Sistemas Digitales II

Sistemas digitales 2

Un sistema digital es un conjunto de dispositivos destinados a la generación, transmisión, manejo, procesamiento o almacenamiento de señales digitales. También, y a diferencia de un sistema analógico, un sistema digital es una combinación de dispositivos diseñados para manipular cantidades físicas o información que estén representadas en forma digital; es decir, que sólo pueden tomar valores discretos.

 Basado a eso se puede aparte de conocer los beneficios que traen la implementación de compuertas lógicas y las  distintas manera de clasificar códigos como seria el hexadecimas , el binario . decimal , entre otros se puede implementar tomando como base el funcionamiento de los integrados de compuestas lógicas así como registros entre otras cosas la implementación elel mundo de las memorias,  y los distintos tipos de beneficios que facilitan un mejor manejo a la hora de realizar un circuito digital.

Una memoria no es mas que un elemento en este caso en el mundo digital , un elemento para almacenar y guardar datos , estas memorias pueden ser volátiles y no volátiles ,como por ejemplo Una memoria flash es una memoria no volátil y programable, de sólo lectura similar a las EPROM y EEPROM, aunque posee muchas ventajas sobre ellas. 

A continuación se describen las características técnicas y las ventajas de estas memorias, con referencia a las fabricadas por Micrón Tecnologies (el creador de las memorias RAM EDO y BEDO), aunque otros fabricantes destacados en este tipo de productos son AMD e Intel.

Actualmente todas las placas base de los microordenadores compatibles llevan una memoria flash, con la BIOS, que sustituye a las memorias ROM de generaciones de ordenadores previas. Para actualizarla sólo es necesario acceder a través de Internet a la página WEB del fabricante de la placa, y copiar el programa BIOS en un disquete para grabarlo en la memoria flash de la placa

La mayoría de los dispositivos flash comparten la misma estructura que las EPROM. Ambos son transistores de poli silicio del tipo efecto campo (FET) CMOS puerta-flotante. La primera capa está aislada de la puerta de control por una capa dieléctrica (que no conduce la electricidad), y aislada del sustrato por una capa muy fina de óxido. Este aislamiento permite que se almacene carga eléctrica en la puerta flotante. La segunda capa está conectada a la línea de palabras y funciona como la puerta de control. Las flash, a diferencia de las EPROM, tienen la capa de óxido que se ha indicado, con un espesor de tan solo 100 ángstrom, que permite el efecto túnel Fowler-Nordheim, de los electrones de la puerta flotante durante el proceso de borrado.

Durante el proceso de escritura, se efectúa una inyección de electrones para colocar cargas eléctricas en la puerta flotante. En la puerta de control se envía un voltaje alto, 12 V, que fuerza la aparición de una región de inversión en el sustrato que es de tipo p. El voltaje de drenado se incrementa a aproximadamente la mitad del de la puerta de control (a unos 6 V) mientras que el de la fuente es puesto a tierra (0 V), incrementándose la diferencia de voltaje entre colector y fuente. Con la región de inversión que se ha formado se incrementa la corriente entre el colector y la base. El elevado flujo de electrones de la base al colector, incrementa la energía cinética de los electrones, lo cual les permite alcanzar energía suficiente para sobrepasar la barrera de óxido y acceder a la puerta flotante.

Una vez que se ha completado el proceso de escritura, la carga negativa sobre la puerta flotante eleva el umbral de voltaje por encima del voltaje lógico 1 de la puerta de control. Cuando una celdilla escrita (wordline) se lleva a un 1 lógico durante la lectura la celdilla no revierte al estado ON. El dispositivo amplificador detecta y amplifica la corriente de la celda y emite un 0 para una celda escrita.

Existes a si como distintos protocolos de lenguaje en los bits también has para la clasificación de las memorias a nivel de almacenamiento que van desde los bytes hasta los terabytes

Aparte del amplio mundo de las memorias también existe diversos integrados que puede facilitar la comunicación de un equipo a otro como un emisor y receptor a este tipo de comunicación de le denomina (COMUNICACIÓN SERIAS) la cual nos permite interactuar a través de una serie de pasos implementar un mejor manejo  en la parte de las comunicaciones usando como referencia unos  integrados ya implementados modernamente en pic pero como base el 8251 la cual permite esta comunicación serial en la parte de simulación y en físico el DB9

  El conector DB9 se conoce con mayor precisión un conector DB9 . Una vez se utiliza habitualmente para conectar computadoras personales y sus periféricos en serie. El conector DB9 pertenece a una clase de interfaces de llamadas D -sub , o D -sub . Es uno de los más pequeños de esta serie de conectores . Historia 

ITT Cannon , una división de la computadora fabricante de componentes ITT Corp., se le atribuye la invención del conector D -sub en 1952. ITT numerado los conectores que utilizan un sistema de tres partes . La letra " D ", de pie para el prefijo de toda la serie . Las letras A a E indican el tamaño de la carcasa del conector , con el fin de longitud decreciente, éstas son C , D , B , A y E. El número o un par de números que siguen a la letra representan el número de clavijas o enchufes en el conector . 

Misnomer

adhesión al sistema de numeración de ITT para los conectores D- sub , el DE9 utiliza la "E " shell tamaño y contiene nueve pines. Sin embargo , los primeros conectores D-sub utilizados con ordenadores eran conectores DB25 . Por lo tanto , cuando los fabricantes de PC transición a DE9 conectores , que erróneamente etiquetados ellos " DB9 ", sin darse cuenta de que la segunda carta era una referencia al tamaño de la carcasa del conector.
Descripción general 

el conector DB9 se asemeja a una invertida cuadrilátero con dos filas de terminales o enchufes : cinco en la parte superior y cuatro en la parte inferior . Cada pin se corresponde con una cierta tarea de comunicación , tales como la recepción de los datos , la transmisión de datos o hacer peticiones para enviar datos , y una señal de control indicador de anillo para la conexión entre un módem y el PC . El ordenador con el conector DB9 sirve como el equipo terminal de datos. También conocido como el DTE es el dispositivo en el extremo de un enlace de comunicaciones que convierte los datos de usuario en señales o reconvierte las señales que recibe .
Utiliza 

igual otras interfaces D - sub , el conector DE9 ya no se utiliza ampliamente en la industria del PC , no sólo debido a su tamaño y coste de fabricación , sino también debido a que ha sido sustituido por las nuevas tecnologías . En su apogeo , se utilizó el DB9 para conectar una variedad de dispositivos electrónicos , como impresoras , ratones , joysticks para juegos de PC , módems de acceso telefónico, e incluso teléfonos celulares y cámaras digitales. 

Los convertidores

Existe solo dos tipos de convertidores en el mundo digital el convertidor A/D analógico a digital y D/A .de digital a analógico.

Los convertidores A/D son dispositivos electrónicos que establecen una relación biunívoca entre el valor de la señal en su entrada y la palabra digital obtenida en su salida. La relación se establece en la mayoría de los casos, con la ayuda de una tensión de referencia.

La conversión analógica a digital tiene su fundamento teórico en el teorema de muestreo y en los conceptos de cuantificación y codificación.

Una primera clasificación de los convertidores A/D, es la siguiente:

Conversores de transformación directa.
Conversores con transformación (D/A) intermedia, auxiliar.

Circuitos de captura y mantenimiento (S/H:Sample and Hold).

Los circuitos de captura y mantenimiento se emplean para el muestreo de la señal analógica (durante un intervalo de tiempo) y el posterior mantenimiento de dicho valor, generalmente en un condensador, durante el tiempo que dura la transformación A/D, propiamente dicha.

El esquema básico de un circuito de captura y mantenimiento, así como su representación simplificada, se ofrece en la figura

El funcionamiento del circuito de la figura es el siguiente: El convertidor A/D manda un impulso de anchura tw por la línea C/M, que activa el interruptor electrónico, cargándose el condensador C, dutrante el tiempo tw. En el caso ideal, la tensión en el condensador sigue la tensión de entrada.  Posteriormente el condensador mantiene la tensión adquirida cuando se abre el interruptor.

En la siguiente figura se muestran las formas de las señales de entrada, salida y gobierno del interruptor.

El gráfico tiene un carácter ideal, puesto que tanto la carga como la descarga del condensador están relacionadas estrechamente con su valor y con el de las resistencias y capacidades parásitas asociadas al circuito.

Se recalca el hecho de que el control de la señal C/M procede del convertidor A/D, que es el único que conoce elmomento en que finaliza la conversión de la señal.

Conversor A/D con comparadores.

Es el único caso en que los procesos de cuantificación y codificación están claramente separados. El primer paso se lleva a cabo mediante comparadores que discriminan entre un número finito de niveles de tensión . Estos comparadores reciben en sus entradas la señal analógica de entrada junto con una tensión de referencia, distinta para cada uno de ellos. Al estar las tensiones de referencia escalonadas, es posible conocer si la señal de entrada está por encima o por debajo de cada una de ellas, lo cual permitirá conocer el estado que le corresponde como resultado de la cuantificación. A continuación será necesario un codificador que nos entregue la salida digital.

Este convertidor es de alta velocidad, ya que el proceso de conversión es directo en lugar de secuencial, reduciéndose el tiempo de conversión necesario a la suma de los de propagación en el comparador y el codificador. Sin embargo, su utilidad queda reducida a los casos de baja resolución, dado que para obtener una salida de N bits son necesarios 2N-1 comparadores, lo que lleva a una complejidad y encarecimiento excesivos en cuanto se desee obtener una resolución alta.

Conversor A/D con contadores.

Llamado también convertidor con rampa en escalera. Usa el circuito más sencillo de los conversores A/D y consta básicamente de los elementos reflejados en la figura siguiente:

Un comparador, reloj, circuito de captura y mantenimiento (S&H), contador,
conversor D/A y buffers de salida.

Una vez que el circuito de captura y mantenimiento (S/H), ha muestreado la señal analógica, el contador comienza a funcionar contando los impulsos procedentes del reloj. El resultado de este contaje se transforma en una señal analógica mediante un convertidor D/A, proporcional al número de impulsos de reloj recibidos hasta ese instante.

La señal analógica obtenida se introduce al comparador en el que se efectúa una comparación entre la señal de entrada  y la señal digital convertida en analógica. En el momento en que esta última alcanza el mismo valor ( en realidad algo mayor) que la señal de entrada, el comparador bascula su salida y se produce el paro del contador.

El valor del contador pasa a los buffers y se convierte en la salida digital correspondiente a la señal de entrada.

Este convertidor tiene dos inconvenientes:

Escasa velocidad.
Tiempo de conversión variable.

El segundo inconveniente puede comprenderse fácilmente con la ayuda de la siguiente figura, en la que se aprecia que el número de impulsos de reloj (tiempo), precisos para alcanzar el valor Vien el conversor D/A depende del valor de Vi.

Dicho tiempo de conversión viene dado por la expresión:

Conversor A/D con integrador.

Este tipo de convertidores son más sencillos que los anteriores ya que no utilizan convertidores D/A. Se emplean en aquellos casos en los que no se requiere una gran velocidad, pero en los que es importante conseguir una buena linealidad. Son muy usados en los voltímetros digitales. Existen dos tipos:

Convertidor A/D de rampa única

Consta, como se refleja en la figura, de un integrador, un comparador, un generador de impulsos y un contador con sus buffers de salida.