En este tutorial, aprenderá sobre el sistema numérico, cómo representar valores analógicos, cómo representar valores digitales usando el sistema numérico digital y una introducción a los números binarios.
También analiza cómo se pueden utilizar varios sistemas lógicos de circuitos digitales y sistemas numéricos digitales para representar voltajes analógicos. Este tutorial es una breve introducción al sistema numérico, y los sistemas numéricos individuales se discutirán en un tutorial separado.
Tabla de contenido
Introducción
El método más común de comunicación entre los seres humanos es la conversación. Dos personas que entienden el mismo idioma pueden comunicarse entre sí de manera más rápida y eficiente a través de la conversación que de cualquier otra manera.
En los viejos tiempos, la marina usaba banderas de señales. Luces intermitentes y movimiento de brazo para la comunicación entre barcos (esto se llama semáforo, código de acción del brazo). Cuando un avión sin radio se acerca a un aeródromo para aterrizar, recibe una señal de una pistola de luz ubicada en la torre.
Fundamentos del Sistema Numérico
La idea de contar personas, el material se desarrolló lentamente, y durante un cierto período de tiempo el sistema numérico se afianzó en la humanidad. Por lo tanto, varios tipos de métodos de cálculo se mejoran y desarrollan rápidamente, lo que está ampliando la variedad de métodos y soluciones en el campo de la ciencia y la tecnología.
Los métodos más avanzados y efectivos se inventaron utilizando la arquitectura del sistema numérico. El nacimiento de una computadora comienza con la implementación de diferentes tipos de código comprensible.
El sistema numérico general que utilizamos en nuestra vida diaria se conoce como sistema decimal, en el que los 10 símbolos básicos se llamaban números, a saber, 0, 1 y 2,… 9 En uso.
Con la ayuda de estos números de 10 dígitos, puedes escribir cualquier número y este sistema decimal también se conoce como sistema de dígitos, lo que significa que el valor representado por el número depende de la posición de los dígitos dentro del número.
Dado que estamos usando 10 dígitos para representar números, llamamos 10 a la base del sistema decimal. Ejemplo: 2410 significa 2*10 + 4 = 24 en el sistema decimal.
El diseño de las primeras computadoras electrónicas era muy engorroso porque utilizaba el sistema decimal, que requería 10 niveles únicos para cada pedido. Definir y mantener estos 10 niveles se ha convertido en un gran problema.
Por lo tanto, se adoptó un sistema simple de encendido y apagado, también conocido como sistema binario. Un completo sistema informático sustituyó el sistema decimal por este nuevo y revolucionario sistema binario. En aritmética binaria, las cantidades existen o no existen.
Este tipo de toma de decisiones es relativamente fácil de implementar con circuitos lógicos en los que el voltaje está presente o no presente en la salida de cada bloque sublógico. Esto se puede denominar un sistema “binario”. Ejemplo: 112 En el sistema de un solo decimal, significa 1 * 2 + 1 = 3 (310).
Binario
Todos los sistemas informáticos se comunican y operan en números binarios, utilizando únicamente los números 0 y 1. Solo se adoptarán dispositivos con dos estados posibles. Estos son algunos ejemplos de estos dispositivos:
- Los transistores pueden funcionar en un estado bloqueado o saturado, pero no en la zona activa.
- Puede abrir o cerrar el interruptor.
- Las declaraciones se pueden caracterizar como verdaderas o falsas.
Un bit es una forma sencilla de decirlo PorNari DijiT. Una unidad de información expresada como la elección de una de dos posibilidades. Aquí hay dos posibilidades de información: 0 o 1. En este lenguaje binario, el primer estado (o OFF) se llama ‘0’ y el segundo estado (o ON) se llama ‘1’.
Salida analógica
Las señales electrónicas representan la realidad. Por ejemplo, la temperatura o la presión pueden expresarse como una señal electrónica “equivalente”. Hay dos tipos básicos de tales expresiones: Son analógicos y digitales. Es decir, todos los circuitos y sistemas electrónicos se pueden dividir en dos grupos principales. Son sistemas analógicos y digitales.
Como su nombre indica, todos los sistemas y circuitos analógicos son de naturaleza similar, lo que significa que los circuitos y los componentes son interdependientes entre sí. Como son interdependientes entre sí, todos los componentes siguen una línea de carga (es decir, una ecuación). Dado que este voltaje puede tener un número infinito de valores, el voltaje de salida es continuo.
Por ejemplo, la velocidad del ventilador de techo variará según la posición del regulador del ventilador. Cuanto más gira la perilla del regulador, más rápido se acelera, reduciendo la resistencia del regulador para que el ventilador de techo obtenga más voltaje. La posición de la perilla indica la velocidad del ventilador.
Representación de salida analógica
Otro ejemplo de salida analógica es un divisor de potencial simple, que generalmente se usa para reducir el nivel de voltaje de CC a un nivel deseado.
donde, Vin = voltaje de entrada de CC, Vout = voltaje de salida de CC;
Entonces el voltaje de salida se da como Vout = V.en x R₂ / (R₁ + R₂)
Por ejemplo, si Vin = 15 V CC, R₁ = 10 kΩ y R₂ = 5 kΩ,
Entonces el voltaje de salida Vout será de 5V DC.
donde la tensión de salida Vout cambia continuamente en función de la tensión de entrada Ven Aplicado a la resistencia R1 y R2. Por lo tanto, la salida del divisor de potencial es de naturaleza analógica.
Representación de salida digital
Las señales digitales son la base de las computadoras modernas. El nivel de salida de voltaje digital es siempre “0” o “1”, lo que significa que el voltaje está presente o no existe.
Para comprender mejor la salida binaria, podemos usar el mismo ejemplo de divisor de potencial para describir la salida digital (0 o 1). Aquí se tomó una entrada constante de 5 V CC y se alimentó a un divisor de potencial con una resistencia R1 y una resistencia diferente R2 Como se muestra.
Si la resistencia R₂ es cero, entonces aparecen 0 voltios al final de la tensión de tierra R₁, y la salida de voltaje se convierte en 0 voltios, y este voltaje se llama de la siguiente manera: Bajo En el lenguaje digital
Por el contrario, si la resistencia R₂ se retira del circuito anterior, es decir, si la resistencia R₂ es inherentemente abierta o infinita, entonces no se ha producido ninguna acción, por lo que el voltaje de salida es el mismo que el voltaje de entrada, y este voltaje se llama de la siguiente manera: Alto En lenguaje digital.
Niveles lógicos digitales
Ha habido una serie de desarrollos revolucionarios en el campo de la electrónica y, en algunos casos, han cambiado el curso de la historia. Los primeros dispositivos de estado sólido aparecieron como transistores (llamados así por la palabra resistencia de transmisión).
En general, la gente comenzó a llamar transistores a las radios portátiles. La siguiente revolución fue el circuito integrado (IC) de principios de los años 60. Los circuitos integrados dieron un paso más que permitió la invención de las computadoras de alta velocidad.
Un circuito integrado es un único bloque funcional que contiene muchos componentes como transistores, resistencias, condensadores, etc., y la mayor ventaja de este CI es su tamaño.
Los componentes electrónicos requieren entradas, salidas, voltajes de alimentación, etc., por lo que se requieren cables de conexión externos. (por ejemplo, un diodo necesita 2 cables y un transistor necesita 3 cables). En los circuitos integrados, los terminales necesarios para el funcionamiento se pueden utilizar externamente.
Las lógicas 1 y 0 están representadas por niveles de voltaje en la mayoría de los sistemas lógicos modernos. En un sistema digital, estos niveles de lógica pueden definir el Hay varias reglas: Son la lógica positiva o activa de alto nivel y la lógica negativa o activa de bajo nivel, que son ‘1’ y ‘0’ respectivamente.
La forma más sencilla de convertir una designación lógica en otra es complementar todas las funciones lógicas. Sobre la base de estas designaciones lógicas, hay cinco categorías principales para diseñar estos circuitos lógicos. Ellos fueron:
- Lógica de transistor de acoplamiento directo (DCTL)
- Lógica de transistor de resistencia (RTL)
- Lógica de transistor de resistencia-condensador (RCTL)
- Lógica de transistor de diodo (DTL)
- Transistores – Lógica de transistores (TTL)
Transistores: niveles de lógica de transistores (TTL)
En 1964, Taxas Instruments introdujo esta lógica de transistor de transistores (TTL), que se utiliza ampliamente en una familia de dispositivos digitales. La mayoría de los fabricantes de circuitos integrados ofrecen circuitos TTL. Por lo tanto, está disponible en todos los distribuidores.
Características típicas de entrada y salida estandarizadas de los circuitos integrados TTL, lo que permite la compatibilidad y la facilidad de adquisición. El esquema de numeración estándar utilizado para TTL es de dos letras seguidas de 54 o 74. El circuito básico de la lógica TTL es la puerta NAND.
El nivel lógico TTL típico es el siguiente:
- Voltaje de alimentación: 5.0V
- Lógica 0 Voltaje de salida: 0 – 0.8V
- Lógica 1 Voltaje de salida: 2. – 5V
- Inmunidad al ruido: 0,9 – 1,9 V
La siguiente tabla le da una idea de las familias lógicas más utilizadas.
| parámetro | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Puerta básica | |||||||
| Distribución en abanico | |||||||
| Pérdida de potencia (mW) | |||||||
| Inmunidad al ruido | |||||||
| Retardo de propagación (seg) | |||||||
| Velocidad de reloj (MHz) | |||||||
| Características disponibles |
Resumen de números binarios
- El sistema numérico normal que utilizamos en nuestra vida diaria se llama sistema decimal y consta del 0 al 9 (10 dígitos).
- Este sistema también se conoce como sistema de dígitos, lo que significa que el valor representado por el número depende de la posición del dígito dentro del número.
- A diferencia del sistema decimal, el sistema binario consta de solo dos dígitos, 0 y 1, y estos dos números se denominan BITs.
- Hay dos grupos principales de sistemas en los circuitos electrónicos y los sistemas informáticos. Estos se denominan sistemas analógicos y digitales.
- Un sistema analógico es un sistema en el que la señal de salida cambia constantemente. En un sistema digital, la señal de salida consta de solo dos niveles. Son altos y bajos.
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