre ellos el Botón, un Control de Mando, un Sensor, entre otros, que es accionado (que es el estado 1) y que se encuentra sin accionar (que se trata del estado 0).

Cuando hablamos de “Accionado” esto significa que el mismo va a cambiar de posición lo que la compara cuando estaba en estado de reposo. Podemos visualizar un control de mando que la posición del mismo en reposo es abierta, el estado de este llegaría a ser “0”.

Si una persona pulsa un botón de este mando y le cambia la posición, su posición actual en ese momento llegaría a ser un Control de Mando cerrado y el estado cambiaría a “1”. Este cambio igualmente podría ser inverso. En los casos de los elementos de entrada de los valores “0” y “1” los mismos no se encuentran relacionados a que deban de estar abiertos como estaban anteriormente.

En las ocasiones en que los elementos de entrada de los valores “0” y “1” no necesariamente deben de estar abiertos o cerrados, sino más bien al cambio de estado del reposo cuando es activado o presionado.

En Resumen, podemos decir que el estado solamente llega a funcionar si el interruptor o botón se ha llegado a pulsar o no. Cuando es pulsado pasa al estado 1, cuando no está siendo pulsado su estado es 0 cuando se trata de un elemento de salida, como, por ejemplo, un Motor Eléctrico o incluso puede ser una lámpara, si se encuentran funcionando entonces su estado llegaría a ser “1” y si no se encuentran en funcionamiento el estado del mismo llegaría a ser “0”.

  • Las Operaciones Lógicas (Álgebra de Boole)

Las operaciones lógicas son todas aquellas clases de operaciones matemáticas que son usadas dentro del sistema Binario, al igual que el sistema de numeración que únicamente utiliza el “0” y el “1”. Como podemos ver las operaciones lógicas son muy fáciles, sin embargo, es de gran importancia que sean muy bien conocidas cuando se tengan que calcular los resultados de las llamadas funciones lógicas.

Las Puertas Lógicas

Se trata de los elementos electrónicos que se encuentran siendo representados bajo el símbolo con 1 o 2 entradas, que hasta pudieran llegar a ser muchas más entradas y por 1 sola salida que es la encargada de realizar una determinada función que es la ecuación de las variables binarias, que son las que agarran solo unos de los valores de salida de acuerdo a la función de los de la entrada.

Las puertas lógicas de la misma forma llegan a simbolizar un tipo de circuito eléctrico y cada una de estas puertas tienen su propia tabla de la verdad, en la que van a estar personificados todos aquello valores de entrada posible que puede contener y los que suelen pertenecer a los de salida, de acuerdo a la ocupación que practiquen. Ahora vamos a conocer la primera puerta lógica de la electrónica digital.

Puerta Lógica Igualdad (Función Igualdad)

La función que ejerce esta puerta llega a ser de tal manera que el valor de la salida del motor suele ser el mismo que el estado de la entrada que es el control de mando o botón. El botón que se encuentra en un estado 0 que es sin accionar, mantiene a la lámpara apagada, o en el mismo estado del botón que es 0.

Si en este momento se llega a pulsar el botón, se pone en un estado 1 que es activo, por lo que la lámpara se prende y de la misma manera pasa a un estado 1. La tabla de la verdad de esta puerta es la que llega a dar los estados de la salida para los estados de entrada posibles, que en este momento estamos describiendo a solo 2 “0 y 1”.

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Puerta NO o NOT (Negación)

Esta se trata de una puerta donde la entrada en todo momento va a estar en el lado contrario de la salida. En cuanto a las funciones de esta, una especie de barra que se encuentra sobre una variable quiere decir que la misma va a tomar el valor contrario, esto es conocido como el valor invertido.

La función de esta puerta es la que se refiere que el estado de la salida S, va a ser la entrada, sin embargo, invertida, lo que significa que la salida va a ser todo lo contrario a la entrada. Si llega a ser 0, la invertida de esta llegaría a ser 1. Si llega a ser 1 entonces la inversión sería cero (0). Por lo que, si el pulsador llega a estar en el estado (0) que es cerrado y sin pulsar, la lámpara va a estar en estado 1 a pesar de que el pulsador esté en estado cero (0).

Cuando el pulsador esté en un estado 1 que es encendido la lámpara va a pasar a estar en estado (0) que es apagada. La gran mayoría de las puertas lógicas que son invertidas a la salida el símbolo de esta va a ser un Circulo pequeño ubicada en el extremo.

Puerta O o OR (Función Suma, Contactos en Paralelo)

En esta ocasión existen unos 2 componentes de entrada que son conocidos como los pulsadores. Para que de esta manera la lámpara se encuentre prendida en estado 1 por lo que debe de estar 1 de los pulsadores no importa cual se ellos presionado para que esté en estado 1 o incluso pueden ser los 2. Por lo que puede observar que al momento de sumar las 2 entradas en la tabla de la verdad que es 0 + 1 y 0 + 0 es = 1.

Puerta AND (Función Multiplicación, Contactos en Serie)

En esta ocasión con respecto a esta puerta para que la lámpara o la entrada se encuentre prendida es requerido que se encuentren en el estado 1 ambos pulsadores y al mismo tiempo. Importante 1 x 1 = 1 0 x 1 = 1. Por medio de estas 4 puertas lógicas es que se pueden elaborar todos los circuitos electrónicos digitales, sin embargo, de la misma manera suele ser una recomendación que se conozcan las 2 puertas lógicas adicionales para lograr una simplificación de todos los circuitos elaborados.

Puerta NOR (Función Suma Invertida)

En esta puerta podemos saber que la función va a venir representada por la misma simbología. Por otra parte, al punto de salida se le conoce como “Y”, se puede denominar con cualquier clase de letra en Mayúscula. En el caso de las entradas la misma son iguales, pero en Mayúsculas como “A y B”, sin embargo, están invertidas. Puede observar que existe una probabilidad de salida 1 al momento en que los 2 pulsadores, que están cerrados o en reposo, es decir, que se encuentran sin activar, como el estado 1.

Si alguno de los 2 pulsadores es accionado los mismos van a estar abiertos y la lámpara va a pasar a estar apagada o cerrada. El símbolo de este es parecido al de la puerta OR a diferencia que posee un Círculo pequeño en el extremo del símbolo. Por lo que lo lleva debido a que se invierten.

Puerta NAND (Función Producto Invertido)

Como se encuentran en un tipo de sistema paralelo los 2 pulsadores están sin activar, es decir, en un estado 0, por lo que la lámpara se encontrará prendida y en estado 1 y a pesar de que la persona presione y abra uno de los pulsadores la lámpara continuará encendida. Solo en las ocasiones en que se lleguen a pulsar ambos (que los 2 se encuentren abiertos) y lleguen a estar en un estado 1, lo que hace que la lámpara se apague y pase a ser un estado 0.

Por lo que hasta estos momentos, solo hemos podido observar que las puertas lógicas se encuentran aisladas, sin embargo, dichas puertas funcionan para lograr ejecutar o elaborar unos circuitos que sean mucho más complejos unificando cada una de ellas con las demás, lo que da como resultado final un gran circuito lógico combinacional especial.

Tabla de la Verdad Electrónica Digital

Cuando se presente un problema lo principal que se debe de hacer es conocer cual es el número de variables de las entradas, entre ellos se encuentran:

  • Los Sensores
  • Los Pulsadores
  • Los Interruptores, entre otros.

Que van a ser usados y en cada variable se le debe de asignar una letra como, por ejemplo, “a, b, c” sucesivamente. Al tipo de elemento de salida se le conoce con la letra “S”. Ahora, después de todo esto, solo se debe de sacar la tabla de la verdad en donde se va a colocar los valores posibles de cada una de estas variables de entrada que son “0 o 1” y del valor que va a tomar la salida de los estados que es “S” para cada una de las combinaciones de los valores de dichas variables de la entrada.

Esta clase de tabla es la que muchos llegan a conocer bajo el nombre de “Tabla de la Verdad” del circuito o de los problemas. Un ejemplo de esto, puede ser una caja fuerte, donde la misma es abierta al momento es que se le introduce una combinación de 2 pulsadores al mismo tiempo.

Para este ejemplo, contamos con 2 pulsadores que son “a y b” y con una salida que llegaría a ser el Motor de la misma Caja Fuerte. Este tipo de motor va a funcionar para la apertura de la caja, lo que significa, que va a entrar en el estado 1, cuando los pulsadores “a y b” que son los pulsadores se encuentren accionados al mismo tiempo, entran en un estado 1, que por lo habitual están abiertos. Para el restante de las combinaciones de los pulsadores “a y b” su estado de salida llegaría a ser el “Estado 0”.

Ahora bien, ya conocemos como es que funciona la tabla de la verdad. Si no la conoces les vamos a mostrar la tabla de la verdad. Se trata de una clase de tabla con unas 2 variables de entrada “a y b” y también con 1 salida. Por lo que en este caso vamos a presentar una tabla con 4 casos posibles.

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Función Lógica

Para poder sacar lo que es la función lógica utilizamos lo antes mencionado la llamada Tabla de la Verdad. Seleccionamos únicamente la fila que den como salida el valor de 1 por ejemplo, en la que les mostré anteriormente solamente existe 1 y se trata de la última y va a ser multiplicada por las variables de la entrada de cada una de las filas que lleguen a tener el valor 1, ya sabe que solo hay 1, llegando a colocar invertidas todas las demás que posean el valor de cero (0) y en un estado normal todas aquellas que lleguen a tener el valor 1.

Vamos a tomar un caso que posee 2 de ellas el valor 1 después no va a habar ninguna que esté invertida. La función lógica de esta llegaría a ser la siguiente:

  • S = a x b

Si se llegase a contar con 2 filas con una salida 1 que va a tener unos 2 productos y dichos productos se van a sumar para lograr sacar la función (el cual no es el caso). Esta manera es la que se denomina “Suma de Productos” en el idioma inglés es “minterms”. Existe otra manera que es la de “Productos de suma”, que en el idioma ingles es “maxterms” que llegaría a ser el caso contrario de lo que estamos hablando.

Se van a tomar todos los valores que lleguen a dar a la salida 0 en dicha tabla de valores, después se van a hacer la sumatoria de todos ellos, sin embargo, al momento de llegar a invertir las variables que lleguen a contar con el número 1 o valor 1 y a su vez las no invertidas que lleguen a contar con el valor 0 que sería lo contrario y dichas sumatorias llegarían a ser multiplicadas.

En este ejemplo podríamos tener unas 3 especies de combinaciones que le llegan a dar la salida 0 que llegaría a ser:

  • S = (a+ b) x (a+ b´) x (a´ + b).

Una clase de ecuación que suele ser mucho más extensa que en este caso. Por lo general en todo momento se va a utilizar el ejemplo del 1er caso que es la “Suma de los Productos” debido a que la tabla de la verdad llega a poseer una menor cantidad de salidas 1 que en el caso de las 0.

Si es una persona que está comenzando en esta materia y quiere volverse un experto le recomendamos que comience aprendiendo un poco de Electrónica Básica para que poco a poco vaya avanzando por este largo camino tecnológico.

Circuito Lógico con Puertas Lógicas

Ya cuando tengamos la función lógica y también la tabla de la verdad lista solo debemos de hacer el circuito lógico combinacional llegando a colocar muchas líneas verticales como también las variables de las entradas que se tengan, en esta ocasión llegaría a ser 2 a diferencia del ejemplo anterior. También pudiéramos llegar a colocar las líneas en horizontal.

Colocamos las líneas horizontales para cada una de las variables de dicho producto de la función, poniendo ara las invertidas variables la Puerta Lógica NO el cual en este caso no existe. Por lo que unimos todas las variables de cada uno de los productos con lo que es la función AND que viene a ser el producto y al final se unen todos los productos por medio de la Puerta Lógica O que es la función de suma.

Por lo que podemos imaginarnos que el problema es el que propone que la caja fuerte se llegue a abrir cuando ciertos de los pulsadores llegue a estar activado, ya que cuando ambos lo están no lo va a estar. Ahora vamos a tener unas 2 filas con la salida número 1, por esto se debe de sumar los 2 productos que se han obtenido.

Como de la misma manera se tienen unas variables de las entradas que estén invertidas habrá que colocar en cada una de ellas la puerta inversora mucho antes de que el producto se ponga y al finalizar para de esa manera lograr unificar los 2 productos que se usan para la puerta lógica O. 

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