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Circuitos digitales
- 1. Aprobado: Fecha: Consejo Técnicode la Facultad 25 de febrero, 4 y 17 de marzo, y 16 de junio de 2005 Consejo Académico del Área de las Ciencias 8 de agosto de 2005 Físico Matemáticas y de las Ingenierías UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE ESTUDIO CIRCUITOS DIGITALES 0526 7º 10 Asignatura Clave Semestre Créditos Ingeniería Mecánica e Industrial Ingeniería Mecatrónica Ingeniería Mecatrónica División Departamento Carrera(s) en que se imparte Asignatura: Horas: Total (horas): Obligatoria X Teóricas 4.0 Semana 6.0 Optativa Prácticas 2.0 16 Semanas 96.0 Modalidad: Curso, laboratorio Seriación obligatoria antecedente: Electrónica Básica Seriación obligatoria consecuente: Ninguna Objetivo(s) del curso: El alumno analizará y diseñará sistemas digitales combinacionales y secuenciales con circuitos discretos estándares y con dispositivos lógicos programables. Temario NÚM. NOMBRE HORAS 1. Sistemas de numeración 2.0 2. Códigos 2.0 3. Álgebra de Boole 6.0 4. Técnicas de minimización 6.0 5. Circuitos integrados digitales 6.0 6. Circuitos combinacionales 20.0 7. Circuitos secuenciales 22.0 64.0 Prácticas de laboratorio 32.0 Total 96.0
- 2. CIRCUITOS DIGITALES (2/ 5) 1 Sistemas de numeración Objetivo: El alumno será capaz de entender y utilizar los diferentes sistemas de numeración. Contenido: 1.1 Representación de los números 1.2 Conversión de base M a base 10 1.3 Conversión de base 10 a base M 1.4 Sistema binario, octal y hexadecimal 1.5 Conversión de base binaria a octal y viceversa 1.6 Conversión de base binaria a hexadecimal y viceversa 1.7 Operaciones aritméticas con números no signados 1.8 Sistemas de numeración complementarios 1.9 Representación binaria de números signados 1.10 Operaciones aritméticas con números binarios signados 2 Códigos Objetivo: El alumno comprenderá y aplicará los diferentes códigos empleados en los sistemas digitales Contenido: 2.1 Introducción 2.2 Bits, bytes, palabras y nibbles 2.3 Códigos binarios, BCD, reflejados, exceso 3,alfanuméricos y Gray 2.4 Paridad y detección de errores 3 Álgebra de Boole Objetivo: El alumno será capaz de manejar el álgebra de Boole para poder manipular las funciones booleanas en sus diferentes formas de expresión Contenido: 3.1 Definición axiomática del álgebra de Boole 3.2 Teoremas y propiedades del álgebra de Boole 3.3 Funciones Booleanas 3.4 Tablas de verdad 3.5 Forma canónica de funciones de Boole 3.5.1 Forma canónica en suma de productos 3.5.2 Forma canónica en producto de sumas 3.6 Relación de operadores y variables del álgebra de Boole con los símbolos lógicos 3.7 Transformación de una función de Boole a su diagrama lógico 4 Técnicas de minimización Objetivo: El alumno podrá minimizar cualquier función de Boole de N variables seleccionando el método más adecuado
- 3. CIRCUITOS DIGITALES (3/ 5) Contenido: 4.1 Teoremas de reducción 4.2 Método de mapas de Karnaugh 4.3 Método de mapas de Karnaugh con variables dentro del mapa (map-entered variables) 4.4 Método de Quine Mac.Cluskey 5 Circuitos integrados digitales Objetivo: El alumno analizará circuitos lógicos partiendo de su relación con el álgebra de Boole y comprender el funcionamiento de las diferentes familias lógicas Contenido: 5.1 Compuertas lógicas 5.2 Elementos que constituyen a las compuertas lógicas 5.3 Escala de integración de los circuitos integrados 5.4 Convención de lógica 5.4.1 Convención de lógica positiva 5.4.2 Convención de lógica negativa 5.5 Tabla de voltajes 5.6 Características de las familias lógicas 5.6.1 Lógica de diodos (DL) 5.6.2 Lógica de transistor-diodo (DTL) 5.6.3 Lógica de resistencia-transistor (RTL) 5.6.4 Lógica de transistor-transistor (TTL) 5.6.5 Lógica de emisor acoplado (ECL) 5.6.6 Lógica de inyección integrada 6 Circuitos combinacionales Objetivo: El alumno podrá comprender y diseñar circuitos lógicos combinacionales con circuitos integrados de pequeña y mediana escala de integración. Contenido: 6.1 Transformación de las funciones de Boole a circuitos lógicos equivalentes usando circuitos de pequeña escala de integración (SSI) 6.1.1 Transformación de funciones de Boole a sus circuitos lógicos usando compuertas AND y OR 6.1.2 Transformación de funciones de Boole a sus circuitos lógicos usando compuertas NAND 6.1.3 Transformación de funciones de Boole a sus circuitos lógicos usando compuertas NOR 6.1.4 Compuertas lógicas EXOR y EXNOR 6.2 Circuitos lógicos de mediana escala de integración 6.2.1 Sumadores 6.2.2 Restadores 6.2.3 Multiplicadores binarios 6.2.4 Comparadores 6.2.5 Verificadores de paridad 6.2.6 Codificador de BCD a 7 segmentos 6.2.7 Decodificadores
- 4. CIRCUITOS DIGITALES (4/ 5) 6.2.8 Multiplexores 6.2.9 Dispositivos lógicos programables (PLD) 6.2.9.1 Memorias (PROM) 6.2.9.2 Arreglos lógicos programables (PLA) 6.2.9.3 Lógica de arreglo programable (PAL) 6.3 Transformación de las funciones de Boole a circuitos lógicos equivalentes usando circuitos de mediana escala de integración (MSI) 6.3.1 Transformación de funciones de Boole a sus circuitos lógicos usando multiplexores 6.3.2 Transformación de funciones de Boole a sus circuitos lógicos usando decodificadores 6.3.3 Transformación de funciones de Boole a sus circuitos lógicos usando memorias 6.3.4 Transformación de funciones de Boole a sus circuitos lógicos usando PAL 6.4 Riesgos en circuitos lógicos combinacionales 6.4.1 Riesgo en funciones (function hazards) 6.4.2 Riesgo en lógica (logic hazard) 6.4.3 Diseño de circuitos lógicos combinacionales sin riesgos 6.5 Análisis y diseño de circuitos lógicos combinacionales asistido por computadora 7 Sistemas secuenciales Objetivo: El alumno podrá analizar y diseñar circuitos lógicos secuenciales con circuitos de pequeña y mediana escala de integración Contenido: 7.1 Estructura de la máquina secuencial de Mealy y la máquina secuencial de Moore 7.1.1 Estado presente y estado siguiente 7.1.2 Etapa de decodificación de estado siguiente 7.1.3 Etapa de decodificación de salida 7.1.4 Elementos de memoria 7.2 Diagrama de máquinas de estado algorítmico (carta ASM) 7.3 Flip-flops 7.3.1 Flip-flop RS asíncrono y síncrono 7.3.1.1 Tabla característica 7.3.1.2 Ecuación característica 7.3.1.3 Carta ASM 7.3.2 Flip-flop D asíncrono y síncrono 7.3.3 Flip-flop T asíncrono y síncrono 7.3.4 Flip-flop JK asíncrono y síncrono 7.3.5 Flip-flop maestro-esclavo 7.4 Sistemas secuenciales síncronos 7.4.1 Definición del sistema secuencial síncrono 7.4.2 Diagrama de máquinas de estado algorítmicas (carta ASM) 7.4.3 Asignación de estados 7.4.4 Tabla de estados 7.4.5 Algoritmos para la reducción de estados 7.4.6 Diagramas de tiempo 7.4.7 Diseño de máquinas secuenciales síncronas usando circuitos combinacionales de gran escala de integración 7.4.8 Diseño de máquinas secuenciales síncronas usando circuitos combinacionales como multiplexores y decodificadores 7.4.9 Diseño de contadores asíncronos
- 5. CIRCUITOS DIGITALES (5/ 5) Bibliografía básica: SANDIGE, Richard S. Modern digital design U.S.A. McGraw Hill, 1990 FLETCHER, William I. An engineering approach to digital design U.S.A. Prentice Hall, 1997 Bibliografía complementaria: The Technical Staff of Monolithic Memories Inc Designing with programmable array logic U.S.A. McGraw Hill, 1983 MANO M., Morris Diseño digital México Prentice Hall, 2000 Sugerencias didácticas: Exposición oral X Lecturas obligatorias X Exposición audiovisual X Trabajos de investigación X Ejercicios dentro de clase X Prácticas de taller o laboratorio X Ejercicios fuera del aula X Prácticas de campo Seminarios Otras Forma de evaluar: Exámenes parciales X Participación en clase X Exámenes finales X Asistencias a prácticas X Trabajos y tareas fuera del aula X Otras Perfil profesiográfico de quienes pueden impartir la asignatura Preferentemente académico de la UNAM con área de competencia y trabajo a fin a la asignatura. Puede ser impartida por un profesor de asignatura con actividad profesional o académica directamente relacionada con el programa de la asignatura y con su aplicación profesional.