Dígitos binarios, niveles lógicos y formas de onda digitales

La electrónica digital utiliza sistemas y circuitos en los que solo existen dos estados posibles, alto y bajo. En los sistemas digitales, las combinaciones de estos dos estados se denominan códigos, y se utilizan para representar números, símbolos, caracteres alfabéticos y cualquier otro tipo de información. El sistema de numeración de dos estados se denomina binario y los dos dígitos que emplea son 1 y 0. Un digito binario se denomina bit.

Dígitos binarios

En los circuitos digitales, se emplean dos niveles de tensión distintos para representar los dos bits. Un 1 se representa mediante un nivel de tensión más elevado, que se denomina nivel alto, y un 0 se representa mediante un nivel más bajo de tensión, que se denomina bajo. Este convenio  recibe el nombre de lógica positiva.

Al sistema, mucho menos común, en el que un 1 se representa por un nivel bajo y un 0 por un nivel alto se le denomina lógica positiva.

Niveles lógicos

Las tensiones que se utilizan para representar los unos y ceros reciben el nombre de niveles lógicos. Lo ideal sería que un nivel de tensión representara el nivel alto y otro nivel de tensión representara el nivel bajo. Sin embargo, en un circuito digital practico, un nivel alto puede ser cualquier tensión entre un máximo y un mínimo especificados. De igual manera, un nivel bajo puede ser cualquier tensión comprendida entre un máximo y un mínimo especificados.

La variable VHmax representa el máximo valor para el nivel alto y VHmin representa el mínimo valor para el nivel alto. El valor máximo del nivel bajo se representa mediante VLmax  y su valor mínimo por VLmin. Los valores de tensión comprendidos entre VLmax y VHmin no son aceptables para un funcionamiento correcto. Una tensión dentro de este rango podría ser interpretado tanto como nivel alto cuanto como nivel bajo en un determinado circuito.

Rango de niveles lógicos de tensión para un circuito digital.

Formas de ondas digitales

Las señales digitales consisten en niveles de tensión que varían entre los estados o niveles alto y bajo.

Impulsos. Un impulso posee dos flancos: un flanco anterior, que se produce en el instante t0, y un flanco posterior que se produce en el instante t1. Para un impulso positivo, el flanco anterior es un flanco de subida y el flanco posterior es de bajada. Los impulsos que se muestran en la figura siguiente son ideales, ya que se supone que los flancos de subida y bajada ocurren en un tiempo cero. En la práctica, estas transiciones no suceden de forma instantánea, aunque para la mayoría de las situaciones se puede asumir que son impulsos ideales.

Impulso positivo e impulso negativo.

En un impulso real (no ideal). El tiempo requerido por el impulso para pasar del nivel bajo al nivel alto recibe el nombre de tiempo de salida (tr), mientras que el tiempo requerido para la transición del nivel alto al bajo se denomina tiempo de bajada (tf). En la práctica, el tiempo de subida se mide como el tiempo que tarda en pasar del 10% (distancia desde la línea base) al 90% de la amplitud del impulso, y el tiempo de bajada se mide como el tiempo que tarda en pasar del 90% al 10%  de la amplitud del impulso. La razón de que el 10% inferior y el 10% superior no se incluyan dentro de los tiempos de subida y bajada se debe a la no linealidad de la señal en esta áreas. La anchura del impulso (tw) es una medida de la duración del impulso y, a menudo, se define como el intervalo de tiempo que transcurre entre los puntos en los que la amplitud es el 50% en el flanco de subida y en el de bajada.

Característica de un impulso no ideal.

Bibliografia:

Fundamentos de sistemas digitale - Thomas L. Floyd 7a edicion