Electrónica Digital

Información general

  • Código: 300IGE006
  • Área de formación: Integración profesional
  • Créditos: 3
  • Prerrequisitos: Matemáticas Discretas
  • Carrera: Ingeniería Electrónica

Descripción del curso

En el curso se presentan los dispositivos electrónicos digitales básicos y sus aplicaciones. A partir de los conceptos de circuitos combinatorios y secuenciales se exploran las diferentes técnicas de análisis y diseño de circuitos digitales de mediana complejidad, las cuales son verificadas a través del uso de herramientas software de simulación que permiten la programación de dispositivos lógicos programables PLD.

Competencias

Durante el curso el estudiante desarrollará su capacidad para:

Diseñar sistemas electrónicos digitales y sistemas empotrados a través de un proceso que incluye proponer y seleccionar las mejores alternativas y realizar el diseño usando modernas herramientas de modelamiento y simulación. El proceso implica actualizarse en el conocimiento de la disciplina; en el estado tecnológico y en los asuntos sociales, culturales, ecológicos y económicos del contexto; así como la capacidad de poder comunicar efectivamente aspectos referentes al diseño y de poder trabajar en grupos disciplinares e interdisciplinares.

Objetivos generales

  • Establecer la diferencia entre sistemas combinatorios y secuenciales.
  • Interpretar diferentes representaciones de la información en sistemas numéricos.
  • Analizar y diseñar circuitos combinatorios usando herramientas matemáticas como Algebra de Boole, mapas de Karnaugh y métodos de minimización programada.
  • Identificar y diseñar circuitos combinatorios usando bloques funcionales MSI y LSI.
  • Conocer diferentes técnicas para el análisis y diseño de circuitos secuenciales mediante máquinas de estado.
  • Diseñar, simular, programar y montar circuitos secuenciales y combinatorios en dispositivos PLD.

Habilidades

Al final del curso el estudiante habrá desarrollado las siguientes habilidades:

  • Elaborar cronogramas e informes
  • Extraer información relevante
  • Leer manuales
  • Elaborar diagramas esquemáticos
  • Dividir un problema en bloques
  • Resolver ejercicios
  • Preparar presentaciones en público
  • Justificar una propuesta
  • Redactar claro, ordenado, completo y preciso.
  • Trabajar en grupos
  • Usar herramientas de cómputo, diseño y simulación
  • Formular alternativas de solución

Actitudes

Al final del curso en el estudiante se habrán suscitado las siguientes actitudes:

  • Curiosidad
  • Hábitos de estudio
  • Conciliación
  • Creatividad
  • Crítica ante la información
  • Defensa de la pluralidad
  • Liderazgo

Contenido

Al final del curso en el estudiante podrá cuenta de los siguientes contenidos:

Introducción a la Electrónica Digital

  • Operadores lógicos
  • Ejemplos de aplicación del pensamiento lógico
  • Sistemas numéricos y códigos

Circuitos Combinacionales

  • Compuertas lógicas y aplicaciones
  • Algebra de Boole
  • Análisis y síntesis de circuitos combinacionales
  • Mapas de Karnaugh
  • Minimización con Nand
  • Minimización programada (Quine McClausky)
  • Familias lógicas

Circuitos combinatorios MSI Y LSI

  • Decodificadores
  • Multiplexores
  • Circuitos Aritméticos
  • Dispositivos lógicos programables

Conceptos de Lógica Secuencial

  • El latch
  • El flip-flop. FFs D, SR, JK y T
  • Análisis de maquinas de estado
  • Síntesis de máquinas de estado

Aplicación de Circuitos Secuenciales

  • Aplicaciones con Flip-flop
  • Contadores
  • Registros
  • Diseño de máquinas ASM
  • Diseño de controladores síncronos

Diseño Digital y Dispositivos Lógicos Programables

  • Ejemplo completo de diseño
  • Arquitecturas de FPGA
  • Procesador monociclo

Objetivos instruccionales

1.- Introducción a la lógica digital.

  • Identificar los operadores lógicos y aplicarlos en el desarrollo de problemas de pensamiento lógico
  • Interpretar diferentes representaciones de la información en sistemas numéricos binarios, octal, hexadecimal, y códigos.

2.- Circuitos combinacionales

  • Definir compuertas lógicas.
  • Diseñar en forma intuitiva circuitos combinatorios a nivel de compuertas lógicas.
  • Listar propiedades básicas de Algebre de Boole y simplificar expresiones lógicas.
  • Definir mapas de Karnaugh de varias variables y su aplicación en el análisis de circuitos combinatorios.
  • Describir el algoritmo de minimización programada de Quine-McCluskey que implica la generación de implicantes primos y de cubrimiento mínimo.
  • Obtener modelos equivalentes y diseñar los circuitos combinatorios en forma mínima mediante compuertas lógicas usando mapas de Karnaugh y métodos de minimización programada.

3.- Circuitos combinacionales MSI y LSI

  • Identificar los circuitos MSI y LSI tales como decodificadores, multiplexores, codificadores, unidades aritméticas y lógicas.
  • Extraer información relevante y dividir un problema en bloques y diseñar circuitos combinatorios usando circuitos combinatorios MSI y LSI

4.- Conceptos de lógica secuencial

  • Describir un circuito Latch y los varios tipos de Flip-flops.
  • Extraer información relevante e identificar los modelos de FSM (Finite State Machine) de Mealy y Moore y ASM (Algorithm State Machine).

5.- Aplicación de circuitos secuenciales

  • Diseñar circuitos contadores, registros usando FSM.
  • Formular criterios técnicos de selección, predecir comportamientos y dividir un problema en bloques en el diseño de circuitos secuenciales usando FSM o ASM.

6.- Diseño digital y dispositivos lógicos programables

  • Identificar algunas arquitecturas de FPGA.
  • Identificar en un diseño dado de un procesador monociclo los componentes lógicos constitutivos.

7.- Generales para todos los temas del curso

  • Usar herramientas de software de simulación, análisis y síntesis (Utilizar el software Quartus II de Altera para resolver problemas de circuitos lógicos digitales).
  • Implementar circuitos y analizar información cuantitativamente de un montaje experimental usando equipo de laboratorio.
  • Comunicar en forma oral y escrita los resultados de los procesos de dividir un problema en bloques, formular criterios técnicos de solución, considerar restricciones técnicas, justificar una propuesta, redactar textos y sustentar una idea, llevados a cabo en la solución tomada para resolver un problema de ingeniería (proyecto de semestre).

Actividades curriculares

Introducción a la lógica digital

Desarrollar la habilidad de resolver ejercicios, suscitando el hábito de estudio, la curiosidad y la atención, a través de conceptos fundamentales del pensamiento lógico, mediante talleres en clase.

Tiempo: Horas con acompañamiento: 8

      Horas sin acompañamiento:       12
      Ubicación en el semestre:       Semanas 1 y 2

Circuitos combinacionales

Desarrollar las habilidades de resolver ejercicios, suscitando el hábito de estudio, la curiosidad y la atención, a través del estudio de compuertas lógicas, mapas de Karnaugh y métodos de minimización programada, mediante talleres en clase.

Tiempo: Horas con acompañamiento: 10

      Horas sin acompañamiento:       8
      Ubicación en el semestre:       semanas  3, 4 y 5

Circuitos combinacionales MSI y LSI

Desarrollar las habilidades de extraer información relevante, suscitando el hábito de estudio, la crítica ante la información y la atención, a través del estudio de circuitos combinacionales MSI y LSI, mediante clases magistrales.

Tiempo: Horas con acompañamiento: 12

      Horas sin acompañamiento:       6
      Ubicación en el semestre:       semanas  6, 7 y 8 

Conceptos de lógica secuencial

Desarrollar las habilidades de extraer información relevante, suscitando el hábito de estudio, la crítica ante la información y la atención, a través del estudio de los conceptos básicos de la lógica secuencial, mediante clases magistrales.

Tiempo: Horas con acompañamiento: 8

      Horas sin acompañamiento:       8
      Ubicación en el semestre:       semanas 9 y 10 

Aplicaciones de lógica secuencial

Desarrollar las habilidades de formular alternativas de solución, suscitando la creatividad y defensa de la pluralidad, a través del estudio de aplicaciones de lógica secuencial, mediante didácticas problémicas.

Tiempo: Horas con acompañamiento: 10

      Horas sin acompañamiento:       6
      Ubicación en el semestre:       semanas 11 y 12 

Diseño digital y dispositivos lógicos programables

Desarrollar las habilidades de buscar y extraer información, suscitando el hábito de estudio, la curiosidad y la atención, a través del estudio de diseño digital, mediante talleres. Tiempo: Horas con acompañamiento: 6

      Horas sin acompañamiento:        8
      Ubicación en el semestre:        semanas 13, 14 

Laboratorios

Desarrollar las habilidades de búsqueda de información, elaboración de informes, leer manuales, extraer información relevante, analizar información cuantitativa y cualitativa y elaborar diagramas esquemáticos, suscitando hábitos de estudio, conciliación, creatividad y solidaridad, a través del estudio del diseño digital de circuitos combinatorios y secuenciales, programación de dispositivos lógicos programables y lenguajes de descripción hardware, mediante laboratorios.

Tiempo: Horas con acompañamiento: 4

      Horas sin acompañamiento:        8
      Ubicación en el semestre:        semanas 2 a 16

Proyecto

Desarrollar las habilidades de considerar restricciones, dividir un problema en bloques, elaborar cronogramas e informes, formular alternativas de solución, justificar una propuesta, preparar presentaciones en público, redactar claro, ordenado y preciso, sustentar una idea, trabajar en grupos, usar herramientas de cómputo, usar herramientas de diseño y simulación, suscitando hábito de estudio, participación, atención, creatividad, solidaridad y liderazgo, a través del estudio del diseño digital de circuitos combinatorios y secuenciales, programación de dispositivos lógicos programables y lenguajes de descripción hardware, mediante un proyecto.

Tiempo: Horas con acompañamiento: 6

      Horas sin acompañamiento:        24
      Ubicación en el semestre:        semanas 2 a 16

Evaluación

Actividad Evaluación Porcentajes
1, 2, 3Primer examen parcial 25%
1, 2, 3Talleres en clase y tareas 10%
4,5,6 Segundo examen parcial 25%
4,5,6Talleres en clase y tareas 10%
7 Laboratorios 10%
8 Proyecto: Informes parciales, funcionamiento y sustentaciones 20%

Material de Estudio

  • Almánzar, F. Introducción a la lógica digital. Apuntes de clase
  • Brown, Vranesic. Fundamentos de lógica digital con diseño VHDL. 2ª. Edición. Ma Graw Hill. 2006
  • Wakerly, John. Diseño digital. Principios y prácticas. 4 Edición. Editorial Prentice-Hall
  • Katz, Ronald. Contemporary Logic Design. Benjamin Cummnis/Addison Wesley.2005.
  • Floyd, Thomas L. Fundamentos de sistemas digitales. 9 edición. Prentice Hall. 2006.
  • Nelson, Tagle, Carroll e Irwin. Análisis y diseño de circuitos lógicos digitales. Prentice-Hall, 1996
  • Intel. Manuales TTL y CMOS
  • Quartus II. Manuales de usuario.
 
materias/electronica_digital.txt · Última modificación: 2014/07/14 15:26 por falmanzar
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