La electrónica digital, se trata de un campo de la electrónica que involucra el estudio de señales digitales para poder procesar y controlar varios sistemas y subsistemas, haciendo contraste con la electrónica analógica y las señales analógicas. Así pues, si deseas saber más sobre este tema y todos sus puntos relevantes, continúa leyendo este artículo.

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La electrónica digital ¿Qué es? y sus bases principales.

¿Qué es la Electrónica Digital?

Podemos decir que existen dos tipos de señales diferentes, una es la analógica o continua y otra es la digital o también discreta. Por lo que, la ciencia o campo de investigación en áreas de la ingeniería se denominan Electrónica analógica y digital de forma respectiva. Por lo  que ahora en el área de la electrónica digital, es importante comprender la amplia gama de aplicaciones que tiene.

Siendo así desde la electrónica industrial, hasta ciertos campos de comunicación, desde los micro sistemas integrados hasta un equipamiento militar. Siendo así quizás, la principal ventaja más revolucionaria de la electrónica, la disminución de tamaño y la mejora de la tecnología.

La electrónica digital, se trata de aquellos sistemas electrónicos que usan una señal digital en lugar de la analógica. Esta misma, es la representación más usual de la álgebra booleana y es la base de todos los circuitos digitales para las computadoras y cualquier producto de consumo, como los celulares.

La unidad más importante y común de la electrónica digital, es la puerta lógica. Se juntas distintas puertas de lógica, hasta decenas de miles, para que se puedan crear sistemas más complejos de los que se conocen. El sistema digital tan complejo de este tipo de electrónica, es conocida comúnmente como circuito digital. Para una gran parte de ingenieros electrónicos, los términos de «circuito digital«, » lógica» y «sistema digital», se pueden intercambiar dentro del contexto que nos habla sobre circuitos digitales.

Construcción

Un circuito digital, se puede construir naturalmente a partir de pequeños circuitos eléctricos conocidos como puertas lógicas, que se pueden emplear para crear una lógica combinada. Todas las puertas lógicas, se diseñan para poder realizar una función lógica booleana cuando actúa en algunas señales.

Una puerta lógica por lo general se genera a partir de uno o más  interruptores controlados eléctricamente, que son transistores, pero las válvulas termoiónicas han contado con uso histórico. La salida de una puerta lógica, a su vez puede controlar o alimentar más  puertas lógicas.

Otra manera de ver un circuito digital, es la construcción a partir de tablas de búsqueda, algunas se venden como «dispositivos lógicos programables», a pesar de que existen otros tipos de PLD. Las tablas de búsqueda pueden emplear las mismas funciones que las máquinas basadas en puertas lógicas, sin embargo, pueden ser programadas fácilmente sin el cambio de cableado.

Esto quiere decir que, un diseñador normalmente puede reparar errores de diseño sin la necesidad de cambiar la disposición de los cables. Por lo que en productos de pequeños volúmenes, los dispositivos lógicos que son programables pueden ser la solución más utilizada. Siendo así que muchas veces los diseñan los ingenieros que utilizan software de automatización de diseño electrónico.

Los circuitos integrados constan de varios transistores en un chip de silicona y son la manera menos costosa de crear la mayor cantidad de puertas lógicas interconectadas.

Los circuitos integrados por lo general se encuentran incorporados en una placa de circuito impreso, que viene a ser una placa que cuenta con componentes eléctricos y conecta con trazas de cobre.

Diseño

Por otro lado, tenemos que los  ingenieros usan muchos métodos para poder disminuir la redundancia lógica con la finalidad de minimizar la complejidad de los circuitos.

El reducir esta complejidad de componentes y los errores potenciales, por lo que muchas veces tiende a reducir los costos. La redundancia lógica se puede eliminar por medio de varias técnicas muy conocidas, como los diagramas de decisión binarios, mapas de karnaugh, álgebra booleana y el método informático heurístico.

Los sistemas integrados con los microcontroladores y controladores lógicos programables, se usan normalmente para poder implementar la lógica digital en sistemas complejos que necesitan de un rendimiento óptimo. Por lo que estos sistemas suelen ser programados por los ingenieros de software o electricistas, con el uso de lenguaje ladder.

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Conozcamos las ventajas que trae el uso de la electrónica digital.

Representación

Estas representaciones son cruciales para el diseño de los circuitos digitales de un ingeniero. Para poder escoger las representaciones, los ingenieros consideran los tipos de sistemas digitales. La manera más común de representar los circuitos, es por medio de un conjunto equivalente de puertas lógicas.

Cada símbolo lógico se encuentra representado por una forma diferente. El conjunto real de formas se introdujo en 1984 de conformidad con la norma de IEEE/ANSI 91-1984 y actualmente es uno de los más usados por los fabricantes de circuitos integrados. Otra manera de construir un sistema equivalente de interruptores electrónicos. Que se puede representar como una tabla de verdad.

Una gran parte de los sistemas digitales se pueden fraccionar en sistemas combinacionales y secuenciales. Dentro de un sistema combinacional siempre se presenta la misma salida cuando se le dan las mismas entradas.

Un sistema secuencial se trata de uno combinacional con varias salidas realimentadas como entradas. Esto hace que las máquinas digitales hagan una secuencia de operaciones.

Un sistema secuencial más básico es sin dudas el flip flop, que es un mecanismo que representa un dígito binario o «bit». Los sistemas secuenciales por lo general se diseñan como una máquina de estado. De esta manera, los ingenieros pueden diseñar el comportamiento bruto de un sistema e incluso probarlo dentro de una simulación, con tomar en cuenta los detalles de las funciones lógicas.

Para la simulación lógica, todas las representaciones de circuitos digitales cuentan con formatos de archivos digitales, que pueden llegar a ser procesador por todos los programadores de computadoras conocedores de este tema.

Ventajas de electrónica digital

  • Primero tenemos que los circuitos electrónicos digitales son relativamente fáciles de diseñar.
  • Cuentan con la mayor precisión y programabilidad.
  • Las señales transmitidas no se degradan a largas distancias.
  • Asimismo, estas señales digitales se pueden almacenar fácilmente.
  • La electrónica digital es comparativamente más inmune al «error» y al «ruido. No obstante, en ciertos casos de diseños de alta velocidad, cualquier ruido mínimo puede general un error en la señal.
  • Es posible fabricar más circuitos digitales en chips integrados; esto nos ayudará a obtener sistemas complejos en un menor tamaño.
  • El voltaje dentro de cualquier punto del circuito digital, puede ser más bajo o más alto; por lo que hay menos probabilidades de confusión.
  • Los circuitos digitales son más confiables, debido a que su salida es invariante con respecto al tiempo, mientras que en los circuitos análogos la salida puede cambiar con el entorno.
  • Es más seguro y la tasa de transmisión es mucho mayor con un ancho de banda más amplio.

Importancia de la electrónica digital

Existen múltiples campos de la ingeniería eléctrica dentro del área de la informática y de la ingeniería. Esto requiere de la necesidad para poder crear un marco digital.

Los ingenieros informáticos cuentan con una amplia información en el campo de la electricidad, el diseño de software y la integración de hardware y software en vez de un solo campo de electricidad.

El alcance de este es bastante grande, ya que cuenta con diseño de microcontroladores, computadoras personales, microprocesadores y super computadoras.

Dentro del campo de la electrónica digital utiliza el VLSI (Very Large Scale Integration) que ha disminuido el tamaño y el área completa de las placas de circuito. Esto mejora la precisión y el rendimiento del sistema.

Y para los fines de comunicación, los sistemas digitales tienen la ventaja significativa en el cifrado de datos. La transmisión de datos permanece segura y protegida. Estos son los factores predominantes que reflejan la importancia del flujo de la electrónica digital, también con grandes proyectos futuros.

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