¿Cuándo podemos decir 0 y 1 en electrónica digital?

En los circuitos lógicos digitales, 1 y 0 son etiquetas, no cosas físicas. La corriente y el voltaje son cosas físicas. Para un circuito lógico común como TTL y sus muchos derivados, un voltaje en el rango de 0 v a +0,8 V se denomina 0 lógico, y un voltaje en el rango de 2,4 V a 5 V se denomina 1 lógico.

En las discusiones generales sobre circuitos electrónicos, el flujo de electrones rara vez surge. La potencia del circuito se analiza en el flujo convencional: la corriente fluye de + a -, de un voltaje más positivo a un voltaje más negativo (o menos positivo).

Su diagrama está bien para mostrar de dónde se puede mover la energía, pero no es un esquema. Un esquema tendrá una línea (o estructura de línea, como un bus) para cada conductor individual, mostrando las rutas de retorno para todas las corrientes.

Toda la lógica se basa en suposiciones de los parámetros analógicos. Está tratando de razonar la lógica de un circuito de iluminación de CA a la lógica de CC. Entonces, ¿cuáles son sus suposiciones?

• El voltaje de entrada es nominal dentro de las tolerancias aceptadas.
• La carga es nominal y funcional.
• sabe que el interruptor agrupado parece ser una puerta OR con 2 interruptores
• asumió que el interruptor está conectado a la misma fuente de VCA y la misma carga de bombillas de CA y, por lo tanto, la carga consume la misma corriente esperada si uno o ambos interruptores están encendidos.
• sabe que la bombilla es resistiva y que hay efectos térmicos en la resistencia, pero consume corriente de acuerdo con su potencia nominal.
• sabe que la corriente está en fase con Vac ya que es una carga resistiva, por lo que ambas polaridades están sincronizadas.

Todos estos son parámetros analógicos, el único parámetro digital es si estas suposiciones son verdaderas y no hay una bombilla o cableado defectuoso, entonces ENCENDIDO = 1 y APAGADO = 0

Lo mismo ocurre con la lógica de CC con unas pocas páginas de parámetros analógicos.

• TTL Logic = 1 si la entrada es flotante debido a una polarización interna, pero se recomienda un Pullup de 10K para inmunidad al ruido de un cable largo si está conectado a él.
• La lógica CMOS está controlada por voltaje de carga y consume mucho menos de 1uA, por lo que la entrada podría estar en cualquier estado flotante, por lo que una carga de controlador o una resistencia deben definir su nivel de voltaje de entrada y, por lo tanto, su estado lógico.

En ambos casos, llamamos ilegal al rango medio, lo que significa que si el voltaje no está entre los niveles alto y bajo de entrada, llamados niveles Vil (máx.) y Vih (mín.), no se garantiza que sea un nivel lógico válido, ya que el ruido podría hacerlo poco confiable. al igual que si un cable suelto en la bombilla de CA causa una resistencia excesiva, se calienta y baja el voltaje cuando se supone que debe estar en V nominal. Ambos serían una condición de falla. Sin embargo, el tiempo de transición entre niveles está bien definido.

• usted sabe que la corriente fluye hacia afuera o hacia abajo de un voltaje de CC positivo según la sabiduría convencional, que en realidad es opuesta al flujo de electrones.

Así que deja de pensar en electrones en diagramas lógicos.

Toda la lógica es solo un conjunto predefinido de reglas de voltaje que se garantizan con corrientes de controlador de corriente conocidas frente a Vout y, por lo tanto, Rout=Vo/Io que cambia para cada familia lógica. pero los niveles de voltaje son compatibles. Hay más de 50 series diferentes de lógica que, si son compatibles con el mismo suministro, las diferencias pueden ser la eficiencia energética, la velocidad y la impedancia de salida. Vo/Io (máx.)

• Por lo tanto, siempre aprendemos los valores analógicos para comprender las reglas, y estas funciones internas similares a las de un comparador por diseño determinan su valor lógico 0 o 1.

• normalmente, el umbral de CMOS es Vdd/2 +/-25 % por encima de los extremos de temperatura para algunos OEM, mientras que las compuertas y los inversores Schmitt Trigger tienen histéresis para mejorar la inmunidad al ruido.

• Normalmente, la lógica TTL que incluye RS232 tiene un umbral de voltaje de entrada de 2 Vbe caídas de diodo = 1,3 V para todos los tipos de TTL y la familia CMOS 74HCT.

Una vez que comprende las reglas de la lógica analógica, la lógica es más fácil de entender.

pd Todos los esquemas son solo diagramas lógicos y no dicen nada sobre las características analógicas, el diseño o el cableado, a menos que lo especifique en las notas para las tapas y tolerancias de desacoplamiento del suministro y los números de pieza o series de familias.

Hay otro estado que quizás no te hayan presentado. Se llama estado de alta impedancia o Z.

Imagine un dispositivo lógico conectado a un bus. El bus siempre puede tener una lógica alta o una lógica baja. Ahora, esto causa un problema, ¿qué sucede si ese dispositivo en particular no se está utilizando? Entonces, ¿cómo lo "desconecta" del bus porque una lógica baja no siempre significa que no hay señal, sino que en realidad significa lo contrario?

En este caso, utiliza lo que se denomina un búfer bidireccional 74LS245. Tiene tres estados. Alta, baja y alta impedancia.

Como sugiere el nombre, la caída de tensión en el circuito de alta impedancia tiende a cero. Por lo tanto, efectivamente "desconecta" ese dispositivo lógico en particular.

El flujo es siempre "flujo convencional" de VCC a GND. No se preocupe por los electrones cuando esté mirando un esquema.

VCC es 1, GND es 0 y un pin de entrada que no está conectado está en un ESTADO NO DEFINIDO. Ni alto ni bajo, ni 1 ni 0. Es un error de diseño dejar un pin de entrada sin fuente de alimentación. El comportamiento del circuito puede cambiar aleatoriamente si no se conecta una entrada.

Una entrada que no se necesita se puede subir a VCC o bajar a GND con una resistencia. Consulte la hoja de datos para ver si tiene recomendaciones para entradas no utilizadas.

Algunas entradas pueden tener pullups internos (o pulldowns) dentro del IC. Si es así, puede estar bien no tener conexión externa. Pero vale la pena revisar la hoja de datos para asegurarse.

El flujo de corriente de positivo a negativo se llama corriente convencional . Esto fue decidido (en particular, por Ben Franklin) antes de que se entendiera la teoría de los electrones. Esta notación se utiliza en esquemáticos y equipos de medición electrónicos.

Ahora sabemos que los electrones fluyen de carga negativa a positiva (es decir, los electrones tienen carga negativa). Entonces, cuando hablamos de semiconductores o tubos de vacío (es decir, la teoría de los electrones), cambiamos de marcha y hablamos sobre el flujo de electrones, reconociendo el subyacente. física de la electricidad.

Sin embargo, las matemáticas funcionan igual cuando se analizan circuitos.

En lógica, podemos usar casi cualquier notación que queramos para indicar 'verdadero' o 'falso'. Nuevamente, la mayoría de las veces nos conformamos con VDD como 'verdadero' y GND como 'falso' por conveniencia, pero también es válido llamar a una señal 'baja-verdadera' y tener una polaridad invertida. Las familias lógicas más antiguas como TTL, de hecho, funcionaban mejor cuando se usaban definiciones de baja verdad para las señales. Esta preferencia baja-verdadera persiste en algunas interfaces como los controles DRAM, aunque a la lógica CMOS moderna no le importa.

También es posible definir la lógica como la presencia o ausencia de energía, como el ejemplo de la bombilla. 'Verdadero' estaría energizado, 'falso' estaría desenergizado. Hay computadoras electromecánicas tempranas que funcionaban de esta manera, usando relés e interruptores como elementos lógicos.

Panorama general: la lógica es lógica y se puede representar de muchas maneras: electrónicamente, eléctricamente o incluso mecánicamente. Siempre que tenga estados para mapear variables lógicas, tiene una forma de representar 'verdadero' y 'falso'.

Y entiendo el punto aún más importante de que existe un sesgo cultural en el significado de 'positivo' y 'negativo', y de hecho es arbitrario.

Un consejo práctico: si solo ve un extremo de un cable (riel) y desea verificar si es TIERRA, no es suficiente conectar un voltímetro entre él y tierra porque mostrará 0 V en ambos casos - TIERRA y desconectado (flotante).

Debe conectar una resistencia (pull-up) entre Vcc y el cable. Si su tensión permanece en 0 V, es TIERRA; si el voltaje se convierte en Vcc, está desconectado (flotante).

Estas consideraciones también son válidas para los circuitos con estado de alta impedancia. Si conecta un voltímetro a la salida del circuito y muestra 0 V, no sabe si este es el estado 0 o el estado de alta impedancia .

Las mismas consideraciones son válidas para el llamado "colector abierto".