Sistemes digitals

Sistemes analògics i digitals

Sistema analògic

Sistema digital

Pot adquirir infinits valors

Només pot assolir dos valors, 0 o 1

Còmode d'utilitzar, senzill de transmetre, fàcil de processar i fàcil d'emmagatzemar

És pitjor que el digital en la majoria de àmbits.

Utilitzat en la informàtica i en la indústria.

Sistemes de numeració

Sistema decimal

Es un sistema amb base de deu digits, és el més comode per a les persones.

Sistema binari

Es un sistema amb base de dos digits, es el sistema que s'utilitza en la electrònica digital.

Conversió del sistema binari al decimal.

Cada posició del número binari iguala a dos elevat al número de la posició, tenint en compte que la primera posició sempre és la zero, llavors, en cada posició que hi hagi un 1 s'haurà de sumar dos elevat a la posició del dígit on hi havia l’u. Per exemple, en 0101, la solució és dos elevat a dos, més dos elevat a zero dona cinc, que és l'equivalència, hem de recordar, que les posicions que hi ha zeros no les hem de tenir en compte.

Conversió del sistema decimal al binari

Se segueix un procés de divisions successives entre dos. Per obtenir el resultat s'agafa l'últim quocient i tots els residus de les divisions en ordre invers.

Operacions aritmètiques amb nombre binaris

Addició

La suma binària és una operació aritmètica semblant a l'efectuada amb nombres decimals. Haurem de considerar, en el cas binari, que el rossec es produeix quan la suma excedeix d'u Per fer-ho cal considerar aquestes quatre combinacions.

0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1 = 10 (0 amb transport o rossec 1)

Resta

La subtracció binăria és una operació aritmètica semblant a l'efectuada amb nombres deci- mals. Per fer l'operació matemàtica haurem de considerar quatre combinacions:

1-0=1

1-1=0

0-1=1 i 1 de préstec

0-0=0

Multiplicació i divisió

La multiplicació binària es fa de manera anàloga a la multiplicació decimal, amb l'excepció que la suma final dels productes parcials es fa en binari.


Per efectuar la divisió binària cal seguir el mateix mètode que en la divisió decimal, amb l'excepció que les multiplicacions i les restes internes al procés de la divisió es fan en binari.

Codi BCD

Quan s'han de representar nombres relativament elevats en codi binari, el nombre de bits augmenta considerablement, la qual cosa en dificulta la conversió al sistema decimal. Amb bits només es poden obtenir 2 combinacions diferents. Per salvar aquest inconvenient s'uti litza, entre d'altres, el codi BCD (binary coded decimal), basat en el sistema de numeració binari. Per codificar o descodificar en BCD un nombre decimal es representa per separat cadascun dels seus dígits decimals mitjançant grups de 4 bits, la qual cosa facilita la conver sió de binari a decimal i de decimal a binari.

Principis de l'àlgebra de Boole

El primer a idear el funcionament de la lògica de l'electrònica digital va ser George Boole, ni que ell va treballar amb sistemes mecànics.

Funcions i portes lògiques

Una funció lògica és una expressió algebraica formada per variables binàries sobre les quals s'executen operacions lògiques. Els circuits electrònics que efectuen directament les diferents funcions o operacions lògiques s'anomenen portes lògiques

Per veure el comportament d'una funció lògica existeix la taula de la veritat on s'expressa el resultat de la funció en funció de les entrades.

AND

OR

NOT

F=1 quan A i B = 1

F=1 si A o B=1 o A i B = 1

F=A negada

NOR

NAND

F=0 quan A i B = 1

F=1 quan A i B = 0

XOR

F = 0 quan A i B = 0 o A i B = 1 F=1 quan A=0 i B = 1 o A=1 i B = 0

XNOR

F = 1 quan A i B = 0 o A i B = 1 F=0 quan A=0 i B = 1 o A=1 i B = 0

Esquemes de circuits

Un esquema de circuit es realitza a partir de connexions entre portes lògiques seguint la funció del circuit.

Obtenció de taules de veritat

Segons la lògica que volem que el circuit compleixi construirem la taula de la veritat de la forma corresponent que sigui, també s'ha de tenir en compte el nombre d'entrades en el circuit, ja que augmentaran el nombre de casos possibles pel circuit.

Propietats bàsiqes de l'àlgebra de Boole

Existeixen unes regles per simplificar funcions expressades en una taula i que poden ser útils a l'hora de treballar amb funcions complexes. El teorema de Morgan és un teorema que ens ajuda a canviar l'operació d'una funció de multiplicació a suma o a l'inrevés.

Obtenció de funcions a partir de la taula de veritat

Minterm

Es forma a partir dels uns de la taula de veritat

Màxterm

Es forma a partir dels zeros de la taula de veritat

Per fer la funció canonica es copien totes les variables un nombre determinat de cops que depen de si fem minterm o maxterm

Simplificació de funcions

El mapa de karnaugh és el mètode més fiable i ràpid per trobar la funció més simplificada. Es fa a partir d'una taula on es copien totes les variables i es marquen les caselles on la funció és 1, llavors a partir de la posició de la marca i de si es repeteixen les entrades en els eixos s'extreu la funció més simplificada.