CONTENIDO
1 Primera aproximación a los sistemas digitales 15
1.1 Definiciones 15
1.2 Sistemas digitales combinacionales y secuenciales 17
1.3 Codificación 21
Codificación de números enteros 23
Códigos alfanuméricos 27
Códigos detectores de errores 29
1.5 Cuestiones y problemas 30
2 Fundamentos abstractos del diseño digital 33
2.1 Funciones lógicas 33
Representación mediante tabla de verdad 34
Representación mediante tabla de Karnaugh 34
Funciones lógicas de una y dos variables 37
Funciones incompletamente especificadas 40
Composición de funciones lógicas 41
2.2 Algebra de Boole 42
Postulados del Algebra de Boole 42
Teoremas del Algebra de Boole 43
Simplificación algebraica 45
2.3 Formas canónicas de una función lógica 48
Minterms y Maxterms 48
Teorema de Shannon 49
Formas canónicas 50
Grupo completo de funciones 53
Realización de logigramas 54
2.4 Minimización de funciones lógicas 57
Consideraciones previas 57
Método de Karnaugh 59
Minimización en forma de producto de sumas 61
Minimización de funciones incompletamente especificadas 62
Limitaciones del método de Kamaugh 63
2.5 Cuestiones y problemas 65
3 Fundamentos circuitales del diseño digital 73
3.1 Características eléctricas de las puertas lógicas 73
Curva de transferencia y niveles lógicos 74
Márgenes de ruido 75
Retardos de propagación 77
Potencia consumida 78
3.2 El transistor MOS 79
Estructura y funcionamiento básico 79
Efectos de segundo orden 85
3.3 Puertas lógicas NMOS 85
Inversor NMOS con carga de vaciamiento 85
Puertas básicas NMOS 91
3.4 Puertas de transmisión 97
Transistor de paso NMOS 98
Transistor de paso PMOS 101
La puerta de transmisión CMOS 101
3.5 Puertas lógicas CMOS 103
Inversor CMOS 103
Puertas básicas CMOS 110
Otras estructuras 113
3.6 Cuestiones y problemas 114
4 Fundamentos tecnológicos del diseño digital 123
4.1 Etapas básicas de fabricación de circuitos integrados 123
Deposición de capas 124
Oxidación térmica 125
Fotolitografía 126
Difusión de impurezas 128
Implantación iónica 129
Fabricación de un transistor MOS con puerta de polisilicio 130
4.2 Procesos CMOS y layouts 132
Fabricación de un inversor CMOS 132
Layouts 136
Reglas de diseño de layouts 142
4.3 Caracterización eléctrica de circuitos integrados MOS 147
Estimación de resistencias 147
Estimación de capacidades 150
4.4 Cálculo simplificado de retardos de propagación 154
Retardos en un inversor 155
Retardos en una cadena de inversores 157
Retardo en una cadena de interruptores 159
Retardos en puertas CMOS cualesquiera 161
4.5 Cuestiones y problemas 163
5 Diseño de circuitos combinacionales 169
5.1 ¿Por qué la realización a dos niveles no resuelve el problema del diseño combinacional? 169
5.2 Diseño con redes modulares 172
Construcción de redes modulares 173
Análisis y síntesis de redes modulares 176
5.3 Módulos combinacionales estándar 179
Decodificadores 179
Codificadores 182
Multiplexores 185
Demultiplexores 188
Sumadores 190
Comparadores 194
Unidades aritmético-lógicas 197
5.4 Diseño combinacional basado en módulos universales 198
Diseño combinacional con multiplexores 198
Diseño combinacional con decodificadores 202
5.5 Diseño combinacional con módulos programables 204
Diseño combinacional basado en ROM 204
Diseño combinacional con PLA 208
5.6 Cuestiones y problemas 210
6 Introducción a los sistemas secuenciales 217
6.1 Especificación de sistemas secuenciales 217
Concepto de estado 218
Especificación basada en el estado 220
Diagrama de estados 222
Equivalencia de estados 226
6.2 Sincronización de sistemas secuenciales 230
Sistemas secuenciales síncronos y asíncronos 231
Implementación canónica de un sistema secuencial síncrono 234
Sincronización con reloj no ideal 237
6.3 Biestables 239
Biestable D 240
Biestable JK 241
Biestable T 243
6.4 Realización de biestables 244
Biestable SR asíncrono 244
Biestables síncronizados por nivel 246
Biestables sincronizados por flanco 249
6.5 Cuestiones y problemas 250
7 Diseño de circuitos secuenciales síncronos 257
7.1 Diseño canónico de circuitos secuenciales síncronos 257
Método sistemático de análisis 257
Método sistemático de síntesis 264
7.2 Módulos secuenciales 270
Registros 271
Registros de desplazamiento 273
Contadores 276
7.3 Dispositivos lógicos programables 280
7.4 Memorias RAM 284
Descripción genérica 284
Memorias MOS dinámicas y estáticas 287
7.5 Cuestiones y problemas 291
Apéndice A Aritmética binaria 301
Apéndice B Familias lógicas bipolares 307
Bibliografía 311