DISEÑO DIGITAL /

1 SISTEMAS BINARIOS
33
1-1 Sistemas digitales 1
1-2 Números binarios 3 64
1-3 Conversiones de base numérica 5
1-4 Números octales y hexadecimales 7 v
1-5 Complementos 9
1-6 Números binarios con signo 13
1-7 Códigos binarios 16
1-8 Almacenamiento binario y registros 24
1-9 Lógica binaria 27

2 ÁLGEBRA BOOLEANA Y COMPUERTAS LÓGICAS

2-1 Definiciones básicas 33

2-2 Definición axiomática del álgebra booleana 34

2-3 Teoremas y propiedades básicos del álgebra booleana 37

2-4 Funciones booleanas 40

2-5 Formas canónicas y estándar 44

2-6 Otras operaciones lógicas 51

2-7 Compuertas lógicas digitales 53

2-8 Circuitos integrados 59

3 MINIMIZACIÓN EN EL NIVEL DE COMPUERTAS

3-1 El método del mapa 64
3-2 Mapa de cuatro variables 70

vi Contenido

3-3 Mapa de cinco variables 74
3-4 Simplificación de producto de sumas 76
3-5 Condiciones de indiferencia 80
3-6 Implementación con NAND y NOR 82
3-7 Otras implementaciones de dos niveles 89
3-8 Función OR exclusivo 94
3-9 Lenguaje de descripción de hardware (HDL) 99

4 LÓGICA COMBINACIONAL 111

4-1 Circuitos combinacionales 111
4-2 Procedimiento de análisis 112
4-3 Procedimiento de diseño 115
4-4 Sumador-restador binario 119
4-5 Sumador decimal 129
4-6 Multiplicador binario 131
4-7 Comparador de magnitudes 133
4-8 Decodificadores 134
4-9 Codificadores 139
4-10 Multiplexores 141
4-11 HDL para circuitos combinacionales 147

5 LÓGICA SECUENCIAL SINCRÓNICA 167

5-1 Circuitos secuenciales 167
5-2 Latches 169
5-3 Flip-flops 172
5-4 Análisis de circuitos secuenciales con reloj 180
5-5 HDL para circuitos secuenciales 190
5-6 Reducción y asignación de estados 198
5-7 Procedimiento de diseño 203

6 REGISTROS Y CONTADORES 217

6-1 Registros 217
6-2 Registros de desplazamiento 219
6-3 Contadores de rizo 227
6-4 Contadores sincrónicos 232
6-5 Otros contadores 239
6-6 HDL para registros y contadores 244

7 MEMORIA Y LÓGICA PROGRAMABLE 255

7-1 Introducción 255
7-2 Memoria de acceso aleatorio 256
7-3 Decodificación de memoria 262

Contenido vii

7-4 Detección y corrección de errores 267
7-5 Memoria de sólo lectura 270
7-6 Arreglo de lógica programable 276
7-7 Arreglo lógico programable 280
7-8 Dispositivos programables secuenciales 283

8 NIVEL DE TRANSFERENCIA DE REGISTROS 291

8-1 Notación de nivel de transferencia de registros (RTL) 291
8-2 Nivel de transferencia de registros en HDL 293
8-3 Máquinas de estados algorítmicas 299
8-4 Ejemplo de diseño 304
8-5 Descripción del ejemplo de diseño en HDL 310
8-6 Multiplicador binario 317
8-7 Lógica de control 321
8-8 Descripción del multiplicador binario en HDL 326
8-9 Diseño con multiplexores 329

9 LÓGICA SECUENCIAL ASINCRÓNICA 342

9-1 Introducción 342
9-2 Procedimiento de análisis 344
9-3 Circuitos con latches 352
9-4 Procedimiento de diseño 360
9-5 Reducción de estados y de tablas de flujo 367
9-6 Asignación de estado sin carreras 374
9-7 Peligros 379
9-8 Ejemplo de diseño 384

10 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES 398

10-1 Introducción 398
10-2 Características especiales 400
10-3 Características de transistor bipolar 404
10-4 Circuitos RTL y DTL 408
10-5 Lógica de transistor-transistor (TTL) 410
10-6 Lógica acoplada por emisor (ECL) 420
10-7 Metal-óxido-semiconductor (MOS) 421
10-8 MOS complementario (CMOS) 423
10-9 Circuitos de compuerta de transmisión CMOS 427
10-10 Modelado en el nivel de interruptores con HDL 430

11 EXPERIMENTOS DE LABORATORIO 437

11-0 Introducción a experimentos 437
11-1 Números decimales y binarios 442

viii Contenido

11-2 Compuertas lógicas digitales 445
11-3 Simplificación de funciones booleanas 446
11-4 Circuitos combinacionales 448
11-5 Convertidores de código 450
11-6 Diseño con multiplexores 452
11-7 Sumadores y restadores 453
11-8 Flip-flops 456
11-9 Circuitos secuenciales 458
11-10 Contadores 460
11-11 Registros de desplazamiento 461
11-12 Suma en serie 465
11-13 Unidad de memoria 465
11-14 Frontón con lámparas 467
11-15 Generador de pulsos de reloj 471
11-16 Sumador paralelo y acumulador 473
11-17 Multiplicador binario 475
11-18 Circuitos secuenciales asincrónicos 478
11-19 Experimentos de simulación en Verilog HDL 478

12 SÍMBOLOS GRÁFICOS ESTÁNDAR 482

12-1 Símbolos rectangulares 482
12-2 Símbolos calificadores 485
12-3 Notación de dependencia 487
12-4 Símbolos para elementos combinacionales 489
12-5 Símbolos para flip-flops 491
12-6 Símbolos para registros 493
12-7 Símbolos para contadores 496
12-8 Símbolo para RAM 498

El diseño digital se ocupa del diseño de circuitos electrónicos digitales. Los circuitos digitales se emplean en el diseño y construcción de sistemas como computadoras digitales, comunicación de datos, grabación digital y muchas otras aplicaciones que requieren hardware digital. Este libro presenta las herramientas básicas para el diseño de circuitos digitales y proporciona los conceptos fundamentales empleados en el diseño de sistemas digitales.Será muy útil como texto de un curso introductorio dentro de un programa de estudios de ingeniería eléctrica, ingeniería en computación o ciencias de la computación.

Ingeniería Mecatrónica

Ingeniería Electrónica